地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第1頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章導(dǎo)論

§1地理信息系統(tǒng)的基本概念

§2地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成

§3地理信息系統(tǒng)的功能簡介

§4地理信息系統(tǒng)的發(fā)展透視第2頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月地理信息系統(tǒng)的科學(xué)定義為：

地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)，又是跨越地球科學(xué)、信息科學(xué)和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。其技術(shù)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和相關(guān)的方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。§1地理信息系統(tǒng)的基本概念第3頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月GIS構(gòu)成：系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件空間數(shù)據(jù)應(yīng)用人員應(yīng)用模型§2地理信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)應(yīng)用模型GIS用戶GUI空間數(shù)據(jù)DBMS第4頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月GIS的功能遍歷數(shù)據(jù)采集—分析—決策應(yīng)用的全部過程，并能回答和解決以下五類問題：

(1)位置，即在某個(gè)地方有什么樣的問題。

(2)條件，即符合某些條件的實(shí)體在哪里的問題。

(3)趨勢，即某個(gè)地方發(fā)生的某個(gè)事件及其隨時(shí)間的變化過程。

(4)模式，即某個(gè)地方存在的空間實(shí)體的分布規(guī)律的問題。

(5)模擬，即某個(gè)地方如果具備某種條件會(huì)發(fā)生什么的問題。§3地理信息系統(tǒng)的功能簡介第5頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）空間檢索分析,包括從空間位置檢索空間物體及其屬性和從屬性條件集檢索空間物體。“空間索引”是空間檢索的關(guān)鍵技術(shù)。（2）空間拓?fù)潢P(guān)系分析，空間拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)了輸入特征的屬性的合并以及特征屬性在空間上的連接。（3）空間模擬分析，空間模擬分析剛剛起步，目前多數(shù)研究工作著重于如何將地理信息系統(tǒng)與空間模型分析相結(jié)合。§3地理信息系統(tǒng)的功能簡介第6頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用功能資源管理區(qū)域規(guī)劃國土監(jiān)測輔助決策GIS基本功能數(shù)據(jù)采集與編輯；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理；數(shù)據(jù)處理和變換；空間分析和統(tǒng)計(jì)；產(chǎn)品制作與顯示；二次開發(fā)和編程。§3地理信息系統(tǒng)的功能簡介第7頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月§4GIS的發(fā)展透視第8頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月GIS相關(guān)學(xué)科第9頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月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)的類型第四節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第10頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月§1地理空間及其表達(dá)

1、地理空間

地理學(xué)中的地理空間位于地球表層，范圍是上至大氣電離層下至地幔莫霍面的地球空間范圍是大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈、土壤圈和智慧圈交互作用的區(qū)域；是地球上物理過程、化學(xué)過程、生物過程和生物地球化學(xué)過程最復(fù)雜區(qū)域；是宇宙過程對(duì)地球影響最大的區(qū)域。地理空間可定義為絕對(duì)空間和相對(duì)空間兩種形式：絕對(duì)空間:具有屬性描述的空間位置的集合，由一系列不同位置的空間坐標(biāo)值組成；相對(duì)空間:具有空間屬性特征的實(shí)體的集合，由不同實(shí)體之間的空間關(guān)系構(gòu)成。1.1地理空間的概念第11頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月地球的自然表面，它是一個(gè)起伏不平，十分不規(guī)則的表面，包括海洋底部、高山高原在內(nèi)的固體地球表面。相對(duì)抽象的面，即大地水準(zhǔn)面。假設(shè)當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時(shí)，從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個(gè)連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面，這就是大地水準(zhǔn)面。以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)，可以方便地用水準(zhǔn)儀完成地球自然表面上任意一點(diǎn)高程的測量模型，就是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)建立起來的地球橢球體模型。2、地理空間坐標(biāo)系§1地理空間及其表達(dá)1.1地理空間的概念第12頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、地理空間坐標(biāo)系

