空間數(shù)據(jù)庫的第三章講

1、經(jīng)典空間數(shù)據(jù)模型經(jīng)典空間數(shù)據(jù)模型 按照空間屬性的組織形式及空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)方式不同，矢按照空間屬性的組織形式及空間數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)方式不同，矢量模型可分為地圖分層模型、超圖模型、面向?qū)ο竽Ｐ秃突诩s量模型可分為地圖分層模型、超圖模型、面向?qū)ο竽Ｐ秃突诩s束的模型等四大類束的模型等四大類 ：經(jīng)典空間數(shù)據(jù)模型經(jīng)典空間數(shù)據(jù)模型 以以“結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)-弧段弧段-多邊形多邊形”拓?fù)潢P(guān)系為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)模型，面向整個拓?fù)潢P(guān)系為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)模型，面向整個空間區(qū)域，以基本幾何元素點(diǎn)、線、多邊形為數(shù)據(jù)組織單元，以點(diǎn)、空間區(qū)域，以基本幾何元素點(diǎn)、線、多邊形為數(shù)據(jù)組織單元，以點(diǎn)、線、多邊形的拓?fù)潢P(guān)系為中心來組織和存儲幾何數(shù)據(jù)。存儲

2、復(fù)雜的拓線、多邊形的拓?fù)潢P(guān)系為中心來組織和存儲幾何數(shù)據(jù)。存儲復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系，沒有重視具有完整地理含義和獨(dú)立意義的地理實(shí)體作為個體撲關(guān)系，沒有重視具有完整地理含義和獨(dú)立意義的地理實(shí)體作為個體存在的事實(shí)。存在的事實(shí)。經(jīng)典空間數(shù)據(jù)模型經(jīng)典空間數(shù)據(jù)模型 back一、地理實(shí)體模型一、地理實(shí)體模型 （空間目標(biāo)模型、實(shí)體幾何模型）（空間目標(biāo)模型、實(shí)體幾何模型）二、專題地圖矢量模型二、專題地圖矢量模型 （路徑拓?fù)淠Ｐ汀ⅲ窂酵負(fù)淠Ｐ汀?網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?、node模型、網(wǎng)絡(luò)模型）模型、網(wǎng)絡(luò)模型）三、矢三、矢/柵混合數(shù)據(jù)模型柵混合數(shù)據(jù)模型 （蘇森古特二叉樹、（蘇森古特二叉樹、 矢矢/柵一體化模型）柵一體

3、化模型）四、變焦數(shù)據(jù)四、變焦數(shù)據(jù)模型模型 五、基于現(xiàn)象的超圖數(shù)據(jù)模型五、基于現(xiàn)象的超圖數(shù)據(jù)模型 （概念、模型、（概念、模型、 基本實(shí)體表示、復(fù)合實(shí)體表示）基本實(shí)體表示、復(fù)合實(shí)體表示）地理實(shí)體模型（空間目標(biāo)模型地理實(shí)體模型（空間目標(biāo)模型1）一、空間目標(biāo)模型一、空間目標(biāo)模型空間目標(biāo)是表達(dá)空間記錄的邏輯數(shù)據(jù)單位，主要特征是均質(zhì)性?？臻g目標(biāo)是表達(dá)空間記錄的邏輯數(shù)據(jù)單位，主要特征是均質(zhì)性?？臻g目標(biāo)可能是一個具有完整地理含義的地理實(shí)體，也可能是空間目標(biāo)可能是一個具有完整地理含義的地理實(shí)體，也可能是一個地理實(shí)體的組成部分，還可能既是一個地理實(shí)體又是另一一個地理實(shí)體的組成部分，還可能既是一個地理實(shí)體又是另一個

4、地理實(shí)體的組成部分。一個空間目標(biāo)主要表達(dá)的信息：個地理實(shí)體的組成部分。一個空間目標(biāo)主要表達(dá)的信息： 1、標(biāo)識：區(qū)分一個實(shí)體與另一個實(shí)體。2、分類信息：分類體系和分類碼，定義、區(qū)分實(shí)體，描述類別或含義。3、幾何信息：描述地理實(shí)體的位置、形狀和大小等。4、幾何類型：說明地理實(shí)體的形狀屬于哪種幾何類型。5、地名信息：地理實(shí)體的命名字符串及參考定位點(diǎn)等，具有標(biāo)識作用。6、組成關(guān)系：復(fù)合對象與成分對象的組成關(guān)系。7、數(shù)量/質(zhì)量特征：地理實(shí)體的各種主題屬性。8、文字描述信息：地理實(shí)體的文字描述信息。 地理實(shí)體模型（空間目標(biāo)模型地理實(shí)體模型（空間目標(biāo)模型2）表達(dá)一個空間目標(biāo)的形狀與大小、數(shù)量與質(zhì)量特征的信息

