地理空间数据及其特征-PPT课件
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2GIS数据结构
• 块式编码的数据结构由初始位置（行列 号）、半径和属性代码组成。
如（1，2，2，4） 表示1行2列，半 径为2，属性为4。 从上表可知，图 3-13栅格数据可 用22个1单位方 块，6个4单位方 块及2个9单位方 块来描述。
5.四叉树编码
• 四叉树分割的基本思想:首先把一幅栅格地 图(2nx2n,n>1)等分成4等分，逐块检查其 栅格值，若每个子区中所有栅格都含有相 同值，则该子区不再往下分割，否则，将 该区域再分割成4个子区域，如此递归地 分割，直到每个子块都含有相同的灰度或 属性值为止。这样的数据组织称为自上往 下四叉树。四叉树也可自下而上的建立。 这时，从底层开始对每个数据的值进行检 测，对具有相同灰度或属性的四等分的子 区进行合并，如此递归向上合并。
3 ¡ ¡
表2：线段－多边形关系表
线段 左区码 右区码
1 (1)
(2)
2 (1)
(3)
……
…
1 (2)
7 9(4) 8
2 (3) (1)
5 4
6 (5)
3
表3：线段－结点关系表
线段 首结点 尾结点
①
1
③
①
1
2
①
②
……
…
⑤7
2
表4：多边形－线段关系表
多边形 线段
(1) 1,2,3
③
(2) 1,4,7,9
2、地图上各要素的表示
1）空间特征的表示
地理要素的空 间分布特点
点状 线状 面状
点状符号 地图符 线状符号 号分类 面状符号
2）属性特征的表示
地图符号不仅通过其定位性反映地理要 素的空间特性，而且通过符号的形状、结 构、颜色、尺寸来表示各要素的不同属性。
如（1，2，2，4） 表示1行2列，半 径为2，属性为4。 从上表可知，图 3-13栅格数据可 用22个1单位方 块，6个4单位方 块及2个9单位方 块来描述。
5.四叉树编码
• 四叉树分割的基本思想:首先把一幅栅格地 图(2nx2n,n>1)等分成4等分，逐块检查其 栅格值，若每个子区中所有栅格都含有相 同值，则该子区不再往下分割，否则，将 该区域再分割成4个子区域，如此递归地 分割，直到每个子块都含有相同的灰度或 属性值为止。这样的数据组织称为自上往 下四叉树。四叉树也可自下而上的建立。 这时，从底层开始对每个数据的值进行检 测，对具有相同灰度或属性的四等分的子 区进行合并，如此递归向上合并。
3 ¡ ¡
表2：线段－多边形关系表
线段 左区码 右区码
1 (1)
(2)
2 (1)
(3)
……
…
1 (2)
7 9(4) 8
2 (3) (1)
5 4
6 (5)
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表3：线段－结点关系表
线段 首结点 尾结点
①
1
③
①
1
2
①
②
……
…
⑤7
2
表4：多边形－线段关系表
多边形 线段
(1) 1,2,3
③
(2) 1,4,7,9
2、地图上各要素的表示
1）空间特征的表示
地理要素的空 间分布特点
点状 线状 面状
点状符号 地图符 线状符号 号分类 面状符号
2）属性特征的表示
地图符号不仅通过其定位性反映地理要 素的空间特性，而且通过符号的形状、结 构、颜色、尺寸来表示各要素的不同属性。
《空间数据分析》课件
分析人口分布、消费水平、交通 状况等数据，评估潜在市场的规 模和需求。
为企业提供选址建议，优化资源 配置和提高市场占有率。
犯罪活动的空间数据分析
详细描述
总结词：通过空间数据分析，揭 示犯罪活动的时空规律和特征， 为预防和打击犯罪提供科学依据 。
利用警务数据和GIS技术，分析犯 罪活动的空间分布和热点区域。
探究犯罪活动与人口分布、社会 经济等因素的关联，揭示犯罪活 动的成因和规律。
为警务部门提供情报支持，制定 针对性的防控措施和巡逻计划。
THANKS
感谢观看
空间数据挖掘的方法
包括空间关联规则挖掘、空间聚类、空间分类、时空数据挖掘等 。
空间数据挖掘的应用
在城市规划、环境保护、灾害预测等领域具有广泛的应用价值。
机器学习在空间数据分析中的应用
监督学习
利用已知结果的数据进行训练，建立预测模型，对新的空间数据进行 预测。
无监督学习
通过对无标签数据进行学习，发现数据的内在结构和规律。
空间聚类分析
总结词
将相似的空间数据点聚集成群组
详细描述
空间聚类分析通过将相似的空间数据点聚集成群组，揭示数 据的内在结构和模式。聚类结果可以根据距离度量、密度等 指标进行评估，并用于分类、识别异常值和进行决策支持。
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空间数据挖掘与机器学习
空间数据挖掘
