第二章GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

第二章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一節(jié)地理空間及其表達(dá)第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型第四節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立本章重點(diǎn)：空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系、兩種空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其編碼方法。本章內(nèi)容地理空間（現(xiàn)象）地理空間的整體框架地理空間的參照基礎(chǔ)地理空間信息的表達(dá)空間信息計(jì)算機(jī)表示①現(xiàn)實(shí)世界中圖形數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)②現(xiàn)實(shí)世界中屬性數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念地理空間（GeographicSpace）：

指上至大氣電離層，下至地幔莫霍面之間的空間區(qū)域。定義

GIS中的概念常用“地理空間”(geo-spatial)來(lái)表述，一般包括地理空間定位框架及其所連接的空間對(duì)象地理信息系統(tǒng)中的地理空間通常是指經(jīng)過(guò)投影變換放在笛卡兒平面直角坐標(biāo)系中的地球表層特征空間。

第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念定位框架即大地測(cè)量控制，由平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成。大地測(cè)量控制：為建立所有的地理數(shù)據(jù)的坐標(biāo)位置提供了一個(gè)通用的參考體系。

GIS的任何空間數(shù)據(jù)都必須納入一個(gè)統(tǒng)一的空間參照系中，以實(shí)現(xiàn)不同來(lái)源數(shù)據(jù)的融合、連接與統(tǒng)一。地理空間的數(shù)學(xué)建構(gòu)（如何建立地球表面的幾何模型）地球(地球自然表面）大地體(大地水準(zhǔn)面）地球橢球體定向定位坐標(biāo)系確定大地基準(zhǔn)面大地體(大地水準(zhǔn)面）ab地球橢球體地球的自然表面

地球表面幾何模型可以分為三類(lèi):（1）地球的自然表面；（2）大地水準(zhǔn)面；（3）地球橢球面。橢球名稱(chēng)創(chuàng)立年代長(zhǎng)半徑a（m）短半徑b（m）扁率αWGS-841984637813763567521:298.261975年國(guó)際橢球（中國(guó)1980西安坐標(biāo)系采用）1975637814063567551:298.257海福特（Hayford）(中國(guó)1953年以前采用）1910637838863569121：297克拉索夫斯基（Красовбкий）（中國(guó)1954年北京坐標(biāo)系采用）1940637824563568631：298.3世界地圖以及我國(guó)不同時(shí)期所采用的地球橢球及其幾何參數(shù)有了橢球體，在實(shí)際建立地理空間坐標(biāo)系的時(shí)候，還需要指定一個(gè)大地基準(zhǔn)面將這個(gè)橢球體與大地體聯(lián)系起來(lái)，在大地測(cè)量學(xué)中稱(chēng)之為橢球定位。定位：就是依據(jù)一定的條件，將具有給定參數(shù)的橢球與大地體的相關(guān)位置確定下來(lái)。一定條件，可以理解為兩個(gè)方面：（1）依據(jù)什么要求使大地水準(zhǔn)面與橢球面符合；（2）對(duì)軸向的規(guī)定。參考橢球的短軸與地球旋轉(zhuǎn)軸平行是參考橢球定位的最基本要求。參考定位：強(qiáng)調(diào)局部地區(qū)大地水準(zhǔn)面與橢球面較好的定位絕對(duì)定位：強(qiáng)調(diào)全球大地水準(zhǔn)面與橢球面符合較好的定位

第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念旋轉(zhuǎn)橢球體（是一個(gè)可用數(shù)學(xué)公式描述的規(guī)則的幾何表面，確定了橢球參數(shù)、定位、定向）參考橢球體（局部定位）總地球橢球體（地心定位）大地基準(zhǔn)（用以定義地球旋轉(zhuǎn)橢球體的一系列參數(shù)）大地坐標(biāo)系（以大地基準(zhǔn)建立的坐標(biāo)系）參心坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系橢球定向是指確定橢球旋轉(zhuǎn)軸的方向,不論是局部定位還是地心定位,都應(yīng)滿(mǎn)足兩個(gè)平行條件:①橢球短軸平行于地球自轉(zhuǎn)軸;②大地起始子午面平行于天文起始子午面第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念大地坐標(biāo)系采用時(shí)間橢球體名稱(chēng)南京坐標(biāo)系1954年前海福特（Hayford）北京54坐標(biāo)系（BJZ54）1954-1980克拉索夫斯基（Krasovsky）國(guó)家80大地坐標(biāo)系1980-75年國(guó)際橢球（IUUG-75）

GPS坐標(biāo)系現(xiàn)在WGS842000國(guó)家大地坐標(biāo)系現(xiàn)在WGS84坐標(biāo)系很相近參心坐標(biāo)系第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念1954年北京坐標(biāo)系（BJ54舊）坐標(biāo)原點(diǎn)：前蘇聯(lián)的普爾科沃。