5、結(jié)構(gòu)稱表達(dá)一個空間目標(biāo)的形狀與大小、數(shù)量與質(zhì)量特征的信息結(jié)構(gòu)稱為空間目標(biāo)模型，也稱微觀模型，用目標(biāo)頭來定義。為空間目標(biāo)模型，也稱微觀模型，用目標(biāo)頭來定義。back地理實(shí)體模型（實(shí)體集合模型地理實(shí)體模型（實(shí)體集合模型1）二、實(shí)體集合模型二、實(shí)體集合模型描述地理空間的宏觀結(jié)構(gòu)，表達(dá)地理實(shí)體或空間目標(biāo)之間的分類關(guān)系、描述地理空間的宏觀結(jié)構(gòu)，表達(dá)地理實(shí)體或空間目標(biāo)之間的分類關(guān)系、定位關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系。定位關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系。 （一）分類關(guān)系（一）分類關(guān)系地理實(shí)體之間的一種類別層次關(guān)系。按地理分類體系對實(shí)體進(jìn)行分類，地理實(shí)體之間的一種類別層次關(guān)系。按地理分類體系對實(shí)體進(jìn)行分類，為每個類別分配一個分類編碼，這種

6、分類編碼構(gòu)成一個分類層次樹，反為每個類別分配一個分類編碼，這種分類編碼構(gòu)成一個分類層次樹，反映地理實(shí)體的類別和等級歸屬關(guān)系。通常按照國家基本地形圖圖示規(guī)定映地理實(shí)體的類別和等級歸屬關(guān)系。通常按照國家基本地形圖圖示規(guī)定的分類標(biāo)準(zhǔn)的分類標(biāo)準(zhǔn)+專業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，地理實(shí)體的分類關(guān)系是一種層次模專業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，地理實(shí)體的分類關(guān)系是一種層次模型。如果不同的地理實(shí)體在空間上發(fā)生部分共位現(xiàn)象，則將地理實(shí)體劃型。如果不同的地理實(shí)體在空間上發(fā)生部分共位現(xiàn)象，則將地理實(shí)體劃分為多個空間目標(biāo)，空間目標(biāo)間的分類關(guān)系是一種網(wǎng)狀模型。分為多個空間目標(biāo)，空間目標(biāo)間的分類關(guān)系是一種網(wǎng)狀模型。 地理實(shí)體模型地理實(shí)體模型

7、（實(shí)體集合模型實(shí)體集合模型2）（二）定位關(guān)系（二）定位關(guān)系描述地理實(shí)體或空間目標(biāo)的空間位置分布。采用一種面向位置的描述地理實(shí)體或空間目標(biāo)的空間位置分布。采用一種面向位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用近似方法表示地理實(shí)體或空間目標(biāo)間的接近度，目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用近似方法表示地理實(shí)體或空間目標(biāo)間的接近度，目的是實(shí)現(xiàn)定位檢索。首先用一定的方法（如正方形方格網(wǎng)）劃分的是實(shí)現(xiàn)定位檢索。首先用一定的方法（如正方形方格網(wǎng)）劃分空間，建立空間索引，每個索引單元中記錄位于或穿過該單元的空間，建立空間索引，每個索引單元中記錄位于或穿過該單元的地理實(shí)體的關(guān)鍵字，用一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如變長指針或位圖法）地理實(shí)體的關(guān)鍵字，用一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如

8、變長指針或位圖法）組織索引單元。組織索引單元。（三）拓?fù)潢P(guān)系（三）拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系通常存儲在幾何數(shù)據(jù)模型之中。拓?fù)潢P(guān)系通常存儲在幾何數(shù)據(jù)模型之中。back專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（路徑拓?fù)洌窂酵負(fù)?）路徑拓?fù)淠Ｐ偷闹饕攸c(diǎn)是將二維空間要素（多邊形）的邊界路徑拓?fù)淠Ｐ偷闹饕攸c(diǎn)是將二維空間要素（多邊形）的邊界作為獨(dú)立的一維要素（邊）來單獨(dú)處理，將一維要素看作一條作為獨(dú)立的一維要素（邊）來單獨(dú)處理，將一維要素看作一條路經(jīng)，只考慮一維要素內(nèi)部點(diǎn)和線的連接關(guān)系（路徑拓?fù)洌?，路?jīng)，只考慮一維要素內(nèi)部點(diǎn)和線的連接關(guān)系（路徑拓?fù)洌?，不考慮二維要素之間的相鄰關(guān)系（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?。不考慮二維要素之間的相鄰

