武測(cè)地理信息系統(tǒng)筆記11

武測(cè)地理信息系統(tǒng)筆記[1]1武測(cè)地理信息系統(tǒng)筆記[1]1武測(cè)地理信息系統(tǒng)筆記[1]1武測(cè)地理信息系統(tǒng)筆記[1]1編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:武測(cè)地理信息系統(tǒng)筆記制作：武漢大學(xué)教學(xué)隊(duì)伍：胡鵬程雄李建松吳艷蘭郭慶勝杜清運(yùn)游漣本筆記適用于：《地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)》（龔建雅編

遙感院和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室考試用

因?yàn)檫@兩個(gè)地方考試用的試卷一樣），《地理信息系統(tǒng)教程》（胡鵬編

資源環(huán)境學(xué)院考試用）第一章緒論§1-1GIS概念一、信息與數(shù)據(jù)1、信息1）定義：

信息是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映。它以文字、數(shù)據(jù)、符號(hào)、聲音、圖象等形式記錄下來，進(jìn)行傳遞和處理,為人們的生產(chǎn)，建設(shè)，管理等提供依據(jù)。2）信息的特性：A、客觀性：任何信息都是與客觀事實(shí)相聯(lián)系的，這是信息的正確性和精確度的保證。B、適用性：問題不同，影響因素不同，需要的信息種類是不同的。信息系統(tǒng)將地理空間的巨大數(shù)據(jù)流收集，組織和管理起來，經(jīng)過處理、轉(zhuǎn)換和分析變?yōu)閷?duì)生產(chǎn)、管理和決策具有重要意義的有用信息，這是由建立信息系統(tǒng)的明確目的性所決定的。如股市信息，對(duì)于不會(huì)炒股的人來說，毫無用處，而股民們會(huì)根據(jù)它進(jìn)行股票的購進(jìn)或拋出，以達(dá)到股票增值的目的。C、傳輸性：信息可在信息發(fā)送者和接受者之間進(jìn)行傳輸信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)，被形象地稱為“信息高速公路”。D、共享性：信息與實(shí)物不同，信息可傳輸給多個(gè)用戶，為用戶共享，而其本身并無損失，這為信息的并發(fā)應(yīng)用提供可能性。

2、數(shù)據(jù)指輸入到計(jì)算機(jī)并能被計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的數(shù)字、文字、\符號(hào)、聲音、圖象等符號(hào)。數(shù)據(jù)是對(duì)客觀現(xiàn)象的表示，數(shù)據(jù)本身并沒有意義。數(shù)據(jù)的格式往往和具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。3、兩者關(guān)系（有人認(rèn)為，輸入的都叫數(shù)據(jù)，輸出的都叫信息，其實(shí)不然）。數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)、載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是形與質(zhì)的關(guān)系。只有數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響才成為信息，數(shù)據(jù)只有經(jīng)過解釋才有意義，成為信息。例如“1、”“0”獨(dú)立的1、0均無意義。

當(dāng)它表示某實(shí)體在某個(gè)地域內(nèi)存在與否，它就提供了“有”“無”信息，當(dāng)用它來標(biāo)識(shí)某種實(shí)體的類別時(shí)，它就提供了特征碼信息。二、地理信息與地學(xué)信息1、地理信息1）定義：指與研究對(duì)象的空間地理分布有關(guān)的信息。它表示地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征，相互聯(lián)系和變化規(guī)律的圖、文、聲、像等的總稱。2）特點(diǎn)：A、地域性：（是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著標(biāo)志）。

地理信息屬于空間信息，位置的識(shí)別與數(shù)據(jù)相聯(lián)系，它的這種定位特征是通過公共的地理基礎(chǔ)來體現(xiàn)的。B、多維結(jié)構(gòu)：

指在同一位置上可有多種專題的信息結(jié)構(gòu)。如某一位置上的地理信息包括（例圖）C、時(shí)序特征：

時(shí)空的動(dòng)態(tài)變化引起地理信息的屬性數(shù)據(jù)或空間數(shù)據(jù)的變化。因此，一實(shí)時(shí)的GIS系統(tǒng)要求能及時(shí)采集和更新地理信息，使得地理信息具有現(xiàn)勢(shì)性。以免過時(shí)的信息造成決策的失誤或因?yàn)槿鄙倏?的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，不能對(duì)變化中的地理事件或現(xiàn)象作出合理的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和科學(xué)論證。例如98年龍王廟特大洪水險(xiǎn)情正是武漢勘測(cè)設(shè)計(jì)院利用先進(jìn)的搖感、GPS技術(shù)測(cè)得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為抗洪決策提供可*依據(jù)。顯然，如果用過時(shí)數(shù)據(jù)，這將造成多大的損失，這就是地理信息的時(shí)序特征。2、地學(xué)信息與人類居住的地球有關(guān)的信息都是地學(xué)信息。3、兩者信息源不同地理信息的信息源是地球表面的巖石圈、水圈、大氣圈和人類活動(dòng)等；地學(xué)信息所表示的信息范圍更廣泛，不僅來自地表，還包括地下、大氣層甚至宇宙空間。它是人們深入認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)、適度開發(fā)資源、保護(hù)環(huán)境的前提和保證。四、信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)1、信息系統(tǒng)(InformationSystem,IS)1）系統(tǒng)：

由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合而成，能完成特定功能的有機(jī)整體。2）信息系統(tǒng)：

能對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、加工和再現(xiàn)，并能回答用戶一系列問題的系統(tǒng)。具有采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)的能力。3）類型：從適用于不同管理層次角度出發(fā)、信息系統(tǒng)分為下列不同類型。

事務(wù)處理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)：主要支持操作層人員的日常事務(wù)處理，圖書管理，借還書。

決策支持系統(tǒng)：從MIS中獲取信息，進(jìn)行推測(cè)，以輔助決策。

人工智能、專家系統(tǒng)：用計(jì)算機(jī)模仿人類思維過程進(jìn)行推理，在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用較成功。為有效地對(duì)信息流進(jìn)行控制，組織、管理、充分利用，就需要建立某種信息系統(tǒng)，那么對(duì)地理信息進(jìn)行管理、利用就需要建立地理信息系統(tǒng)。

2、地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem,GIS)1）定義：不同領(lǐng)域、不同專業(yè)對(duì)GIS的理解不同，目前沒有完全統(tǒng)一的被普遍接受的A、GIS是對(duì)地理環(huán)境有關(guān)問題進(jìn)行分析和研究的一門學(xué)科，它將地理環(huán)境的各種要素，包括它們的空間位置形狀及分布特征和與之有關(guān)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等專題信息以及這些信息之間的聯(lián)系等進(jìn)行獲取、組織、存儲(chǔ)、檢索、分析，并在管理、規(guī)劃與決策中應(yīng)用。B、為了獲取、存儲(chǔ)、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。---美國國家地理信息與分析中心C、是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，以采集、存儲(chǔ)、管理、檢索、分析和描述空間物體的定位分布及與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)，并回答用戶問題為主要任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。D、GIS是一種獲取、存儲(chǔ)、檢索、操作、分析和顯示地球空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。--英國教育部

2）理解aGIS是一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，既然是系統(tǒng)，就要具有系統(tǒng)的基本功能，數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)，所以每個(gè)GIS系統(tǒng)都是由若干具有一定功能的模塊組成。bGIS的處理對(duì)象是有關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)，也就是空間數(shù)據(jù)，為了能對(duì)這些空間數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，定性和定量的描述，決定了GIS要對(duì)空間數(shù)據(jù)按統(tǒng)一地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，這是GIS與其他信息系統(tǒng)不同的根本所在。3、GIS與其它IS之間的關(guān)系和區(qū)別1）GIS與其它IS之間的關(guān)系（信息系統(tǒng)分類）2）GIS與其它IS的區(qū)別A、GIS與一般MIS：GIS離不開數(shù)據(jù)庫技術(shù)。數(shù)據(jù)庫中的一些基本技術(shù)，如數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)檢索等都是GIS廣泛使用的核心技術(shù)。GIS對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)共同管理、分析和應(yīng)用，而一般MIS（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）側(cè)重于非圖形數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)）的優(yōu)化存儲(chǔ)與查詢，即使存儲(chǔ)了圖形，也是以文件的形式存儲(chǔ)，不能對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、檢索、分析，沒有拓?fù)潢P(guān)系，其圖形顯示功能也很有限。如電話查號(hào)臺(tái)是一個(gè)一般MIS，只能回答用戶詢問的電話號(hào)碼，而通信信息系統(tǒng)除了可查詢電話號(hào)碼外，還提供用戶的地理分布、空間密度、最近的郵局等空間關(guān)系信息。B、GIS與CAD/CAM

GIS與CAD共同點(diǎn)

GIS與CAD不同點(diǎn)都有空間坐標(biāo)系統(tǒng)；都能將目標(biāo)和參考系聯(lián)系起來；都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系；都能處理屬性和空間數(shù)據(jù)ＣＡＤ研究對(duì)象為人造對(duì)象—規(guī)則幾何圖形及組合；圖形功能特別是三維圖形功能強(qiáng)，屬性庫功能相對(duì)較弱；ＣＡＤ中的拓?fù)潢P(guān)系較為簡單；一般采用幾何坐標(biāo)系。ＧＩＳ處理的數(shù)據(jù)大多來自于現(xiàn)實(shí)世界，較之人造對(duì)象更復(fù)雜，數(shù)據(jù)量更大；數(shù)據(jù)采集的方式多樣化；GIS的屬性庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大；強(qiáng)調(diào)對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析，圖形屬性交互使用頻繁；GIS采用地理坐標(biāo)系。GIS與CAM

GIS與CAM共同點(diǎn)

GIS與CAM不同點(diǎn)都有地圖輸出、空間查詢、分析和檢索功能ＣＡＭ側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動(dòng)符號(hào)化，具有地圖輔助設(shè)計(jì)和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量地圖的輸出機(jī)制；它強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)據(jù)分析，地理數(shù)據(jù)往往缺乏拓?fù)潢P(guān)系；它與數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系通常是一些簡單的查詢。CAM是GIS的重要組成部分；綜合圖形和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析，提供輔助決策信息?！?-2GIS發(fā)展GIS起源于人口普查，土地調(diào)查和自動(dòng)制圖，1960年，加拿大測(cè)量學(xué)家R.F.Tomlinson提出了把地圖變成數(shù)字形式的地圖，1963年，又提出GIS這一本術(shù)語，并建立了第一個(gè)GIS_加拿大GIS，隨后GIS以燎原之勢(shì)在全世界迅速發(fā)展起來。一、國際GIS的發(fā)展?fàn)顩r1、60年代，探索時(shí)期（GIS思想和技術(shù)方法的探索）人們關(guān)注什么是GIS，GIS能干什么。2、70年代，鞏固時(shí)期，（這時(shí)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及其在自然資源和環(huán)境數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用，促進(jìn)GIS迅速發(fā)展）。這期間，發(fā)展研究的重點(diǎn)是空間數(shù)據(jù)處理的算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫管理這三個(gè)方面。3、80年代，實(shí)破階段，也是GIS普遍發(fā)展和推廣應(yīng)用階段，人們把GIS與RS解決全球性問題，如全球沙漠化，全球可居住地評(píng)價(jià)，核擴(kuò)散問題等。4、90年代，全面應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)化階段，對(duì)GIS進(jìn)一步研究，研究的內(nèi)容集中在：空間信息分析的新模式和新方法，空間關(guān)系和數(shù)據(jù)模型，人工智能引入等。二、我國GIS發(fā)展我國GIS起步較晚，但發(fā)展較快，分為以下幾個(gè)階段：1、