空间数据挖掘的定义
空间数据挖掘是指从大量空间数据中提取有用信息的过程，这些 信息可以是隐藏的、未知的或非平凡的。
社交媒体数据的获取方式
社交媒体数据可以通过爬虫等技术获取，但需要遵 守相关法律法规和隐私保护原则。
社交媒体数据的处理和分 析
社交媒体数据处理和分析需要针对其特点进 行，包括文本挖掘、情感分析、用户行为分 析等。
《地理空间数学基础》PPT课件
黄海海面
1952-1979年平 均海水面为0米
水准原点 1985国家高
程基准，
72.2604米
青岛市观象山上国家水准原点
国家高程控制网是确定地貌地物海拔高程的坐标 系统，按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网。 目前提供使用的1985国家高程系统共有水准点成果114041 个，水准路线长度为416619．1公里。
地心空间直角坐标系的坐标原点位于地球质心。
WGS-84坐标系——“World Geodetic System”(世界大地坐标系）是美 国国防局为进行GPS导航定位于1984年建立的地心坐标系，1985年投入使 用，采用WGS-84椭球。
平面坐标系统=球面坐标系统+投影规则
一 地理空间参考
（三）高程基准
而对于制图区域广大的大国地图、大洲地图、 半球图、世界图等，则需要慎重地选择投影。
2. 制图比例尺
不同比例尺地图对精度要求的不同，导致 在投影选择上亦各不相同。以我国为例，大比例 尺地形图，由于要在图上进行各种量算及精确定 位，因此应选择各方面变形都很小的地图投影， 比如分带投影的横轴等角椭圆柱投影（如高斯— 克吕格投影）。而中小比例尺的省区图，由于概 括程度高于大比例尺地形图，因而定位精度相对 降低，选用正轴等角、等积、等距的圆锥投影即 可满足用图要求。
圆柱投影：投影面为圆柱 圆锥投影：投影面为圆锥 方位投影：投影面为平面
正轴投影投影面中心轴与地轴相互重
斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相
横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂
二 空间数据投影
（四）常用地图投影概述
1 高斯-克吕格投影 2 通用墨卡托投影（UTM-Universal Transverse
GIS地理信息系统空间数据结构ppt课件
数据库
独立编码
点: ( x ,y )
线: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( xn , yn ) 面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( x1 , y1 )
标识码 属性码 存储方法
点位字典
空间对象编码; 唯一; 连接空间和属性数据
点: 点号文件 线: 点号串 面: 点号串
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3、拓扑关系的表达 拓扑关系具体可由4个关系表来表示： （1） 面--链关系： 面 构成面的弧段 （2） 链--结点关系： 链 链两端的结点 （3） 结点--链关系： 结点 通过该结点的链\ （4） 链—面关系： 链 左面 右面
4、拓扑关系的意义：
对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为： 1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳 定性，不随地图投影而变化。 2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接 县，--面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要 查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。 3）根据拓扑关系可重建地理实体。
距离（大地线）（沿地球大圆经过两个城市中心的距离）。
（二）拓扑关系
11
（二）拓扑关系
1、定义 2、种类 3、拓扑关系的表达 4、意义
1、定义： 指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。
将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠。
拓扑变换 （橡皮变换）
非拓扑属性（几何） 两点间距离
一点指向另一点的方向
第三章 空间数据结构
§3-1空间实体及其描述 §3-2矢量数据结构 §3-3栅格数据结构
;.