9、關(guān)系（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（路徑拓?fù)洌窂酵負(fù)?） 一、面條模型（一、面條模型（spaghetti model）無拓?fù)潢P(guān)系的、冗余的矢量邏輯模型。圖無拓?fù)潢P(guān)系的、冗余的矢量邏輯模型。圖3-16為圖為圖3-15中多邊形網(wǎng)絡(luò)對中多邊形網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的面條模型，各多邊形的邊界以坐標(biāo)串方式記錄，坐標(biāo)串和多邊形間應(yīng)的面條模型，各多邊形的邊界以坐標(biāo)串方式記錄，坐標(biāo)串和多邊形間不必相互對應(yīng)，所有拓?fù)潢P(guān)系都根據(jù)需要來計(jì)算，難以實(shí)現(xiàn)對多邊形的不必相互對應(yīng)，所有拓?fù)潢P(guān)系都根據(jù)需要來計(jì)算，難以實(shí)現(xiàn)對多邊形的操作。這種模型可以毫無限制的將異類對象點(diǎn)、線、面混合存儲，且容操作。這種模型可以毫無限制的

10、將異類對象點(diǎn)、線、面混合存儲，且容許多條折線在平面中相交，數(shù)據(jù)庫中不顯式存儲各折線的交點(diǎn)。許多條折線在平面中相交，數(shù)據(jù)庫中不顯式存儲各折線的交點(diǎn)。 專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（路徑拓?fù)洌窂酵負(fù)?）二、多邊形模型（二、多邊形模型（polygon model）多邊形模型也叫多邊形模型也叫“多邊形環(huán)路法多邊形環(huán)路法”，“面域邊界法面域邊界法”或或“獨(dú)立實(shí)體獨(dú)立實(shí)體法法”。將多邊形的邊界點(diǎn)坐標(biāo)以多邊形為單位獨(dú)立記錄，每個多邊形的編碼將多邊形的邊界點(diǎn)坐標(biāo)以多邊形為單位獨(dú)立記錄，每個多邊形的編碼與存貯毫不顧及相鄰的多邊形，圖與存貯毫不顧及相鄰的多邊形，圖3-17為圖為圖3-15中多邊形網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的中

11、多邊形網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的多邊形模型。每個多邊形很容易被識別和提取，但兩個相鄰多邊形的多邊形模型。每個多邊形很容易被識別和提取，但兩個相鄰多邊形的共用邊界均獲取與存貯兩次，增加了數(shù)據(jù)的存儲量，會產(chǎn)生裂隙或重共用邊界均獲取與存貯兩次，增加了數(shù)據(jù)的存儲量，會產(chǎn)生裂隙或重疊。沒有建立各個多邊形實(shí)體之間的拓?fù)潢P(guān)系。疊。沒有建立各個多邊形實(shí)體之間的拓?fù)潢P(guān)系。 專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（路徑拓?fù)洌窂酵負(fù)?）三、點(diǎn)三、點(diǎn)/字典模型（字典模型（point dictionary model）點(diǎn)點(diǎn)/字典模型是對多邊形模型的一種改進(jìn)，它記錄多邊形邊界上各點(diǎn)的字典模型是對多邊形模型的一種改進(jìn)，它記錄多邊形邊界上各點(diǎn)的

12、編碼，以數(shù)據(jù)字典形式記錄各點(diǎn)的坐標(biāo)值，通過字典可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)編碼到點(diǎn)編碼，以數(shù)據(jù)字典形式記錄各點(diǎn)的坐標(biāo)值，通過字典可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)編碼到點(diǎn)坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換，圖坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換，圖3-18為圖為圖3-15中多邊形網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的點(diǎn)中多邊形網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的點(diǎn)/字典模型。由字典模型。由于相同點(diǎn)坐標(biāo)的唯一性，不會產(chǎn)生于相同點(diǎn)坐標(biāo)的唯一性，不會產(chǎn)生“裂片裂片”，但公共邊界上點(diǎn)的編碼仍，但公共邊界上點(diǎn)的編碼仍被記錄兩次。被記錄兩次。克服了多邊形之間可能出現(xiàn)的裂隙與重疊，但仍沒建立多邊形間必要的拓?fù)潢P(guān)系。 專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（路徑拓?fù)洌窂酵負(fù)?）四、鏈點(diǎn)字典模型四、鏈點(diǎn)字典模型 (chain/point dictionary

