1、地理信息系統地理信息系統Geographical Information System第二章第二章 地理信息系統的數據結構地理信息系統的數據結構 2022-3-122第一節地理空間及其表達一、地理空間的概念一、地理空間的概念n地理空間定義2022-3-1232022-3-1241、GEOSPATIAL研究內容研究內容GEO-SPATIAL地理空間定位框架平面控制網高程控制網參考橢球體空間實體地理空間信息的幾何形態地理空間信息時空分布規律地理空間信息相互關系2022-3-125（1）定位坐標系：平面控制網直接建立在球體上的地理坐標，用經度和緯度表達地理對象位置建立在平面上的直角坐標系統，用（x，

2、y）表達地理對象位置投影2022-3-126人們對平面控制網的認識過程人們對平面控制網的認識過程地球自然表面極不規則，無法用數學表面進行描述水準面所包圍的球體大地水準面所包圍的球體旋轉橢球體不規則性、動態性、不唯一性不規則性、相對唯一性標準數學曲面1952：海福特橢球1953：克拉索夫斯基橢球1978：1975年國際橢球2022-3-127n不同地理空間模型之間的關系2022-3-128（2）定位坐標系：高程控制網任意水準面大地水準面HAHA鉛垂線AHBHBhAB水準原點1985國家高程基準，比黃海平均海平面高29mm黃海海面1952-1979年平均海水面為0米2022-3-129（1）定義：

3、將地球橢球面上的點映射到平面上的 方法，稱為地圖投影2、地圖投影2022-3-1210n投影投影為什么要進行投影為什么要進行投影n將地球橢球面上的點映射到平面上的方法，稱為地圖投影n地理坐標為球面坐標，不方便進行距離、方位、面積等參數的量算n地球橢球體為不可展曲面n地圖為平面，符合視覺心理，并易于進行距離、方位、面積等量算和各種空間分析2022-3-1211 （2）投影實質）投影實質建立地球橢球面上經緯線網和平面上相應經緯線網的數學基礎，也就是建立地球橢球面上的點的地理坐標（，）與平面上對應點的平面坐標（x，y）之間的函數關系： 當給定不同的具體條件時，將得到不同類型的投影方式),(),(21

4、fyfx2022-3-1212（3）投影變形 將不可展的地球橢球面展開成平面，并且不能有斷裂，則圖形必將在某些地方被拉伸，某些地方被壓縮，故投影變形是不可避免的。 長度變形 面積變形 角度變形Mercator ProjectionMollweide Projection2022-3-1213投影面地球（4）投影方法）投影方法2022-3-1214偽圓錐投影地圖投影變形規律構成方式幾何投影非幾何投影方位投影圓柱投影圓錐投影多圓錐投影偽圓柱投影偽方位投影等積投影等角投影任意投影（5）投影分類）投影分類2022-3-1215（6）投影影響因素制圖區域的地理位置、形狀和范圍制圖比例尺地圖內容出版方式2

5、022-3-12162地圖投影GIS以地圖方式顯示地理信息。地圖是平面，而地理信息則是在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。GIS數據庫中地理數據以地理坐標存儲時，則以地圖為數據源的空間數據必須通過投影變換轉換成地理坐標；而輸出或顯示時，則要將地理坐標表示的空間數據通過投影變換變換成指定投影的平面坐標。GIS中，地理數據的顯示可根據用戶的需要而指定投影方式，但當所顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時，一般采用國家基本系列地圖所用的投影。(7)GIS中的地圖投影2022-3-1217（8）我國常用的地圖投影小比例尺的中國行政區劃圖：蘭勃投影（正軸等積割圓錐投影）大部分分省圖、大多數

6、同級比例尺也采用蘭勃投影1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5萬、1:1萬、1：5000采用高斯克呂格投影。世界政區圖：等差分緯線多圓錐投影；正切差分緯線多圓錐投影世界交通圖、時區圖：墨卡托投影（等角正軸圓柱投影）2地圖投影2022-3-1218二空間實體的表達1、矢量表示法：如果采用一個沒有大小的點（坐標）來表示點元素時，就稱為矢量表示法。2、柵格表示法：如果采用一個有固定大小的點（面元）來表達基本點元素時，就稱為柵格表示法。2022-3-1219空間實體表達：矢量表示法點：位置：（x，y） 屬性：符號線：位置： (x1,y1),(x2,y2),(xn,yn) 屬性：符號形