地球的自然表面—抽象為大地水準(zhǔn)面—地球橢球體—地理空間坐標(biāo)系（緯度、經(jīng)度）—平面坐標(biāo)系（地圖投影變換）§1地理空間及其表達(dá)1.1地理空間的概念第13頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2、地理空間坐標(biāo)系§1地理空間及其表達(dá)1.1地理空間的概念長半徑：a短半徑：b扁率：a-ba第14頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3、GIS中的地理空間GIS中空間的概念常用“地理空間”(geo-spatial)來表述，一般包括地理空間定位框架及其所連接的空間對(duì)象；地理空間定位框架即大地測量控制，由平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成；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)不同來源數(shù)據(jù)的融合、連接與統(tǒng)一；目前，我國采用的大地坐標(biāo)系為1980年中國國家大地坐標(biāo)系，現(xiàn)在規(guī)定的高程起算基準(zhǔn)面為1985國家高程基準(zhǔn)。該基準(zhǔn)比原國務(wù)院批準(zhǔn)啟用的“黃海平均海平面”高29mm。1.1地理空間的概念§1地理空間及其表達(dá)第15頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2空間實(shí)體的表達(dá)在計(jì)算機(jī)中，現(xiàn)實(shí)世界是以各種數(shù)字和字符形式來表達(dá)和記錄的；對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的各類空間對(duì)象的表達(dá)有兩種方法，分別稱為矢量表示法（矢量數(shù)據(jù)模型）和柵格表示法（柵格數(shù)據(jù)模型）,如下圖。湖泊河道居民地流路§1地理空間及其表達(dá)第16頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.1GIS的空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)可以按照數(shù)據(jù)項(xiàng)、空間對(duì)象和圖形特征的不同分為各種不同的類型。根據(jù)來源分：

1.地圖數(shù)據(jù)；

2.影像數(shù)據(jù)

3.地形數(shù)據(jù)

4.屬性數(shù)據(jù)

5.元數(shù)據(jù)§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第18頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月按其表示對(duì)象分為：可分為點(diǎn)、線、面三種不同的圖形，并可以用平面坐標(biāo)、經(jīng)緯度、網(wǎng)格法表示。1、類型數(shù)據(jù)2、面域數(shù)據(jù)3、網(wǎng)絡(luò)數(shù)量4、樣本數(shù)量5、曲面數(shù)據(jù)6、文本數(shù)據(jù)7、符號(hào)數(shù)據(jù)2.1GIS的空間數(shù)據(jù)§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第19頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月要完整地描述空間實(shí)體或現(xiàn)象的狀態(tài)，一般需要同時(shí)有空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。如果要描述空間實(shí)體或的變化，則還需記錄空間實(shí)體或現(xiàn)象在某一個(gè)時(shí)間的狀態(tài)。

1、空間特征

2、屬性特征

3、時(shí)間特征

2.2空間數(shù)據(jù)的基本特征§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第20頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月空間特征是指空間對(duì)象的位置及與相鄰對(duì)象的空間關(guān)系或拓?fù)潢P(guān)系；2.2空間數(shù)據(jù)的基本特征§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第21頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月屬性特征是指空間對(duì)象的專題屬性；2.2空間數(shù)據(jù)的基本特征§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第22頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)間特征是指空間對(duì)象隨著時(shí)間演變而引起的空間和屬性特征的變化。2.2空間數(shù)據(jù)的基本特征§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第23頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月空間數(shù)據(jù)的基本特征第24頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1、空間關(guān)系空間關(guān)系是指地理空間實(shí)體對(duì)象之間的空間相互作用的關(guān)系，通常將空間關(guān)系分為三大類：