13、 model）鏈點(diǎn)字典模型（鏈點(diǎn)字典模型（3-19）記錄構(gòu)成每個多邊形的鏈、構(gòu)成每條鏈的）記錄構(gòu)成每個多邊形的鏈、構(gòu)成每條鏈的點(diǎn)及每個點(diǎn)的坐標(biāo)值。點(diǎn)字典實(shí)現(xiàn)所有點(diǎn)編碼到點(diǎn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，每點(diǎn)及每個點(diǎn)的坐標(biāo)值。點(diǎn)字典實(shí)現(xiàn)所有點(diǎn)編碼到點(diǎn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，每條公共邊作為一個獨(dú)立邊由一個點(diǎn)號序列來定義，每個多邊形由邊條公共邊作為一個獨(dú)立邊由一個點(diǎn)號序列來定義，每個多邊形由邊序列來定義。序列來定義。 back專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?）對路徑拓?fù)淠Ｐ偷母倪M(jìn)與完善，強(qiáng)調(diào)多邊形之間關(guān)系的描述。一、dime數(shù)據(jù)模型 gbfdime(geographic base filedual indep

14、endent map encode 地理基礎(chǔ)文件/雙獨(dú)立坐標(biāo)地圖編碼系統(tǒng))是美國人口調(diào)查局在人口調(diào)查基礎(chǔ)上發(fā)展的地理信息系統(tǒng)，形成于1969年，對空間數(shù)據(jù)模型和結(jié)構(gòu)發(fā)展有很重要的貢獻(xiàn)，具有典型性。專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?） dime文件的概念基礎(chǔ)是圖論，dime模型通過直線段序列顯式存儲拓?fù)潢P(guān)系，基本元素是由兩個頂點(diǎn)定義的直線線段。復(fù)雜曲線由一系列逼近曲線的直線線段表示，對每條直線段、每個頂點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)都唯一標(biāo)識。直線的各端點(diǎn)有坐標(biāo)，每條直線段有起點(diǎn)與終點(diǎn)，直線段兩側(cè)有左右多邊形。 專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?）二、二、polyvrt數(shù)據(jù)模型

15、數(shù)據(jù)模型(po1ygon convertor) 多邊形轉(zhuǎn)換器(po1ygon convertor)由哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)圖形及空間分析實(shí)驗(yàn)室（laboratory for computer graphics and spatial analysis) 研制和發(fā)展。是一種改進(jìn)的簡單拓?fù)淠Ｐ停跀?shù)據(jù)處理等方面比dime模型效率高。polyvrt模型的基本元素是“鏈段”，鏈段由任意多個頂點(diǎn)（形狀特征點(diǎn)）構(gòu)成，這些頂點(diǎn)的序列表示了鏈段的幾何形狀。鏈段兩端為結(jié)點(diǎn)，鏈段兩側(cè)有兩個多邊形區(qū)域。專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?）polyvrt由鏈段和結(jié)點(diǎn)文件構(gòu)成，鏈段中不僅存貯了描述多邊形形狀

16、的幾何信息，還存貯了構(gòu)成多邊形的各元素（面域、鏈段和結(jié)點(diǎn)）之間的拓?fù)潢P(guān)系，另外，還為每個多邊形建立了一個環(huán)繞其邊界的鏈段目錄表。以鏈段為基礎(chǔ)的polyvrt系統(tǒng)是當(dāng)今各種圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本骨架。 專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?）三、三、tiger模型模型tiger（topologically integrated geographic encoding and referencing system）系統(tǒng)是美國人口調(diào)查局將）系統(tǒng)是美國人口調(diào)查局將gis技術(shù)應(yīng)用于人口調(diào)查的技術(shù)應(yīng)用于人口調(diào)查的典范。美國人口調(diào)查從早期借助地圖的人工走訪（典范。美國人口調(diào)查從早期借助地圖的人工

17、走訪（1950年以前），經(jīng)地理信年以前），經(jīng)地理信息支撐初步自動化的息支撐初步自動化的dime階段（階段（1980年前后），到地理信息支撐高度自動年前后），到地理信息支撐高度自動化的化的tiger系統(tǒng)。其中系統(tǒng)。其中dime文件是由數(shù)百人單獨(dú)完成的，彼此之間缺乏一文件是由數(shù)百人單獨(dú)完成的，彼此之間缺乏一致性檢測，而致性檢測，而tiger系統(tǒng)能確保人口調(diào)查數(shù)據(jù)的精確性和一致性。系統(tǒng)能確保人口調(diào)查數(shù)據(jù)的精確性和一致性。一、一、tiger的詳細(xì)含義的詳細(xì)含義t（拓?fù)洌ㄍ負(fù)鋞opologically）：用科學(xué)的方法描述地圖上點(diǎn)和線的相關(guān)性。）：用科學(xué)的方法描述地圖上點(diǎn)和線的相關(guān)性。i（集成（集成 in