1
地理空间数据分析与ppt课件
2024/7/17
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在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
表1 空间分析不同称谓的内容差别
2024/7/17
王劲峰 2000 《地理学报》
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在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
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在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
包含的新的理论技术方法:
GIS创建数据库； 人工智能技术（AI）和智 能计算技术（CI）提供计算原理和计算工具； 高性能计算服务系统提供动力
核心技术：
▪ 空间数据处理与建模发展历史 ▪ GIS空间分析定义 ▪ 空间分析的主要方法、步骤 ▪ 空间分析一般模型 ▪ 地理空间问题
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在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
▪ 空间数据处理与建模发展历史 ▪ GIS空间分析定义 ▪ 空间分析的主要方法、步骤 ▪ 空间分析一般模型 ▪ 地理空间问题
空间数据挖掘
是从地理空间数据库中挖掘时空系统中潜在的、有 价值的信息、规律和知识的过程，包括空间模式与 特征、空间与非空间数据之间的概要关系等。
图1.2 地理空间数据挖掘体系结构
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在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
专题__地理空间定位和区域特征分析PPT课件
40°
纽芬兰岛
40°N
120°
墨西哥湾 西印度群岛 加勒比海 委内瑞拉
80°
120°W
100°W
50°N
40°N
80°W
30°N
加勒比海
基多
0°
巴西利亚 20°
圣地亚哥
布宜诺斯艾利斯
80°
麦哲伦海峡 德雷克海峡
60°
40°
40° 60°
பைடு நூலகம்矮的高原
大自流盆 地
珀斯
悉尼 堪培拉
塔斯马尼亚岛
120°
第四讲 地理空间定位和区域特征分析
知识点一 构建心理地图，创建空间概念 在地理学习中，经纬度位置主要在两处涉及：一处 在“地球”中，另一处在区域地理空间定位中。在 “地球”中侧重建立经纬网的概念、特点及基本意 义，可以说是侧重于“数字量化”，而区域空间定 位 中侧重地理事物在某些经纬度上分布规律的“定性” 分析。两者的内容不同,前者较具体,后者更抽象。 后者涉及的内容更多、范围更广，它是区域地理学 习与区域综合分析的基础。如何构建心理地图，创 建空间概念呢？
2.针对训练 以地图为重点的练习是指围绕地图进行的记地图笔 记，仿绘地图、勾绘轮廓、对地图的补绘、改绘等 练习形式，要心到、手到、眼到、耳到，多种感官 共同参与。通过多次勾绘山脉、河流、行政区，对 这些区域的轮廓、经纬度位置、海陆位置、海岸线 状况等区域特征进行深刻的记忆。经常进行地图练 习，使大脑皮层刺激力度加大，留下深刻的痕迹。 特别是边听边填、亲手描绘、默写轮廓图对准确构 建心理地图大有裨益。
新加坡 马来群岛
0°
雅加达 爪哇岛
100°
120°
克什米尔 喜马拉雅山脉
孟买
《地理信息系统应用》空间数据地统计分析PPT课件
22
不同透视面选择的全局趋势分析对比图 趋势分析过程中，透视面的选择应尽可能采样数据在透视面上的 投影点分布比较集中，通过投影点拟合的趋势方程才具有代表性， 才能有效反映采样数据集全局趋势。左图反映的趋势显然要比右图 要更为准确。
23
空间自相关及方向变异
空间自相关及方向变异分析和图面显示
左图所示，jsJDP2中 GDP采样值在空间基本不具有空间相