7、狀、顏色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),(xi,yi), (xn,yn),(x1,y1)屬性：符號變化， 等值線 2022-3-1220空間實體表達：柵格表示法2022-3-1221第二節地理空間數據及其特征一、GIS的空間數據的分類1、按數據來源（1）地圖數據普通地圖和專題地圖（2）影像數據衛星遙感和航空遙感數據（3）文本數據來源于各類調查報告，實測數據，文獻資料，解譯信息等2022-3-1222一、GIS的空間數據的分類、按數據結構分類（1）矢量數據結構：是利用歐幾里得幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數據組織方式。（2）柵格數據結構：基于柵格模型的

8、數據結構，即指將空間分割成有規則的網格，在各個網格上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種數據組織形式。2022-3-1223一、GIS的空間數據的分類、按數據特征分類（1）空間定位數據表達空間實體在地球上位置的坐標數據（2）非空間數據是關于空間實體自身的名稱，種類，質量，數量等特征的數據2022-3-1224一、GIS的空間數據的分類、按數據的幾何特征分類（1）點：對維的空間實體的抽象數據。（2）線：對維線性的空間實體的抽象數據。（）面：對維平面的空間實體的抽象數據。 （）曲面：對在面上連續分布的空間實體的抽象數據，通常稱.維數據。（）體：對維的空間實體的抽象數據。2022-3-1225一、G

9、IS的空間數據的分類5、按數據的發布形式（數據）（1）數字線畫圖（）數據：對現有地形要素的矢量數據，保存個要素間的空間關系和相關的屬性信息，全面地描述地表目標（2）數字柵格圖（）數據：現有紙質地圖經計算機處理后得到的柵格數據文件（）數字高程模型（）數據：以數字形式表達的地形起伏數據 （）數字正射影像（）數據：對遙感數字影像，經逐像元進行投影差改正，鑲嵌，按國家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數字正射投影影像數據2022-3-1226GIS的空間數據類型點線面體時間：通常以第四維表達，但目前GIS還很難處理時間屬性。空間對象的維數與比例尺是相關的2022-3-1227點美國佛羅里達洲地震監測站

10、2002年9月該洲可能的500個地震位置2022-3-1228線香港城市道路網分布2022-3-1229面中國土地利用分布圖（不連續面）2022-3-1230體香港理工大學校園立體效果圖2022-3-1231二空間數據的基本特征1、空間數據的基本特征及信息空間數據包括的基本信息空間特征數據屬性特征數據時間特征數據2022-3-1232三空間數據的拓撲關系2、空間數據的拓撲關系（1）分類拓撲元素：點、線、面基本拓撲關系：l 關聯：不同拓撲元素之間的關系l 鄰接：相同拓撲元素之間的關系l 包含：面與其他元素之間的關系l 層次：相同拓撲元素之間的層次關系弧段4起點終點中間點弧段1弧段3弧段2點:面:

11、弧:鄰接相交重合相離包含點點點線點面線面面面線線2022-3-1233拓撲包含的分類1、簡單包含IDP1IW1IP0IDP2IW0IP02、多層包含IDP1IW1IP0IDP2IW1IP03、等價包含IDP1IW3IP0IDP2IW0IP0ID代表當前多邊形；IW表示等價包含；IP表示ID為島（IP 0）或非島（IP 0） ；2022-3-1234歐拉公式c + a = n + bn: 結點數a: 弧段數b: 多邊形數c: 常數，為多邊形地圖特征。若b包含邊界里面和外面的多邊形，則c=2，若b僅包含邊界內部多邊形，則c=1n = 4， a = 4b = 1， c = 1n = 6， a = 7

12、b = 2， c = 1n = 4， a = 5b = 2， c = 1n = 10， a = 12b = 3， c = 1n類型：數字、字母、數字字母混合型2022-3-1235（2）空間拓撲關系表達：關系表ebc41325ABC76Dada: 結點號A: 多邊形號1: 弧段號弧段數字化方向表中數字前負號為相反方向弧-面拓撲弧段左面右面起點終點1Aca2ABbc3CAba4Cda5CBdb6BDee7Bdc面-弧拓撲面號弧數弧號A3-1,-2,3B42,-7,5,0,-6C3-3,-5,4D16結點-弧拓撲結點弧a1,3,4b2,3,5c1,2,7d4,5,7e6二空間數據的基本特征2022