18、tegrated）：）：tiger是一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，將地圖信息、是一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，將地圖信息、gbf/dime文件和地理區(qū)域聯(lián)系文件集成在一起，防止不同文件間的不一致和錯誤。文件和地理區(qū)域聯(lián)系文件集成在一起，防止不同文件間的不一致和錯誤。g（地理（地理 geographic）：表達(dá)了）：表達(dá)了tiger的空間定位含義。的空間定位含義。tiger文件是用文件是用來表示地球表面上的地理要素或區(qū)域的技術(shù)方法，來表示地球表面上的地理要素或區(qū)域的技術(shù)方法，tiger系統(tǒng)的主要目的是系統(tǒng)的主要目的是確保這些要素或區(qū)域既不重復(fù)也不遺漏。確保這些要素或區(qū)域既不重復(fù)也不遺漏。e（編碼（編碼 encoding）：

19、把地理信息存貯到）：把地理信息存貯到tiger系統(tǒng)中，以數(shù)據(jù)形式存在。系統(tǒng)中，以數(shù)據(jù)形式存在。r（參考（參考referencing）：）：tiger系統(tǒng)確保對地球表面上的要素能自動地存系統(tǒng)確保對地球表面上的要素能自動地存取協(xié)調(diào)一致的信息，取協(xié)調(diào)一致的信息，tiger模型是世界上最大的集成數(shù)字地理數(shù)據(jù)庫。模型是世界上最大的集成數(shù)字地理數(shù)據(jù)庫。 專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?）(二)tiger模型的整體結(jié)構(gòu)地理實(shí)體或空間目標(biāo)分為 0 維元素點(diǎn)、1 維元素鏈與 2 維元素多邊形。0 維元素：兩個或更多 1 維元素的交點(diǎn)或端點(diǎn)，不是中間點(diǎn)（頂點(diǎn)）。1 維元素：指連結(jié)兩個 0 維

20、元素的鏈，它不表達(dá)線段形狀。2 維元素：由一組聯(lián)接起來的 1 維元素所形成的最小多邊形區(qū)域。tiger模型的整體結(jié)構(gòu)包含 0 維元素表、1 維元素表與 2 維元素表，及為0 維元素和 2 維元素表分別建立的索引目錄（1 維元素表不含目錄）。目錄表與相應(yīng)數(shù)據(jù)表中的記錄1-1對應(yīng)，目錄表存儲為 b樹結(jié)構(gòu)。 專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?）(三) 0 維元素結(jié)構(gòu) 專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?）圖圖3-24(b)表示了表示了tiger模型中模型中 0 維元素的結(jié)構(gòu)及各種聯(lián)系。維元素的結(jié)構(gòu)及各種聯(lián)系。0 維元素有維元素有 0 維維目錄和目錄和 0 維元素

21、表兩文件，兩文件中的紀(jì)錄維元素表兩文件，兩文件中的紀(jì)錄 1-1 對應(yīng)，可從對應(yīng)，可從 0 維元素目錄進(jìn)維元素目錄進(jìn)入入 0 維元素表。維元素表。0 維元素表通過指針與其屬性表相連，維元素表通過指針與其屬性表相連，0 維元素表具有指向維元素表具有指向1維元素的指針。維元素的指針。1維元素表中通過始點(diǎn)和終點(diǎn)字段，建立了維元素表中通過始點(diǎn)和終點(diǎn)字段，建立了0元素與元素與1維元素維元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。之間的拓?fù)潢P(guān)系。四、四、2 維元素結(jié)構(gòu)維元素結(jié)構(gòu)圖圖3-24(c)表示了表示了tiger模型中模型中 2 維元素的結(jié)構(gòu)及各種聯(lián)系。維元素的結(jié)構(gòu)及各種聯(lián)系。2 維元素有維元素有 2 維維目錄和目錄和 2 維

22、元素表兩文件，兩個文件中的紀(jì)錄維元素表兩文件，兩個文件中的紀(jì)錄 1-1 對應(yīng)，可從對應(yīng)，可從 2 維元素目錄維元素目錄進(jìn)入進(jìn)入 2 維元素表。維元素表。2 維元素表中的記錄包含一些數(shù)據(jù)字段和指針，其中一個指針指向維元素表中的記錄包含一些數(shù)據(jù)字段和指針，其中一個指針指向 1 維元素維元素表中以該表中以該 2 維元素為左側(cè)或右側(cè)多邊形的第一個維元素為左側(cè)或右側(cè)多邊形的第一個1 維元素記錄，用以遍歷那維元素記錄，用以遍歷那些環(huán)繞該些環(huán)繞該 2 維元素的其它維元素的其它 1 維元素。如果維元素。如果 2 維元素表中需要存儲的屬性太多，維元素表中需要存儲的屬性太多，可建立可建立2 維元素描述符表和其他屬

