幾種常見(jiàn)的空間數(shù)據(jù)模型

幾種常見(jiàn)的空間數(shù)據(jù)模型第1頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第八講幾種常見(jiàn)的空間數(shù)據(jù)模型

ArcView數(shù)據(jù)模型ARC/INFO數(shù)據(jù)模型第2頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ArcView數(shù)據(jù)模型ArcView采用一種混合數(shù)據(jù)模型定義和管理地理數(shù)據(jù),空間數(shù)據(jù)采用無(wú)拓?fù)潢P(guān)系的矢量數(shù)據(jù),屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)表示。Layer一個(gè)Layer只能表示一種幾何類型的空間目標(biāo)。對(duì)于矢量層由三個(gè)文件組成shp文件，shx文件，dbf文件，sbn、sbx文件和ain、aih文件。Shp文件存儲(chǔ)無(wú)拓?fù)潢P(guān)系的幾何數(shù)據(jù)，shx包含幾何數(shù)據(jù)索引，dbf文件存儲(chǔ)屬性數(shù)據(jù)，sbn、sbx文件包含空間索引，ain、aih文件包含屬性索引。第3頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ArcView數(shù)據(jù)模型Theme(Layer)Project第4頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型ARC/INFO是ESRI開發(fā)的GIS軟件ARC/INFO采用一種混合數(shù)據(jù)模型定義和管理地理數(shù)據(jù)在ARC/INFO中,“ARC”是指用于定義地物空間位置和關(guān)系的拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu),“INFO”是指用于定義地物屬性的表格數(shù)據(jù)（關(guān)系數(shù)據(jù)）結(jié)構(gòu)支持空間目標(biāo)的矢量表示和柵格表示；

位置數(shù)據(jù)用矢量和柵格數(shù)據(jù)表示；屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一組數(shù)據(jù)庫(kù)表格中；通過(guò)空間和屬性數(shù)據(jù)的連接實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的查詢、分析和制圖輸出。第5頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型ARC/INFO的數(shù)據(jù)模型支持六種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Coverage

矢量數(shù)據(jù)表示的主要形式GRID柵格數(shù)據(jù)表示的主要形式TIN適合于表達(dá)連續(xù)表面屬性表影像用作地理特征的描述性數(shù)據(jù)CAD圖像用作地理特征的描述性數(shù)據(jù)第6頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型ARC/INFO的數(shù)據(jù)空間特征ArcInfo的主要基本空間特征點(diǎn)定義為空間的一套XY或XYZ坐標(biāo)；

線定義為一系列有順序的空間點(diǎn)；

面由一組或多組線圍成的多邊形；

注記第7頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型ARC/INFO的數(shù)據(jù)空間特征ArcInfo的高級(jí)空間特征區(qū)劃（Region）

定義為一組相互不重疊的多邊形，用于描述具有相同屬性單元的不連續(xù)多邊形。如行政區(qū)劃上的群島、地籍上的飛地。事件（Event）

定義為基于基本線特征基礎(chǔ)上離起點(diǎn)或終點(diǎn)一定距離的一點(diǎn)。如要找高速公路上200公里處的事故點(diǎn)不需直接求出這一點(diǎn)的坐標(biāo)，同時(shí)對(duì)線路或事件點(diǎn)修改不會(huì)造成不一致問(wèn)題。路徑（Route）

定義為基于基本線特征基礎(chǔ)上的路由。如在道路網(wǎng)上劃分出的公共汽車線路，不同的公共汽車線路公用部分道路時(shí)不用重復(fù)輸入線特征。路徑的起點(diǎn)或終點(diǎn)可不與線特征起始點(diǎn)或終點(diǎn)重合，可定義為線路上離起點(diǎn)或終點(diǎn)一定距離的點(diǎn)，這樣就不用斷開線特征。第8頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（GeoRelationalmodel,Coverage）

在Arc/Info7.X及更早期的版本中使用；

強(qiáng)調(diào)的是空間要素的拓?fù)潢P(guān)系。要關(guān)心點(diǎn)、線和多邊形這些幾何類型，幾何與拓?fù)鋬?chǔ)存在二進(jìn)制文件中，而與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)位于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（DBMS）中。

地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase）GeoDatabase是ArcInfo8之后引入的一個(gè)全新的空間數(shù)據(jù)模型

是建立在DBMS之上的統(tǒng)一的、智能化的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。第9頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）描述ARC/INFO7.X以前版本以Coverage作為矢量數(shù)據(jù)的基本存儲(chǔ)單元。一個(gè)Coverage存儲(chǔ)指定區(qū)域內(nèi)地理要素的位置、拓?fù)潢P(guān)系及其專題屬性。每個(gè)Coverage一般只描述一種類型的地理要素（一個(gè)專題Theme）。位置信息用X,Y表示，相互關(guān)系用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表示，屬性信息用二維關(guān)系表存儲(chǔ)。RDBMS幾何空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)GISID第10頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）

數(shù)據(jù)組織

標(biāo)示點(diǎn)