參考橢球：克拉索夫斯基橢球。

平差方法：分區(qū)分期局部平差。

存在的問(wèn)題：（1）橢球參數(shù)有較大誤差。（2）參考橢球面與我國(guó)大地水準(zhǔn)面存在著自西向東明顯的系統(tǒng)性?xún)A斜。（3）幾何大地測(cè)量和物理大地測(cè)量應(yīng)用的參考面不統(tǒng)一。（4）定向不明確。第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系（GDZ80）坐標(biāo)原點(diǎn)：陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)。參考橢球：1975年國(guó)際橢球。平差方法：天文大地網(wǎng)整體平差。特點(diǎn)：（1）采用1975年國(guó)際橢球。（2）參心大地坐標(biāo)系是在1954年北京坐標(biāo)系基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。（3）橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)最為密合，是多點(diǎn)定位。（4）定向明確。（5）大地原點(diǎn)地處我國(guó)中部。（6）大地高程基準(zhǔn)采用1956年黃海高程。第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念新1954年北京坐標(biāo)系（BJ54新）新1954年北京坐標(biāo)系（BJ54新）是由1980年國(guó)家大地坐標(biāo)（GDZ80）轉(zhuǎn)換得來(lái)的。坐標(biāo)原點(diǎn)：陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)。參考橢球：克拉索夫斯基橢球。平差方法：天文大地網(wǎng)整體平差。WGS-84的定義：WGS-84是修正NSWC9Z-2參考系的原點(diǎn)和尺度變化，并旋轉(zhuǎn)其參考子午面與BIH定義的零度子午面一致而得到的一個(gè)新參考系，WGS-84坐標(biāo)系的原點(diǎn)在地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)定地球極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。它是一個(gè)地固坐標(biāo)系。WGS-84坐標(biāo)系第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念國(guó)家平面控制網(wǎng)是確定地貌地物平面位置的坐標(biāo)體系，按控制等級(jí)和施測(cè)精度分為一、二、三、四等網(wǎng)。目前提供使用的國(guó)家平面控制網(wǎng)含三角點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)共154348個(gè)，構(gòu)成1954北京坐標(biāo)系統(tǒng)、1980西安坐標(biāo)系兩套系統(tǒng)。平面控制網(wǎng)第一節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念高程控制網(wǎng)高程系大地水準(zhǔn)面

絕對(duì)高程相對(duì)高程4.我國(guó)高程系統(tǒng)（1）大地水平面確定（青島驗(yàn)潮站）（2）1956年黃海高程系(1956年黃海高程系（1950~1956）青島大港驗(yàn)潮站一號(hào)軍用碼頭)（3）1985國(guó)家高程基準(zhǔn)（1953~1977）

青島大港1號(hào)碼頭驗(yàn)潮站標(biāo)牌我國(guó)解放初期，采用1950～1956年驗(yàn)潮資料,求得平均海水面位置,進(jìn)而測(cè)得水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.289m，此高程系統(tǒng)稱(chēng)為1956年黃海高程系。由于驗(yàn)潮資料時(shí)間周期短，不甚精確；

為提高大地水準(zhǔn)面的精度，國(guó)家又根據(jù)青島驗(yàn)潮站1952-1979年的驗(yàn)潮資料組合成了10個(gè)周期為19年的驗(yàn)潮資料，經(jīng)精確計(jì)算，于1985年重新確定了黃海平均海水面的位置和高程原點(diǎn)的高程（72.260m），并決定從1988年起，一律按此原點(diǎn)高程推算全國(guó)控制點(diǎn)的高程，稱(chēng)為“1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)”?？梢?jiàn)，我國(guó)的驗(yàn)潮資料也為近年來(lái)海平面上漲提供了依據(jù)?！?985國(guó)家高程基準(zhǔn)》比《黃海平均海水面》上升29毫米第一節(jié)地理空間及其表達(dá)二、空間實(shí)體的表達(dá)空間實(shí)體的表達(dá)類(lèi)型點(diǎn)狀類(lèi)型線狀類(lèi)型面狀類(lèi)型第一節(jié)地理空間及其表達(dá)二、空間實(shí)體的表達(dá)點(diǎn)狀類(lèi)型常見(jiàn)的空間實(shí)體有：城鎮(zhèn)，鄉(xiāng)村居民點(diǎn)，車(chē)站，工廠，學(xué)校，基地等分布狀態(tài)單個(gè)點(diǎn)位集中成片分散狀態(tài)點(diǎn)是有特定的位置，維數(shù)為零的物體，包括：．點(diǎn)實(shí)體：用來(lái)代表一個(gè)實(shí)體；．注記點(diǎn)：用于定位注記；．內(nèi)點(diǎn)：用于記錄多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)；．結(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）（Node）：表示線的終點(diǎn)和起點(diǎn)；．第一節(jié)地理空間及其表達(dá)二、空間實(shí)體的表達(dá)線狀類(lèi)型常見(jiàn)的地理實(shí)體有：河流，海岸，地下管道，行政邊界等線狀類(lèi)型單線類(lèi)型雙線類(lèi)型網(wǎng)狀類(lèi)型線對(duì)象是GIS中非常常用的維度為1的空間組分，表示對(duì)象和它們邊界的空間屬性，由一系列坐標(biāo)表示：．實(shí)體長(zhǎng)度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)；．彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度；．方向性：水流方向是從上游到下游，公路則有單向與雙向之分。第一節(jié)地理空間及其表達(dá)二、空間實(shí)體的表達(dá)面狀類(lèi)型