23、性表，存儲不經(jīng)常存取的屬性，諸如形心、維元素描述符表和其他屬性表，存儲不經(jīng)常存取的屬性，諸如形心、周長、面積或人口數(shù)等屬性。圖周長、面積或人口數(shù)等屬性。圖3-13(c) 表示了表示了tiger文件中文件中 2 維元素的各維元素的各種聯(lián)系。種聯(lián)系。 back專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?）專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?0）五、1維元素結(jié)構(gòu)圖3-24(d) 表示了tiger文件中 1 維元素的結(jié)構(gòu)及各種聯(lián)系，1 維元素表示線狀要素，是tiger模型的中心元素。1 維元素表中含有指向 0 維元素表、2 維元素表、1 維元素形狀表、1 維元素描述符表、甚

24、至1維元素表內(nèi)部其它記錄的指針，往返和穿行于1維元素表的指針把tiger模型的各部分集成在一起。1 維元素表包含要素屬性或指向?qū)傩晕募闹羔?，常用的屬性存貯在元素表中，其它屬性存儲在 1 維元素描述符表中。1 維元素記錄還設(shè)置最小外接矩形字段，用于建立空間索引，以加快空間查詢。 專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)?1）back專題地圖矢量模型專題地圖矢量模型（node模型）模型）node模型用結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)來組織點(diǎn)、線、多邊形之間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系。任何一個模型用結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)來組織點(diǎn)、線、多邊形之間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系。任何一個結(jié)點(diǎn)有且僅有三個相鄰結(jié)點(diǎn)，如果存在四個以上的相鄰結(jié)點(diǎn)，則補(bǔ)入一個具有

25、結(jié)點(diǎn)有且僅有三個相鄰結(jié)點(diǎn)，如果存在四個以上的相鄰結(jié)點(diǎn)，則補(bǔ)入一個具有相同位置的虛擬結(jié)點(diǎn)，原結(jié)點(diǎn)與虛擬結(jié)點(diǎn)間的長度為相同位置的虛擬結(jié)點(diǎn)，原結(jié)點(diǎn)與虛擬結(jié)點(diǎn)間的長度為0，以保證每個結(jié)點(diǎn)具有，以保證每個結(jié)點(diǎn)具有三個相鄰結(jié)點(diǎn)的特性。每個結(jié)點(diǎn)都具有且僅有三條相關(guān)鏈和與這三條相關(guān)鏈相三個相鄰結(jié)點(diǎn)的特性。每個結(jié)點(diǎn)都具有且僅有三條相關(guān)鏈和與這三條相關(guān)鏈相關(guān)的右多邊形（按右手法則確定）。拓?fù)湮募杏涗浉鹘Y(jié)點(diǎn)的三個相鄰結(jié)點(diǎn)、關(guān)的右多邊形（按右手法則確定）。拓?fù)湮募杏涗浉鹘Y(jié)點(diǎn)的三個相鄰結(jié)點(diǎn)、三條相關(guān)鏈和三個右多邊形。圖三條相關(guān)鏈和三個右多邊形。圖3-25為為node模型的一般形式。模型的一般形式。back專題地圖矢

26、量模型專題地圖矢量模型（網(wǎng)絡(luò)模型（網(wǎng)絡(luò)模型）2、折線、折線polyline（1維）：幾何類型為維）：幾何類型為“線類型線類型”，表示網(wǎng)絡(luò)弧段和區(qū)域邊，表示網(wǎng)絡(luò)弧段和區(qū)域邊界。呈線狀分布、有確定長度，面積不重要的空間現(xiàn)象抽象為線，線的形狀界。呈線狀分布、有確定長度，面積不重要的空間現(xiàn)象抽象為線，線的形狀用其中心線上拐點(diǎn)構(gòu)成的坐標(biāo)串序列來表示。兩相鄰拐點(diǎn)間用直線連接叫線用其中心線上拐點(diǎn)構(gòu)成的坐標(biāo)串序列來表示。兩相鄰拐點(diǎn)間用直線連接叫線段或邊，用曲線連接叫弧線，線段或弧線的端點(diǎn)叫頂點(diǎn)，頂點(diǎn)表示線的形狀。段或邊，用曲線連接叫弧線，線段或弧線的端點(diǎn)叫頂點(diǎn)，頂點(diǎn)表示線的形狀。有限條線段或邊連接成折線（有限

