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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(dá)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(dá)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(guò)程、功能關(guān)系上的分布方式和格局及其在時(shí)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(shí)體。圖2-1地球表面、大地水準(zhǔn)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(zhǔn)面：當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時(shí)，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(gè)連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面。2.地理空間定位框架1）平面控制網(wǎng)地

2、球橢球體模型以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)建立起來(lái)的地球橢球體模型。短軸半徑：c長(zhǎng)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(biāo)系的建立大地坐標(biāo)系：國(guó)家80坐標(biāo)系地圖投影：將用經(jīng)、緯度表示的大地坐標(biāo)（B，L）空間轉(zhuǎn)換關(guān)系平面直角坐標(biāo)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(guò)投影變換后放在笛卡兒坐標(biāo)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(guó)家高程基準(zhǔn)3.地理空間特征實(shí)體指具有形狀、屬性和時(shí)序特征的空間對(duì)象或地理實(shí)體。二、地理空間實(shí)體的表達(dá)矢量表達(dá)法：采用沒(méi)有大

3、小的點(diǎn)（坐標(biāo)）來(lái)表達(dá)基本的點(diǎn)元素柵格表達(dá)法：采用有固定大小的點(diǎn)（面元或像素）來(lái)表達(dá)基本的點(diǎn)元素，對(duì)每個(gè)像元要獨(dú)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(dá)§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(chēng)。2.分類(lèi)（1）按照數(shù)據(jù)來(lái)源分類(lèi)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(lèi)矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)（3）按照數(shù)據(jù)特征分類(lèi)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(lèi)點(diǎn)、線、面、曲面、體（5）按照數(shù)據(jù)發(fā)

4、布形式分類(lèi)DLG(DigitalLineGraphic)DRG(DigitalRasterGraphic)DEM(DigitalElevationModel)DOM(DigitalOrthophotoMap)3.特征1）基本特征圖2-2地理實(shí)體：交通線2）基本信息定位信息屬性信息拓?fù)湫畔?、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系（Topologicalrelation）（1）拓?fù)鋵傩栽谕負(fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬性。（2）拓?fù)潢P(guān)系的類(lèi)型（3）拓?fù)潢P(guān)系的重要性拓?fù)潢P(guān)系具有穩(wěn)定性，根據(jù)它可直接獲得地理實(shí)體間的空間位置關(guān)系有利于空間要素的查詢可利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)作為工具來(lái)重建地理實(shí)體二、空間

5、數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示步驟：1、空間分幅2、屬性分層3、時(shí)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)、管理和處理的地學(xué)圖形的邏輯結(jié)構(gòu)，是地理實(shí)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(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、拓?fù)鋽?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(shù)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(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)組織方式：按照以基本的空間對(duì)象（點(diǎn)、線或多邊形）為單元進(jìn)行單獨(dú)組織，不含拓?fù)潢P(guān)系信息。點(diǎn)：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

6、邊形封閉，坐標(biāo)必須首尾相同實(shí)例1：圖2-7點(diǎn)、線、面實(shí)體的坐標(biāo)表示特點(diǎn)：（1）編碼方式直觀方便，數(shù)字化操作簡(jiǎn)單。實(shí)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(chǔ)兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和不一致。（3）島只作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒(méi)有與外界多邊形的聯(lián)系。（4）點(diǎn)、線和多邊形有各自的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，但無(wú)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，互相之間不關(guān)聯(lián)2.拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)點(diǎn)是相互獨(dú)立的，點(diǎn)連成線，線構(gòu)成面每條線始于起始結(jié)點(diǎn)（FN），止于終止結(jié)點(diǎn)（TN），并與左右多邊形（LP、RP）相鄰接。基本元素弧段（Arc）：構(gòu)成多邊形的線結(jié)點(diǎn)（Node）：兩條以上弧段的相交的點(diǎn)島

7、：由一條弧段組成的多邊形。多邊形簡(jiǎn)單多邊形：不含島的多邊形，即單連通區(qū)域復(fù)合多邊形：含島區(qū)的多邊形，即復(fù)連通區(qū)域?；《挝募河苫《斡涗浗M成，每個(gè)記錄包括弧段標(biāo)識(shí)碼、FN、TN、LP、RP結(jié)點(diǎn)文件：由結(jié)點(diǎn)組成，包括結(jié)點(diǎn)號(hào)、結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)即該結(jié)點(diǎn)連接的弧段標(biāo)識(shí)碼多邊形文件：由多邊形組成，包括多邊形標(biāo)識(shí)碼、組成該多邊形的弧段標(biāo)識(shí)碼以及相關(guān)屬性等弧段坐標(biāo)文件：包括弧段標(biāo)識(shí)碼及構(gòu)成弧段的點(diǎn)的坐標(biāo)構(gòu)成弧段是拓?fù)鋽?shù)據(jù)組織的基本對(duì)象?？臻g特征屬性特征時(shí)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(shí)體對(duì)象所具有的拓?fù)浜头峭負(fù)鋵傩詧D2-4空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)溧徑樱捍嬖谟诳臻g圖

8、形的同類(lèi)元素之間的拓?fù)潢P(guān)