常見(jiàn)的空間實(shí)體有：土壤，耕地，草原，沙漠，行政區(qū)域等①實(shí)體有明顯邊界（如建筑物等）②宏觀上觀察有邊界，但實(shí)際無(wú)邊界（如土壤類(lèi)型等）面狀實(shí)體也稱(chēng)為多邊形，是對(duì)湖泊、島嶼、地塊等一類(lèi)現(xiàn)象的描述。通常在數(shù)據(jù)庫(kù)中由一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來(lái)表示。湖泊河道居民地在計(jì)算機(jī)中，現(xiàn)實(shí)世界是以各種數(shù)字和字符形式來(lái)表達(dá)和記錄的；對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的各類(lèi)空間對(duì)象的表達(dá)有兩種方法，分別稱(chēng)為矢量表示法（矢量數(shù)據(jù)模型）和柵格表示法（柵格數(shù)據(jù)模型）第一節(jié)地理空間及其表達(dá)二、空間實(shí)體的表達(dá)第一節(jié)地理空間及其表達(dá)二、空間實(shí)體的表達(dá)空間實(shí)體的描述對(duì)空間實(shí)體的描述有5種內(nèi)容：即識(shí)別碼，位置，實(shí)體的特征，實(shí)體的角色、行為或功能以及實(shí)體的空間特性。

識(shí)別碼：用于區(qū)別同類(lèi)而又不同的實(shí)體。某種情況下，同一實(shí)體在不同時(shí)間用不同的識(shí)別碼描述，如上行和下行的火車(chē)等。

位置：可用坐標(biāo)描述也可用其它形式，如用郵政編碼或文字來(lái)描述。

空間特征：也是位置信息的一種，如維數(shù)、類(lèi)型及實(shí)體的組合等。屬性是實(shí)體已定義的特征（如湖泊的面積、道路的等級(jí)）。

實(shí)體的行為和功能：是指在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中不僅要重視實(shí)體的靜態(tài)描述，還要收集那些動(dòng)態(tài)的變化，如島嶼的侵蝕、水體污染的擴(kuò)散、建筑物的變形等。

第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征一、GIS空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)空間數(shù)據(jù)類(lèi)型按數(shù)據(jù)來(lái)源分按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分按數(shù)據(jù)特征分按數(shù)據(jù)幾何特征分按數(shù)據(jù)發(fā)布形式分第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征一、GIS的空間數(shù)據(jù)（一）按數(shù)據(jù)來(lái)源分：（1）地圖數(shù)據(jù)（2）影像數(shù)據(jù)（3）文本數(shù)據(jù)第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征一、GIS的空間數(shù)據(jù)地圖點(diǎn)：位置：（x，y）

屬性：符號(hào)線：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)

屬性：符號(hào)—形狀、顏色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(x1,y1)

屬性：符號(hào)變化等值線

第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征一、GIS的空間數(shù)據(jù)遙感影像遙感傳感器平臺(tái)傳感器（二）按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分：（1）柵格數(shù)據(jù)（2）矢量數(shù)據(jù)一、GIS的空間數(shù)據(jù)（三）按數(shù)據(jù)特征分：（1）空間定位數(shù)據(jù)（2）非空間屬性數(shù)據(jù)一、GIS的空間數(shù)據(jù)（四）按數(shù)據(jù)幾何特征分：（1）點(diǎn)（2）線（3）面（4）曲面（5）體一、GIS的空間數(shù)據(jù)（五）按數(shù)據(jù)發(fā)布形式分：（1）數(shù)字線劃圖（DLG）數(shù)據(jù)（2）數(shù)字柵格圖（DRG）數(shù)據(jù)（3）數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)（4）數(shù)字正射影像（DOM）數(shù)據(jù)一、GIS的空間數(shù)據(jù)數(shù)字正射影像數(shù)字高程模型數(shù)字柵格圖數(shù)字線劃圖第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征二、空間數(shù)據(jù)的基本特征（一）空間對(duì)象的三大基本特征空間特征

專(zhuān)題特征非空間特征

時(shí)間特征空間特征第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征二、空間數(shù)據(jù)的基本特征

表示實(shí)體的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置?？臻g特征又稱(chēng)定位特征或幾何特征，一般用坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示。屬性特征第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征二、空間數(shù)據(jù)的基本特征是指空間對(duì)象的專(zhuān)題屬性,如名稱(chēng)、分類(lèi)、質(zhì)量特征和數(shù)量特征等。時(shí)間特征

第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征二、空間數(shù)據(jù)的基本特征是指空間對(duì)象隨著時(shí)間演變而引起的空間和屬性特征的變化。其變化的周期有超短周期的、短期的、中期的和長(zhǎng)期的。第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征二、空間數(shù)據(jù)的基本特征（二）空間數(shù)據(jù)表達(dá)的基本信息定位信息空間拓?fù)湫畔?/p>

屬性屬性信息

拓?fù)湟辉~來(lái)自于希臘文，意思是“形狀的研究”。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支，它研究在拓?fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬性——拓?fù)鋵傩?。假如：在橡皮表面有一個(gè)多邊形，多邊形內(nèi)部有一個(gè)點(diǎn)。無(wú)論對(duì)橡皮進(jìn)行壓縮或拉伸，點(diǎn)依然存在于多邊形內(nèi)部，點(diǎn)和多邊形之間的空間位置關(guān)系不改變，而多邊形的面積則會(huì)發(fā)生變化?？臻g實(shí)體保持連續(xù)狀態(tài)下變形但相互關(guān)系仍不變的性質(zhì)。拓?fù)潢P(guān)系第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征空間實(shí)體的拓樸關(guān)系可用“相鄰”、“相交”、“相離”、“包含”、“重合”等述語(yǔ)來(lái)描述鄰接相交重合相離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系的建立和表現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)，對(duì)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系主要從三個(gè)方面來(lái)表達(dá)拓樸關(guān)聯(lián)性（不同類(lèi)元素的拓?fù)潢P(guān)系）拓樸鄰接性（同類(lèi)元素的拓?fù)潢P(guān)系）拓樸包含性（相同類(lèi)型但不同等級(jí)的元素