，再根据数据特点选择合适的模型。可用来揭 示数据对于常见模型的意想不到的偏离。
6
探索阶段基本分析工具
1. 直方图 2. Voronoi地图 3. QQPlot分布图 4. 趋势分析 5. 方差变异分析
7
1.直方图
直方图指对采样数据按一 定的分级方案（等间隔分级 、标准差分，等等）进行分 级，统计采样点落入各个级 别中的个数或占总采样数的 百分比，并通过条带图或柱 状图表现出来。
离群值的半变异/协方差函数云查找和图面显示
19
-Voronoi图查找局部离群值
用聚类和熵的方法生成的 Voronoi图可用来帮助识 别可能的离群值。熵值是 量度相邻单元相异性的指 标。通常，距离近的事物 比距离远的事物具有更大 的相似性。因此，局部离 群值可以通过高熵值的区 域识别出来。同样的原理， 聚类方法也可将那些与它 们周围单元不相同的单元 识别出来。
值包围，直方图上最右边被选中的一个柱状条即是该数据的 离群值，相应地，数据点层面上对应的样点也被刷光。但需 注意的是，在直方图中孤立存在或被一群显著不同的值包围 的样点不一定是离群值。
离群值的直方图查找和图面显示
18
-半变异/协方差函数云识别离群值
如果数据集中有一个异常高值的离群值，则与这个离群值形 成的样点对，无论距离远近，在半变异/协方差函数云图中都具 有很高的值。如下图所示，这些点可大致分为上下两层，对于上 层的点，无论位于横坐标的左端或右端（即无论距离远近）都具 有较高的值。刷光上层的一些点，右图是对应刷光的样点对。可 以看到，这些高值都是由同一个离群值的样点对引起的，因此， 需要对该点进行剔除或改正。
不同透视面选择的全局趋势分析对比图 趋势分析过程中，透视面的选择应尽可能采样数据在透视面上的 投影点分布比较集中，通过投影点拟合的趋势方程才具有代表性， 才能有效反映采样数据集全局趋势。左图反映的趋势显然要比右图 要更为准确。
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空间自相关及方向变异
空间自相关及方向变异分析和图面显示
左图所示，jsJDP2中 GDP采样值在空间基本不具有空间相
，再根据数据特点选择合适的模型。可用来揭 示数据对于常见模型的意想不到的偏离。
6
探索阶段基本分析工具
1. 直方图 2. Voronoi地图 3. QQPlot分布图 4. 趋势分析 5. 方差变异分析
7
1.直方图
直方图指对采样数据按一 定的分级方案（等间隔分级 、标准差分，等等）进行分 级，统计采样点落入各个级 别中的个数或占总采样数的 百分比，并通过条带图或柱 状图表现出来。
离群值的半变异/协方差函数云查找和图面显示
19
-Voronoi图查找局部离群值
用聚类和熵的方法生成的 Voronoi图可用来帮助识 别可能的离群值。熵值是 量度相邻单元相异性的指 标。通常，距离近的事物 比距离远的事物具有更大 的相似性。因此，局部离 群值可以通过高熵值的区 域识别出来。同样的原理， 聚类方法也可将那些与它 们周围单元不相同的单元 识别出来。
值包围，直方图上最右边被选中的一个柱状条即是该数据的 离群值，相应地，数据点层面上对应的样点也被刷光。但需 注意的是，在直方图中孤立存在或被一群显著不同的值包围 的样点不一定是离群值。
离群值的直方图查找和图面显示
18
-半变异/协方差函数云识别离群值
如果数据集中有一个异常高值的离群值，则与这个离群值形 成的样点对，无论距离远近，在半变异/协方差函数云图中都具 有很高的值。如下图所示，这些点可大致分为上下两层，对于上 层的点，无论位于横坐标的左端或右端（即无论距离远近）都具 有较高的值。刷光上层的一些点，右图是对应刷光的样点对。可 以看到，这些高值都是由同一个离群值的样点对引起的，因此， 需要对该点进行剔除或改正。
GIS(地理信息系统)空间分析课件
总结词
研究人口分布与经济活动的空间 关联性，分析经济发展对人口分 布的影响，为区域经济发展提供 决策支持。
4. 成果应用
将分析结果应用于区域经济发展 规划、城市规划和人口管理等领 域。
自然灾害风险评估与应急响应案例
1. 数据准备
收集地质、气象、历史灾害等 数据，建立灾害数据库。
3. 应急响应