13、-3-1236（3）構建拓撲關系的意義A根據拓撲關系，不需要利用坐標或距離，可以確定地理實體相對于另一種地理實體的空間位置關系。B利用拓撲數據有利于空間要素的查詢。C可以利用拓撲數據作為工具，重建地理實體。D保證數字化原始數據的自動查錯編輯。三空間數據的拓撲關系2022-3-1237四空間數據的計算機表示ARC/INFO 矢量數據模型的系統1、將空間數據抽象為不同的專題或層（每個專題層包含指定區域內地理要素的位置數據和屬性數據）2、將一個專題層的地理要素或實體分解為點、線或面狀目標。（地理實體相鄰兩個結點間的一個弧段是基本的存儲目標，每個目標的數據包括由定位數據、屬性數據和拓撲結構組成）202

14、2-3-1238四空間數據的計算機表示3、空間數據表示方法：（1）空間分幅：將整個地理空間劃分為許多子空間，再選擇要表達的子空間。（2）屬性分層：將要表達的空間數據抽象成不同類型屬性的數據層來表示。（3）時間分段：將有時間特征的地理數據按其變化規律劃分為不同的時間段數據，再逐一表示。2022-3-1239四空間數據的計算機表示4、空間數據表示類型：具有相同的分類碼的同類目標組成類型ID圖層：一類或相近的若干類構成數據層；圖幅：若干數據層構成圖幅；數據庫：全部數據組成數據庫。目標的數字表示：A每個弧段或目標分配一個用戶標識碼（USEID）B弧段的位置和形狀由一系列x,y坐標定義C弧段的拓撲關系由

15、始結點、終結點、左多邊形和右多邊形數據項組成D弧段的屬性數據存儲在相應的屬性表中E每個弧段的空間特征和屬性特征通過用戶標識碼進行聯結。2022-3-1240第三節空間數據結構的類型1、數據結構：是適合于計算機存儲、管理、處理的數據邏輯表達。（指數據以什么形式在計算機中存儲和管理）（矢量數據結構，柵格數據結構）2、矢量數據：是面向地物的結構，即對于每一個具體的目標都會直接賦有位置和屬性信息以及目標之間的拓撲關系說明。3、柵格數據：面向位置的結構，平面空間上的任何一點都直接聯系到某一個或某一類地物。4、矢柵一體化結構：矢量和柵格兩格結構的特征。2022-3-1241一矢量數據結構一矢量數據結構（1

16、）矢量：具有大小和方向的量的向量（2）矢量數據結構：基于矢量模型的數據結構即為矢量數據，是利用歐幾里得幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數據組織方式。（3）矢量數據結構的特點： A 能最好地逼近地理實體的空間分布特征 B 數據精度高 C 數據存儲的冗余度低 D 便于進行地理實體的網絡分析 E 對于多層數據的疊合分析比較困難2022-3-1242（一）矢量數據結構的類型（一）矢量數據結構的類型 1、簡單數據結構、簡單數據結構 只記錄空間對象的位置坐標和屬性信息，不記錄拓撲關系（又稱面條結構）。 存儲:（1）獨立存儲：空間對象位置直接跟隨空間對象； （2）點位：點坐標獨立存

17、儲，線、面由點號組成 特征:（1）無拓撲關系，主要用于顯示、輸出及一般查詢； （2）公共邊重復存儲，數據冗余，難以保證數據獨立性； 和一致性多邊形分解和合并不易進行，鄰域處理較復雜 （3）處理嵌套多邊形比較麻煩。 簡單數據結構適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復雜的空間分析。2022-3-1243例：多邊形編碼坐標At1231，23，4Bt1245 , 6點號坐標123451，23，45，67，8多邊形編碼點號串ABT123t1241,2,3,4,7,6,11,6,7,4,5,11234567AB2022-3-1244 2、拓撲數據結構、拓撲數據結構 包括DIME（對偶獨立地圖編碼法，由美國人口