?拓?fù)淇臻g關(guān)系：用來描述空間實(shí)體之間的相鄰、包含和相交等空間關(guān)系；

?順序空間關(guān)系：描述空間實(shí)體之間在空間上的排列次序，如實(shí)體之間的前后、左右和東、南北等方位關(guān)系；

?度量空間關(guān)系：用于描述空間實(shí)體之間的距離等關(guān)系。2.3空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第25頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月空間關(guān)系有以下幾種：1、點(diǎn)—點(diǎn)關(guān)系2、點(diǎn)—線關(guān)系3、點(diǎn)—面關(guān)系4、線—線關(guān)系5、線—面關(guān)系6、面—面關(guān)系2.3空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第26頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系包括拓?fù)溧徑印⑼負(fù)潢P(guān)聯(lián)和拓?fù)浒鼈冊(cè)贕IS的數(shù)據(jù)處理、空間分析以及數(shù)據(jù)庫的查詢與檢索中，具有重要的意義。鄰接關(guān)系：空間圖形中同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)系：空間圖形中不同元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。包含關(guān)系：空間圖形中同類但不同級(jí)元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。2、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系2.3空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第27頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拓?fù)淇臻g關(guān)系?面與面的空間拓?fù)潢P(guān)系?面與點(diǎn)的空間拓?fù)潢P(guān)系?面與線的空間拓?fù)潢P(guān)系?線與線的空間拓?fù)潢P(guān)系?線與點(diǎn)的空間拓?fù)潢P(guān)系?點(diǎn)與點(diǎn)的空間拓?fù)潢P(guān)系2.3空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征2、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第28頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拓?fù)淇臻g關(guān)系第29頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拓?fù)淇臻g關(guān)系第30頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第31頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第32頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第33頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拓?fù)渥兞颗c不變量拓?fù)鋵傩砸粋€(gè)點(diǎn)在一個(gè)弧段的端點(diǎn)一個(gè)弧段是一個(gè)簡單弧段(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)部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)部一個(gè)面是一個(gè)簡單面(面上沒有“島”)一個(gè)面的連接性(給定面上任意兩點(diǎn),從一點(diǎn)可以完全在面的內(nèi)部沿任意路徑走向另一點(diǎn))非拓?fù)鋵傩詢牲c(diǎn)之間的距離一個(gè)點(diǎn)指向另一個(gè)點(diǎn)的方向弧段的長度一個(gè)區(qū)域的周長一個(gè)區(qū)域的面積2、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系2.3空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第34頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拓?fù)潢P(guān)系對(duì)數(shù)據(jù)處理和空間分析的意義

(1)根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用坐標(biāo)或距離，可以確定一種空間實(shí)體相對(duì)于另一種空間實(shí)體的位置關(guān)系。

(2)利用拓?fù)潢P(guān)系有利于空間要素的查詢。

(3)可以根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系重建地理實(shí)體。

2.3空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征2、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第35頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示

指通過利用確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型來表達(dá)空間對(duì)象的空間位置、拓?fù)潢P(guān)系和屬性信息。將空間數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)的過程：（1）從邏輯上將空間數(shù)據(jù)抽象為不同的專題或?qū)印＃?）將一個(gè)專題層的地理要素或?qū)嶓w分解為點(diǎn)、線或面狀目標(biāo)，并以弧段為基本存儲(chǔ)目標(biāo)。（3）對(duì)目標(biāo)進(jìn)行數(shù)字化表示。§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征2.4空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示第36頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月點(diǎn)、線、面空間特征拓?fù)潢P(guān)系屬性特征時(shí)間特征空間數(shù)據(jù)模型§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第37頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（一）簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（二）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（三）曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（一）柵格矩陣結(jié)構(gòu)（二）游程編碼結(jié)構(gòu)（三）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（四）八叉樹和十六叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三、矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第38頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是指數(shù)據(jù)組織的形式，是適合計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。

一般分為基于矢量模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

第39頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

矢量模型中點(diǎn)用空間坐標(biāo)來表示；線由一串坐標(biāo)對(duì)組成；面是由線所形成的閉合多邊形。柵格模型中點(diǎn)是一個(gè)像元；線由一定方向上連接成串的相鄰像元組成；面由聚集在一起的相鄰像元集合來表示。矢量數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型第40頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來表示地里實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型第41頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（二）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（三）曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第42頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Spagetti結(jié)構(gòu)）§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，空間數(shù)據(jù)以基本的空間對(duì)象（點(diǎn)、線、多邊形）為單元進(jìn)行單獨(dú)組織，不含有拓?fù)潢P(guān)系。Spagetti結(jié)構(gòu)：點(diǎn)、線、多邊形有各自的坐標(biāo)表，互相之間并不相連。第43頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月Spagetti結(jié)構(gòu)中，點(diǎn)的坐標(biāo)表：X,Y是位置坐標(biāo)，A1,A2,……,An是專題屬性。§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第44頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月Spagetti結(jié)構(gòu)中，線的坐標(biāo)表：

線表由線段記錄相連而成，每條線段由順次相連的點(diǎn)或中間點(diǎn)來定義。線表記錄信息分為兩類：ID號(hào)、中間點(diǎn)數(shù)目和其他屬性特征每個(gè)中間點(diǎn)的坐標(biāo)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第45頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月Spagetti結(jié)構(gòu)中，多邊形的坐標(biāo)表：與線表相似，但它最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值與第一個(gè)結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值相同。§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第46頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、主要特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)編排很直觀；（2）造成數(shù)據(jù)冗余或不一致；（3）沒有拓?fù)鋽?shù)據(jù)，互相之間不關(guān)聯(lián)；（4）島只作為一個(gè)單個(gè)圖形，與外界多邊形沒有聯(lián)系。第47頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第48頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，點(diǎn)是互相獨(dú)立的。點(diǎn)連成線，線構(gòu)成面。 線又稱為弧段或鏈段； 兩條以上的弧段相交的點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)； 由一條弧段組成的多邊形稱為島。 弧段是數(shù)據(jù)組織的基本對(duì)象。