27、條線段或邊連接成折線（polyline），有限條折線和弧線連接成鏈。折），有限條折線和弧線連接成鏈。折線或鏈的端點(diǎn)（始點(diǎn)、終點(diǎn)）和交點(diǎn)均稱為結(jié)點(diǎn)，折線或鏈由始點(diǎn)和終點(diǎn)來線或鏈的端點(diǎn)（始點(diǎn)、終點(diǎn)）和交點(diǎn)均稱為結(jié)點(diǎn)，折線或鏈由始點(diǎn)和終點(diǎn)來界定，多條折線或鏈通過結(jié)點(diǎn)相連?？臻g數(shù)據(jù)庫中線類型可表示如下幾何特界定，多條折線或鏈通過結(jié)點(diǎn)相連?？臻g數(shù)據(jù)庫中線類型可表示如下幾何特征：征：（1）線段或邊：兩頂點(diǎn)間的直線。）線段或邊：兩頂點(diǎn)間的直線。（2）簡單折線：多條線段相連接，以結(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)。折線內(nèi)無分支、任一對）簡單折線：多條線段相連接，以結(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)。折線內(nèi)無分支、任一對線段不相交。線段不相交。（3）閉合折線

28、：始點(diǎn)和終點(diǎn)重合的折線。）閉合折線：始點(diǎn)和終點(diǎn)重合的折線。（4）單調(diào)折線：以結(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)（始點(diǎn)、終點(diǎn)）的折線。畫一條與折線不相）單調(diào)折線：以結(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)（始點(diǎn)、終點(diǎn)）的折線。畫一條與折線不相交的直線交的直線l，過折線上每個頂點(diǎn)作，過折線上每個頂點(diǎn)作l的垂線，如果每條垂線與折線只有一個的垂線，如果每條垂線與折線只有一個交點(diǎn)，則該折線是單調(diào)折線。交點(diǎn)，則該折線是單調(diào)折線。（5）弧：形成一條曲線的點(diǎn)軌跡，可用數(shù)學(xué)函數(shù)定義。以結(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)。包）?。盒纬梢粭l曲線的點(diǎn)軌跡，可用數(shù)學(xué)函數(shù)定義。以結(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)。包括：圓、圓弧、橢圓、橢圓弧、括：圓、圓弧、橢圓、橢圓弧、bezier樣條曲線、張力樣條曲線等。樣條曲線、張

29、力樣條曲線等。back矢矢/柵混合數(shù)據(jù)模型柵混合數(shù)據(jù)模型 （一）（一）一、蘇森古特二叉樹一、蘇森古特二叉樹蘇森古特（蘇森古特（sussenguth）二叉樹表示的混合式數(shù)據(jù)）二叉樹表示的混合式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意如下：結(jié)構(gòu)示意如下： 用一個邊長越來越小的多層嵌套的正方形網(wǎng)格覆蓋在圖幅上（圖3-27），然后把這種層次結(jié)構(gòu)映射為一個蘇森古特二叉樹（圖3-28)。其葉子包含位于（穿過或部分覆蓋）相應(yīng)正方形的每個點(diǎn)狀、線狀和面狀要素的存貯區(qū)地址，在存貯區(qū)中這些要素用矢量形式表示。正方形和二叉樹繼續(xù)細(xì)分，直至每個網(wǎng)格（或每個樹枝）只含有一個要素或已達(dá)到預(yù)先規(guī)定的最低層次，只有最低層次的葉子才可以包含多于一個的要素

30、地址。 矢矢/柵混合數(shù)據(jù)模型柵混合數(shù)據(jù)模型 （二）（二）二、矢二、矢/柵一體化模型柵一體化模型矢矢/柵一體化模型是兼有矢量柵一體化模型是兼有矢量與柵格結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的另一種混與柵格結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的另一種混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖3-29所示，所示，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本邏輯單這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本邏輯單元是條帶。當(dāng)數(shù)據(jù)按柵格方元是條帶。當(dāng)數(shù)據(jù)按柵格方式組織時，將柵格劃分成在式組織時，將柵格劃分成在y方向有固定寬度的條帶，兩方向有固定寬度的條帶，兩條帶之間有一組鄰接線劃。條帶之間有一組鄰接線劃。每個條帶既含有柵格成份，每個條帶既含有柵格成份，也含有矢量成份，采用同樣也含有矢量成份，采用同樣的柵格分辨率記錄。

31、每個條的柵格分辨率記錄。每個條帶的前沿（最小帶的前沿（最小y值）紀(jì)錄為值）紀(jì)錄為柵格格式的單個掃描行，作柵格格式的單個掃描行，作為條帶的索引記錄，其中包為條帶的索引記錄，其中包含每根線條的標(biāo)識和交點(diǎn)的含每根線條的標(biāo)識和交點(diǎn)的x坐標(biāo)。坐標(biāo)。 。 back變焦數(shù)據(jù)模型（一）變焦數(shù)據(jù)模型（一）變焦數(shù)據(jù)模型反應(yīng)了多尺度變焦數(shù)據(jù)模型反應(yīng)了多尺度觀測時空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。變觀測時空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。變焦模型中，圖形比例尺的變焦模型中，圖形比例尺的變化不是簡單的圖形尺寸縮放，化不是簡單的圖形尺寸縮放，它伴隨著各個物體的細(xì)節(jié)和它伴隨著各個物體的細(xì)節(jié)和數(shù)量的增減（圖數(shù)量的增減（圖3-30），變），變焦模型的核心問題是建

