第2章+GIS的空间数据结构+第1节+地理实体及其表达

第二章
GIS的空间数据结构
第1节 地理实体及其表达
教学要求 教学重点 教学活动
第2节 空间数据结构
第3节 矢量与栅格数据结构的比较 第4节 矢-栅一体化数据结构 和三维数据结构
作
业
教学要求 1. 理解地理实体的表达形式。 2. 掌握矢量和栅格数据结构及其表达。 3. 掌握矢量和栅格数据结构的优、缺点。 4. 了解矢栅一体化数据结构和三维数据结 构及其表达 教学重点 1. 空间数据结构及其表达 2. 地理实体及其描述
位置——通常用坐标值的形式给出实体的空间位置。 类型——指明该地理实体属于哪一种实体类型，或由哪些实体类型组成。 行为——指明该地理实体可以具有哪些行为和功能。 属性——指明该地理实体所对应的非空间信息，如道路的宽度、路面质量、车流量等 说明——用于说明实体数据的来源、质量等相关的信息。 时间维描述——地理实体的属性或空间位置随时间的变化 。 关系——与其它地理实体的关系。
第1 节
地理实体及其表达
邻接 相交 相离 包含 重合
点—点
点—线
点—面
线—线
线—面
面—面
第1 节
地理实体及其表达
二、地理实体的描述
B. 地理实体数据类型——根据地理实体的特征，把地理实体数据分为三类
属性数据——描述空间对象的属性特征的数据，也称非几何数据。
即说明“是什么”，如类型、等级、名称、状态等 描述时间特征的数据也可以归为这一类。
等级、数量、名称等
空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系，故又称几何特征和拓扑
特征，如中国与印度之间边界界桩的经纬度，中国与印度之间的邻接关系
时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化，如学生人数的逐年变化。
第1 节
地理实体及其表达
一、地理实体
3. 地理实体的类型——以相同的方式表示和存储的一组类似的地理实体， 可以作为地理实
教学活动
在学校图书馆或网络上查阅相关的地理信 息系统教材和杂志,进一步理解空间数据结 构的相关问题。
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第1 节
地理实体及其表达
一、地理实体
1. 地理实体与地理目标
地理实体：指一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象。
如城市是实体，其各组成部分则不能称为城市，而称为区、街道等
实体是自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，是一个具有概括性和
面实体——又成为多边形、区域等，水对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述， 长 度：从起点到终点的总长；
具有以下空间特征
弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度。
体实体——用于描述三维空间中的现象与物体，具有长度、宽度及高度等属性， 方向性：如水流方向,上下游; 公路,单双向之分。
有如下空间特征
几何数据——描述空间对象的空间特征的数据， 也称位置数据、定位数据。
即说明“在哪里”，一般用经纬度或X、Y坐标来表示。
关系数据——描述空间对象之间的空间关系 的数据，一般通过拓扑关系表达。如空间数 据的相邻、包含等，主要是指拓扑关系。
拓扑关系是一种对空间关系进行明确定义的数学方法
第1 节
地理实体及其表达
二、地理实体的描述
C.地理实体的描述——空间数据结构
1、描述的内容
位置、形状、尺寸
2、基本特征
空间特征：地理位 置和空间关系
3、数据类型
几何数据(空间数据、图形数据) 关系数据—实体间的邻接、关 联包含等相互关系
4、数据结构
矢量、栅格、 TIN(专用于地表 或特殊造型)
识别码(名称) 实体的角色、 功能、行为、 实体的衍生信息 时间
数据结构复杂 多边形叠置分析及模拟比较困难 不能做增强处理 软硬件技术要求高
栅 格
现象识别效果不如矢量方法 图形数据量大 投影转换困难 图形质量转低
第3 节
矢量、栅格数据结构的比较
二、数据结构选择的一般原则
要素还是位置 可获取的数据 定位要素的必要精度 需要什么类型的要素 需要什么类型的拓扑关系 所需空间分析类型 生产地图类型 栅格结构：大范围小比例尺的自然资源、环境、农林业等区域问题的研究 矢量结构：城市分区或详细规划、土地管理、公用事业管理等方面的应用
