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1、第四章空间数据表达1学习目标1.掌握空间对象及其定义2.掌握空间数据的基本特征3.掌握空间数据的计算机表达4.理解掌握空间数据结构5.理解掌握空间数据结构的建立重点：空间数据结构难点：空间数据的压缩方法教学课时:2个教学方法:多媒体讲授、启发示例教学内容和步骤:2一、地理空间（GeographicSpace）指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续，具体包括地球上大气圈、水圈、生物圈、土壤圈和岩石圈交互作用的区域。地理空间具体被描述为：1）绝对空间，具有属性描述的空间位置的集合，一系列坐标值组成
2、。2）相对空间，是具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系组成。4.1空间对象及其定义3现实世界空间数据地图遥感影像特征关系行为观察选择抽象综合测量：位置编码：属性建立关系：表达二、空间对象（实体）类型空间对象一般按地形维数进行归类划分零维空间对象：点一维空间对象：线二维空间对象：面三维空间对象：体时间：通常以第四维表达，但目前GIS还很难处理时间属性。空间对象的维数与比例尺是相关的44.2、空间对象关系1、拓扑关系概念：是明确定义空间关系的一种数学方法。在GIS中，用来描述并确定空间的点线面之间的关系及属性，并可实现相关的查询和
3、检索。2、拓扑关系特点：1）独立于坐标系统的几何关系2）不随几何实体平移旋转缩放而变化拓扑关系反映了空间实体间的逻辑关系，不需要坐标、距离信息，不受比例尺限制，也不随投影关系变化。理解拓扑变换和拓扑属性时，我们可以设想一块高质量的橡皮，它的表面是欧几里德平面，可被任意拉伸压缩，但不能扭转折叠。表面上有由结点、弧、环和区域组成的图形。若对该橡皮进行任意拉伸、压缩，但不扭转和折叠，则在橡皮形状的这些变换中，图形的一些属性将得到保留，有些属性将消失。拓扑和非拓扑属性两点之间的距离一个点指向另一个点的方向弧段的长度一个区域的周长一个区域的面积一个点在一
4、个弧段的端点一个弧段是一个简单的弧段一个点在一个区域的边界上一个点在一个区域的内部一个点在一个区域的外部一个面是一个简单的面（无岛）一个面的连通性非拓扑属性拓扑属性拓扑变换（橡皮变换）3、空间对象的拓扑空间关系拓扑元素：点：孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点线：两结点之间的有序弧段，包括链、弧段和线段面：若干弧段组成的多边形基本拓扑关系关联：不同拓扑元素之间的关系邻接：相同拓扑元素之间的关系包含：面与其他元素之间的关系层次：相同拓扑元素之间的层次关系拓扑元素量之间的关系：欧拉公式点、线、面之间的拓扑关系9起点终点中间点弧段1弧段3弧段2弧
5、段4点:面:弧:空间对象关系相离——重合——邻接——相交——包含10不考虑度量（距离）和方向的空间物体之间的关系。在拓扑变换（理想橡皮板拉伸或缩短，但不能撕破或重叠）下两个以上拓扑元素间能够保持不变的几何属性——拓扑属性具有空间分析意义。11邻接相交重合相离包含点—点点—线点—面线—面面—面线—线12点—点点—线点—面住宅学校海岸线码头肺癌病例区域学校和住宅接近吗？码头在海岸线上吗？肺癌病在区内分布四、拓扑关系的应用——点13线—点线—线线—面镇乘车线路河流小路这条线路过镇上吗？小路穿过河流吗？河流在区域内吗？拓扑关系的应用——线14面—点面—
6、线面—面该邮政区包括学校吗？该区域包括铁路吗？区域彼此影响吗？区域重叠吗？拓扑关系的应用——面15c1c2c3c4c5c6P1P2P3P4N1N2N3N4N5该地图为一副交通图，它传递的基本信息包括：(1)定位信息：三条呈不同分布状态的交通线；(2)属性信息：三条呈不同等级的交通线；(3)拓扑信息：三条具有关联关系的交通线。4.3空间数据的基本特征一、16二、拓扑关系类型：拓扑关系是指网结构元素结点、弧段、面域之间的空间关系，主要表现为下列三种关系：①拓扑邻接：指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系。②拓扑关联：指存在于空间图形的不同元素之间
7、的拓扑关系。③拓扑包含：指存在于空间图形的同类，但不同级的元素之间的拓扑关系。包含包括简单包含、多层包含、等价包含三种形式。1718拓扑结构表达表2-1多边形与弧段的拓扑关系面域弧段P1a,b,c,-gP2b,d,fP3c,f,eP4g表2-2结点与弧段的拓扑关系结点弧段Aa,c,eBa,d,bCd,e,fDb,f,cEg表2-3弧段与结点的拓扑关系弧段结点aA,BbB,DcD,AdB,CeC,AfC,DgE,E表2-4弧段与多边形的拓扑关系弧段左邻面右邻面aP0P1bP2P1cP3P1dP0P2eP0P3fP3P2gP1三、空间数据拓扑关系的
8、意义空间数据的拓扑关系，对地理信息系统的数据处理和空间分析，具有重要意义，因为：19不需要利用坐标或距离，可以确定空间实体的位置关系；利用拓扑关系便于
