電子地圖空間數(shù)據(jù)的表達(dá)方法

電子地圖空間數(shù)據(jù)的表示方法目錄CONTENTS二、不同幾何特征類(lèi)型的表達(dá)方法一、空間數(shù)據(jù)的一般表示方法三、擴(kuò)展空間數(shù)據(jù)類(lèi)型的表示四、空間關(guān)系的數(shù)據(jù)描述一、空間數(shù)據(jù)的一般表示方法1.矢量數(shù)據(jù)表示矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)矢量數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的組織。通過(guò)記錄實(shí)體坐標(biāo)及其關(guān)系，盡可能精確地表現(xiàn)點(diǎn)、線(xiàn)、多邊形等地理實(shí)體，坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長(zhǎng)度和面積的精確定義。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接以幾何空間坐標(biāo)為基礎(chǔ)，記錄取樣點(diǎn)坐標(biāo)?？臻g數(shù)據(jù)的一般表示方法矢量數(shù)據(jù)的表達(dá)方法2.柵格數(shù)據(jù)表示將空間分割成有規(guī)律的網(wǎng)格，每一個(gè)網(wǎng)格稱(chēng)為一個(gè)單元，并在各單元上賦予相應(yīng)的屬性值來(lái)表示實(shí)體的一種數(shù)據(jù)形式。以規(guī)則的陣列來(lái)表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非凡何屬性特征。2.柵格數(shù)據(jù)表示的方法空間數(shù)據(jù)的一般表示方法3.矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)比較柵格數(shù)據(jù)是以二維矩陣的形式來(lái)表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織方式，每個(gè)矩陣單位稱(chēng)為一個(gè)柵格單元(cell)，柵格的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的屬性數(shù)據(jù)，因此柵格數(shù)據(jù)有屬性明顯，定位隱含的特點(diǎn)。而矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用點(diǎn)，線(xiàn)，面的形式來(lái)表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界，具有定位明顯，屬性隱含的特點(diǎn)?？臻g數(shù)據(jù)的一般表示方法3.矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)比較由于矢量數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低，表達(dá)精度高，圖形顯示質(zhì)量好，有利于網(wǎng)絡(luò)和檢索分析等優(yōu)點(diǎn)，在GIS中得到廣泛的應(yīng)用，特別在小區(qū)域(大比例尺)制圖中充分利用了它的精度高的優(yōu)點(diǎn)。但是，隨著RS廣泛的應(yīng)用，同時(shí)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，計(jì)算機(jī)性能的提高克服了柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大等缺點(diǎn)，柵格數(shù)據(jù)將越來(lái)越發(fā)揮更大的作用。柵格數(shù)據(jù)的大規(guī)模應(yīng)用，并將會(huì)占具主導(dǎo)地位?？臻g數(shù)據(jù)的一般表示方法二、不同幾何特征類(lèi)型的表示方法一、項(xiàng)目概況根據(jù)幾何特征劃分，空間數(shù)據(jù)包括點(diǎn)、線(xiàn)、面、曲面、體和混合性數(shù)據(jù)。