《GIS的数据结构》PPT课件

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1、第二章GIS的数据结构第二章GIS的数据结构2.1地理空间及其表达2.2地理空间数据及其特征2.3空间数据结构§2.1地理空间及其表达一、地理空间1.概念地理空间（geo-spatial）: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。地理空间一般包括地理空间定位框架及其所联结的特征实体。图2-1地球表面、大地水准面和地球椭球体之间的关系地球空间模型描述自然表面大地水准面：当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。

2、2.地理空间定位框架1）平面控制网地球椭球体模型以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型。短轴半径：c长轴半径：a中轴半径：b图2.1三轴椭球体模型极地扁率：赤道扁率：地理空间坐标系的建立大地坐标系：国家80坐标系地图投影：将用经、纬度表示的大地坐标（B，L）空间转换关系平面直角坐标系（x，y）X=f1（B，L）Y=f2（B，L）GIS中的地理空间，通常就是指经过投影变换后放在笛卡儿坐标系中的地球表层特征空间，它的理论基础在于旋转椭球体和地图投影变换。2)高程控制网1985国家高程基准3.地理空间特征实体指具有形状、属性和时

3、序特征的空间对象或地理实体。二、地理空间实体的表达矢量表达法：采用没有大小的点（坐标）来表达基本的点元素栅格表达法：采用有固定大小的点（面元或像素）来表达基本的点元素，对每个像元要独立编码，并带有属性值。（a）（b）（c）图2-3河流的矢量和栅格表达§2.2地理空间数据及其特征一、地理空间数据二、空间数据模型一、地理空间数据1.概念是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。2.分类（1）按照数据来源分类地图数据、影像数据、文本数据（2）按照数据结构分类矢量数据、栅格数据（3

4、）按照数据特征分类空间定位数据、非空间属性数据（4）按照数据几何特征分类点、线、面、曲面、体（5）按照数据发布形式分类DLG(DigitalLineGraphic)DRG(DigitalRasterGraphic)DEM(DigitalElevationModel)DOM(DigitalOrthophotoMap)3.特征1）基本特征图2-2地理实体：交通线2）基本信息定位信息属性信息拓扑信息4、空间数据的拓扑关系（Topologicalrelation）（1）拓扑属性在拓扑变换下能够保持不变的几何属性。（2）拓扑关系的类型（

5、3）拓扑关系的重要性拓扑关系具有稳定性，根据它可直接获得地理实体间的空间位置关系有利于空间要素的查询可利用拓扑数据作为工具来重建地理实体二、空间数据的计算机表示空间数据的计算机表示步骤：1、空间分幅2、属性分层3、时间分段§2.3空间数据结构空间数据结构：指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。一、矢量数据结构实体数据结构、拓扑数据结构二、栅格数据结构栅格矩阵结构、游程编码结构、四叉树编码结构三、曲面数据结构一、矢量数据结构1.实体数据结构空间数据组织方式：按照以基

6、本的空间对象（点、线或多边形）为单元进行单独组织，不含拓扑关系信息。点：由一组（x,y）线：多组（X1，Y1），（X2，Y2），……（Xn，Yn）多边形：多组（X,Y）组成，由于多边形封闭，坐标必须首尾相同实例1：图2-7点、线、面实体的坐标表示特点：（1）编码方式直观方便，数字化操作简单。实例2图2-8多边形的矢量编码（2）多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，造成数据冗余和不一致。（3）岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。（4）点、线和多边形有各自的坐标数据，但无拓扑数据，互相之间不关联2.拓扑数据结构（1）拓

7、扑数据结构的特点点是相互独立的，点连成线，线构成面每条线始于起始结点（FN），止于终止结点（TN），并与左右多边形（LP、RP）相邻接。基本元素弧段（Arc）：构成多边形的线结点（Node）：两条以上弧段的相交的点岛：由一条弧段组成的多边形。多边形简单多边形：不含岛的多边形，即单连通区域复合多边形：含岛区的多边形，即复连通区域。弧段文件：由弧段记录组成，每个记录包括弧段标识码、FN、TN、LP、RP结点文件：由结点组成，包括结点号、结点坐标即该结点连接的弧段标识码多边形文件：由多边形组成，包括多边形标识码、组成该多边形的弧段标

8、识码以及相关属性等弧段坐标文件：包括弧段标识码及构成弧段的点的坐标构成弧段是拓扑数据组织的基本对象。空间特征属性特征时间特征图2-3空间数据的基本特征表2-1欧几里德平面上实体对象所具有的拓扑和非拓扑属性图2-4空间数据的拓扑关系拓扑邻接：存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关