抽象的程度与研究区域的大小、规模不同而有所不同，如在一张小比例尺的全国地 图中，连云港市被抽象为一个点状实体，抽象程度很大；而在较大比例尺的连云港 市地图上，需要将连云港市的街道、房屋详尽地表示出来。
第1 节
地理实体及其表达
一、地理实体
2. 地理实体的特征——三个基本特征
属性特征——用以描述事物或现象的特性，即用来说明“是什么”，如事物或现象的类别、
体实体——用于描述三维空间中的现象与物体，具有长度、宽度及高度等属性。
周长：面状实体所占有区域的周长 独立或相邻：是独立存在还是与其它面状 地物相邻 岛或洞：面状实体内部是否有岛或洞 重叠：面状实体之间是否有重叠
面积：面状实体所占有的范围大小
第1 节
地理实体及其表达
一、地理实体
3. 地理实体的类型——以相同的方式表示和存储的一组类似的地理实体， 可以作为地理实
属性特征—名称、 等级、类别等 属性数据——各种属性特征和 时间
RDBMS属性表---采用MIS较成熟
时间特征
元数据
测量方法、编码 方法、空间参考 系等
空间元数据
第3 节
矢量、栅格数据结构的比较
一、矢量和栅格数据结构的比较
优 矢 点 缺 点
量
便于面向现象(土壤类型等)的数据表 示，不仅能表达属性，而且能方便的 记录每个目标的具体属性信息 数据结构紧凑，冗余度低 有利于网络、检索分析 图形显示质量好，位置精度高 能完整地描述空间关系 数据结构简单，易数据交换 空间分析和地理现象模拟比较容易 有利于与RS数据的匹配应用和分析 输出方法快速，成本比较低廉
有如下空间特征 结点(node)、节点(Vertex)： 表示线段和弧段上的 连接点。
内点：用于负载多边形 的属性，存在于多 边形内。
第1 节
地理实体及其表达
一、地理实体
3. 地理实体的类型——以相同的方式表示和存储的一组类似的地理实体， 可以作为地理实
体的一种类型
点实体——指具有特定的位置而没有长度的实体。 线实体——指具有长度的实体，如线段、边界、链、网络等，并具有以下特征：
体的一种类型
点实体——指具有特定的位置而没有长度的实体。 线实体——指具有长度的实体，如线段、边界、链、网络等，并具有以下特征： 注记。 一个实体。
注记点：用于定位 实体点：用来代表
面实体——又成为多边形、区域等，水对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述，
具有以下空间特征
体实体——用于描述三维空间中的现象与物体，具有长度、宽度及高度等属性，
相对意义的概念。实体是现实世界中客观存在的，并可相互区别的事物。
GIS地理数据库是地理实体的集合，是一种与现实世界保持一定相似性的实体模型
地理目标：实体在地理数据库中的表示。 地理目标是一个概括、复杂、相对、抽象的概念，其具体类别和内容的确定是
从具体需要出发的，并随表示方法比例尺、目的等情况而变化。
体的一种类型
点实体——指具有特定的位置而没有长度的实体。 线实体——指具有长度的实体，如线段、边界、链、网络等。
面实体——又成为多边形、区域等，水对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。
体实体——用于描述三维空间中的现象与物体，具有长度、宽度及高度等属性。
体积 岛或洞 表面积 断面
第1 节
地理实体可以根据地理目标的类型划分为点、线、面、体4种类型
第1 节
地理实体及其表达
二、地理实体的描述
A. 地理实体的描述内容：
编码——用于区别不同的实体，有时同一实体在不同的时间具有不同的编码，如上行和
下行的火车。编码通常包括分类码和识别码。 分类码，是用来标识实体所属的类别， 识别码，是对每个实体进行标识，是唯一的，用于区别不同的实体。
地理实体及其表达
一、地理实体
4. 地理目标的类型——地理目标是地理实体在计算机系统内的表示，它需要选择合适的类
型，而地理目标的类型按空间维来定义
0维——有位置而无长度的目标，如点。 1维——有长度的目标，一般有两个或多个0维目标组成，如线。
2维——有长度和宽度的目标，如多边形。
3维——有长、宽、高的目标，如三维立体。
第1 节
地理实体及其表达
一、地理实体
3. 地理实体的类型——以相同的方式表示和存储的一组类似的地理实体， 可以作为地理实
体的一种类型
点实体——指具有特定的位置而没有长度的实体。 线实体——指具有长度的实体，如线段、边界、链、网络等。
面实体——又成为多边形、区域等，水对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。