18、調查局建立）、POLYVRT（多邊形轉換器，由美國計算機圖形及空間分析實驗室創立）、TIGER(地理編碼和參照系統的拓撲集成）等。 特點:（1）點是相互獨立的，點連成線，線構成面。 （2）每條線始于起始結點（FN）止于終止結點（TN）并 與左右多邊形（LP和RP）相鄰接。 （3）構成多邊形的線又稱為鏈段和弧段，兩條以上的弧 段相交的點稱為結點，由一條弧組成的多邊形稱為島， 多邊形中不含島的多邊形稱為簡單多邊形，表示單連 通區域含島的多邊形稱為復合多邊形，表示復連通 區域。如下圖2022-3-1245拓撲結構：拓撲結構：全顯式表達全顯式表達N1B2N2N4N3B3B4B1A1A2A6A5A4A3

19、A7A8N5A8B1 B2 B3 B4A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7N1 N2N3 N4 N5M面弧點面-弧拓撲面弧段弧-點拓撲弧起點弧-面拓撲弧左面點-弧拓撲點弧段終點右面2022-3-1246拓撲結構：拓撲結構：部分顯式表達部分顯式表達 用上述部分表格表示空間目標的拓撲關系：（1）System9：面-弧 、弧-點（2）DIME：弧-點、弧-面DIME是美國人口調查局在人口調查的基礎上發展起來的，它通過有向編碼建立了多邊形、邊界、節點之間的拓撲關系，DIME編碼成為其它拓撲編碼結構的基礎。 目前商用GIS還沒有超出上述四個表格的拓撲關系2022-3-1247 GIS中引入拓撲關系的

20、優缺點中引入拓撲關系的優缺點（1）優點A 描述點、線、面的空間關系不完全依賴于具體的坐標位置。B 空間關系信息豐富、簡潔，數據冗余小。C 方便多邊形和多邊形的疊合。D 便于檢查數據輸入過程中的錯誤。（2）缺點A 拓撲關系建立過程比較復雜B 數據結構本身復雜2022-3-1248空間對象關系表達空間對象關系表達如何描述空間對象之間的空間相互作用關系？1、方法 絕對關系: 坐標、角度、方位、距離等； 相對關系：相鄰、包含、關聯等2、 相對關系類型l拓撲空間關系：描述空間對象的相鄰、包含等l順序空間關系：描述空間對象在空間上的排列次序，如前后、左右、東、西、南、北等。 度量空間關系：描述空間對象之間

21、的距離等。2022-3-1249空間對象關系表達A：地圖、遙感影象上的空間關系是通過圖形識別的，在GIS中的空間關系則必須顯式的進行定義和表達。B：空間關系的描述多種多樣，目前尚未有具體的標準和固定的格式，但基本原理一致。不同的GIS可能采用不同的方法進行描述2022-3-1250 拓撲結構：拓撲結構：是否需要拓撲結構是否需要拓撲結構? 可以根據應用目的： 制圖或一般查詢，可不要拓撲結構 空間分析，則應建立拓撲關系 也可以根據服務對象和系統數據結構： 面狀目標：面-弧、弧-面 網絡目標：點-弧、弧-點2022-3-12513、曲面數據結構、曲面數據結構 曲面指連續分布現象的覆蓋表面，具有這種覆

22、蓋表面的地理要素有地形、降水量、溫度、磁場等。 表示和存儲這些要素的基本要求是必須便于連續現象在任一點的的內插計算。常用不規則三角網來擬合連續分布現象的覆蓋表面，稱為TIN。 主要采用狄洛尼三角網來擬合地形信息。2022-3-1252n不規則三角網X-Y Coordinatesnode#coordinates12311. . .x1, y1x2, y2x3, y3. . .x11, y11Z Coordinatesnode#z_value12311. . .z1. . .z2z3z111236587911104ABCDEFGHIJKLMNEDGESadjacentABCDEFGHIJKLMNB