之間的拓?fù)潢P(guān)系）（1）拓?fù)潢P(guān)聯(lián)性拓?fù)潢P(guān)聯(lián)性用來(lái)表達(dá)空間實(shí)體不同類(lèi)元素的拓?fù)潢P(guān)系，一般用關(guān)聯(lián)表來(lái)表示拓樸關(guān)聯(lián)表包含四個(gè)表

多邊形與弧段的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表弧段與結(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表弧段與多邊形的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表PB1B1B1A1A2A3N1N2N3PB1B2B3A1A2A3N1N2N3第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系●●●●●A1B1A2A4A3A7A8A6A5B2B3B4N1N3N2N5N4多邊形弧段表1多邊形與弧段的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表

B1A1A2A3B2A2A5A6B3A3A4A7B4A6A7A8第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系表2弧段與結(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表弧段起點(diǎn)終點(diǎn)A1N1N2A2N2N3A3N1N3A4N1N4A5N2N5A6N3N5A7N3N4A8N4N5第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系●●●●●A1B1A2A4A3A7A8A6A5B2B3B4N1N3N2N5N4表3結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表

結(jié)點(diǎn)弧段N1A1A3A4N2A1A2A5N3A2A3A6A7N4A4A7A8N5A5A6A8第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系●●●●●A1B1A2A4A3A7A8A6A5B2B3B4N1N3N2N5N4結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)矩陣

N1A1A2A3N2A4A5A6N3N4N5A7A8●●●●●A1B1A2A4A3A7A8A6A5B2B3B4N1N3N2N5N41000011001011000011001000011001110001001表4弧段與多邊形的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表弧段左多邊形右多邊形A1φB1A2B2B1A3B1B3A4B3φA5φB2A6B2B4A7A8B4B3B4φ第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系按Ai中i的大小●●●●●A1B1A2A4A3A7A8A6A5B2B3B4N1N3N2N5N4表4弧段與多邊形的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表弧段左多邊形右多邊形A1φB1A2B2B1A3B3B1A4φB3A5φB2A6B4B2A7A8B3B4B4φ第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系●●●●●A1B1A2A4A3A7A8A6A5B2B3B4N1N3N2N5N4用拓樸關(guān)聯(lián)表表達(dá)同類(lèi)元素的拓樸關(guān)系有兩種表達(dá)方法全顯式表達(dá)（四個(gè)表）半隱式表達(dá)（前三個(gè)表的一個(gè)和表四）表二可推導(dǎo)表三表三可推導(dǎo)表二表一和表二可推導(dǎo)表四第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)溧徑有砸话阌绵徑颖砘蜞徑泳仃嚤硎揪€狀圖中結(jié)點(diǎn)的拓?fù)溧徑泳仃嚒瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛馻bcdeabcdeabcdea01001b10101c01010d00101e11010第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系A(chǔ)BCDABCDABCDA0101B1011C0101D1110面狀圖中線的拓?fù)溧徑泳仃囃負(fù)溧徑有砸话阌绵徑颖砘蜞徑泳仃嚤硎镜诙?jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征拓?fù)浒院?jiǎn)單包含P1P2P1P2P3P1P2P3多層包含等價(jià)包含三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系是指空間圖形的同類(lèi)，但不同級(jí)的元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。

IDIWIP(a)P110P201(b)P110P211P301(c)P220P201P301P1P2P3P4IDIWIPP1P2P3P4根據(jù)下圖的拓?fù)潢P(guān)系填表對(duì)GIS空間數(shù)據(jù)處理和空間分析的意義（1）確定位置根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用坐標(biāo)或距離，可以確定一種地理實(shí)體相對(duì)于另一地理實(shí)體的空間位置關(guān)系（2）查詢(xún)利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)有利于空間要素的查詢(xún)。（3）檢驗(yàn)可以利用拓?fù)潢P(guān)系作為工具，重建地理實(shí)體第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系空間分幅屬性分層時(shí)間分段第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征四、空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示空間實(shí)體圖形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)編碼、組織數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存入計(jì)算機(jī)空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示過(guò)程第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征四、空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示（一）空間分幅1)空間分幅2）空間索引第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征四、空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示（二）屬性分層（1）GIS數(shù)據(jù)分層表示；（2)將一個(gè)專(zhuān)題層的地理要素或?qū)嶓w分解為點(diǎn)、線、面狀目標(biāo)；（3）對(duì)目標(biāo)進(jìn)行數(shù)字表達(dá)（用戶(hù)標(biāo)識(shí)碼，拓?fù)潢P(guān)系）。第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征四、空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示數(shù)據(jù)分層層分目標(biāo)第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型

GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本上可分為兩大類(lèi)：矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指空間數(shù)據(jù)適合于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)、管理和處理的地學(xué)圖形的邏輯結(jié)構(gòu)。即空間數(shù)據(jù)以什么形式在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和處理。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型是空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)上的實(shí)現(xiàn)。按特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為適合于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理的數(shù)據(jù)的過(guò)程。