（1）點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)表示二維或三維空間中任意分布點(diǎn)的空間位置，一般采用該點(diǎn)的坐標(biāo)值來(lái)描述，記錄為(x,y)或者(x,y,z)。點(diǎn)數(shù)據(jù)可以有兩層意義，一方面它用于表示點(diǎn)狀物體的空間信息[圖3(a)]。如控制點(diǎn)、油井鉆孔、獨(dú)立樹(shù)、紀(jì)念碑或者小比例尺地圖上的居民點(diǎn)、橋梁等，具有各自獨(dú)立的地理屬性；另一方面，用于表示線(xiàn)的內(nèi)部構(gòu)成點(diǎn)，沒(méi)有獨(dú)立的實(shí)體屬性信息，只有空間定位意義，只有當(dāng)一組具有相同性質(zhì)點(diǎn)的有機(jī)組合才能夠構(gòu)成一個(gè)完整意義的目標(biāo)[圖3(b)]。不同幾何特征類(lèi)型的表示方法圖3點(diǎn)數(shù)據(jù)一、項(xiàng)目概況（2）線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)般采用一組坐標(biāo)序列來(lái)表示線(xiàn)狀目標(biāo)的位置與形狀，可以是平滑曲線(xiàn)或折線(xiàn),如單線(xiàn)河流、道路、等高線(xiàn)、境界線(xiàn)等。構(gòu)成面數(shù)據(jù)的弧段也需要面數(shù)據(jù)的支持。不同幾何特征類(lèi)型的表示方法圖4線(xiàn)數(shù)據(jù)一、項(xiàng)目概況（3）面數(shù)據(jù)面數(shù)據(jù)也稱(chēng)多邊形數(shù)據(jù)，一般采用輪廓線(xiàn)坐標(biāo)串表示地理區(qū)域的位置與形狀。其記錄形式與線(xiàn)數(shù)據(jù)相似，但坐標(biāo)串的首末點(diǎn)必須重合，從而圍成個(gè)封閉的空間區(qū)域或單元。不同幾何特征類(lèi)型的表示方法圖5面數(shù)據(jù)一、項(xiàng)目概況（4）曲面數(shù)據(jù)曲面是代表具有連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，具有這種覆蓋表面的要素如地形、降水量、溫度等。表示和存儲(chǔ)這些要素的基本要求是必須便于連續(xù)現(xiàn)象在任點(diǎn)的內(nèi)插，因此通常采用不規(guī)則三角網(wǎng)(triangulatedirregularnetwork,TIN)、等值線(xiàn)序列和二維陣列來(lái)表示曲面數(shù)據(jù)。在TIN中，三角形的頂點(diǎn)主要從曲面上觀測(cè)得到的各點(diǎn)連接而成，表示為(x,y,z)，其中z為水平投影面上點(diǎn)(x,y)的對(duì)應(yīng)高程、降水量或者溫度。不同幾何特征類(lèi)型的表示方法圖6曲面數(shù)據(jù)一、項(xiàng)目概況（5）體數(shù)據(jù)體數(shù)據(jù)是表現(xiàn)一個(gè)地理實(shí)體的三維空間信息，它將三維實(shí)體剖分為更小的三維空間單元來(lái)描述，每個(gè)空間單元應(yīng)具有相同的屬性。體數(shù)據(jù)有許多的表示方法，如結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何法(constructivesolidgeometry,CSG)、四面體格網(wǎng)法(tetrahedralnetwork,TEN)和八叉樹(shù)模型等。6)混合性數(shù)據(jù)混合性數(shù)據(jù)也稱(chēng)為復(fù)合型數(shù)據(jù)，是由點(diǎn)、線(xiàn)、面、體數(shù)據(jù)中的若干種混合組成的更為復(fù)雜的地理實(shí)體或地理單元數(shù)據(jù)，如內(nèi)含湖心島的湖泊。右圖表示了一個(gè)由外多邊形A和內(nèi)多邊形B構(gòu)成的環(huán)形結(jié)構(gòu)的混合性數(shù)據(jù)，它不僅包含兩個(gè)多邊形的輪廓坐標(biāo)串，還必須包括多邊形A對(duì)多邊形B的包含關(guān)系。