23、, KA, C, LB, DC, E, LD, FE, GF, H, MG, IH, J, NI, KA, J, NB, D, MG, L, NI, K, MNODESnode#ABCDEFGHIJKLMN1, 6, 71, 7, 81, 2, 82, 8, 92, 3, 93, 4, 94, 9, 104, 5, 105, 10, 115, 6, 116, 7, 117, 8, 97, 9, 107, 10, 112022-3-1253不規則三角網下建立的3D可視化狄洛尼三角網遵守平面圖形的歐拉公式狄洛尼三角網遵守平面圖形的歐拉公式歐拉公式：凸多面體的頂點數（n），棱數（m）及面數（r）之間

24、的關系式： n m + r = 2 2022-3-1255二柵格數據結構二柵格數據結構1、柵格數據結構： 基于柵格模型的數據結構，即指將空間分割成有規則的網格，在各個網格上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種數據組織形式。2、地理要素的表示方法： (1)點：由一個單元網格表示，其數值與近鄰網格值明顯不同； (2)線：線段由一串有序的相互連續的單元網格表示，各個網格的值比較一致，但與領域的值差異較大； (3)多邊形：由聚集在一起的相互連接的單元網格組成，區域內部的網格值相同或差異較小，與領域網格的值差異較大。2022-3-12563、網格邊長決定柵格數據的精度，通常，網格越大，精度越小。 如何合

25、理的選擇網格尺寸選擇？ H1/2(Ai )1/2 式中：i=1,2,n(區域多邊形數)，A是研究區域最小圖斑的面積2022-3-12574、柵格數據結構特點（與矢量數據結構相比較） 優點：(1)表達地理要素比較直觀；(2)容易實現多元數 據的疊合操作；(3)便于與遙感圖像及掃描輸入 數據相匹配建庫和使用等。 缺點：(1)存儲空間大；(2)由于相鄰柵格單元屬性值的 相關性，造成柵格數據的冗余度；(3)柵格數據 對于網絡分析和建立網絡連接 關系比較困難。5、柵格數據獲取方式：遙感數據；圖片掃描數據；矢量數據轉換；手工方式2022-3-1258點線面2022-3-1259（一）柵格數據結構的類型1、

26、柵格矩陣結構、柵格矩陣結構 是一種全柵格陣列的空間數據組織形式。特點：儲存需占空間大。若一個柵格單元為2個字節，則一個矩陣M行，N列的柵格圖像存儲空間為：M*N*2（字節）。例如影像： A B B A A B A A A 在計算機內是一個3*3階的矩陣。但在外部設備上，通常是以左上角開始逐行逐列存貯。如上例存貯順序為：A B B A A B A A A 當每個像元都有唯一一個屬性值時，一層內的編碼就需要m行n列每個單元占的字節數(x,y和屬性編碼值)個存儲單元。數字地面模型就屬此種情況。 例：若一個面積為100km2的區域，如果網格的邊長取1m，每個網格用一個字節表示，剛一個圖層的要素占200

27、M字節的存儲空間。2022-3-12602、游程編碼結構、游程編碼結構 游程：指相鄰同值網格的數量。 游程編碼結構：是逐行將相鄰同值的網格合并，并記錄 合并后網格的值及合并網格的長度。目的：壓縮柵格數據量，消除數據間的冗余。2022-3-1261（1）游程編碼建立的方法：將柵格矩陣的數據序列X1， X2 Xn ，映射為相應的二元組序列（Ai，Pi ），i=1，k,且kn。A為屬性值，P為游程，K為游程序號。 游程編碼表示柵格矩陣數據2022-3-1262（2）圖層的數據冗余度Re： Q為圖層內相鄰屬性值變化次數的累加和；M為圖層網格的行數； N為圖層網格的列數。若Re大于20%柵格數據的壓縮效

28、果明顯。 壓縮效果用壓縮比: 這里n表示壓縮前的存儲容量，k表示壓縮后的存儲容量。例：一平方公里的正方形區域，建立柵格數據，取柵格數據的網格邊長為10米，建立了一個100*100的柵格矩陣，若每個柵格矩陣的數據用一個8位碼表示，需用空間10000個字節，而采用游程長度壓縮碼表示時，建立的游程總數為500個，每個游程用一個雙字節來表示，則壓縮比：10：12022-3-1263（3）游程編碼數據的組織形式采用索引文件的方法來組織數據，訪問效率快。2022-3-12643 四叉樹編碼結構四叉樹編碼結構 四叉樹數據結構存儲的原理：四叉樹數據結構存儲的原理：（1）自上而下的方法自上而下的方法 將一幅柵格