第49頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月C4N4C8C6P3C7N6C10N3C3N1P1C2N2C1P2C5N5P4P5C9N7拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形基本元素第50頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月弧段號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1?C4N1N4?P2C5N2N5P2P4C6N4N5P3P2C7N5N6P3P4C8N4N6?P3C9N7N7P4P5C10N3N6P4?拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的弧段文件構(gòu)成第51頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.主要特點(diǎn)： 具有拓?fù)渚庉嫻δ埽耗鼙ＷC數(shù)字化原始數(shù)據(jù)的自動(dòng)查錯(cuò)編輯；可以自動(dòng)形成封閉的多邊形邊界。 拓?fù)渚庉嫻δ馨ǎ?（1）多邊形連接編輯：指順序連接組成封閉多邊形的一組線段的編輯。 （2）結(jié)點(diǎn)連接編輯：指順序連接環(huán)繞某個(gè)結(jié)點(diǎn)的所有多邊形的編輯。第52頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月多邊形連接編輯（1）檢出與當(dāng)前編輯的對(duì)象有關(guān)的記錄（2）檢查當(dāng)前編輯對(duì)象的位置，并進(jìn)行代碼位置調(diào)換第53頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月多邊形連接編輯（3）調(diào)整記錄先后順序（4）順序連接各個(gè)結(jié)點(diǎn)第54頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)點(diǎn)連接編輯（1）檢出與當(dāng)前編輯的對(duì)象有關(guān)的記錄（2）檢查當(dāng)前編輯對(duì)象的位置，并進(jìn)行代碼位置調(diào)換（3）順序連接各個(gè)結(jié)點(diǎn)第55頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月4、拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)（與Spaghetti結(jié)構(gòu)相比）優(yōu)點(diǎn)：（1）一個(gè)多邊形和另一個(gè)多邊形之間公共邊沒有重復(fù)，減少了數(shù)據(jù)冗余；（2）拓?fù)湫畔⑴c空間坐標(biāo)分別存貯，這有利于拓?fù)渚庉嫛２蛔悖海?）拓?fù)浔肀仨氃谝婚_始時(shí)就創(chuàng)建，這需要一定時(shí)間和存儲(chǔ)空間；（2）一些簡單的操作，如圖形顯示比較慢。§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第56頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月4、拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)（與Spaghetti結(jié)構(gòu)相比）

是否創(chuàng)建拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要考慮數(shù)據(jù)是用于分析還是簡單的顯示。§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第57頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1.3曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又稱為TIN（TriangulatedIrregularNetwork)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即采用不規(guī)則三角網(wǎng)來擬合連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，主要用來描述數(shù)字高程表面擬合。x,y坐標(biāo)表示三角網(wǎng)中三角形頂點(diǎn)的空間位置；z軸一般用于表示現(xiàn)象的屬性，如地形高程。第58頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月每個(gè)三角形構(gòu)成一條記錄，包括：三角形標(biāo)識(shí)碼；相鄰三角形號(hào)；三角形頂點(diǎn)號(hào)；各定點(diǎn)的空間坐標(biāo)值（x,y,z）。第59頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月地理實(shí)體與地理現(xiàn)象的

不規(guī)則三角網(wǎng)表示第60頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月地理實(shí)體與地理現(xiàn)象的

不規(guī)則三角網(wǎng)表示第61頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月地理實(shí)體與地理現(xiàn)象的

不規(guī)則三角網(wǎng)表示第62頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月不規(guī)則三角網(wǎng)模型特點(diǎn)TIN的連續(xù)面模型能夠有效的描述河流、峽谷、地勢等地形區(qū)域特征。按照河谷或者絕壁邊緣方向連接結(jié)點(diǎn)而形成的分切線（breakline）可用來表示懸崖、斷層、海岸和山谷谷底。三角形大小隨點(diǎn)密度變化而自動(dòng)變化，當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)密集時(shí)生成的三角形小，數(shù)據(jù)點(diǎn)較稀時(shí)生成的三角形較大。可以方便的進(jìn)行地形分析，如坡度、坡向信息提取，填挖方計(jì)算，等高線自動(dòng)生成和2.5維顯示第63頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第64頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.2.1定義