32、立多焦模型的核心問題是建立多層存儲結(jié)構(gòu)。層存儲結(jié)構(gòu)。 變焦數(shù)據(jù)模型（二）變焦數(shù)據(jù)模型（二）一、物體細(xì)節(jié)分層存貯圖形曲線綜合算法把線段分為樹形結(jié)構(gòu)，下一層反映更多的細(xì)節(jié)，這些細(xì)節(jié)的坐標(biāo)是樹中更高層內(nèi)容的中間點(diǎn)（圖3-31）。為了在多種比例尺范圍內(nèi)能快速檢索圖形數(shù)據(jù)，把圖形數(shù)據(jù)分層存儲，每層包含更高層的中間點(diǎn)，如果一個數(shù)據(jù)庫按這種方式劃分曲線，則只需按圖形輸出的比例尺來確定相應(yīng)的存取級別。 變焦數(shù)據(jù)模型（三）變焦數(shù)據(jù)模型（三）圖圖3-32所示的樹結(jié)構(gòu)表示圖所示的樹結(jié)構(gòu)表示圖3-31中海岸線綜合的三個層次，結(jié)點(diǎn)旁的數(shù)中海岸線綜合的三個層次，結(jié)點(diǎn)旁的數(shù)值表示要從下一層中向該結(jié)點(diǎn)的左邊和右邊插入的點(diǎn)數(shù)，

33、第二層中內(nèi)含值表示要從下一層中向該結(jié)點(diǎn)的左邊和右邊插入的點(diǎn)數(shù)，第二層中內(nèi)含“+”的結(jié)點(diǎn)是為保持樹的連通性而增加的插入點(diǎn)。的結(jié)點(diǎn)是為保持樹的連通性而增加的插入點(diǎn)。 變焦數(shù)據(jù)模型（四）變焦數(shù)據(jù)模型（四）二、多級變焦為了給不同應(yīng)用提供不同詳細(xì)程度的空間數(shù)據(jù)，要在存貯最詳細(xì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上建立二維參考索引，索引中存放各專題要素不同綜合級別的數(shù)據(jù)地址，對該矩陣的每個結(jié)點(diǎn)都有一個數(shù)據(jù)指針（圖3-33）。該方法把線性數(shù)據(jù)以坐標(biāo)樹的形式存貯，所檢索曲線的詳細(xì)程度或綜合程度是可變的，取決于穿越樹的深度。樹的各層以不同的記錄分離存貯，按線段的屬性碼檢索時，只需根據(jù)所選比例尺，存取足以表示該曲線的那些坐標(biāo)點(diǎn)。樹結(jié)構(gòu)線性

34、存貯與數(shù)據(jù)的網(wǎng)格劃分能加快數(shù)據(jù)庫檢索速度。 back超圖模型的概念（一）超圖模型的概念（一）超圖模型的概念（二）超圖模型的概念（二）超圖模型的概念（三）超圖模型的概念（三）back超圖數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型（一）（一）一、超圖數(shù)據(jù)模型的基本單元一、超圖數(shù)據(jù)模型的基本單元 1、類別：同類要素的集合，超圖中用環(huán)繞集合中元素的一條邊和一個代表類別名字的特殊頂點(diǎn)來表示，如圖3-36所示的公路類。 2、類別的屬性：類別的性質(zhì)，由特殊頂點(diǎn)表示，圖3-37是公路類的屬性。3、要素：類別的元素，如某一條具體公路。類別中的要素個數(shù)不受限制。4、要素的屬性：類別中要素的屬性，是類別屬性的具體取值。如：雁塔路的等級、路面質(zhì)量和具體寬度。圖3-36 類別的表示圖3-37 類別的屬性 超圖數(shù)據(jù)模型超圖數(shù)據(jù)模型（二）（二）5、類別間的聯(lián)系與要素間的聯(lián)系兩個類別間可有多種聯(lián)系，每一種聯(lián)系表示不同性質(zhì)的聯(lián)系，通過超圖類別間的弧線來表示。要素間的聯(lián)系表示要素之間實(shí)際存在的聯(lián)系，用以描述特定的現(xiàn)象。兩類聯(lián)系均可以是層次性或非層次性的。 （1）類別間的層次聯(lián)系：一個類別可有一個雙親類別和一個或多個子女類別（或空），形成一種樹結(jié)構(gòu)。類別間的層次聯(lián)系是一種概念上的聯(lián)系，是一種聯(lián)系模式。超圖數(shù)據(jù)模型（超圖數(shù)據(jù)模型（三）三）（2）要素間的層