空間數(shù)據(jù)編碼由于地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)量極大，一般采用壓縮數(shù)據(jù)的編碼方式以減少數(shù)據(jù)冗余。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型矢量結(jié)構(gòu)編碼柵格結(jié)構(gòu)編碼直接?xùn)鸥窬幋a鏈碼游程長(zhǎng)度編碼塊碼四叉樹(shù)碼坐標(biāo)序列編碼樹(shù)狀索引編碼二元拓?fù)渚幋a第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義通過(guò)記錄坐標(biāo)方式精確表達(dá)點(diǎn)、線、面的空間實(shí)體特征的一種數(shù)據(jù)組織方法第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型（1）簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（2）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用離散的坐標(biāo)點(diǎn)描述空間地理對(duì)象及特征用拓?fù)潢P(guān)系描述矢量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系定位明顯，屬性隱含面向目標(biāo)的操作◆坐標(biāo)序列法（Spaghetti方式）

由多邊形邊界的x、y坐標(biāo)對(duì)集合及說(shuō)明信息組成，是最簡(jiǎn)單的一種多邊形矢量編碼坐標(biāo)文件如下：10：x1,y1；x2,y2；x3,y3；x4,y4；x5,y5；x6,y6；

x7,y7；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11；20：x1,y1；x12,y12；x13,y13；x14,y14；x15,y15；

x16,y16；x17,y17；x18,y18；x19,y19；x20,y20；

x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x9,y9；

x10,y10；x11,y11；30：x33,y33；x34,y34；x35,y35；x36,y36；x37,y37x38,y38；x39,y39；x40,y40；40：x19,y19；x20,y20；x21,y21；x28,y28；x29,y29x30,y30；x31,y31；x32,y32；50：x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x7,y7；

x6,y6；x24,y24；x25,y25；x26,y26；x27,y27；

x28,y28；第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)坐標(biāo)序列法的特點(diǎn)(a)文件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編碼容易(b)數(shù)據(jù)編碼直觀(c)重復(fù)存儲(chǔ)公共邊界(d)沒(méi)有拓?fù)潢P(guān)系，缺少鄰域信息第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆雙重獨(dú)立坐標(biāo)地圖編碼法DIME編碼（DualIndependentMapEncoding）

DIME是美國(guó)人口調(diào)查局在人口調(diào)查的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它通過(guò)有向編碼建立了多邊形、邊界、節(jié)點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系，DIME編碼成為其它拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。編碼方法：

采用一個(gè)較復(fù)雜的拓樸關(guān)聯(lián)表（點(diǎn)――線、線――面拓樸關(guān)聯(lián)表的綜合）對(duì)每一條線段記錄其點(diǎn)－線，線――面的拓樸關(guān)聯(lián)性。記錄內(nèi)容包括線號(hào)、左多邊形、右多邊形、起始點(diǎn)、終止點(diǎn)。C4N4C8C6P3C7N6C10N3C3N1P1C2N2C1P2C5N5P4P5C9N7第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)弧段號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1?C4N1N4?P2C5N2N5P2P4C6N4N5P3P2C7N5N6P3P4C8N4N6?P3C9N7N7P4P5C10N3N6P4?第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):是指以規(guī)則的像元陣列來(lái)表示空間實(shí)體分布的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。即將地表劃分為大小均勻緊密的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格(像素)，以行、列號(hào)定義，并包含一個(gè)代碼，表示該像元的屬性值。像元將地圖某區(qū)域的平面表像一定的分解力作行和列的規(guī)則劃分，形成一個(gè)柵格陣列?；叶人脕?lái)表示各個(gè)像元所具有的表象信息。二值圖像如果一個(gè)圖像的灰度值只有“0”和“1”兩種（通常1表示前景元素，用0表示背景元素），則這個(gè)圖像稱(chēng)為二值圖像，或稱(chēng)為二元圖像。有關(guān)的幾個(gè)概念第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(a)用離散的量化柵格表示空間實(shí)體(b)描述的區(qū)域位置隱含，屬性明顯(c)一般無(wú)實(shí)體間的拓樸關(guān)系(d)面向空間的操作第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)用一個(gè)柵格單元表示

線狀地物沿線走向的一組相鄰柵格單元表示，每個(gè)柵格單元最多只有兩個(gè)相鄰單元在線上

面或區(qū)域用記有區(qū)域?qū)傩缘南噜彇鸥駟卧募媳硎?，每個(gè)柵格單元可有多于兩個(gè)的相鄰單元同屬一個(gè)區(qū)域

第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)決定柵格單元代碼的方式在柵格圖形的表示中，由于圖形比例、分辨率大小的不同，柵格的大小也隨之變化。一個(gè)柵格中可能對(duì)應(yīng)著實(shí)體中幾種不同的屬性值，這樣就存在柵格的取值問(wèn)題決定柵格單元代碼的方式有四種中心點(diǎn)法面積占優(yōu)法重要性法長(zhǎng)度占優(yōu)法第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆中心點(diǎn)法指用柵格中心點(diǎn)的屬性值作為該柵格元素的值右圖柵格取值為3◆面積占優(yōu)法