根据风险评估结果，制定应急 预案和救援措施，优化资源配 置。
叠加分析
将不同图层进行叠加，通过比较 和组合不同图层的属性信息，进 行分类、统计和综合评价。
统计分析
利用统计学原理和方法，对空 间数据进行处理和分析，挖掘 空间数据的内在规律和特征。
03
空间数据查询与可视化
空间数据查询
空间数据检索
01
根据地理坐标、属性信息等条件，快速定位和获取相关空间数
据。
多源数据融合
栅格数据
混合数据
同时包含矢量数据和栅格数据的空间 数据类型，兼具矢量数据和栅格数据 的优点，能够更好地满足复杂空间分 析的需求。
以网格形式表示地理空间，每个网格 单元代表一定地理区域，数据结构简 单，易于处理和分析。
空间分析基本概念
01
02
03
空间关系
指地理实体之间的相对位 置关系、拓扑关系、距离 关系等，是空间分析的基 础。
在空间自相关分析中，需要构建空间权重矩阵，以描述区 域单元之间的空间关系，常用的空间权重矩阵包括邻接矩 阵、距离矩阵等。
空间分布特征分析
空间分布类型
空间分布特征分析用于描述地理现象的空间分布类型，包括集中 型、分散型、均衡型等，以揭示地理现象的空间分布规律。
空间分布指数
通过计算各种空间分布指数，如集中度、分散度、均衡度等，对地 理现象的空间分布特征进行定量描述。
地理信息空间信息基础ppt课件(共27张PPT)
通常以点状符号的形状和颜色表示质量特征，以符号的尺寸表示数量特征，将点状符号定位于事物所在的相应位置上。
地物的特征信息。 如河流，在小比例尺的地图上，被表示成线状地物，而在大比例尺的地图上，则被表示成面状地物。
2 对地理信息系统进行数字化描述
通过如右图所示的遥感图象，明显地 椭球体的大小通常用两个半径——长半径a和短半径b，或由一个半径和扁率α来决定。
（a）
（b）
（c）
图3-8 河流的显示和隐式表示
ห้องสมุดไป่ตู้
►栅格数据结构：计算机对地理实体的显式描 述。矢量数据结构：计算机对地理实体的隐 式描述。
►在栅格数据结构中，整个地理空间被规则地 分为一个个小块〔通常为正方形），地理实 体的位置是由占据小块的横排与竖列的位置 决定，小块的位置则由其横排竖列的数码决 定，每个地理实体的形态是由栅格或网格中 的一组点来构成。
地理空间的实体分为点、线、面三种要素
（1〕点状要素
点状要素，是指那些占面积较小，不能按比例尺表示，又要定 位的事物。因此，面状事物和点状事物的界限并不严格。如 居民点，在大、中比例尺地图上被表示为面状地物，在小比 例尺地图上则被表示为点状地物。
通常以点状符号的形状和颜色表示质量特征，以符号的尺寸表示数量 特征，将点状符号定位于事物所在的相应位置上。图2-3为几种点 状符号举例。
第二章 空间信息基础
第一节 常规的地理空间信息描述法 第二节 地理信息数字化描述方法
第一节常规的地理空间信息描述法
►1、地球空间模型描述 ►第一类是地球的自然表面，它是一个起伏不
平，十分不规则的表面，非常复杂，难以用 一个简洁的数学表达式描述出来，所以不适 合于数字建模；它在诸如长度、面积、体积 等几何测量中都面临着十分复杂的困难
地物的特征信息。 如河流，在小比例尺的地图上，被表示成线状地物，而在大比例尺的地图上，则被表示成面状地物。
2 对地理信息系统进行数字化描述
通过如右图所示的遥感图象，明显地 椭球体的大小通常用两个半径——长半径a和短半径b，或由一个半径和扁率α来决定。
（a）
（b）
（c）
图3-8 河流的显示和隐式表示
ห้องสมุดไป่ตู้
►栅格数据结构：计算机对地理实体的显式描 述。矢量数据结构：计算机对地理实体的隐 式描述。
►在栅格数据结构中，整个地理空间被规则地 分为一个个小块〔通常为正方形），地理实 体的位置是由占据小块的横排与竖列的位置 决定，小块的位置则由其横排竖列的数码决 定，每个地理实体的形态是由栅格或网格中 的一组点来构成。
地理空间的实体分为点、线、面三种要素
（1〕点状要素
点状要素，是指那些占面积较小，不能按比例尺表示，又要定 位的事物。因此，面状事物和点状事物的界限并不严格。如 居民点，在大、中比例尺地图上被表示为面状地物，在小比 例尺地图上则被表示为点状地物。