70年代，準(zhǔn)備階段：一些知名人士GIS先驅(qū)看到GIS的廣闊前景和GIS的重要性，進(jìn)行極積呼吁，為GIS在我國的發(fā)展奠定了與論準(zhǔn)備基礎(chǔ)并做了一些可行性實(shí)驗(yàn)。2、

80年代，試驗(yàn)起步階段:這期間，我國在GIS理論探索，規(guī)范探討，軟件開發(fā)，系統(tǒng)建立等方面取得了突破和進(jìn)展，進(jìn)行了一些典型，試驗(yàn)專題試驗(yàn)軟件開發(fā)工作。3、

90年代，我國GIS發(fā)展階段：

我國改革開放以來，沿海，治江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的發(fā)展土地的有償使用和外資的引進(jìn)，急需GIS為之服務(wù)，這也推動(dòng)GIS在我國的全面發(fā)展。4、

96年以來，是我國GIS產(chǎn)業(yè)化階段。近幾年來，我國經(jīng)濟(jì)信息化的基礎(chǔ)設(shè)施和重大信息工程已納入國家計(jì)劃，一批國家級(jí)和地方級(jí)的GIS相繼建立并投入運(yùn)行，一批專業(yè)遙感基地已建立，并進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行，一批綜合運(yùn)用“3S”技術(shù)的重點(diǎn)項(xiàng)目已實(shí)施，并在自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)和圖土資源調(diào)查中發(fā)揮效益，一批高等院校開設(shè)了與GIS相關(guān)的新專業(yè)，培養(yǎng)了一大批從事GIS研究與開發(fā)的高層次人才，具有我國自主版權(quán)的GIS基礎(chǔ)軟件的研制逐步進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化軌道，等等這些都標(biāo)志我國GIS產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入新的發(fā)展階段?！?-3GIS構(gòu)成一、GIS組成從計(jì)算機(jī)的角度看，GIS是由軟件、硬件、數(shù)據(jù)和用戶組成。用戶（GIS服務(wù)的對(duì)象，分為一般用戶和從事建立、維護(hù)、管理和更新的高級(jí)用戶）軟件（支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、加工、回答用戶問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)）硬件（各種設(shè)備-物質(zhì)基礎(chǔ)）數(shù)據(jù)（系統(tǒng)分析與處理的對(duì)象、構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)）由于計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和地理信息的時(shí)序特征，硬件壽命3-5年，軟件（5-15年），數(shù)據(jù)（1-2年，5-70年不等）GIS需要不斷維護(hù)、更新，所以用戶要不斷進(jìn)行知識(shí)更新。二、硬件配置前面說過，GIS作為技術(shù)系統(tǒng)必須具備數(shù)據(jù)的采集、管理、分析、表達(dá)和顯示功能，一定功能必須由一定的軟件、硬件實(shí)現(xiàn)，所以GIS的硬件配置為：輸入

數(shù)字化、解析測(cè)圖儀、掃描儀

遙感處理設(shè)備等存貯處理

計(jì)算機(jī)

硬盤

光盤等存儲(chǔ)設(shè)備輸出

打印機(jī)

繪圖儀

顯示終端等網(wǎng)絡(luò)

服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)適配器、傳輸介質(zhì)、調(diào)制解調(diào)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。隨著網(wǎng)絡(luò)普及，信息共享成為時(shí)代要求，GIS要有網(wǎng)絡(luò)功能三、軟件配置1、GIS軟件層次有了計(jì)算機(jī)硬件之后，首先需要OS,DOS,WINDOWS,UNIIX等。裸機(jī)，沒裝任何OS的機(jī)子，是不能工作的。GIS應(yīng)用軟件在GIS軟件層次的外層，外層以內(nèi)層軟件為基礎(chǔ)，共同完成用戶指定的任務(wù)。2、GIS基礎(chǔ)軟件主要模塊空間數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換圖形及屬性編輯空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)制圖與輸出空間查詢與空間分析§1-4GIS功能和應(yīng)用一、GIS功能空間查詢疊加分析緩沖區(qū)分析網(wǎng)絡(luò)分析地形分析數(shù)據(jù)顯示與輸出二、GIS主要

應(yīng)用領(lǐng)域資源管理區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃災(zāi)害監(jiān)測(cè)環(huán)境評(píng)估作戰(zhàn)指揮交通運(yùn)輸宏觀決策§1-5GIS相關(guān)學(xué)科二、GIS學(xué)科樹第二章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§2-1空間實(shí)體及其描述一、地理實(shí)體（空間實(shí)體）---GIS處理對(duì)象1、定義：

指自然界現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)事件中不能再分割的單元，它是一個(gè)具體有概括性，復(fù)雜性，相對(duì)意義的概念。2、理解：

地理實(shí)體類別及實(shí)體內(nèi)容的確定是從具體需要出發(fā)的，例如，在全國地圖上由于比例尺很小，武漢就是一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)不能再分割，可以把武漢定為一個(gè)空間實(shí)體，而在大比例尺的武漢市地圖上，武漢的許多房屋，街道都要表達(dá)出來，所以武漢必須再分割，不能作為一個(gè)空間實(shí)體，應(yīng)將房屋，街道等作為研究的地理實(shí)體，由此可見，GIS中的空間實(shí)體是一個(gè)概括，復(fù)雜，相對(duì)的概念。二、地理實(shí)體的描述——空間數(shù)據(jù)1、描述的內(nèi)容空間特征：地理位置和空間關(guān)系屬性特征—名稱、等級(jí)、類別等時(shí)間特征2、空間數(shù)據(jù)基本特征3、空間數(shù)據(jù)類型1）依據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同分為：地圖數(shù)據(jù)

地形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)影象數(shù)據(jù)三、實(shí)體的空間特征（一）空間維數(shù)：有0，1，2，3維之分，點(diǎn)、線、面、體。（二）空間特征類型1、點(diǎn)狀實(shí)體點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)、點(diǎn)狀實(shí)體。點(diǎn)：有特定位置，維數(shù)為0的物體。1）實(shí)體點(diǎn)：用來代表一個(gè)實(shí)體。2）注記點(diǎn)：用于定位注記。3）內(nèi)點(diǎn)：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)。4）角點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)Vertex：表示線段和弧段上的連接點(diǎn)。2、線狀實(shí)體具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，線或折線，由一系列的有序坐標(biāo)表示，并有如下特性：1）實(shí)體長度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長2）彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度。3）方向性：如：水流方向，上游—下游，

公路，單、雙向之分。線狀實(shí)體包括：線段，邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等。3、面狀實(shí)體（多邊形）是對(duì)湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。面狀實(shí)體的如下特征：1）面積范圍

2）周長3）獨(dú)立性或與其它地物相鄰如中國及其周邊國家4）內(nèi)島嶼或鋸齒狀外形：如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域。5）重疊性與非重疊性：如學(xué)校的分區(qū)，菜市場(chǎng)的服務(wù)范圍等都有可能出現(xiàn)交*重疊現(xiàn)象，而一個(gè)城市的各個(gè)城區(qū)一般說來不會(huì)出現(xiàn)重疊。

4、體、立體狀實(shí)體立體狀實(shí)體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長度、寬度及高度等屬性，立體狀實(shí)體一般具有以下一些空間特征：·體積，如工程開控和填充的土方量?！っ總€(gè)二維平面的面積?！ぶ荛L?！?nèi)島?！ず谢×K或相鄰塊。斷面圖與剖面圖。（三）實(shí)體類型組合現(xiàn)實(shí)世界的各種現(xiàn)象比較復(fù)雜，往往由不同的空間單元組合而成，例如根據(jù)某些空間單元或幾種空間單元的組合將空間問題表達(dá)出來，復(fù)雜實(shí)體由簡單實(shí)體組合表達(dá)。點(diǎn)、線、面兩兩之間組合表達(dá)復(fù)雜的空間問題：如：線—面

面--面可見，用各要素之間的空間關(guān)系，可描述諸多空間問題?？臻g關(guān)系是GIS數(shù)據(jù)描述和表達(dá)的重要內(nèi)容，一方面它為GIS數(shù)據(jù)庫的有效建立，空間查詢，空間分析，輔助決策等提供了最基本的關(guān)系，另一方面有助于形成標(biāo)準(zhǔn)的SQL空間查詢語言，便于空間特征的存儲(chǔ)，提取，查詢，更新等。線—面1、區(qū)域包含線：計(jì)算區(qū)域內(nèi)線的密度，某省的水系分布情況。2、線通過區(qū)域：公路上否通過某縣。3、線環(huán)繞區(qū)域：區(qū)域邊界，搜索左右區(qū)域名稱，中國與哪些國家接壤。4、線與區(qū)域分離：距離。面—面1、包含：島,某省的湖泊分布。2、相合：重疊，學(xué)校服務(wù)范圍與菜場(chǎng)服務(wù)范圍重疊區(qū)。3、相交：劃分子區(qū)。4、相鄰：計(jì)算相鄰邊界性質(zhì)和長度，公共連接邊界。分離：計(jì)算距離。四、實(shí)體間空間關(guān)系（一）空間關(guān)系類型1、

拓?fù)淇臻g關(guān)系：

2、

順序空間關(guān)系：（方向空間關(guān)系）

用上下左右、前后、東南西北等方向性名稱來描述空間實(shí)體的順序關(guān)系，算法復(fù)雜，至今沒有很好的解決方法。3、

度量空間關(guān)系，主要指實(shí)體間的距離關(guān)系，遠(yuǎn)近。1）在地理空間中兩點(diǎn)間的距離有兩種度量方法。a、沿真實(shí)的地球表面進(jìn)行,除與兩點(diǎn)的地理坐標(biāo)有關(guān)外，還與所通過路徑的地形起伏有關(guān)，復(fù)雜,引入第二種。b、沿地球旋轉(zhuǎn)橢球體的距離量算。2）距離類別：歐氏距離（笛卡爾坐標(biāo)系）、曼哈頓（出租車）距離、時(shí)間距離（緯度差）、大地測(cè)量距離（大地線）（沿地球大圓經(jīng)過兩個(gè)城市中心的距離）。（二）拓?fù)潢P(guān)系1、定義