在柵格中占有的面積最大的屬性值為該柵格的元素的值右圖柵格取值為2第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆重要性法只要在該柵格中的屬性值最重要，是主要的屬性，就以該屬性值作為該柵格元素的值右圖柵格取值為1（設(shè)主要屬性為1）◆長(zhǎng)度占優(yōu)法在柵格中心劃一條橫線，用橫線所占最長(zhǎng)部分的屬性值作為該柵格元素的值右圖柵格取值為2第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼方法直接?xùn)鸥窬幋a壓縮編碼鏈碼（ChainCodes）游程長(zhǎng)度編碼（Run-LengthCodes）塊碼四叉樹(shù)第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆直接?xùn)鸥窬幋a（完全柵格結(jié)構(gòu)）這是最簡(jiǎn)單直觀而又非常重要的一種柵格結(jié)構(gòu)編碼方法,通常稱(chēng)這種編碼的圖像文件為網(wǎng)格文件或柵格文件

直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）或采用其他特殊的順序逐個(gè)記錄代碼。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一些常用的柵格排列順序第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)假若利用面積占優(yōu)法決定柵格單元代碼，采用行的排列順序，對(duì)下圖進(jìn)行直接?xùn)鸥窬幋a：第一步：賦值。2222222221111133第二步：編碼。（為矩陣形式）2222222221111133第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用Morton排列順序，對(duì)下圖進(jìn)行直接?xùn)鸥窬幋a：第一步：賦值。2222222221111133第二步：編碼。（為矩陣形式）2222222223131111由某一原點(diǎn)開(kāi)始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈。

主要是記錄線狀地物和面狀地物的邊界。它把線狀地物和面狀地物的邊界表示為：基本方向可定義為：東＝0，東南＝l，南＝2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北＝6，東北＝7等八個(gè)基本方向。鏈?zhǔn)骄幋a的前兩個(gè)數(shù)字表示起點(diǎn)的行、列數(shù)，從第三個(gè)數(shù)字開(kāi)始的每個(gè)數(shù)字表示單位矢量的方向，八個(gè)方向以0–7的整數(shù)代表。

◆鏈碼（ChainCodes）又稱(chēng)為弗里曼鏈碼[Freeman]

或邊界鏈碼第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（a)設(shè)定某一點(diǎn)行列號(hào)為（i，j），其相鄰的柵格點(diǎn)必將相鄰于八個(gè)方向，將八個(gè)方向定義為0、1、2、3、4、5、6、7八個(gè)方向值。編碼方法NW（5）N（6）NE（7）W（4）（i,j)E（0）SW（3）S（2）SE（1）第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（b)確定起點(diǎn)的行列號(hào)，再用方向值表示后續(xù)點(diǎn)，即可形成由基本方向值確定的單位矢量鏈0123456789100123456789右圖線段的鏈碼為：0，0，7，0，0，0，2，2，2，4，4，2，4，4，6第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)0123456789100123456789假設(shè)弧段為一等高線，高程（屬性）為1260m編碼內(nèi)容包括：系統(tǒng)碼、屬性值、起始行、起始列、鏈碼ID高程起始行起始列鏈碼0011260320，0，7，0，0，0，2，2，2，4，4，2，4，4，6第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆游程編碼（Run-LengthCodes）基本思路：

對(duì)于一幅柵格圖像，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點(diǎn)具有相同的屬性代碼，我們把它稱(chēng)為一個(gè)游程。因而可按游程編碼以壓縮那些重復(fù)的記錄內(nèi)容。

編碼方法:對(duì)于一個(gè)游程，我們采用兩個(gè)代碼來(lái)記錄。按每個(gè)游程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼方式可分游程終止編碼(gk，lk)，lk為終起點(diǎn)游程長(zhǎng)度編碼(gk，lk)，lk為長(zhǎng)度游程編碼是柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法。

第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)04477777774444777700000447777700444477771111444777111144444411111444440001111444000011111100000011110123456789012345678910游程終止編碼游程長(zhǎng)度編碼（0，1）（4，3）（7，10）（4，4）（7，8）（0，10）（0，3）（4，5）（7，10）（0，2）（4，6）（7，10）（1，4）（4，7）（7，10）（1，4）（4，10）（1，5）（4，10）（0，3）（1，7）（4，10）（0，4）（1，10）（0，6）（1，10）（0，1）（4，2）（7，7）（4，4）（7，4）（0，2）（0，3）（4，2）（7，5）（0，2）（4，4）（7，4）（1，4）（4，3）（7，3）（1，4）（4，6）（1，5）（4，5）（0，3）（1，4）（4，3）（0，4）（1，6）（0，6）（1，4）數(shù)據(jù)冗余度數(shù)據(jù)壓縮比Q：相鄰屬性值變化次數(shù)的累加和K：游程總數(shù)第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

塊碼是游程編碼的一種變異，是游程編碼擴(kuò)展到二維的情況。它所考慮的是柵格陣列中的一個(gè)方塊區(qū)域采用方形區(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)結(jié)構(gòu)由初始位置（行、列號(hào)）和半徑，再加上記錄單位的代碼組成編碼方法◆塊碼第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)04477777774447777700000447777700444477771111444777111144444411111444440001111444000011111100000011110123456789012345678910第一行：（1，1，1，0）（1，2，2，4）（1，4，2，7）（1，6，3，7）（1，9，1，7）（1，10，1，7）第二行：（2，1，1，4）（2，5，1，7）（2，9，1，0）（2，10，1，0）第三行：（3，1，2，0）（3，3，1，0）（3，4，2，4）（3，9，2，7）第四行：（4，3，1，4）（4，6，1，4）（4，7，1，7）（4，8，1，7）第五行：（5，1，3，1）（5，4，1，1）（5，5，2，4）（5，7，1，4）（5，8，1，7）（5，9，1，7）（5，10，1，7）第六行：（6，4，1，1）（6，7，1，4）（6，8，3，4）第七行：（7，4，2，1）（7，6，1，4）（7，7，1，4）第八行：（8，1，3，0）（8，6，1，1）（8，7，1，1）第九行：（9，4，1，0）（9，5，1，1）（9，6，1，1）（9，7，2，1）（9，9，2，1）第十行：（10，4，1，0）（10，5，1，0）（10，6，1，0）第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆四叉樹(shù)