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指將空間分割為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)像元或像素由行、列定義，并包含一個(gè)代碼來表示該像元的屬性類型或量值。第65頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月697柵格數(shù)據(jù)表示地物的方式§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第66頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月混合像元和精度問題§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第67頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2柵格單元的代碼的確定①中心點(diǎn)法：用處于柵格中心處的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格代碼。

②面積占優(yōu)法：以占矩形區(qū)域面積最大的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格單元的代碼。

③重要性法：根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性，選取最重要的地物類型決定相應(yīng)的柵格單元代碼。④百分比法：根據(jù)矩形區(qū)域內(nèi)各地理要素所占面積的百分比數(shù)確定柵格單元的代碼。

§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第68頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月AB3.2.3柵格數(shù)據(jù)精度§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第69頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月一般采用以下公式計(jì)算出合適的網(wǎng)格邊長；為區(qū)域多邊形數(shù)；表示網(wǎng)格邊長；表示研究區(qū)域內(nèi)的所有多邊形的面積序列；表示研究區(qū)域內(nèi)的最小的多邊形的面積，圖中用A表示。AA第70頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.2.4柵格數(shù)據(jù)的主要類型

柵格矩陣結(jié)構(gòu)游程編碼結(jié)構(gòu)四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第71頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1.柵格矩陣結(jié)構(gòu)柵格矩陣結(jié)構(gòu)是指一種全柵格陣列的數(shù)據(jù)組織形式。每個(gè)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)一種屬性；空間位置用行和列來標(biāo)識(shí)。存儲(chǔ)空間=每個(gè)元素的存儲(chǔ)空間x行數(shù)x列數(shù)3.2.4柵格數(shù)據(jù)的主要類型

§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第72頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2、柵格矩陣結(jié)構(gòu)編碼方法2255275577755555序號(hào)二元組序列1（2，1，1）2（2，1，2）3（5，1，3）4（5，1，4）5（2，2，1）……16（5，4，4）§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第73頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2.游程編碼結(jié)構(gòu)（1）壓縮規(guī)則：逐行讀取柵格矩陣數(shù)據(jù)，將相鄰的同值網(wǎng)格合并，并記錄合并后的網(wǎng)格值及被合并的網(wǎng)格數(shù)。具體的數(shù)據(jù)記錄方法如下：用一個(gè)二元組來表示一個(gè)記錄（A，P）合并網(wǎng)格的屬性值游程3.2.4柵格數(shù)據(jù)的主要類型

§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型經(jīng)過壓縮后的所有記錄組成二元組序列（Ai，Pi），i=1，K，且K≤N.第74頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2255275577755555序號(hào)二元組序列1（2，2）2（5，2）3（2，1）4（7，1）5（5，2）6（7，3）7（5，5）（2）游程編碼結(jié)構(gòu)編碼方法§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第75頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）差分映射預(yù)處理（4）文件組織方法分別建立“索引文件”和“數(shù)據(jù)文件”索引文件中，記錄了柵格矩陣結(jié)構(gòu)中的每一行所對(duì)應(yīng)的游程累計(jì)數(shù)K。數(shù)據(jù)文件中，記錄著每個(gè)游程序號(hào)所對(duì)應(yīng)的二元組的屬性值。從位置參數(shù)訪問屬性特征從屬性查訪分布位置3.2.3柵格數(shù)據(jù)的主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第76頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

?Morton順序把影像中的像素相連得到的軌跡呈“Z”字形?“Z”方形影像中的像元可以用Morton地址來建立索引?每個(gè)Morton坐標(biāo)是Morton軌跡中表示空間位置的一個(gè)簡單的數(shù)值Morton順序和Morton坐標(biāo)第77頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月?

Morton坐標(biāo)有利于空間查詢，兩個(gè)坐標(biāo)值合成了一個(gè)值，不再需要分別查找行和列?Morton索引可大大提高某些操作的效率，如查找地圖上靠近某一特定位置的類別值等。?在Morton序列中的像元從不交叉，從而減少了數(shù)值的跳躍該軌跡以2×2的模式遞推排序，各層均如此第78頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月第79頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第80頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)區(qū)域四叉樹和八叉樹：?四叉樹和八叉樹都是層型樹狀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?它們分別把某像元塊連續(xù)等分成四塊或八塊。?運(yùn)用四叉樹或八叉樹來代替完整的柵格結(jié)構(gòu)的目的，是為了節(jié)省柵格數(shù)據(jù)的空間需求。第81頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第82頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?