通常以点状符号的形状和颜色表示质量特征，以符号的尺寸表示数量 特征，将点状符号定位于事物所在的相应位置上。图2-3为几种点 状符号举例。
第二章 空间信息基础
第一节 常规的地理空间信息描述法 第二节 地理信息数字化描述方法
第一节常规的地理空间信息描述法
►1、地球空间模型描述 ►第一类是地球的自然表面，它是一个起伏不
平，十分不规则的表面，非常复杂，难以用 一个简洁的数学表达式描述出来，所以不适 合于数字建模；它在诸如长度、面积、体积 等几何测量中都面临着十分复杂的困难
第二节-地理空间数据及其特征
第二节地理空间数据及其特征2.l GlS的空间数据空间数据是以GlS的核心，也有人称它垦GIS的血液，因为GlS的操作对象是空间数据，因此设计和使用GlS的第一步工作就是根据系统的功能，获取所需要的空间数据，并创建空间数据库。
GlS中的数据来源和数据类型繁多，概括起来主要有以下几种类型:(1) 地图数据。
来源于各种类型的普通地图和专题地图，这些地图的内容丰富，图上实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的精度。
(2) 影像数据。
主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度、和多种分辨率的遥感影像数据，构成多源海量数据，也是GlS的最有效的数据之一。
(3) 地形数据。
来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型(DEM)和其他实测的地形数据等。
(4)属性数据。
来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。
(5)元数据。
来源于由各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、源数据比例尺、数据转换方法等。
空间数据根据表示对象的不同，又具体分为七种类型(图2-3)，它们各表示的具体内容如下:(1)类型数据。
例如考古地点、道路线、土壤类型的分布等。
(2)面域数据。
例如随机多边形的中心点，行政区域界线、行政单元等。
(3)网络数据。
例如道路交点、街道、街区等。
(4)样本数据。
例如气象站、航线、野外样方分布区等。
(5)曲面数据。
例如高程点、等高线、等值区域等。
(6)文本数据。
例如地名、河流名称、区域名称等。
(7)符号数据。
例如点状符号、线状符号、面状符号(晕线)等。
所有这些不同类型的数据都可以分为点、线、面三种不同的图形，并可以分别采用x、y 平面坐标，地理经纬度λ、ψ，或者格网法表示。
2.2 空间数据的基本特征在地理信息系统中，由于空间数据代表着现实世界地理实体或现象在信息世界中的映射，因此它反映的特征同样应该包括自然界地理实体向人类传递的基本信息。
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19
GIS数据的两种表示方法
栅格表达
矢量表达
现实世界
20
• 数据结构一般分为基于矢量模型的数据结 构和基于栅格模型的数据结构 • 矢量数据是面向地物的结构，即对于每一 个具体的目标都直接赋有位置和属性信息 以及目标之间的拓扑关系说明。 • 栅格数据是面向位置的结构，平面空间上 的任何一点都直接联系到某一个或某一类 地物，它不能完整地建立地物之间的拓扑 关系。 • 目前，为了设计系统能用于多种目的，正 在研制矢量栅格一体化的数据结构，该数 据结构具有矢量和栅格两种结构的特性。
2 地理信息系统的 数据结构
1
• 2.1 地理空间表达
– 掌握内容：
• 记住椭球长半轴、扁率 • 掌握高程转换方法
2
2.2 地理空间数据及其特征
• 一 GIS空间数据类型 : • 二 GIS空间数据的基本特征
– 1 基本特征信息 – 2 空间数据的拓扑关系 – 3 结点、弧段和多边形之间的拓扑结构表 达 – 1) – 2) – 3) 拓扑邻接 拓扑关联 拓扑包含
12
二 GIS空间数据的基本特征 1 基本信息
• 从该图上可以获得哪些信息？
13
三 空间数据的拓扑关系
• 1拓扑邻接 • 2拓扑关联
14
3 拓扑包含：
? ? ?