將圖像區(qū)域劃分為四個(gè)大小相同的象限，而每個(gè)象限又可根據(jù)每個(gè)象限內(nèi)的值是否唯一再繼續(xù)等分為次一層的四個(gè)象限，直至每個(gè)子象限的值唯一塊碼分割（劃分成方形塊）四叉樹(shù)分割（逐塊劃分象限）

采用四叉樹(shù)編碼時(shí)，為了保證四叉樹(shù)分解能不斷地進(jìn)行下去，要求圖像必須為2n×2n的柵格陣列，n為極限分割數(shù)，不足者用0補(bǔ)足。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2214516172021236718194523856121324252829101114152627303133363748495205334353839505154554044615760424346475859626393241紅字為十進(jìn)制的地址碼第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常規(guī)四叉樹(shù)（CQT）葉結(jié)點(diǎn)中間結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)（3個(gè)變量）ID位置父結(jié)點(diǎn)屬性值中間結(jié)點(diǎn)（6個(gè)變量）ID父結(jié)點(diǎn)子結(jié)點(diǎn)1子結(jié)點(diǎn)2子結(jié)點(diǎn)3子結(jié)點(diǎn)4屬性值第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)葉節(jié)點(diǎn)記錄3個(gè)：屬性值；指向父節(jié)點(diǎn)的指針；位置中間節(jié)點(diǎn)記錄6個(gè)：屬性值，指向父節(jié)點(diǎn)的指針，指向子節(jié)點(diǎn)的指針（4個(gè)）CQT常見(jiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)索引和圖幅索引葉結(jié)點(diǎn)13個(gè)中間結(jié)點(diǎn)3個(gè)上圖中，記錄數(shù)=13*3+3*6=57個(gè)第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性四叉樹(shù)（LQT）一般地，屬性值為0，表示為背景，不需記錄。對(duì)左圖進(jìn)行LQT編碼莫頓碼字節(jié)大小屬性值…

四叉樹(shù)優(yōu)點(diǎn)

1.容易而有效地計(jì)算多邊形的數(shù)量特征；

2.陣列各部分的分辨率是可變的，邊界復(fù)雜部分四叉樹(shù)較高，即分級(jí)多，分辨率也高，而不需要表示許多細(xì)節(jié)的部分則分級(jí)少，分辨率低，因而既可精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存儲(chǔ)量；

3.柵格到四叉樹(shù)及到四叉樹(shù)到簡(jiǎn)單柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換比其他壓縮方法容易；

4.多邊形中嵌套異類(lèi)多邊形的表示較方便。第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型三、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)曲面：

是指連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，具有這種覆蓋表面的要素有地形、降水量、溫度、磁場(chǎng)等。

曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

對(duì)曲面的表達(dá)和存儲(chǔ)。要求便于連續(xù)現(xiàn)象在任一點(diǎn)的內(nèi)插計(jì)算類(lèi)型：

TIN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（不規(guī)則三角網(wǎng)）

GRID數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（規(guī)則格網(wǎng)）地形：數(shù)字高程模型（DEM）

是以數(shù)字的形式按一定結(jié)構(gòu)組織在一起，表示實(shí)際地形特征空間分布的數(shù)字模型，也是地形形狀大小和起伏的數(shù)字描述。地面溫度、降水、地球磁力、重力、土地利用、土壤類(lèi)型等其它地面特性信息，此時(shí)的DEM也稱(chēng)為數(shù)字地形模型(DigitalTerrainModels)，簡(jiǎn)稱(chēng)DTMGRID數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（類(lèi)似于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只是屬性數(shù)據(jù)為地面高程或其它邊疆分布現(xiàn)象的值）第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型三、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

TIN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)則三角網(wǎng)來(lái)擬合連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面。

既減少規(guī)則格網(wǎng)方法帶來(lái)的數(shù)據(jù)冗余，同時(shí)在計(jì)算效率（如坡度）方面又優(yōu)于純粹基于等高線的方法。

Voronoi圖（又稱(chēng)泰森多邊形）：它是由一組由連接兩鄰點(diǎn)直線的垂直平分線組成的連續(xù)多邊形組成。N個(gè)在平面上有區(qū)別的點(diǎn)，按照最鄰近原則劃分平面；每個(gè)點(diǎn)與它的最近鄰區(qū)域相關(guān)聯(lián)。

Delaunay三角形：是由與相鄰Voronoi多邊形共享一條邊的相關(guān)點(diǎn)連接而成的三角形。

Voronoi三角形是Delaunay圖的偶圖設(shè)有平面點(diǎn)集S（P1，P2，…..，Pn)，其對(duì)應(yīng)的Voronoi維諾多邊形（Thiessen泰森多邊形）為V（P1），V（P2），……，P（n)，此處V（Pi）是由距離Pi最近的點(diǎn)所組成。