2、種類

3、拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)

4、意義1、定義：

指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。將橡皮任意拉伸，壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)或折疊。非拓?fù)鋵傩裕◣缀危┩負(fù)鋵傩裕]發(fā)生變化的屬性）兩點(diǎn)間距離一點(diǎn)指向另一點(diǎn)的方向弧段長度、區(qū)域周長、面積等一個(gè)點(diǎn)在一條弧段的端點(diǎn)一條弧是一簡單弧段（自身不相交）一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部/外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)/外部一個(gè)面是一個(gè)簡單面一個(gè)面的連通性

面內(nèi)任兩點(diǎn)從一點(diǎn)可在面的內(nèi)部走向另一點(diǎn)2、種類1）關(guān)聯(lián)性：（不同類要素之間）結(jié)點(diǎn)與弧段：如V9與L5,L6,L3多邊形與弧段：P2與L3,L5,L22）鄰接性：(同類元素之間)多邊形之間、結(jié)點(diǎn)之間。鄰接矩陣

重疊：--

鄰接：1

不鄰接：03）連通性：與鄰接性相類似，指對(duì)弧段連接的判別，如用于網(wǎng)絡(luò)分析中確定路徑、

街道是否相通。4）方向性一條弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)確定了弧段的方向。用于表達(dá)現(xiàn)實(shí)中的有向弧段，如城市道路單向，河流的流向等。5）包含性：指面狀實(shí)體包含了哪些線、點(diǎn)或面狀實(shí)體。6）區(qū)域定義：多邊形由一組封閉的線來定義。7）層次關(guān)系：相同元素之間的等級(jí)關(guān)系，武漢市有各個(gè)區(qū)組成。主要的拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)溧徑印⑼負(fù)潢P(guān)聯(lián)、拓?fù)浒?、拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系具體可由4個(gè)關(guān)系表來表示：（1）

面--鏈關(guān)系：

面

構(gòu)成面的弧段（2）

鏈--結(jié)點(diǎn)關(guān)系：

鏈

鏈兩端的結(jié)點(diǎn)（3）

結(jié)點(diǎn)--鏈關(guān)系：

結(jié)點(diǎn)

通過該結(jié)點(diǎn)的鏈\（4）

鏈—面關(guān)系：

鏈

左面

右面4、拓?fù)潢P(guān)系的意義：對(duì)于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義，因?yàn)椋?）拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。2）有助于空間要素的查詢，利用拓?fù)潢P(guān)系可以解決許多實(shí)際問題。如某縣的鄰接縣，--面面相鄰問題。又如供水管網(wǎng)系統(tǒng)中某段水管破裂找關(guān)閉它的閥門，就需要查詢?cè)摼€（管道）與哪些點(diǎn)（閥門）關(guān)聯(lián)。3）根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體。§2-3

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、圖形表示柵格結(jié)構(gòu)用密集正方形（或三角形，多邊形）將地理區(qū)域劃分為網(wǎng)格陣列。位置由行，列號(hào)定義，屬性為柵格單元的值。點(diǎn)：由單個(gè)柵格表達(dá)。線：由沿線走向有相同屬性取值的一組相鄰柵格表達(dá)。面：由沿線走向有相同屬性取值的一片柵格表達(dá)。

柵格數(shù)據(jù)表示的是二維表面上的地理數(shù)據(jù)的離散化數(shù)值。在柵格數(shù)據(jù)中，地表被分割為相互鄰接、規(guī)則排列的地塊，每個(gè)地塊與一個(gè)象元相對(duì)應(yīng)。因此，柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格(象元)的大小與地表相應(yīng)單元的大小之比，當(dāng)象元所表示的面積較大時(shí)，對(duì)長度、面積等的量測(cè)有較大影響。每個(gè)象元的屬性是地表相應(yīng)區(qū)域內(nèi)地理數(shù)據(jù)的近似值，因而有可能產(chǎn)生屬性方面的偏差。二、柵格數(shù)據(jù)組織——針對(duì)一個(gè)柵格單元對(duì)應(yīng)多個(gè)屬性值的多層?xùn)鸥裎募?。組織方法方法a：以象元為記錄序列，不同層上同一象元位置上的各屬性值表示為一個(gè)列數(shù)組。N層中只記錄一層的象元位置，節(jié)約大量存儲(chǔ)空間，柵格個(gè)數(shù)很多。方法b：每層每個(gè)象元的位置、屬性一一記錄，結(jié)構(gòu)最簡單，但浪費(fèi)存儲(chǔ)方法c：以層為基礎(chǔ)，每層內(nèi)以多邊形為序記錄多邊形的屬性值和多邊形內(nèi)各象元的坐標(biāo)。節(jié)約用于存儲(chǔ)屬性的空間。將同一屬性的制圖單元的n個(gè)象元的屬性只記錄一次，便于地圖分析和制圖處理。三、柵格結(jié)構(gòu)的建立（一）建立途徑1、

手工獲取，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個(gè)決定其網(wǎng)格代碼。2、掃描儀掃描專題圖的圖像數(shù)據(jù){行、列、顏色（灰度）}，定義顏色與屬性對(duì)應(yīng)表，用相應(yīng)屬性代替相應(yīng)顏色，得到（行、列、屬性）再進(jìn)行柵格編碼、存貯，即得該專題圖的柵格數(shù)據(jù)。3、

由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來。4、

遙感影像數(shù)據(jù)，對(duì)地面景象的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來的象素值序列。5、

格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)，當(dāng)屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)DEM，通過DEM內(nèi)插得到。二）柵格系統(tǒng)的確定1、

柵格坐標(biāo)系的確定表示具有空間分布特征的地理要素，不論采用什么編碼系統(tǒng)，什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(矢、柵)都應(yīng)在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)下，而坐標(biāo)系的確定實(shí)質(zhì)是坐標(biāo)系原點(diǎn)和坐標(biāo)軸的確定。

由于柵格編碼一般用于區(qū)域性GIS，原點(diǎn)的選擇常具有局部性質(zhì)，但為了便于區(qū)域的拼接，柵格系統(tǒng)的起始坐標(biāo)應(yīng)與國家基本比例尺地形圖公里網(wǎng)的交點(diǎn)相一致，并分別采用公里網(wǎng)的縱橫坐標(biāo)軸作為柵格系統(tǒng)的坐標(biāo)軸。2、

柵格單元的尺寸1）原則：應(yīng)能有效地逼近空間對(duì)象的分布特征，又減少數(shù)據(jù)的冗余度。格網(wǎng)太大，忽略較小圖斑，信息丟失。一般講實(shí)體特征愈復(fù)雜，柵格尺寸越小，分辨率愈高，然而柵格數(shù)據(jù)量愈大（按分辨率的平方指數(shù)增加）計(jì)算機(jī)成本就越高，處理速度越慢。2）方法：用保證最小多邊形的精度標(biāo)準(zhǔn)來確定尺寸經(jīng)驗(yàn)公式：

h為柵格單元邊長

Ai為區(qū)域所有多邊形的面積。(三)柵格代碼（屬性值）的確定當(dāng)一個(gè)柵格單元內(nèi)有多個(gè)可選屬性值時(shí)，按一定方法來確定柵格屬性值。1、中心點(diǎn)法：取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。2、面積占優(yōu)法：柵格單元屬性值為面積最大者，常用于分類較細(xì)，地理類別圖斑較小時(shí)。3、重要性法：定義屬性類型的重要級(jí)別，取重要的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積較小的要素，特別是點(diǎn)、線地理要素。4、長度占優(yōu)法——每個(gè)柵格單元的值由該柵格中線段最長的實(shí)體的屬性來確定。四、柵格數(shù)據(jù)編碼方法1、直接?xùn)鸥窬幋a：將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行記錄代碼數(shù)據(jù)。1）每行都從左到右記錄；AAAAABBBAABBAABB2）奇數(shù)行從左到右，偶數(shù)行從右到左；特點(diǎn)：最直觀、最基本的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進(jìn)行任何壓縮數(shù)據(jù)處理。柵格數(shù)據(jù)量大，格網(wǎng)數(shù)多，由于地理數(shù)據(jù)往往有較強(qiáng)的相關(guān)性，即相鄰象元的值往往是相同的。所以，出現(xiàn)了各種柵格數(shù)據(jù)壓縮方法。數(shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)表示成更緊湊的格式以減少存儲(chǔ)空間的一項(xiàng)技術(shù)。分為：無損壓縮：在編碼過程中信息沒有丟失，經(jīng)過解碼可恢復(fù)原有的信息---信息保持編碼。有損壓縮：為最大限度壓縮數(shù)據(jù)，在編碼中損失一些認(rèn)為不太重要的信息，解碼后，這部分信息無法恢復(fù)。--信息不保持編碼。2、行程編碼（變長編碼）：將原圖表示的數(shù)據(jù)矩陣變?yōu)閿?shù)據(jù)對(duì)：1）屬性碼，長度，行號(hào)（可不要）

長度：連續(xù)相同碼值的柵格個(gè)數(shù)。2）屬性碼，點(diǎn)位特點(diǎn)：

對(duì)于游程長度編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強(qiáng)，則壓縮越大，適用于類型區(qū)域面積較大的專題圖，而不適合于類型連續(xù)變化或類別區(qū)域分散的分類圖（壓縮比與圖的復(fù)雜程度成反比）。

這種編碼在柵格加密時(shí)，數(shù)據(jù)量不會(huì)明顯增加，壓縮率高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼運(yùn)算簡單，且易于檢索，疊加，合并等操作，這種編碼應(yīng)用廣泛。3、塊碼

----

游程編碼向二維擴(kuò)展采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的若干柵格。數(shù)據(jù)對(duì)組成：（初始行、列，半徑，屬性值）特點(diǎn)：具有可變分辨率，即當(dāng)屬性變化小時(shí)圖塊大，對(duì)于大塊圖斑記錄單元大，分辨率低，壓縮比高。

小塊圖斑記錄單元小，分辨率高，壓縮比低所以，與行程編碼類似，隨圖形復(fù)雜程度的提高而降低分辯率。4、鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman鏈碼、邊界鏈碼將柵格數(shù)據(jù)（線狀地物面域邊界）表示為矢量鏈的記錄1）首先定義一個(gè)3x3窗口，中間柵格的走向有8種可能，并將這8種可能0~7進(jìn)行編碼。2）記下地物屬性碼和起點(diǎn)行、列后，進(jìn)行追蹤，得到矢量鏈.鏈?zhǔn)骄幋a表屬性碼起點(diǎn)行起點(diǎn)列鏈碼a14556656b37576654323…優(yōu)點(diǎn)：鏈碼可有效地存貯壓縮柵格數(shù)據(jù)，便于面積、長度、轉(zhuǎn)折方向和邊界、線段凹凸度的計(jì)算。缺點(diǎn)：不易做邊界合并，插入操作、編輯較困難（對(duì)局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)）。區(qū)域空間分析困難，相鄰區(qū)域邊界被重復(fù)存儲(chǔ)。5、四*樹編碼五、四*樹編碼（一）四*樹概述：