• ⑴简单包含指一个多边形被包含在另 一个多边形内； • ⑵多层包含指被包含的多边形仍包含 其它的多边形； • ⑶等价包含指在同一级被包含的多边 形有若干个，从而构成了等价包含。
10
• DEM-数字高程模型 • 数字高程模型是现实世界地面山川河流 起伏在计算机中的数字化表达。它在计算 机中直观地反映现实的地貌情况。主要用 于规划设计（如高速公路设计，无线通讯 台站设计，开挖及填埋土方计算，洪水淹 没分析等）。
DEM(Digital Elevation Model ）
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• Digital Orthophoto Map (DOM) • 它是经过对像元纠正、影像镶嵌等一系列 处理后形成的影像平面图，带有坐标格网 和图廓整饰，其上可叠加线画要素、文字 注记等。较传统的地图而言，正射影像图 具有信息量丰富、直观易读等特点；主要 用于宏观规划、资源普查、环保管理等。
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• 点文件
• 线文件
• 面文件
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在ArcGIS存储中表达拓扑关系
• 点要素： – Id, x, y. • 线要素： – 弧段/节点(始节 点Fnode,终节点 Tnode)列表 – 弧段坐标
• 多边形： – 多边形/弧段列表 – 左/右多边形列表
拓扑数据结构的优缺点
• 空间关系明确，不完全依赖于具体的坐标位置。 多边形的公共边界、网络的结点表达简单。 • 便于分析、查询，尤其是点、线、面之间的相 邻关系的查询和分析。 • 便于网络分析等 • 数据结构复杂，软件复杂 • 建立拓扑关系需花计算时间（当地图覆盖范围 很大，数据量很大时）
• 三 空间数据的拓扑关系
• 四 计算机表示
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一 GIS空间数据类型 :
1、按数据来源分类 2、按数据特征分类 3、按数据几何特征分类
点实体
•有位置，无宽度和长度； • 抽象的点
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美国佛罗里达洲地震监测站2019年9月该
线实体
• 有长度，但无宽度和高度；
• 用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多
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⑴ 拓扑结构的基本元素
① 拓扑线段（arc） ② 结点(node）
该线段中间不与其它 线段存在联系
拓扑线段的两个端 点，分别为首结点、 尾结点 ③ 多边形（poly） 由数条拓扑线段连 接而成
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•
双重独立式编码
–双重独立式编码简称DIME(Dual Independent Map Encoding)， 是美国人口统计系统采用的一种编 码方式，是一种拓扑编码结构。
• 度量实体距离
香港城市道路网分布
5
面实体
• 具有长和宽的目标
• 通常用来表示自然或人工的封闭多边形
中国土地利用分布图
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不连续变化曲面，如土 壤、森林、草原、土地 利用等，属性变化发生 在边界上，面的内部是 同质的。
连续变化曲面，如地形 起伏，整个曲面在空间 上曲率变化是连续的。
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空间对象：体
•有长、宽、高的目标 •通常用来表示人工或自然的三维目标，如建 筑、矿体等三维目标
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• 4、按照数据的发布形式（4D）
• 数字线划地图 （Digital Line Graphic，缩写DLG） 是现有地形图要素的矢量数据集， 保存各要素间的空间关系和相关的 属性信息，全面地描述地表目标。
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• 数字栅格地图（Digital Raster Graphic， 缩写DRG）是现有纸质地形图经计算 机处理后得到的栅格数据文件。
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• （一） 实体数据结构 （无拓扑）
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解决不一致、冗余——点位字典法
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• ㈡ 拓扑数据结构 在GIS中，为了真实反映地物，不仅包 括实体的大小、形状及属性，而且要反映 出实体之间的相互关系。 • 拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种 数学方法；在GIS中，用于空间数据的组织、 分析和应用。 例如：自然与行政的分区，各种空间类型的 分布及交通网等，都存在结点、弧段和多 边形之间的拓扑关系。
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一、矢量数据结构
基于矢量模型的数据结构简称为矢量数据 结构。矢量结构是通过记录坐标的方式来表示 点、线、面等地理实体。 特点：定位明显，属性隐含。 分类： 实体数据结构 拓扑数据结构
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矢量数据 存储型模
• 矢量数据库模型中， 可以将属性数据存储 在一个数据表中，每 一个图层对应这样一 个数据表。
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• 完成P46 图2-8表
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4 结点、弧段和多边形之间的拓扑结 构表达
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• 四 空间数据计算机表示
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§2.3 空间数据结构的类型
• GIS数据的两种表示方法
– 一 矢量数据结构
• ㈠ 实体数据结构 »实体数据结构特点 »点位字典法 • ㈡ 拓扑数据结构
பைடு நூலகம்»双重独立式编码
• ㈢ 在ArcGIS存储中表达拓扑关系 • ㈣ ESRI shapefile(ARCINFO)文件结构