29、地圖或圖象等分為四部分。逐塊檢查其格網屬性值（或灰度）。如果某個子區的所有格網值都具有相同的值，則這個子區就不再繼續分割，否則還要把這個子區再分割成四個子區。這樣遞次地分割，直到每個子塊都只含有相同的屬性值或灰度為止。 凡數值呈單調的單元，不論單元大小，均作最后的存儲單位。這四個等分區稱為四個子象限，按順序為左上（NW）、右上（NE）、左下（SW）、右下（SE）。用一個樹結構表示，如前所述，這種自上而下分割的方法需要大量重復運算，因而應用得比較少。如下圖：，2022-3-12652022-3-12661、對于一個nn（n=2k，k1）的柵格方陣組成的區域作四叉樹編碼，其中k稱為分辨率。第一分割

30、四個子象限，它們分別包括：2、如果要再分割下一層，其子象限分別為：2022-3-1267（2 2）自下而上合并的方法）自下而上合并的方法 是將二維矩陣的每個元素的下標轉換成Morton地址碼，并將元素按碼的升序排列成線性表。其建立的過程如下： 先將十進制的行列號轉換成二進制數表示，然后按下式計算每個柵格單元對應的 Morton碼：Mo=2Ib+Jb式中Ib為二進制行號，Jb為二進制列號。如下圖7*7柵格的Morton碼表：2022-3-1268柵格數據結構：柵格數據結構：壓縮編碼方案壓縮編碼方案AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAA

31、RAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起點行列號，單位矢量R: (1,5),3,2,2,3,3,2,3鏈式編碼游程長度編碼逐行編碼數據結構: 行號, 屬性, 重復次數1, A, 4, R, 1, A, 3按游程序號編碼：數據結構：游程序號,（屬性值，游程）1（A，4）；2（R，1）；3（A, 6)塊狀編碼正方形區域為記錄單元數據結構: 初始位置, 半徑, 屬性(1,1,3,A),(1,4,1,A)(1,5,1,R),(1,6,2,A),NESWNWSEGG G G A G G A A G A A A四叉樹編碼2022-3-1269柵格數據結構的特點柵格數據

32、結構的特點1、離散的量化柵格值表示空間對象2、位置隱含,屬性明顯3、數據結構簡單,易于遙感數據結合,但數據量大4、幾何和屬性偏差5、面向位置的數據結構,難以建立空間對象之間的關系2022-3-12701 1、矢量與柵格一體化的基本概念；、矢量與柵格一體化的基本概念；（1）四庫合一：新一代集成化的地理信息系統，能夠統一管理圖形數據、屬性數據、影像數據和數字高程模型數據。（2）矢量與柵格一體化數據結構：矢量與柵格數據統一起來，既具有矢量特性，又具有柵格性質。如線狀實體：除記錄原始取樣點，還要記錄所通過的柵格。面狀地物：除記錄它的多邊形邊界外，還記錄中間包含的柵格。2022-3-1271（3）矢量與

33、柵格化數據結構的存儲：A 點狀目標：表示點的一個位置數據及與結點關聯的弧段信息。B 線狀目標：用一組土元子來填滿整個路徑，并表示該弧段相關的拓撲信息。C 面狀目標：由元子填滿路徑的一組邊界和邊界組成的空間。2022-3-12722、矢量與柵格一體化的數據結構設計、矢量與柵格一體化的數據結構設計（1）點狀目標和結點的數據結構 將點坐標化為兩個地址碼。其結構如： 結點數據結構簡化：結點標識號M1M2高程Z關聯弧段（2）線狀目標和弧段數據結構 線狀目標點要將其通過的柵格地址全部記錄下來，先記錄線狀地物的弧段的數據文件。其文件結構可簡化為： 弧標識號始結點終結點左區右區中間點串（M1，M2Mz）202