一種可變分率的非均勻網(wǎng)格系統(tǒng)。是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一1、

基本思想：將2n×2n象元組成的圖像(不足的用背景補(bǔ)上)按四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割，并判斷屬性是否單一，

單一：不分。

不單一：遞歸分割。最后得到一顆四分*的倒向樹。2、

四*樹的樹形表示：用一倒立樹表示這種分割和分割結(jié)果。根：整個(gè)區(qū)域高：深度、分幾級(jí)，幾次分割葉：不能再分割的塊樹*：還需分割的塊

每個(gè)樹*均有4個(gè)分*，叫四*樹。3、編碼方法1）常規(guī)四*樹記錄這棵樹的葉結(jié)點(diǎn)外，中間結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系用指針聯(lián)系，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要6個(gè)變量：父結(jié)點(diǎn)指針、四個(gè)子結(jié)點(diǎn)的指針和本結(jié)點(diǎn)的屬性值。指針不僅增加了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，還增加了操作的復(fù)雜性：如層次數(shù)（分割次數(shù)）由從父結(jié)點(diǎn)移到根結(jié)點(diǎn)的次數(shù)來確定，結(jié)點(diǎn)所代表的圖像塊的位置需要從根節(jié)點(diǎn)開始逐步推算下來。所以，常規(guī)四*樹并不廣泛用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其價(jià)值在于建立索引文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索。2）線性四*樹記錄葉結(jié)點(diǎn)的位置，深度（幾次分割）和屬性。地址碼（定位碼、Morton碼）

四進(jìn)制、十進(jìn)制優(yōu)點(diǎn)：·存貯量小，只對(duì)葉結(jié)點(diǎn)編碼，節(jié)省了大量中間結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)，地址碼隱含著結(jié)點(diǎn)的分割路徑和分割次數(shù)。·線性四*樹可直接尋址，通過其坐標(biāo)值直接計(jì)算其Morton碼，而不用建立四*樹。·定位碼容易存儲(chǔ)和執(zhí)行實(shí)現(xiàn)集合相加等組合操作。（二）四進(jìn)制的Morton碼1、

方法1：四*樹從上而下（形成）（從整體開始）由葉結(jié)點(diǎn)找Morton碼。

A、分割一次，增加一位數(shù)字，大分割在前，小分割在后。所以，碼的位數(shù)表示分割的次數(shù)。

B、每一個(gè)位均是不大于3的四進(jìn)制數(shù)，表達(dá)位置。由Morton找出四*樹葉結(jié)點(diǎn)的具體位置。2、

方法2：四*樹自下而上合并的方法1）計(jì)算每個(gè)柵格對(duì)應(yīng)的MQ

MQ=2*Ib+Jb

I,J化為二進(jìn)制Ib,Jb看最大的I,J,不足在前補(bǔ)零。

其始行列號(hào)從0計(jì)。2)按碼的升序排成線性表，放在連續(xù)的內(nèi)存塊中。3）依次檢查每四個(gè)相鄰的MQ對(duì)應(yīng)的屬性值，相同合并（不同碼位去掉），不同則存盤,直到?jīng)]有能夠合并的子塊為止。（三）十進(jìn)制的Morton碼---MD四進(jìn)制Morton碼直觀上切合四*樹分割，但許多語言不支持四進(jìn)制變量，需用十進(jìn)制表示Morton碼.1、一種按位操作的方法：如行為2、列為3的柵格的MD步驟：

(1)行、列號(hào)為二進(jìn)制Ib=10

Jb=11(2)I行J列交*

1101

=13(3)再化為十進(jìn)制.實(shí)質(zhì)上是按左上、右上、左下、右下的順序，從零開始對(duì)每個(gè)柵格進(jìn)行自然編碼。2、把一幅2n×2n的圖像壓縮成線性四*樹的過程1°、按Morton碼把圖象讀入一維數(shù)組。

2°、相鄰的四個(gè)象元比較，一致的合并，只記錄第一個(gè)象元的Morton碼。循環(huán)比較所形成的大塊，相同的再合并，直到不能合并為止。

3°、進(jìn)一步用游程長度編碼壓縮。壓縮時(shí)只記錄第一個(gè)象元的Morton碼。右圖的壓縮處理過程為：（書上）（次題2005年考了，原題沒變）1°、按Morton碼讀入一維數(shù)組。

Morton碼：0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15象元值：A

A

A

B

A

B

B

B

A

A

A

A

B

B

B

B2°、四相鄰象元合并，只記錄第一個(gè)象元的Morton碼。

0

1

2

3

4

5

6

7

8

12

A

A

A

B

A

A

B

B

A

B3°、由于不能進(jìn)一步合并，則用游程長度編碼壓縮。

0

3

4

6

8

12

A

B

A

B

A

B（四）四*樹優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)于團(tuán)塊圖像，四*樹表示法占用空間比網(wǎng)絡(luò)法要少得多，四*樹表示法基本上是一種非冗余表示法。2）四*樹具有可變率或多重分辯率的特點(diǎn)使得它有很好的應(yīng)用前景，適用于處理凝聚性或呈塊狀分布的空間數(shù)據(jù)，特別適用于處理分布不均勻的塊狀空間數(shù)據(jù)，但不適用于連續(xù)表面（如地形）或線狀地物。此外，目前應(yīng)用四*樹還存下列問題：1)矢/柵正反變換還不理想。2)建立四*樹耗費(fèi)機(jī)時(shí)很多。3)四*樹雖可修改，但很費(fèi)事（具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中會(huì)提到）4)四*樹未能直接表示物體間的拓?fù)潢P(guān)系。5)與非樹表示法比較，四*樹表示法的缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)換的不穩(wěn)定性或叫滑動(dòng)變異例如，兩個(gè)圖像的差異僅由于平移，就會(huì)構(gòu)成極為不同的四*樹，因而很難根據(jù)四*樹來判斷這兩個(gè)圖像是否全同，故不利于做形狀分析和模式識(shí)別6)一個(gè)物體的圖像在構(gòu)成四*樹時(shí)會(huì)被分割到若干個(gè)象限中，使它失去了內(nèi)在的相關(guān)性?！?-2

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、矢量數(shù)據(jù)的獲取方式1)由外業(yè)測(cè)量獲得

可利用測(cè)量儀器自動(dòng)記錄測(cè)量成果(常稱為電子手薄)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫中。2)由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。3)跟蹤數(shù)字化用跟蹤數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。三、矢量數(shù)據(jù)組織矢量數(shù)據(jù)表示時(shí)應(yīng)考慮以下問題：·矢量數(shù)據(jù)自身的存貯和處理?！づc屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系?！な噶繑?shù)據(jù)之間的空間關(guān)系(拓?fù)潢P(guān)系)。四、矢量數(shù)據(jù)編碼方式（一）實(shí)體式（spaghetti）--

面條模型:以實(shí)體為單位記錄其坐標(biāo)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、直觀、易實(shí)現(xiàn)以實(shí)體為單位的運(yùn)算和顯示。缺點(diǎn)：1、相鄰多邊形的公共邊界被數(shù)字化并存儲(chǔ)兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和碎屑多邊形—數(shù)據(jù)不一致，浪費(fèi)空間，導(dǎo)致雙重邊界不能精確匹配。2、自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，無拓?fù)潢P(guān)系，難以進(jìn)行鄰域處理，如消除多邊形公共邊界，合并多邊形。3、島作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒有與外界多邊形聯(lián)系。不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤。所以，這種結(jié)構(gòu)只用于簡單的制圖系統(tǒng)中，顯示圖形。（二）索引式（樹狀）對(duì)所有點(diǎn)的坐標(biāo)按順序建坐標(biāo)文件，再建點(diǎn)與邊（線）、線與多邊形的索引文件。與實(shí)體式相比：優(yōu)點(diǎn)：用建索引的方法消除多邊形數(shù)據(jù)的冗余和不一致，鄰接信息、島信息可在多邊形文件中通過是否公共弧段號(hào)的方式查詢。缺點(diǎn)：表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系較繁瑣，給相鄰運(yùn)算、消除無用邊、處理島信息、檢索拓?fù)潢P(guān)系等帶來困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯(cuò)。三）雙重獨(dú)立式編碼簡稱DIME(DualIndependentMapEncoding)，是美國人口統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)采用的一種編碼方式，是一種拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)。四）鏈狀雙重獨(dú)立式編碼--拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、弧段坐標(biāo)文件弧段號(hào)坐標(biāo)系列（串)Ax2,y2,X10,y10…2、弧段文件：鏈—面，鏈—結(jié)點(diǎn)關(guān)系弧段號(hào)左多邊形右多邊形起點(diǎn)終點(diǎn)AP1P2253、面文件面號(hào)弧段號(hào)P1A,B,-C4、點(diǎn)拓?fù)湮募航Y(jié)點(diǎn)—鏈關(guān)系點(diǎn)號(hào)弧段號(hào)2A,B,D在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，多邊形（面）的邊界被分割成一系列的線（弧、鏈、邊）和點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）等拓?fù)湟?，點(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系在屬性表中定義，多邊形邊界不重復(fù)。鏈狀雙重獨(dú)立式編碼特點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系明確，也能表達(dá)島信息，而且以弧段為記錄單位，滿足實(shí)際應(yīng)用需要。因?yàn)橐话銛?shù)字化一條街道時(shí)，必然有許多中間點(diǎn)，但我們?cè)谧隹臻g分析是卻沒有必要以這些中間點(diǎn)所組成的折線為研究對(duì)象，而應(yīng)以整條弧段（某條街道）為研究對(duì)象.

被一些成熟的商品化軟件采用，如ARC/INFO軟件。例：ARC文件：二進(jìn)制文件:

弧段號(hào)

點(diǎn)數(shù)

坐標(biāo)串

在GIS數(shù)據(jù)輸入中，建拓?fù)涫侵附o圖形數(shù)據(jù)（點(diǎn)、線、面）增加拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如ARC/INFO中，在ARCEDIT中輸入圖形后，需用BUILD建圖形拓?fù)?，具體生成許多文件，如AAT，PAT等.