位置數(shù)據(jù)：Cover#，Cover_ID，和X，Y，存儲(chǔ)在LAB文件中。屬性數(shù)據(jù)：存儲(chǔ)在PAT文件中，包含四個(gè)基本的數(shù)據(jù)項(xiàng)，Area，Perimeter，cover#和Cover-ID。結(jié)點(diǎn)

位置數(shù)據(jù)：不明顯地存儲(chǔ)，而是作為弧段的起始結(jié)點(diǎn)和終止結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在ARC文件中。Cover#,Cover_ID。屬性數(shù)據(jù)：存儲(chǔ)在結(jié)點(diǎn)屬性表NAT中，它包含3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)項(xiàng)。ARC#,Cover#,Cover_ID。第11頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日數(shù)據(jù)組織

弧段位置數(shù)據(jù)：Cover#,Cover-ID，F(xiàn)NODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#，坐標(biāo)串,存儲(chǔ)在ARC文件中。屬性數(shù)據(jù)：存儲(chǔ)在結(jié)點(diǎn)屬性表AAT中，它包含7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)項(xiàng)。Cover#，Cover-ID，F(xiàn)NODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#，LENGTH。

多邊形

位置數(shù)據(jù)：由一組弧段和位于多邊形內(nèi)的一個(gè)標(biāo)示點(diǎn)來(lái)定義。它不直接存儲(chǔ)坐標(biāo)信息,坐標(biāo)信息存儲(chǔ)在ARC文件和LAB文件中。Cover#,Cover_ID,Lab#,Arc#1…Arc#n。屬性數(shù)據(jù)：存儲(chǔ)在結(jié)點(diǎn)屬性表AAT中，它包含7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)項(xiàng)。Cover#，Cover_ID，F(xiàn)NODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#，LENGTH。

ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第12頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日數(shù)據(jù)組織

控制點(diǎn)存儲(chǔ)于tic文件中。覆蓋范圍存儲(chǔ)于bnd文件中。ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第13頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

Coverage的優(yōu)點(diǎn)

空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

空間數(shù)據(jù)放在建立了索引的二進(jìn)制文件中，屬性數(shù)據(jù)則放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的標(biāo)識(shí)編碼關(guān)連。矢量數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系得以保存

由此拓?fù)潢P(guān)系信息，我們可以得知多邊形是哪些弧段（線）組成、弧段（線）由哪些點(diǎn)組成、兩條弧段（線）是否相連以及一條弧段（線）的左或右多邊形是誰(shuí)？這就是通常所說(shuō)的“平面拓?fù)洹?。ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第14頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日新技術(shù)條件下Coverage的缺陷Coverage模型可取的方面，有的已經(jīng)可以不再繼續(xù)作為強(qiáng)調(diào)的因素；拓?fù)潢P(guān)系的建立可以由面向?qū)ο蠹夹g(shù)解決（記錄在對(duì)象中）硬件的發(fā)展，不再將存儲(chǔ)空間的節(jié)省與否作為考慮問(wèn)題的重心計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的提高，已經(jīng)可以實(shí)時(shí)地通過(guò)計(jì)算直接獲得分析結(jié)果?？臻g數(shù)據(jù)不能很好地與其行為相對(duì)應(yīng)；以文件方式保存空間數(shù)據(jù)，而將屬性數(shù)據(jù)放在另外的DBMS系統(tǒng)中。這種方式對(duì)于日益趨向企業(yè)級(jí)和社會(huì)級(jí)的GIS應(yīng)用而言，已很難適應(yīng)（如海量數(shù)據(jù)、并發(fā)等）ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第15頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日新技術(shù)條件下Coverage的缺陷Coverage模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不夠靈活，局部的變動(dòng)必須對(duì)全局的拓?fù)潢P(guān)系重新建立（Build）“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，且費(fèi)時(shí)在不同的Coverage之間無(wú)法建立拓?fù)潢P(guān)系；河流與國(guó)界人井與管道ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理相關(guān)模型（Coverage）第16頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日在實(shí)現(xiàn)上使用了標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系——對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，它支持一套完整地拓?fù)涮卣骷?，提供了大型?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理方面的所有優(yōu)勢(shì)（如數(shù)據(jù)的一致性、連續(xù)的空間數(shù)據(jù)集合、多用戶并發(fā)操作等）。Geodatabase用更先進(jìn)的幾何特征（例如三維坐標(biāo)和Beizer曲線）、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、特征類的關(guān)系、平面幾何拓?fù)浜蛣e的對(duì)象組織模式擴(kuò)展了coverage和shape文件模型，使得空間數(shù)據(jù)對(duì)象及其相互間的關(guān)系、使用和連接規(guī)則等均可以方便地表示、存儲(chǔ)、管理和擴(kuò)展。引入這種新的數(shù)據(jù)模型的目的在于讓用戶可以通過(guò)在他的數(shù)據(jù)中加入其應(yīng)用領(lǐng)域的方法或行為以及其他任意的關(guān)系和規(guī)則，使數(shù)據(jù)更具智能和面向應(yīng)用領(lǐng)域。

ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase）第17頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日GeoDatabase的結(jié)構(gòu)第18頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

要素類（Featureclass）

同類空間要素的集合即為要素類。如：河流、道路、電纜等。

要素?cái)?shù)據(jù)集（Featuredataset）

要素?cái)?shù)據(jù)集由一組具有相同空間參考（SpatialReference）的要素類組成。

專題歸類表示

當(dāng)不同的要素類屬于同一范疇（如水系的點(diǎn)線面要素）

創(chuàng)建幾何網(wǎng)絡(luò)

在同一幾何網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)連接點(diǎn)和邊的各種要素類

（如配電網(wǎng)絡(luò)中，有各種開關(guān)、變壓器、電纜等）

考慮平面拓?fù)?/p>

共享公共幾何特征的要素類（如：水系、行政區(qū)界等)ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase）第19頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

關(guān)系類（Relationshipclass）定義兩個(gè)不同的要素類或?qū)ο箢愔g的關(guān)聯(lián)關(guān)系如：我們可以定義房主和房子之間的關(guān)系

幾何網(wǎng)絡(luò)（Geometricnetwork）幾何網(wǎng)絡(luò)是在若干要素類的基礎(chǔ)上建立的一種新的類。定義幾何網(wǎng)絡(luò)時(shí)，我們指定哪些要素類加入其中，同時(shí)指定其在幾何網(wǎng)絡(luò)中扮演什么角色如：定義一個(gè)供水網(wǎng)絡(luò)，我們指定同屬一個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)集的“閥門”、“泵站”、“接頭”對(duì)應(yīng)的要素類加入其中，并扮演“連接（junction）”的角色；同時(shí)，我們指定同屬一個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)集的“供水干管”、“供水支管”和“入戶管”等對(duì)應(yīng)的要素類加入供水網(wǎng)絡(luò)，由其扮演“邊（edge）”的角色。ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase）第20頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日域（Domains）

定義屬性的有效取值范圍?？梢允沁B續(xù)的變化區(qū)間，也可以是離散的取值集合。有效規(guī)則（Validationrules）

對(duì)要素類的行為和取值加以約束的規(guī)則。如：規(guī)定不同管徑的水管要連接，必須通過(guò)一個(gè)合適的轉(zhuǎn)接頭。規(guī)定一塊地可以有一到三個(gè)主人。柵格數(shù)據(jù)集（RasterDatasets）

用于存放柵格數(shù)據(jù)。可以支持海量柵格數(shù)據(jù)，支持影像鑲嵌，可通過(guò)建立“金字塔”索引，并在使用時(shí)指定可視范圍提高檢索和顯示效率。TINDatasetsLocatorsARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase）第21頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase）第22頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日Geodatabase的拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則可作用于同一要素?cái)?shù)據(jù)集中的不同要素類或者同一要素類中的不同要素。用戶可以指定空間數(shù)據(jù)必須滿足的拓?fù)潢P(guān)系約束，譬如：要素之間的相鄰關(guān)系、連接關(guān)系、覆蓋關(guān)系、相交關(guān)系、重疊關(guān)系等。所有這些關(guān)系都對(duì)應(yīng)相應(yīng)的規(guī)則。在城市規(guī)劃應(yīng)用中，兩個(gè)相鄰的地塊之間不能有“飛地”，我們可以有一條對(duì)應(yīng)的規(guī)則：“相鄰多邊形間不能存在間隙”。再如，當(dāng)以河流作為國(guó)界時(shí)，河流（線狀）與國(guó)界線必須一致，可用規(guī)則：“線必須被多邊形邊線覆蓋”。ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase）第23頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日GeoDatabase中并不實(shí)際保存拓?fù)潢P(guān)系GeoDatabase的拓?fù)鋵傩匀菹拗?/p>

指落在以此值為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)的所有點(diǎn)被看成是一致的，會(huì)被捕捉（snap）到一起。精度級(jí)別每個(gè)參與拓?fù)浼s束的要素類都可以人為地賦予一個(gè)精度級(jí)別，精度級(jí)別越高，在容限值范圍內(nèi)需要移動(dòng)時(shí)就越穩(wěn)定，即：級(jí)別低的要向級(jí)別高的靠攏。當(dāng)不同的要素類數(shù)據(jù)精度不一致時(shí)，通常應(yīng)將精度較高者設(shè)定為較高級(jí)別。

ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase）第24頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期日GeoDatabase拓?fù)潢P(guān)系檢查與處理以錯(cuò)誤查看器提供拓?fù)潢P(guān)系的錯(cuò)誤信息用戶可選擇錯(cuò)誤處理方式用編輯工具改正這個(gè)錯(cuò)誤對(duì)該錯(cuò)誤暫不處理將該錯(cuò)誤置為例外ARC/INFO數(shù)據(jù)模型

地理數(shù)據(jù)庫(kù)（GeoDatabase