用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)：

通俗表達(dá)（P59）：網(wǎng)中三角形盡量接近等邊形狀；并保證由最近的點(diǎn)構(gòu)成三角形，即三角形的邊長(zhǎng)之和最小。構(gòu)建法則把Thiessen多邊形的參考點(diǎn)連起來(lái)，即為Delauney狄諾尼三角網(wǎng)

狄洛尼法則：（1）最大最小角原則（保證三角形的最小角最大）；（2）空外接圓特性（任意三角形外接圓內(nèi)無(wú)其它點(diǎn)）第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型三、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型三、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)TIN的數(shù)據(jù)組織1432P1P5P4P2P3編號(hào)XYZ142920057.5243726622.6350723454.3460726547.1555519012.6（1）節(jié)點(diǎn)三維坐標(biāo)列表（2）三角網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系存儲(chǔ)編號(hào)相鄰三角形三角形頂點(diǎn)△1△2△3頂點(diǎn)1頂點(diǎn)2頂點(diǎn)31-241232-3113532-4345413-243第四節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立基本過(guò)程第四節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立一、系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間的關(guān)系數(shù)據(jù)與功能之間具有密切的聯(lián)系（1）功能操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是GIS系統(tǒng)所處理的對(duì)象，一定的功能總是操作其相關(guān)的數(shù)據(jù)；（道路網(wǎng)絡(luò)分析道路數(shù)據(jù)）（2）反過(guò)來(lái)：需要的數(shù)據(jù)由功能決定。系統(tǒng)需要一定的數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)的功能決定的。（3）功能由用戶(hù)需求決定。對(duì)開(kāi)發(fā)的GIS系統(tǒng)的功能，是通過(guò)用戶(hù)需求調(diào)查來(lái)確定的，因此，在開(kāi)發(fā)GIS系統(tǒng)之前，首先要進(jìn)行系統(tǒng)分析。第四節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立一、系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間的關(guān)系系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間的關(guān)系

(據(jù)JackDangermond等)第四節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立二、空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)編碼主要講述屬性數(shù)據(jù)的分類(lèi)與編碼分類(lèi)與編碼的目的：在于合理地組織數(shù)據(jù)，并有利于分析。

編碼：是指確定屬性數(shù)據(jù)的代碼的方法和過(guò)程。

代碼：是一個(gè)或一組有序的易于被計(jì)算機(jī)或人識(shí)別與處理的符號(hào)，是計(jì)算機(jī)鑒別和查找信息的主要依據(jù)和手段。

編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類(lèi)分級(jí)則是編碼的基礎(chǔ)。

屬性數(shù)據(jù)包括：語(yǔ)義特征；量度特征空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)與編碼，主要針對(duì)語(yǔ)義屬性特征。（一）空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)（定義）：

按照國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性和特征的要素區(qū)分開(kāi)來(lái)的過(guò)程。

分類(lèi)是將具有共同的屬性或特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把不同屬性或特征的事物或現(xiàn)象分開(kāi)的過(guò)程。

分類(lèi)原則：（1）幾何圖形原則。分為點(diǎn)線面三類(lèi)（2）對(duì)象原則。同類(lèi)形但屬于不同對(duì)象（如：線中有河流、道路）國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)執(zhí)行的主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及自行制定的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)一、國(guó)土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類(lèi)與代碼（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13923-92）二、中華人民共和國(guó)行政區(qū)劃代碼（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2260-1995）三、全國(guó)河流名稱(chēng)代碼（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)送審稿）四、中國(guó)周邊國(guó)家和地區(qū)名稱(chēng)代碼（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2659-94）五、國(guó)家干線公路名稱(chēng)和編號(hào)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB917.2-89）六、1:100萬(wàn)地形圖編繪規(guī)范及圖式（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）七、1:25萬(wàn)地形圖編繪規(guī)范及圖式（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBCHIV-302-85）八、全國(guó)山脈山峰名稱(chēng)代碼（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿）九、國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（草案）十、地名類(lèi)別代碼（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)）十一、全國(guó)主要鐵路線路臨時(shí)編號(hào)（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)）十二、全國(guó)高速公路一級(jí)公路臨時(shí)編號(hào)（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)）十三、全國(guó)主要湖泊名稱(chēng)臨時(shí)代碼（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)）第四節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立二、空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)編碼八大類(lèi)分類(lèi)是批按照一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范所進(jìn)行的分類(lèi)國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)分類(lèi)與代碼

（GB13923-92）

編碼結(jié)構(gòu)及要素分類(lèi)的比較標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)碼位類(lèi)別各類(lèi)別要素?cái)?shù)量國(guó)土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類(lèi)與代碼5位編碼大類(lèi)（1位碼）9小類(lèi)（1位碼）42一級(jí)（2位碼）331二級(jí)（1位碼）2791:5001:10001:2000地形圖要素分類(lèi)與代碼4位編碼大類(lèi)（1位碼）9小類(lèi)（1位碼）54一級(jí)（1位碼）288二級(jí)（1位碼）3101:50001:100001:250001:500001:100000地形圖要素分類(lèi)與代碼4位編碼大類(lèi)（1位碼）9小類(lèi)（1位碼）58一級(jí)（1位碼）285二級(jí)（1位碼）258基礎(chǔ)地理