INFO：屬性表如AAT（ArcAttributeTable）弧段號(hào)USER_IDLPOLYRPOLYFROM_NODETO_NODE其它屬性:（名稱)用戶標(biāo)識(shí)碼，表明地物類型當(dāng)圖形數(shù)據(jù)修改、刪除、增加點(diǎn)、線、面要素后，其拓?fù)潢P(guān)系也發(fā)生改變，所以，需重新建拓?fù)洹?)由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。3)跟蹤數(shù)字化用跟蹤數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。三、矢量數(shù)據(jù)組織矢量數(shù)據(jù)表示時(shí)應(yīng)考慮以下問題：·矢量數(shù)據(jù)自身的存貯和處理?！づc屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系?！な噶繑?shù)據(jù)之間的空間關(guān)系(拓?fù)潢P(guān)系)。四、矢量數(shù)據(jù)編碼方式（一）實(shí)體式（spaghetti）--

面條模型:以實(shí)體為單位記錄其坐標(biāo)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、直觀、易實(shí)現(xiàn)以實(shí)體為單位的運(yùn)算和顯示。缺點(diǎn)：1、相鄰多邊形的公共邊界被數(shù)字化并存儲(chǔ)兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和碎屑多邊形—數(shù)據(jù)不一致，浪費(fèi)空間，導(dǎo)致雙重邊界不能精確匹配。2、自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，無拓?fù)潢P(guān)系，難以進(jìn)行鄰域處理，如消除多邊形公共邊界，合并多邊形。3、島作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒有與外界多邊形聯(lián)系。不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤。所以，這種結(jié)構(gòu)只用于簡單的制圖系統(tǒng)中，顯示圖形。（二）索引式（樹狀）對(duì)所有點(diǎn)的坐標(biāo)按順序建坐標(biāo)文件，再建點(diǎn)與邊（線）、線與多邊形的索引文件。與實(shí)體式相比：優(yōu)點(diǎn)：用建索引的方法消除多邊形數(shù)據(jù)的冗余和不一致，鄰接信息、島信息可在多邊形文件中通過是否公共弧段號(hào)的方式查詢。缺點(diǎn)：表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系較繁瑣，給相鄰運(yùn)算、消除無用邊、處理島信息、檢索拓?fù)潢P(guān)系等帶來困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯(cuò)。三）雙重獨(dú)立式編碼簡稱DIME(DualIndependentMapEncoding)，是美國人口統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)采用的一種編碼方式，是一種拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)。四）鏈狀雙重獨(dú)立式編碼--拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、弧段坐標(biāo)文件弧段號(hào)坐標(biāo)系列（串)Ax2,y2,X10,y10…2、弧段文件：鏈—面，鏈—結(jié)點(diǎn)關(guān)系弧段號(hào)左多邊形右多邊形起點(diǎn)終點(diǎn)AP1P2253、面文件面號(hào)弧段號(hào)P1A,B,-C4、點(diǎn)拓?fù)湮募航Y(jié)點(diǎn)—鏈關(guān)系點(diǎn)號(hào)弧段號(hào)2A,B,D在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，多邊形（面）的邊界被分割成一系列的線（弧、鏈、邊）和點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）等拓?fù)湟?，點(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系在屬性表中定義，多邊形邊界不重復(fù)。鏈狀雙重獨(dú)立式編碼特點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系明確，也能表達(dá)島信息，而且以弧段為記錄單位，滿足實(shí)際應(yīng)用需要。因?yàn)橐话銛?shù)字化一條街道時(shí)，必然有許多中間點(diǎn)，但我們?cè)谧隹臻g分析是卻沒有必要以這些中間點(diǎn)所組成的折線為研究對(duì)象，而應(yīng)以整條弧段（某條街道）為研究對(duì)象.

被一些成熟的商品化軟件采用，如ARC/INFO軟件。例：ARC文件：二進(jìn)制文件:

弧段號(hào)

點(diǎn)數(shù)

坐標(biāo)串

在GIS數(shù)據(jù)輸入中，建拓?fù)涫侵附o圖形數(shù)據(jù)（點(diǎn)、線、面）增加拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如ARC/INFO中，在ARCEDIT中輸入圖形后，需用BUILD建圖形拓?fù)?，具體生成許多文件，如AAT，PAT等.

INFO：屬性表如AAT（ArcAttributeTable）弧段號(hào)USER_IDLPOLYRPOLYFROM_NODETO_NODE其它屬性:（名稱)用戶標(biāo)識(shí)碼，表明地物類型當(dāng)圖形數(shù)據(jù)修改、刪除、增加點(diǎn)、線、面要素后，其拓?fù)潢P(guān)系也發(fā)生改變，所以，需重新建拓?fù)??！?-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、矢、柵優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)矢量1、便于面向現(xiàn)象（土壤類，土地利用單元等）2、結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低，便于描述線或邊界。

3、利于網(wǎng)絡(luò)、檢索分析，提供有效的拓?fù)渚幋a，對(duì)需要拓?fù)湫畔⒌牟僮鞲行А?/p>

4、圖形顯示質(zhì)量好，精度高。1

1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各自定義，不便于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，數(shù)據(jù)交換困難。

2、多邊形疊置分析困難，沒有柵格有效，表達(dá)空間變化性能力差。

3、不能像數(shù)字圖像那樣做增強(qiáng)處理

4、軟硬件技術(shù)要求高，顯示與繪圖成本較高。柵格

1、結(jié)構(gòu)簡單，易數(shù)據(jù)交換。

2、疊置分析和地理（能有效表達(dá)空可

變性）現(xiàn)象模擬較易。

3、利于與感遙數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析，便于圖像處理。

4、輸出快速，成本低廉。

1、現(xiàn)象識(shí)別效果不如矢量方法，難以表達(dá)拓?fù)洹?/p>

2、圖形數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密不緊湊，需用壓縮技術(shù)解決該問題。

3、投影轉(zhuǎn)換困難。44、圖形質(zhì)量轉(zhuǎn)低，圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需用增加?xùn)鸥駭?shù)量來克服，但會(huì)增加數(shù)據(jù)文件。矢量、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇在GIS建立過程中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用目的和應(yīng)用特點(diǎn)、可能獲得的數(shù)據(jù)精度以及地理信息系統(tǒng)軟件和硬件配置情況，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。柵格結(jié)構(gòu):大范圍小比例尺的自然資源、環(huán)境、農(nóng)林業(yè)等區(qū)域問題的研究。矢量結(jié)構(gòu)：城市分區(qū)或詳細(xì)規(guī)劃、土地管理、公用事業(yè)管理等方面的應(yīng)用。二、矢柵一體化概念將矢量面對(duì)目標(biāo)的方法和柵格元子充填的方法結(jié)合起來，具體采用填滿線狀目標(biāo)路徑和充填面狀目標(biāo)空間的方法作為一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。線狀地物：除記錄原始取樣點(diǎn)外，還記錄路徑所通過的柵格。面狀地物：除記錄它的多邊形周邊以外，還包括中間的面域柵格。一方面，它保留了矢量的全部性質(zhì)，以目標(biāo)為單元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓?fù)潢P(guān)系；另一方面，它建立了柵格與地物的關(guān)系，即路徑上的任一點(diǎn)都直接與目標(biāo)建立了聯(lián)系。從原理上說，這是一種以矢量的方式來組織柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。三、三個(gè)約定和細(xì)分格網(wǎng)法為便于組織數(shù)據(jù)，首先作如下約定：a.地面上的點(diǎn)狀地物是地球表面上的點(diǎn)，它僅有空間位置，沒有形狀和面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部僅有一個(gè)位置數(shù)據(jù)。b.地面上的線狀地物是地球表面的空間曲線，它有形狀但沒有面積，它在平面上的投影是一連續(xù)不間斷的直線或曲線，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需要用一組元子填滿整個(gè)路徑。c.地面上的面狀地物是地球表面的空間曲面，并具有形狀和面積，它在平面上的投影是由邊界包圍的緊致空間和一組填滿路徑的元子表達(dá)的邊界組成。

為提高柵格表示精度，采用細(xì)分格網(wǎng)法：將一對(duì)X,Y坐標(biāo)用兩個(gè)Morton碼代替：前一M1表示該點(diǎn)（采樣點(diǎn)或附加的交*點(diǎn)）所在基本格網(wǎng)的地址碼，后者M(jìn)2表示該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的細(xì)分格網(wǎng)的Morton碼，既顧全整體定位，又保證精度。四、一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)線性四*樹(Morton)是基本數(shù)據(jù)格式，三個(gè)約定設(shè)計(jì)點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本依據(jù)，細(xì)分格網(wǎng)法保證足夠精度。1、點(diǎn)狀地物和結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)約定1，點(diǎn)僅有位置、沒有形狀和面積，只要將點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地址碼M1和M2,結(jié)構(gòu)簡單靈活，便于點(diǎn)的插入和刪除，還能處理一個(gè)柵格內(nèi)包含多個(gè)點(diǎn)狀目標(biāo)的情況。2、線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)約定（2），線狀地物有形狀但沒有面積，沒有面積意味著只要用一串?dāng)?shù)據(jù)表達(dá)每個(gè)線狀地物的路徑即可，將該線狀地物經(jīng)過的所有柵格的地址全部記錄下來。仿照矢量數(shù)據(jù)組織的鏈狀雙重獨(dú)立式編碼，以弧段為記錄單位。弧段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):3、面狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3）面文件這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是面向地物的，具有矢量的特點(diǎn)。通過面狀地物的標(biāo)識(shí)號(hào)可以找到它的邊界弧段并順著指針提取所有的中間面塊。同時(shí)它又具有柵格的全部特性，二維行程本身就是面向位置的結(jié)構(gòu)，帶指針的二維行程碼中的Morton碼表達(dá)了位置的相互關(guān)系，前后M碼之差隱含了該子塊的大小。給出任意一點(diǎn)的位置都可順著指針找到面狀地物的標(biāo)識(shí)號(hào)確定是哪一個(gè)地物。4、復(fù)雜地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由幾個(gè)或幾種點(diǎn)、線、面狀簡單地物組成的地物稱為復(fù)雜地物。例如將一條公路上的中心線、交通燈、立交橋等組合為一個(gè)復(fù)雜地物，用一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)表示。復(fù)雜地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表7所示。§2-5三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、概述目前GIS主要還停留在處理地球表面的數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)是地表以下或以上，則先將它投影到地表，再進(jìn)行處理，其實(shí)質(zhì)是以二維的形式來模擬、處理任何數(shù)據(jù)，在有些領(lǐng)域可行，但涉及到三維問題的處理時(shí)，往往力不從心。

二維V=f(x,y)，在不同的層V的含義不同，當(dāng)V表示的是高程時(shí)，就是DEM。由于地形三維視圖的原因，人們常把DEM誤認(rèn)為是三維模型。但從本質(zhì)上講，DEM是二維的，因?yàn)樗荒鼙硎镜乇淼男畔?，不能?duì)地表內(nèi)部進(jìn)行有效的表示。目前，人們常把DEM稱為2.5維的數(shù)據(jù)模型。

真三維模型V=f(x,y,z)，z是一自變量，不受x,y的影響。三維GIS的要求與二維GIS相似，但在數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)維護(hù)和界面設(shè)計(jì)等方面比二維GIS復(fù)雜得多，如三維數(shù)據(jù)的組織與重建，三維變換、查詢、運(yùn)算、分析、維護(hù)等方面。下面主要介紹三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。同樣，三維結(jié)構(gòu)存在柵格和矢量兩種形式。柵格：將地理實(shí)體的三維空間分成細(xì)小單元---體元。普遍用八*樹矢量：x,y,z，抽象為點(diǎn)、線、面、體，面構(gòu)成體。方法多種，常用三維邊界表示法。二、八*樹結(jié)構(gòu)1、思想：四*樹在三維空間的推廣。