34、2-3-1273（3）面狀目標的數據結構 面狀目標應包含邊界和邊界所包圍的整個區域。邊界由弧段組成，關聯弧段構成多邊形區域，通過關聯弧段與弧段數據的連接，可建立多邊形與弧段之間的拓撲關系。面狀目標的中間采用柵格或者游程數據結構表示。 面狀目標及其數據結構簡化：多邊形標識號關聯弧段面塊頭指針（M碼） 面塊頭指針：是指向該目標的下一個子塊的記錄或地址碼，并在最后指向該目標的對應屬性值。2022-3-1274四、矢量柵格數據比較四、矢量柵格數據比較矢量數據優點： 1、表示地理數據的精度較高 2、嚴密的數據結構，數據量小 3、用網絡連接法能完整地描述拓撲關系 4、圖形輸出精確美觀 5、圖形數據和屬性數

35、據的恢復、更新、綜合都能實現缺點： 1、數據結構較復雜 2、矢量多邊形地圖或多邊形網很難用疊置方法與柵格圖進行組合 3、顯示和繪圖費用高，特別是高質量繪圖、彩色繪圖和暈線圖等 4、數學模擬比較困難 5、技術復雜，多邊形內的空間分析不容易實現2022-3-1275四、矢量柵格數據比較四、矢量柵格數據比較柵格數據優點：1、數據結構相對簡單2、空間數據的疊置和組合十分容易方便3、各類空間分析都很易于進行4、數學模擬方便5、技術開發費用低缺點：1、圖形數據量大2、用大像元減少數據量時，可識別的現象結構將損失大量信息3、地圖輸出不精美4、難以建立網絡連接關系5、投影變換花的時間多2022-3-1276五

36、、其它數據模型：CAD模型2022-3-1277五、其它數據模型：影像數據模型2022-3-1278第四節 空間數據結構的建立空間數據結構的建立：是指根據確定的數據結構類型，形成與該數據結構相適應的GIS空間數據，為空間數據庫的建立提供物質基礎。柵格數據輸入與編輯跟蹤數字化掃描矢量化解析測圖儀數據結構轉換矢量數據輸入與編輯根據用戶需求，確定數據項目根據數據項目，確定數據源數據分類和編碼確定數據模型和數據結構類型數據輸入與編輯操作掃描數字化透明格網采集數據結構轉換柵格數據庫矢量數據庫數據結構建立的基本過程2022-3-1279第四節 空間數據結構的建立一、系統功能與數據間的關系 現代地理信息系統

37、數據模式的一個重要特征是數據與功能之間具有密切的聯系(見下表)，因此，在確定數據內容時，首先必須明確系統的功能； 對開發的GIS系統的功能，是通過用戶需求調查來確定的，因此，在開發GIS系統之前，首先要進行系統分析。2022-3-1280表:系統功能與數據間的關系2022-3-1281二、空間數據的分類和編碼（一）空間數據的分類： 是指根據系統功能及國家規范和標準，將具有不同屬性或特征的要素區別開來的過程，以便從邏輯上將空間數據組織為不同的信息層，為數據的采集、存儲、管理、查詢和共享提供依據。(見下圖)2022-3-1282數據分層數據分層土壤地貌森林建筑物ZYX2022-3-1283二、空間

38、數據的分類和編碼 （二）空間數據的編碼： 是指將數據分類的結果，用一種易于被計算機和人識別的符號系統表示出來的過程。 編碼的結果是形成代碼。代碼由數字或字符組成。 例如，我國基礎地理信息數據的分類代碼由六位數字組成，其代碼結構如下所示：2022-3-1284空間數據編碼（續）：例國標行政區劃代碼（GB-2260-91） 地形要素分類編碼省自治區直轄市省直轄市地區州、盟縣旗市轄市 一級代碼，一位數字三級代碼，三位數字二級代碼，二位數字四級代碼，三位數字2022-3-1285層次分類編碼分類對象的從屬和層次關系高壓711電線架715管線:7地下電力線與電纜72電力線71地下檢修井74管線73低壓712電桿713電塔714不依比例7142依比例71412022-3-1286多源分類編碼按空間對象不同特性進行分類并進編碼代碼之間沒有隸屬關系，反映對象特性具有較大的信息量，有利于空間分析河流特性分類與編碼通航情況通航： 1不通航：2常年河：1時令河：2消失河：3 1 km： 1 2 km： 2 5 km： 3