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1、第二章GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第二章GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.1地理空間及其表達2.2地理空間數(shù)據(jù)及其特征2.3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§2.1地理空間及其表達一、地理空間1.概念地理空間（geo-spatial）:指物質(zhì)、能量、信息的存在形式在形態(tài)、結(jié)構(gòu)過程、功能關(guān)系上的分布方式和格局及其在時間上的延續(xù)。地理空間一般包括地理空間定位框架及其所聯(lián)結(jié)的特征實體。圖2-1地球表面、大地水準面和地球橢球體之間的關(guān)系地球空間模型描述自然表面大地水準面：當海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時，從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個連續(xù)、閉合的水準面。

2、2.地理空間定位框架1）平面控制網(wǎng)地球橢球體模型以大地水準面為基準建立起來的地球橢球體模型。短軸半徑：c長軸半徑：a中軸半徑：b圖2.1三軸橢球體模型極地扁率：赤道扁率：地理空間坐標系的建立大地坐標系：國家80坐標系地圖投影：將用經(jīng)、緯度表示的大地坐標（B，L）空間轉(zhuǎn)換關(guān)系平面直角坐標系（x，y）X=f1（B，L）Y=f2（B，L）GIS中的地理空間，通常就是指經(jīng)過投影變換后放在笛卡兒坐標系中的地球表層特征空間，它的理論基礎(chǔ)在于旋轉(zhuǎn)橢球體和地圖投影變換。2)高程控制網(wǎng)1985國家高程基準3.地理空間特征實體指具有形狀、屬性和時

3、序特征的空間對象或地理實體。二、地理空間實體的表達矢量表達法：采用沒有大小的點（坐標）來表達基本的點元素柵格表達法：采用有固定大小的點（面元或像素）來表達基本的點元素，對每個像元要獨立編碼，并帶有屬性值。（a）（b）（c）圖2-3河流的矢量和柵格表達§2.2地理空間數(shù)據(jù)及其特征一、地理空間數(shù)據(jù)二、空間數(shù)據(jù)模型一、地理空間數(shù)據(jù)1.概念是與地理環(huán)境要素有關(guān)的物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律等的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。2.分類（1）按照數(shù)據(jù)來源分類地圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)（2）按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)（3

4、）按照數(shù)據(jù)特征分類空間定位數(shù)據(jù)、非空間屬性數(shù)據(jù)（4）按照數(shù)據(jù)幾何特征分類點、線、面、曲面、體（5）按照數(shù)據(jù)發(fā)布形式分類DLG(DigitalLineGraphic)DRG(DigitalRasterGraphic)DEM(DigitalElevationModel)DOM(DigitalOrthophotoMap)3.特征1）基本特征圖2-2地理實體：交通線2）基本信息定位信息屬性信息拓撲信息4、空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系（Topologicalrelation）（1）拓撲屬性在拓撲變換下能夠保持不變的幾何屬性。（2）拓撲關(guān)系的類型（

5、3）拓撲關(guān)系的重要性拓撲關(guān)系具有穩(wěn)定性，根據(jù)它可直接獲得地理實體間的空間位置關(guān)系有利于空間要素的查詢可利用拓撲數(shù)據(jù)作為工具來重建地理實體二、空間數(shù)據(jù)的計算機表示空間數(shù)據(jù)的計算機表示步驟：1、空間分幅2、屬性分層3、時間分段§2.3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：指適合于計算機系統(tǒng)存儲、管理和處理的地學圖形的邏輯結(jié)構(gòu)，是地理實體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格矩陣結(jié)構(gòu)、游程編碼結(jié)構(gòu)、四叉樹編碼結(jié)構(gòu)三、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)組織方式：按照以基

6、本的空間對象（點、線或多邊形）為單元進行單獨組織，不含拓撲關(guān)系信息。點：由一組（x,y）線：多組（X1，Y1），（X2，Y2），……（Xn，Yn）多邊形：多組（X,Y）組成，由于多邊形封閉，坐標必須首尾相同實例1：圖2-7點、線、面實體的坐標表示特點：（1）編碼方式直觀方便，數(shù)字化操作簡單。實例2圖2-8多邊形的矢量編碼（2）多邊形的公共邊界被數(shù)字化兩次和存儲兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和不一致。（3）島只作為一個單個圖形，沒有與外界多邊形的聯(lián)系。（4）點、線和多邊形有各自的坐標數(shù)據(jù)，但無拓撲數(shù)據(jù)，互相之間不關(guān)聯(lián)2.拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）拓

7、撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點點是相互獨立的，點連成線，線構(gòu)成面每條線始于起始結(jié)點（FN），止于終止結(jié)點（TN），并與左右多邊形（LP、RP）相鄰接?；驹鼗《危ˋrc）：構(gòu)成多邊形的線結(jié)點（Node）：兩條以上弧段的相交的點島：由一條弧段組成的多邊形。多邊形簡單多邊形：不含島的多邊形，即單連通區(qū)域復合多邊形：含島區(qū)的多邊形，即復連通區(qū)域?；《挝募河苫《斡涗浗M成，每個記錄包括弧段標識碼、FN、TN、LP、RP結(jié)點文件：由結(jié)點組成，包括結(jié)點號、結(jié)點坐標即該結(jié)點連接的弧段標識碼多邊形文件：由多邊形組成，包括多邊形標識碼、組成該多邊形的弧段標

8、識碼以及相關(guān)屬性等弧段坐標文件：包括弧段標識碼及構(gòu)成弧段的點的坐標構(gòu)成弧段是拓撲數(shù)據(jù)組織的基本對象?？臻g特征屬性特征時間特征圖2-3空間數(shù)據(jù)的基本特征表2-1歐幾里德平面上實體對象所具有的拓撲和非拓撲屬性圖2-4空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系拓撲鄰接：存在于空間圖形的同類元素之間的拓撲關(guān)