將要表示的形體V放在一個(gè)充分大的正方體C內(nèi)，C的邊長為2n，不斷用兩個(gè)與XOY、XOZ的平面均分C為8個(gè)子體，并判斷屬性單一性。當(dāng)子體部分為V---灰結(jié)點(diǎn)

需再1分為8。

子體中無V---白結(jié)點(diǎn)

停止分割，葉結(jié)點(diǎn)。

子體全為V—黑結(jié)點(diǎn)2、存貯結(jié)構(gòu)1）規(guī)則八*樹

與常規(guī)四*樹類似，用10項(xiàng)字段來記錄每個(gè)結(jié)點(diǎn)（8個(gè)子結(jié)點(diǎn)指針，1個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針，1個(gè)結(jié)點(diǎn)屬性）。最普遍的形式，方式自然，易掌握。但指針占總存儲(chǔ)量的94%，空間使用率低。2）線性八*樹—

Motorn碼

用某一預(yù)先確定的次序?qū)?樹轉(zhuǎn)換成一個(gè)線性表，表中的每個(gè)元素與一個(gè)結(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)用固定的字節(jié)描述，其中某些位專門用來說明它是否為葉結(jié)點(diǎn)。特點(diǎn)：節(jié)省存貯空間，便于某些運(yùn)算，但喪失一定的靈活性，不便于其它遍歷方式對(duì)樹的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行存取，應(yīng)用效果不佳。3）一對(duì)八式的八*樹每個(gè)結(jié)點(diǎn)均1分為8，并標(biāo)記為

0，1，2，3，4，5，6，7。隱含地假定了這些子結(jié)點(diǎn)記錄存放的次序–---便于檢索浪費(fèi)存儲(chǔ)，除非完全八*樹，即所有葉結(jié)點(diǎn)均在同一層次出現(xiàn)，上層均為非葉結(jié)點(diǎn)。三、三維邊界表示法1、頂點(diǎn)表：用來表示多面體各頂點(diǎn)的坐標(biāo)２、邊表：指出構(gòu)成多面體某邊的兩個(gè)頂點(diǎn)；３、面表：給出圍成多面體某個(gè)面的各條邊。可避免重復(fù)表示某些點(diǎn)、邊、面，節(jié)約存儲(chǔ)，便于圖形顯示，如公共邊不重復(fù)。４、當(dāng)有若干個(gè)多面體時(shí)，還必須有一個(gè)對(duì)象表。5、擴(kuò)充后的邊表為表達(dá)拓?fù)溥€可將其它一些有關(guān)的內(nèi)容結(jié)合到所使用的表中，如將邊所屬的多邊形信息結(jié)合進(jìn)邊表中以后的形式：6、拓?fù)錂z查數(shù)據(jù)存儲(chǔ)后，必須檢查數(shù)據(jù)的一致性、完全性，即進(jìn)行拓?fù)錂z查。具體可檢查下列幾項(xiàng)：(1)

頂點(diǎn)表中的每個(gè)頂點(diǎn)至少是兩條邊的端點(diǎn)；(2)

每條邊至少是一個(gè)多邊形的邊；(3)

每個(gè)多邊形是封閉的；(4)

每個(gè)多邊形至少有一條邊是和另一個(gè)多邊形共用的；(5)

若邊表中包含了指向它所屬多邊形的指針，那么指向該邊的指針必在相應(yīng)的多邊形中出現(xiàn)。7、應(yīng)用三維邊界法一般用于表示規(guī)則形體，如建筑物，對(duì)于自然界中的復(fù)雜形體如巖石的外表，理論上可找到一在誤差范圍內(nèi)逼近的適合平面多面體，但這種逼近受多因素的制約。

對(duì)于不規(guī)則形體，可在形體的外表面s，可測(cè)一組點(diǎn)p1,p2…pn坐標(biāo)，再建這些點(diǎn)的關(guān)系，即結(jié)構(gòu)圖，決定頂點(diǎn)連接的不同方式。同樣數(shù)據(jù)點(diǎn)，由于連接方式不同，構(gòu)成的平面多面體也不同。其中最重要的一種方法就是每個(gè)面均是三角形的平面多面體，類似TIN結(jié)構(gòu)。但即使這樣，同一組點(diǎn)仍可得到不同的平面多面體。因此，需要研究擁有了哪些特征之后，才能更確切地逼近原來的三維形體

這種逼近有兩種形式：

表面S0的逼近：以確定后的平面多面體的表面作為對(duì)原三維形體的表面S0的逼近，著眼于形體的邊界表示。

三維形體的逼近：給出一系列的四面體，這些四面體的集合就是對(duì)原三維形體的逼近。著眼于形體的分解表示。第三章空間數(shù)據(jù)庫§3-1空間數(shù)據(jù)庫的概念空間數(shù)據(jù)庫是空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的簡稱。一、空間數(shù)據(jù)庫1、定義：

是地理信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)物理存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)和應(yīng)用的相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總合。

書刊數(shù)據(jù)邏輯劃分

詞句段目節(jié)章數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫物理劃分

字行頁期卷比特、字節(jié)、字、塊、桶和卷2、空間數(shù)據(jù)特征:1）空間特征：一般需要建立空間索引。2）非結(jié)構(gòu)化特征：

結(jié)構(gòu)化的，即滿足第一范式:每條記錄定長，且數(shù)據(jù)項(xiàng)是原子數(shù)據(jù).而空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)變長，對(duì)象包含一個(gè)或多個(gè)對(duì)象，需要嵌套記錄。3）空間關(guān)系特征：拓?fù)鋽?shù)據(jù)給空間數(shù)據(jù)的一致性和完整性維護(hù)增加了復(fù)雜性。4）分類編碼特征：一種地物類型對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性數(shù)據(jù)表文件。多種地物類型共用一個(gè)屬性數(shù)據(jù)表文件。5）海量數(shù)據(jù)特征。3、空間數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)1）數(shù)據(jù)量特別大；2）數(shù)據(jù)種類多，復(fù)雜；3）數(shù)據(jù)應(yīng)用面相當(dāng)廣。在建立地理空間數(shù)據(jù)庫時(shí)，一方面應(yīng)遵循和應(yīng)用通用的數(shù)據(jù)庫的原理和方法；另一方面又必須采取一些特殊的技術(shù)和方法來解決其他數(shù)據(jù)庫所沒有的問題。二、空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是指能夠?qū)ξ锢斫橘|(zhì)上存儲(chǔ)的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行語義和邏輯上的定義；

提供必須的空間數(shù)據(jù)查詢、檢索和存取功能；

能夠空間數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的維護(hù)和更新的一套軟件系統(tǒng)。三、空間數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)提供給用戶訪問和操作空間數(shù)據(jù)庫的用戶界面，是應(yīng)用戶數(shù)據(jù)處理需求而建立的具有數(shù)據(jù)庫訪問功能的應(yīng)用軟件。一般需要進(jìn)行二次開發(fā)。§3-2空間數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是指數(shù)據(jù)的組織形式，在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)模型：是描述實(shí)體及其相互關(guān)系的數(shù)學(xué)描述，是空間數(shù)據(jù)庫建立的邏輯模型。

兩者之間的關(guān)系：混合的交*關(guān)系，并不一一對(duì)應(yīng)，世界多樣性，確定數(shù)據(jù)模型，確保實(shí)用性，（便于模型化、存儲(chǔ)、檢查和分析），它并不基于空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型自學(xué)：用三種模型（層次、網(wǎng)絡(luò)、關(guān)系）組織圖：二、傳統(tǒng)模型存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的局限：1、層次模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性

層次模型反映了實(shí)體之間的層次關(guān)系，簡單、直觀，易于理解，并在一定程度上支持?jǐn)?shù)據(jù)的重構(gòu)。

用于GIS地理數(shù)據(jù)庫存在的主要問題是：1）很難描述復(fù)雜的地理實(shí)體之間的聯(lián)系，描述多對(duì)多的關(guān)系時(shí)導(dǎo)致物理存儲(chǔ)上的冗余；2）對(duì)任何對(duì)象的查詢都必須從層次結(jié)構(gòu)的根結(jié)點(diǎn)開始，低層次對(duì)象的查詢效率很低，很難進(jìn)行反向查詢；3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性較差，數(shù)據(jù)更新涉及許多指針，插入和刪除操作比較復(fù)雜，父結(jié)點(diǎn)的刪除意味著其下層所有子結(jié)點(diǎn)均被刪除；4）層次命令具有過程式性質(zhì)，要求用戶了解數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)，并在數(shù)據(jù)操縱命令中顯式地給出數(shù)據(jù)的存取路徑；5）基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。2、網(wǎng)狀模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性網(wǎng)狀模型反映地理世界中常見的多對(duì)多關(guān)系，支持?jǐn)?shù)據(jù)重構(gòu)，具有一定的數(shù)據(jù)獨(dú)立和數(shù)據(jù)共享特性，且運(yùn)行效率較高。用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的主要問題如下：1）由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，增加了用戶查詢的定位困難，要求用戶熟悉數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，知道自己所處的位置；2）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì)，存在與層次模型相同的問題；3）不直接支持對(duì)于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá)；4）基本不具備演繹功能和操作代數(shù)基礎(chǔ)。3、關(guān)系模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性在GIS分析中，常常需要綜合運(yùn)用實(shí)體之間的空間關(guān)系和屬性數(shù)據(jù)，要求GIS數(shù)據(jù)庫能對(duì)實(shí)體的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理。4）空間數(shù)據(jù)通常是變長的，而一般RDBMS只允許記錄的長度設(shè)定為固定長度，此外，通用DBMS難于存儲(chǔ)和維護(hù)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。

5）一般RDBMS都難以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作。

6）一般DBMS不能支持GIS需要的一些復(fù)雜圖形功能。

7）一般RDBMS難以支持復(fù)雜的地理信息，因?yàn)閱蝹€(gè)地理實(shí)體的表達(dá)需要多個(gè)文件、多條記錄，包括大地網(wǎng)、特征坐標(biāo)、拓?fù)潢P(guān)系、屬性數(shù)據(jù)和非空間專題屬性等方面信息。