不同幾何特征類(lèi)型的表示方法圖7混合數(shù)據(jù)三、擴(kuò)展空間數(shù)據(jù)類(lèi)型的表示一、項(xiàng)目概況在二維平面電子地圖中，除了基礎(chǔ)的點(diǎn)、線(xiàn)、面實(shí)體以外，還有兩類(lèi)地圖特有的目標(biāo)類(lèi)型：有向點(diǎn)目標(biāo)與有向線(xiàn)目標(biāo)。這兩種類(lèi)型主要是從地圖可視化表達(dá)的角度提出來(lái)的，因此屬于電子地圖中擴(kuò)展的空間數(shù)據(jù)類(lèi)型。（1）有向點(diǎn)目標(biāo)有向點(diǎn)目標(biāo)是指在地圖表達(dá)中具有方向性的一類(lèi)點(diǎn)狀目標(biāo)，如中小比例尺地圖上的窯洞、橋梁、獨(dú)立房屋、斜井井口、平桐洞口，以及大比例尺地圖上的廣告牌、地下建筑入口，這類(lèi)點(diǎn)狀目標(biāo)必須保持客觀對(duì)象真實(shí)的方向，以確保和周?chē)牡乩韺?shí)體在空間上的一致性。擴(kuò)展空間數(shù)據(jù)類(lèi)型的表示一、項(xiàng)目概況如圖所示，其中橋梁一般與河流呈直角相交，各個(gè)獨(dú)立房屋按照一定的排列形式構(gòu)成街道。不同幾何特征類(lèi)型的表示方法一、項(xiàng)目概況（2）有向線(xiàn)目標(biāo)地圖中有這樣一類(lèi)目標(biāo)，它們具有線(xiàn)實(shí)體特征，但是在表達(dá)過(guò)程中符號(hào)主要配置在中心定位線(xiàn)的一側(cè)，因此，需要考慮數(shù)據(jù)記錄的方向性，故這類(lèi)目標(biāo)又稱(chēng)為有向線(xiàn)目標(biāo)，如城墻、陡崖。在通常的數(shù)據(jù)采集中，有向線(xiàn)目標(biāo)通過(guò)規(guī)定采集的方向以保證符號(hào)配置在采集中心線(xiàn)的某一側(cè)(如圖的定位線(xiàn)箭頭方向)并與該目標(biāo)類(lèi)型的符號(hào)設(shè)置相一致。不同幾何特征類(lèi)型的表示方法有向線(xiàn)目標(biāo)的表示（箭頭為規(guī)定的數(shù)據(jù)記錄方向）四、空間關(guān)系的數(shù)據(jù)描述一、項(xiàng)目概況空間數(shù)據(jù)中隱含有空間關(guān)系信息?？臻g關(guān)系是指地理實(shí)體之間存在的具有空間特性的聯(lián)系，其基本類(lèi)型主要有順序關(guān)系、度量關(guān)系和拓?fù)潢P(guān)系。空間關(guān)系是從歐氏空間、相對(duì)空間到拓?fù)淇臻g逐漸抽象得到的。首先，不同的實(shí)體在歐氏空間內(nèi)可以通過(guò)其各自的空間坐標(biāo)產(chǎn)生直接的定位聯(lián)系，這是基于絕對(duì)空間參考下的關(guān)系信息；其次，在尺度空間內(nèi)按照距離等建立其相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)參照下的聯(lián)系，這是對(duì)絕對(duì)空間參照的抽象，在相對(duì)空間中，可以抽象出順序關(guān)系和度量關(guān)系；第三是在拓?fù)淇臻g中，拓?fù)潢P(guān)系成為一種更為抽象的空間關(guān)系。空間關(guān)系的數(shù)據(jù)描述一、項(xiàng)目概況(1)順序關(guān)系。順序關(guān)系也稱(chēng)為方向關(guān)系或者方位關(guān)系，如在空間上的前后左右關(guān)系、東西南北關(guān)系和在時(shí)間上的先后順序關(guān)系。(2)度量關(guān)系。度量關(guān)系又稱(chēng)為尺度關(guān)系，反映的是空間中與尺度有關(guān)的距離關(guān)系、面積關(guān)系和體積關(guān)系等，例如，在公交線(xiàn)路數(shù)據(jù)中從一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)的距離大小。(3)拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)潢P(guān)系是空間關(guān)系中最重要的關(guān)系信息