最新三维GIS空间数据模型

空间数据模型
三维GIS空间数据模型
第一节 空间实体的描述、分类和表示
一．空间实体的描述 二．空间实体的几何分类 三．空间实体在地理信息系统中的表达
一、空间实体的描述
空间实体是指地理空间中客观存在的具体事物 ① 空间位置：主要指位置信息，也包括位置信息的扩展
，如形态及实体的组成（复合对象）等；位置用笛卡 尔坐标系中X,Y坐标表示； ② 空间关系：主要指空间对象的拓扑关系； ③ 非几何属性：表示空间特征的非几何属性； ④ 实体的行为、功能及时态特征：实体的行为，功能特 征以及实体属性随时间的变化。如岛屿的侵蚀、水体 污染的扩散、建筑的变形等； ⑤ 实体的衍生信息：如一个实体有多个名称。
2=干线公路 3=主要公路 4=住宅区街道 5=未铺完的公路 路面材料：混凝土、柏油、砾石 路面宽度：以米计量 道路名称：
在GIS系统中可有如下的描述，并通过属性表的方式来表示：
道路类型 长度 路面材料 宽度 道路名称
2 2715.5 混凝土
52 八一路
坐标表和属性表之间共享同一识别码
通过坐标表和属性表之间共享同一识别码来使属性信息和位置信 息相结合
4、多类信息的表示
空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性 或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信 息层(见下图)；
用于表示地理实体的数据模型
GIS的数据模型分为两大类：矢量数据模型和栅格数据模型。
Spatial data model
空间数据模型
1、单一实体
点实体用一组x、y坐标 表示
线实体用一组有序的x、 y坐标表示
面实体用一组首尾相同 的坐标表示。
（3，3）可用于表示一个点的位置。 （1，7），（3，5），（5，5），（5，3），（6，1），可用于表示一条线。 （3，10），（6，9），（7，10），（10，7），（9，5），（4，6），（3， 8），
①面积；
②周长；
③内岛
④形状（锯齿状、凸凹性等）；
⑤重叠性与非重叠性。
⑥独立性或与其它的地物相邻，如中国及其 周边国家；
4、立体状实体
Volume：立体状实体用于描述三维空间中 的现象与物体，它具有长度、宽度及高度 等属性。
① 体积：如工程开掘和填充的土方量； ② 每个二维平面的面积； ③ 每个二维平面的周长； ④ 断面图与剖面图。 ⑤ 内岛或锯齿状外形； ⑥ 含有孤立块或相邻块；
• 连续
1、点状实体
Point：有特定位置，延展度为0的物体。（1） 表示本身无长度、无面积的地理现象，如井位， 山顶；（2）或者表示现实世界中长度和面积太 小，在特定空间尺度下，不能表示为线或面的地 理现象；（3）或者用于组成实体线或用于标别 实体面等。
2、线状实体
Line：在现实世界中有长度、无面积的地理实体 ；或者在某个空间尺度下太窄不能用区域表示。 如河流、街道中线等。由一列有序坐标表示，有 如下特性：
③ 连通性(Connectivity)：表示两条线段是否相连。
拓扑数据举例
弧段号
C1 C2 C3 C4 C5 C6
起结点
N1 N3 N1 N1 N2 N4
C4
N4 N1
C1 P2 C6
C8
P1 C3
P3 N2
P5 P4 N6
C10
终结点
N2 N2 N3 N4 N5 N5
三种最主要的拓扑关系
空间数据的拓扑关系是空间对象空间关系的一种，但却是最 重要的空间关系，在GIS中最主要的拓扑关系包括。
① 相邻性(Adjacency)： 表示两个多边形是否相邻（同 类元素间的相邻关系）；
② 包含性(Containment)：表示一个图元要素是否包含于 某个多边形中。（同类不同级别对象之间的包含关系）
第二节 矢量数据模型
1. 矢量数据的编码方法 2. 矢量数据结构的优点和缺点 3. 矢量数据表示面类型数据的方法
二、矢量数据的编码方法
1. 坐标序列法 2. 拓扑结构法(Arc-node数据结构)
1、坐标序列法
简单数据结构（也称面条 数据结构）
将地理实体抽象成点、线 或 区 域 ， 其 位 置 信 息 用 xy 坐标表示。这样点表示为 单个的xy坐标，线表示为 一 组 有 序 的 xy 坐 标 ， 而 区 域 表 示 为 一 组 有 序 的 xy 坐 标，但其起点的坐标和终 点的坐标相同，即区域是 闭合的多边形。
① 复杂实体有可能由不同延展度和类型的空间单元组合而 成；
② 某一类型的空间单元组合形成一个新的类型或一个复合 实例；
③ 某一类型的空间实体可以转换为另一类型；
④ 某些空间实体具有二重性，也就是说，由不同的维数组 合而成。
实体类型组合图例
三、空间实体在地理信息系统中的表示
1、单一实体 2、多种特征的实体 3、带有属性的空间实体的表示 4、多层属性信息的表示
立体实体的特例：表面Surface
表面Surface：每个点都 有值的连续变化的地理现象 ，如降水量、地形。
5、实体类型组合
空间实体实际上是点、线、面、体多种要素的复杂组合，即空 间实体常常被认为由一些基本的空间单元（指那些基本的、实 际存在的、不可再分的元素）组合生成；这种组合既表示了不 同类型的空间关系，也同时组合成不同的实体类型：
（3，10）可用于表示 一个多边形。注意第一个坐标和最后一个坐标相同，因为多边 形总是封闭的。
2、多种实体的表示
如果具有多种实体，就需要对每一实体给定一个识别码。对 每一实体用其识别码和相应的坐标列表有关的序号来描述。
3、带有属性的空间实体的表示
用属性表表示属性信息
表示道路的一组线特征的属性包括： 道路类型：1=分隔行驶的公路
① 长度：从起点到终点的总长；
② 方向性：长流方向是从上游到下游，公路则 有单向与双向之分。
③ 形状和弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲 的程度；
④ 连通性：
线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等
3、面状实体
Area：面状实体也称为多边形，有明确的闭合 边界，而且其针对某个属性专题其内部特征是 均一的。在空间数据模型中可由一封闭曲线来 表示。面状实体有如下空间特性：
左多边形
P2 P1 P1 Ø P2 P3
右多边形
P1 P4 Ø P2 P4 P2
二、空间实体的几何分类
根据（1）实体本身的特征、（2）所用地图的比例尺
（3）项目中使用这类实体空间数据的目的，将地理
形象抽象为：
1. 点(Point) 2. 线(Line)
空间现象 • 离散
3. 面(Area) 4. 体(Volume)