8）GIS管理的是具有高度內(nèi)部聯(lián)系的數(shù)據(jù)，為了保證地理數(shù)據(jù)庫的完整性，需要復(fù)雜的安全維護(hù)系統(tǒng)，而這些完整性約束條件必須與空間數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)，由地理數(shù)據(jù)庫來維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性。否則，一條記錄的改變會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤、相互矛盾的數(shù)據(jù)存在，而一般RDBMS難以實(shí)現(xiàn)這一功能。三、面向?qū)ο竽Ｐ鸵唬┗靖拍?、對(duì)象：含有數(shù)據(jù)和操作方法的獨(dú)立模塊，可以認(rèn)為是數(shù)據(jù)和行為的統(tǒng)一體。如一個(gè)城市、一棵樹均可作為地理對(duì)象?！ぞ哂幸粋€(gè)唯一的標(biāo)識(shí)，以表明其存在的獨(dú)立性；·具有一組描述特征的屬性，以表明其在某一時(shí)刻的狀態(tài)——靜態(tài)屬性—數(shù)據(jù)；·具有一組表示行為的操作方法，用以改變對(duì)象的狀態(tài)。--作用、功能—函數(shù)、方法。對(duì)象的劃分：根據(jù)對(duì)象的共性，及對(duì)它的研究目的來劃分，與具體的目的、性質(zhì)相聯(lián)系，不同的目的就會(huì)有不同劃分。劃分原則：找共同點(diǎn)，所有具有共性的系統(tǒng)成份就可為一種對(duì)象。2、類：共享同一屬性和方法集的所有對(duì)象的集合構(gòu)成類。如河流均具有共性，如名稱、長度、流域面積等，以及相同的操作方法，如查詢、計(jì)算長度、求流域面積等，因而可抽象為河流類。3、實(shí)例

被抽象的對(duì)象，類的一個(gè)具體對(duì)象，稱為，如長江、黃河等。真正抽象的河流不存在，只存在河流的例子。類是抽象的對(duì)象，是實(shí)例的組合，類、實(shí)例是相對(duì)的，類和實(shí)例的關(guān)系為上下層關(guān)系。類---申請(qǐng)實(shí)例---成為具體對(duì)象。4、消息：

對(duì)象之間的請(qǐng)求和協(xié)作。（并不獨(dú)立存在）對(duì)象之間的關(guān)系，如鼠標(biāo)點(diǎn)，就是消息，點(diǎn)某按紐，就是對(duì)按紐提出請(qǐng)求。(二)面向?qū)ο蟮奶匦?、抽象：是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的簡明表示。形成對(duì)象的關(guān)鍵是抽象，對(duì)象是抽象思維的結(jié)果。2、封裝：一般講，包起來，將方法與數(shù)據(jù)放于一對(duì)象中，以使對(duì)數(shù)據(jù)的操作只可通過該對(duì)象本身的方法來進(jìn)行。在這，指把對(duì)象的狀態(tài)及其操作集成化，使之不受外界影響。3、多態(tài)：是指同一消息被不同對(duì)象接收時(shí)，可解釋為不同的含義。同一消息，對(duì)不同對(duì)象，功能不同。功能重載->多態(tài)，簡化消息，但功能不減。（三）四種核心技術(shù)1、分類分類是把一組具有相同屬性結(jié)構(gòu)和操作方法的對(duì)象歸納或映射為一個(gè)公共類的過程。如城鎮(zhèn)建筑可分為行政區(qū)、商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、文化區(qū)等若干個(gè)類。2、概括將相同特征和操作的類再抽象為一個(gè)更高層次、更具一般性的超類的過程。子類是超類的一個(gè)特例。一個(gè)類可能是超類的子類，也可是幾個(gè)子類的超類。所以，概括可能有任意多層次。概括技術(shù)避免了說明和存儲(chǔ)上的大量冗余。這需要一種能自動(dòng)地從超類的屬性和操作中獲取子類對(duì)象的屬性和操作的機(jī)制，即繼承機(jī)制。聚集是把幾個(gè)不同性質(zhì)類的對(duì)象組合成一個(gè)更高級(jí)的復(fù)合對(duì)象的過程。4、聯(lián)合相似對(duì)象抽象組合為集合對(duì)象。其操作是成員對(duì)象的操作集合。（四）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的核心工具1、繼承：一類對(duì)象可繼承另一類對(duì)象的特性和能力，子類繼承父類的共性，繼承不僅可以把父類的特征傳給中間子類，還可以向下傳給中間子類的子類。它服務(wù)于概括。繼承機(jī)制減少代碼冗余，減少相互間的接口和界面。1）單重繼承、多重繼承；全部繼承、部分繼承；取代繼承、包含繼承2）狀態(tài)繼承（數(shù)據(jù)）子類繼承父類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，子類還可定義自己新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

子類任意使用父類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有可能破壞封裝，若只能通過發(fā)送消息來使用父類的域，又可能失去有效性，具體辦法：公有域：類可操作，實(shí)例也可操作。

私有域：只有類本身使用，用戶不得訪問。

保護(hù)域：子類可使用，繼承使用，實(shí)例不能使用。2、傳播傳播與繼承是一對(duì)。復(fù)雜對(duì)象的某些屬性值不單獨(dú)存于數(shù)據(jù)庫中，而由子對(duì)象派生或提取，將子（成員）對(duì)象的屬性信息強(qiáng)制地傳播給綜合復(fù)雜對(duì)象。成員對(duì)象的屬性只存儲(chǔ)一次，保證數(shù)據(jù)一致性和減少冗余。如武漢市總?cè)丝?，由存?chǔ)在各成員對(duì)象中的各區(qū)人口總和。3、繼承與傳播（區(qū)別）1）繼承服務(wù)于概括，傳播作用于聯(lián)合和聚集；2）繼承是從上層到下層，應(yīng)用于類，而傳播是自下而上，直接作用于對(duì)象；3）繼承包括屬性和操作，而傳播一般僅涉及屬性；4）繼承是一種信息隱含機(jī)制，只要說明子類與父類的關(guān)系，則父類的特征一般能自動(dòng)傳給它的子類，而傳播是一種強(qiáng)制性工具，需要在復(fù)合對(duì)象中顯式定義它的每個(gè)成員對(duì)象，并說明它需要傳播哪些屬性值。四、GIS空間數(shù)據(jù)庫類型1、基于文件管理的方式缺點(diǎn)：1）程序依賴于數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)文件修改時(shí)，應(yīng)用程序也隨之改變。2）以文件形式共享，當(dāng)多個(gè)程序共享一數(shù)據(jù)文件時(shí)，文件的修改，需得到所有應(yīng)用的許可。不能達(dá)到真正的共享，即數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄項(xiàng)的共享。2、文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理系統(tǒng)—雙元模型除oid作為連接關(guān)鍵字以外，幾乎是兩者獨(dú)立地組織、管理和檢索。幾何圖形:

圖形用戶界面與圖形文件處理是一體的，中間沒有裂縫。屬性數(shù)據(jù)，則因系統(tǒng)和歷史發(fā)展而異。1)

圖形與屬性結(jié)合的各自分開處理模式--------早期系統(tǒng):

圖形處理的用戶界面和屬性的用戶界面是分開的，它們只是通過一個(gè)內(nèi)部碼連接。通常要同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)系統(tǒng)，甚至兩個(gè)系統(tǒng)來回切換，不方便。2)圖形與屬性結(jié)合的混合處理模式GIS通過DBMS提供的高級(jí)編程語言C或Fortran等接口，在C語言的環(huán)境下，直接操縱屬性數(shù)據(jù)，查詢屬性數(shù)據(jù)庫，并在GIS的用戶界面下，顯示查詢結(jié)果。

在ODBC(OpenDataBaseConnectivity,開放式數(shù)據(jù)庫互連)推出后，GIS軟件商只需開發(fā)GIS與ODBC的接口軟件，就可將屬性數(shù)據(jù)與任何一個(gè)支持ODBC的RDBMS連接。這樣用戶可在一個(gè)界面下處理圖形和屬性數(shù)據(jù)。采用文件與RDBMS的混合管理模式中文件管理系統(tǒng)的功能較弱，特別是在數(shù)據(jù)的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制以及數(shù)據(jù)損壞后的恢復(fù)方面缺少基本的功能。因而GIS軟件商需要尋找能同時(shí)管理圖形和屬性數(shù)據(jù)的商用DBMS。3、全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)—分層模型GIS軟件商在標(biāo)準(zhǔn)DBMS頂層開發(fā)一個(gè)能容納、管理空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)功能。用RDBMS管理圖形數(shù)據(jù)有兩種模式：a、基于關(guān)系模型的方式，圖形數(shù)據(jù)按關(guān)系數(shù)據(jù)模型組織。由于涉及一系列關(guān)系連接運(yùn)算，費(fèi)時(shí)。例如b、將圖形數(shù)據(jù)的變長部分處理成BinaryBlock字段（多媒體或變長文本）。省去大量關(guān)系連接操作，但BinaryBlock的讀寫效率比定長的屬性字段慢得多，特別涉及對(duì)象的嵌套時(shí)，更慢。4、對(duì)象--關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS軟件商在RDBMS中進(jìn)行擴(kuò)展，使之能直接存儲(chǔ)和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)，如Informix和Oracle等都推出了空間數(shù)據(jù)管理的專用模塊，定義了操縱點(diǎn)、線、面、圓等空間對(duì)象的ＡＰＩ函數(shù)。

主要解決空間數(shù)據(jù)的變長記錄的管理，效率比二進(jìn)制塊的管理高得多，但仍沒有解決對(duì)象的嵌套問題，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不能由用戶定義，用戶不能根據(jù)ＧＩＳ要求再定義，使用上受一定限制。5、面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的含義

為了有效地描述復(fù)雜的事物或現(xiàn)象，需要在更高層次上綜合利用和管理多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型，并用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行統(tǒng)一的抽象。這就是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的含義，其具體實(shí)現(xiàn)就是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。面向?qū)ο竽Ｐ妥钸m合于空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理，它不僅支持變長記錄，且支持對(duì)象的嵌套，信息的繼承和聚集。

允許用戶定義對(duì)象和對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及它的操作。可以將空間對(duì)象根據(jù)ＧＩＳ需要，定義合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和一組操作。這種空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以帶和不帶拓?fù)?，?dāng)帶拓?fù)鋾r(shí)，涉及對(duì)象的嵌套、對(duì)象的連接和對(duì)象與信息聚集。

面向?qū)ο蟮牡乩頂?shù)據(jù)模型的核心是對(duì)復(fù)雜對(duì)象的模擬和操縱。2）復(fù)雜對(duì)象及特點(diǎn)指具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和操作的對(duì)象。復(fù)雜對(duì)象可以由多種關(guān)系聚合抽象而成，或由不同類型的對(duì)象構(gòu)成，或具有復(fù)雜的嵌套關(guān)系等。復(fù)雜對(duì)象的特點(diǎn)可歸結(jié)為：a)一個(gè)復(fù)雜對(duì)象由多個(gè)成員對(duì)象構(gòu)成，每個(gè)成員對(duì)象又可參與其它對(duì)象的構(gòu)成；b)具有多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如矢量、柵格、關(guān)系表等；c）一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的不同部分可由不同的數(shù)據(jù)模型所支持，也就是說，可以分布于不同的數(shù)據(jù)庫中。3）面向?qū)ο蟮膸缀螖?shù)據(jù)模型從幾何方面劃分，GIS的各種地物對(duì)象為點(diǎn)、線、面狀地物以及由它們混合組成的復(fù)雜地物。每一種幾何地物又可能由一些更簡單的幾何圖形元素構(gòu)成。一個(gè)面狀地物是由邊界弧段和中間面域組成，弧段又涉及到節(jié)點(diǎn)和中間點(diǎn)坐標(biāo)。或者說，節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)傳播給弧段，弧段聚集成線狀地物或面狀地物，簡單地物聚集或聯(lián)合組成復(fù)雜地物。4）拓?fù)潢P(guān)系與面向?qū)ο竽Ｐ蛯⒚織l弧段的兩個(gè)端點(diǎn)（通過它們與另外的弧段公用）抽象出來，建立單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)對(duì)象類型，而在弧段的數(shù)據(jù)文件中，設(shè)立兩個(gè)節(jié)點(diǎn)子對(duì)象標(biāo)識(shí)號(hào)，即用“傳播”的工具提取節(jié)點(diǎn)文件的信息。節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)XYZ…………面標(biāo)識(shí)弧段標(biāo)識(shí)……弧段標(biāo)識(shí)起節(jié)點(diǎn)終節(jié)點(diǎn)中間點(diǎn)串…………這一模型既解決了數(shù)據(jù)共享問題，又建立了弧段與節(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系。同樣，面狀地物對(duì)弧段的聚集方式與數(shù)據(jù)共享和幾何拓?fù)潢P(guān)系的建立也達(dá)到一致。5）面向?qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是在包含RDBMS的功能基礎(chǔ)上，增加面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的封裝、繼承和信息傳播等功能。6)

面向?qū)ο蟮乩頂?shù)據(jù)模型的特點(diǎn)a)

具有可擴(kuò)充性。由于對(duì)象是相對(duì)獨(dú)立的，因此可以很自然和容易地增加新的對(duì)象，并且對(duì)不同類型的對(duì)象具有統(tǒng)一的管理機(jī)制。b)

可充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)。c)可以模擬和操縱復(fù)雜對(duì)象。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型是面向簡單對(duì)象的，無法直接模擬和操縱復(fù)雜實(shí)體，而面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型具備對(duì)復(fù)雜對(duì)象進(jìn)行模擬和操縱的能力。在GIS中建立面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型時(shí)，對(duì)象的確定還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但是，對(duì)象的建立應(yīng)符合人們對(duì)客觀世界的理解，并且要完整地表達(dá)各種地理對(duì)象，及它們之間的相互關(guān)系。7）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念動(dòng)態(tài)聯(lián)編:為了實(shí)現(xiàn)多態(tài)，系統(tǒng)不能在編譯時(shí)就把操作名聯(lián)編到程序上，而要等到運(yùn)行時(shí)才進(jìn)行解釋。8）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)所具有的優(yōu)勢(shì)1）縮小了語義差距（2）減輕了“阻抗失配”問題

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用往往表現(xiàn)為把數(shù)據(jù)庫語句嵌入某種具有計(jì)算完備性的程序設(shè)計(jì)語言中，由于數(shù)據(jù)庫語言和程序設(shè)計(jì)語言的類型系統(tǒng)和計(jì)算模型往往不同，所以這種結(jié)合是不自然的，這個(gè)現(xiàn)象被稱為“阻抗失配”。在OODB中，把需要程序設(shè)計(jì)語言編寫的操作都封裝在對(duì)象的內(nèi)部，從本質(zhì)上講，OODB的問題求解過程只需要表現(xiàn)為一個(gè)消息表達(dá)式的集合。（3）適應(yīng)非傳統(tǒng)應(yīng)用的需要這種適應(yīng)性主要表現(xiàn)在能夠定義和操縱復(fù)雜對(duì)象，具備引用共享和并發(fā)共享機(jī)制以及靈活的事務(wù)模型，支持大量對(duì)象的存儲(chǔ)和獲取等等?！?-3空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)是指在現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立空間數(shù)據(jù)庫的整個(gè)過程。一、需求分析需求分析是整個(gè)空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與建立的基礎(chǔ)，主要進(jìn)行以下工作：1、調(diào)查用戶需求：了解用戶特點(diǎn)和要求，取得設(shè)計(jì)者與用戶對(duì)需求的一致看法。2、需求數(shù)據(jù)的收集和分析：包括信息需求(信息內(nèi)容、特征、需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù))、信息加工處理要求(如響應(yīng)時(shí)間)、完整性與安全性要求等。3、編制用戶需求說明書：包括需求分析的目標(biāo)、任務(wù)、具體需求說明、系統(tǒng)功能與性能、運(yùn)行環(huán)境等，是需求分析的最終成果。在需求分析階段完成：

數(shù)據(jù)源的選擇和對(duì)各種數(shù)據(jù)集的評(píng)價(jià)（一般、空間、屬性評(píng)價(jià)）。二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)果是得到一個(gè)合理的空間數(shù)據(jù)模型，是空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是將地理空間實(shí)體以一定的組織形式在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中加以表達(dá)的過程，也就是地理信息系統(tǒng)中空間實(shí)體的模型化問題。1、概念模型是通過對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)與抽象，最終形成空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用系統(tǒng)所需的模型。表示概念模型最有力的工具是E—R模型，即實(shí)體—聯(lián)系模型，包括實(shí)體、聯(lián)系和屬性三個(gè)基本成分。用它來描述現(xiàn)實(shí)地理世界，不必考慮信息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取路徑及存取效率等與計(jì)算機(jī)有關(guān)的問題，比一般的數(shù)據(jù)模型更接近于現(xiàn)實(shí)地理世界，具有直觀、自然、語義較豐富等特點(diǎn)，在地理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。2、邏輯模型邏輯模型的設(shè)計(jì)是將概念模型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為具體DBMS可處理的地理數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)(或外模式)，包括確定數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄及記錄間的聯(lián)系、安全性、完整性和一致性約束等。從E—R模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的主要過程為：①確定各實(shí)體的主關(guān)鍵字；②確定并寫出實(shí)體內(nèi)部屬性之間的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式（函數(shù)依賴關(guān)系），即某一數(shù)據(jù)項(xiàng)決定另外的數(shù)據(jù)項(xiàng)；③把經(jīng)過消冗處理（規(guī)范化處理）的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式中的實(shí)體作為相應(yīng)的主關(guān)鍵字；④根據(jù)②、③形成新的關(guān)系。

⑤完成轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化。3、物理設(shè)計(jì)是指有效地將空間數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)在物理存儲(chǔ)器上實(shí)現(xiàn)，確定數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是導(dǎo)出地理數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)模式(內(nèi)模式)。主要內(nèi)容包括確定記錄存儲(chǔ)格式，選擇文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，決定存取路徑，分配存儲(chǔ)空間。物理設(shè)計(jì)的好壞將對(duì)地理數(shù)據(jù)庫的性能影響很大，一個(gè)好的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)必須滿足兩個(gè)條件：一是地理數(shù)據(jù)占有較小的存儲(chǔ)空間；二是對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作具有盡可能高的處理速度。在完成物理設(shè)計(jì)后，要進(jìn)行性能分析和測(cè)試。物理設(shè)計(jì)在很大程度上與選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有關(guān)。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)需要，選用系統(tǒng)所提供的功能。三、數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)GIS的數(shù)據(jù)可以按照空間數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系或?qū)I(yè)屬性分為各種邏輯數(shù)據(jù)層或?qū)I(yè)數(shù)據(jù)層，原理上類似于圖片的疊置。

例如，地形圖數(shù)據(jù)可分為地貌、水系、道路、植被、控制點(diǎn)、居民地等諸層分別存貯。將各層疊加起來就合成了地形圖的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行空間分析、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示時(shí)，往往只需要若干相應(yīng)圖層的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)一般是按照數(shù)據(jù)的專業(yè)內(nèi)容和類型進(jìn)行的。數(shù)據(jù)的專業(yè)內(nèi)容的類型通常是數(shù)據(jù)分層的主要依據(jù)，同時(shí)也要考慮數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。如需考慮兩類物體共享邊界(道路與行政邊界重合、河流與地塊邊界的重合)等，這些數(shù)據(jù)間的關(guān)系在數(shù)據(jù)分層設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)體現(xiàn)出來。

不同類型的數(shù)據(jù)由于其應(yīng)用功能相同，在分析和應(yīng)用時(shí)往往會(huì)同時(shí)用到，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)反映出這樣的需求，即可將這些數(shù)據(jù)作為一層。（如道路、加油站、停車場(chǎng)—交通層）

最后得出各層數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式，各層數(shù)據(jù)的屬性內(nèi)容和屬性表之間的關(guān)系等。四、數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)字典用于描述數(shù)據(jù)庫的整體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)容和定義等。一個(gè)好的數(shù)據(jù)字典可以說是一個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，它可使數(shù)據(jù)庫的開發(fā)者依此來實(shí)施數(shù)據(jù)庫的建立、維護(hù)和更新。數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容包括：

數(shù)據(jù)庫的總體組織結(jié)構(gòu)、

數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)的框架、

各數(shù)據(jù)層詳細(xì)內(nèi)容的定義及結(jié)構(gòu)、

數(shù)據(jù)命名的定義

元數(shù)據(jù)（有關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量條件及操作過程等的描述）等內(nèi)容。一、空間數(shù)據(jù)庫的建立1、建立空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

利用DBMS提供的數(shù)據(jù)描述語言描述邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果，得到概念模式和外模式，編寫功能軟件，經(jīng)編譯、運(yùn)行后形成目標(biāo)模式，建立起實(shí)際的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。2、數(shù)據(jù)裝入

一般由編寫的數(shù)據(jù)裝入程序或DBMS提供的應(yīng)用程序來完成。在裝入數(shù)據(jù)之前要做許多準(zhǔn)備工作，如對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分類、編碼及格式轉(zhuǎn)換(如專題數(shù)據(jù)庫裝入數(shù)據(jù)時(shí)，采用多關(guān)系異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的模式轉(zhuǎn)換、查詢轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)等。裝入的數(shù)據(jù)要確保其準(zhǔn)確性和一致性。3、調(diào)試運(yùn)行

裝入數(shù)據(jù)后，要對(duì)地理數(shù)據(jù)庫的實(shí)際應(yīng)用程序進(jìn)行運(yùn)行，執(zhí)行各功能模塊的操作，對(duì)地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行全面測(cè)試，二、

空間數(shù)據(jù)庫的維護(hù)1、空間數(shù)據(jù)庫的重組織

指在不改變空間數(shù)據(jù)庫原來的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的前提下，改變數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置，將數(shù)據(jù)予以重新組織和存放。2、空間數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造

指局部改變空間數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫重構(gòu)通過改寫其概念模式(邏輯模式)的內(nèi)模式(存儲(chǔ)模