一般而言，如果空間精度增加一倍，柵格數(shù)據(jù)增加將到原先的四倍，無論是從柵格數(shù)據(jù)或從矢量數(shù)據(jù)構(gòu)建四叉樹或八叉樹都比較費(fèi)時(shí)，特別是對(duì)層次較多而且空間變化復(fù)雜的樹。同樣，某些操作運(yùn)用四叉樹結(jié)構(gòu)時(shí)與完全柵格相比反而更慢。?四叉樹數(shù)據(jù)的顯示比游程編碼數(shù)據(jù)要慢。四叉樹不利于需要?jiǎng)?chuàng)建新樹的操作，如轉(zhuǎn)置、旋轉(zhuǎn)或比例尺變換。?選擇是否運(yùn)用四叉樹表示柵格數(shù)據(jù)，需要在處理速度和存貯容限之間作折衷。第83頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）原理：將空間區(qū)域按照四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割，直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止。凡數(shù)值呈單調(diào)的單元，不論單元大小，均作為最后的存儲(chǔ)單元。2.2.3柵格數(shù)據(jù)的主要類型

2.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第84頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以用樹狀圖來表示：樹根代表整個(gè)區(qū)域；樹的每個(gè)結(jié)點(diǎn)有四個(gè)分枝。3.2.3柵格數(shù)據(jù)的主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第85頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（2）四分化的方式

自上而下方式：先檢驗(yàn)全區(qū)域，其值不單調(diào)時(shí)再四分劃，直到數(shù)值或內(nèi)容單調(diào)為止自下而上方式：對(duì)柵格矩陣結(jié)構(gòu)的每四個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行順序掃描，如果四個(gè)網(wǎng)格值相同，則合并；不同，則作為四個(gè)葉結(jié)點(diǎn)記錄。依此逐層向上，直到生成根結(jié)點(diǎn)。3.2.3柵格數(shù)據(jù)的主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第86頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月四叉樹分割

第87頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（3）建立四叉樹的方法常規(guī)四叉樹編碼：每個(gè)結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)6個(gè)量，即4個(gè)子結(jié)點(diǎn)指針，1個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針和1個(gè)結(jié)點(diǎn)值。線性四叉樹編碼：每個(gè)結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)3個(gè)量，即地址、深度和結(jié)點(diǎn)值。3.2.3柵格數(shù)據(jù)的主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第88頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月線性四叉樹編碼算法：

計(jì)算地址：ADDRES(I,J)=2xI+J；按地址由小到大排序，正是自下而上的掃描順序；掃描檢測，判斷相鄰四個(gè)網(wǎng)格值是否完全相同，同則合并，地址為原來四個(gè)單元的第一個(gè)單元地址；若不同，則作為葉結(jié)點(diǎn)記錄下來；對(duì)于不是方陣的柵格數(shù)據(jù)，則以0補(bǔ)足進(jìn)行計(jì)算。3.2.3柵格數(shù)據(jù)的主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第89頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月八叉樹編碼八叉樹結(jié)構(gòu)就是將空間區(qū)域不斷地分解為八個(gè)同樣大小的子區(qū)域(即將一個(gè)六面的立方體再分解為八個(gè)相同大小的小立方體)，同—區(qū)域的屬性相同。八叉樹主要用來解決地理信息系統(tǒng)中的三維問題。

第90頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.3矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.3.1矢量數(shù)據(jù)模型與柵格數(shù)據(jù)模型比較3.3.2矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念3.3.3矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第91頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月柵格模型矢量模型優(yōu)點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單2、疊加操作易實(shí)現(xiàn)3、能有效表達(dá)空間可變性4、柵格圖象便于做圖象的有效增強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)：1、提供更嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、提供更有效的拓?fù)渚幋a，因而對(duì)需要拓?fù)湫畔⒌牟僮鞲行В缇W(wǎng)絡(luò)分析3、圖形輸出美觀，接近于手繪缺點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密不緊湊，需要用壓縮技術(shù)解決這個(gè)問題2、難以表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系3、圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需要增加?xùn)鸥駭?shù)量來克服，但會(huì)增加數(shù)據(jù)量缺點(diǎn)：1、比柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜2、疊加操作沒有柵格有效3、表達(dá)空間變化性能力差4、不能象數(shù)字圖形那樣做增強(qiáng)處理3.3.1矢量數(shù)據(jù)模型與柵格數(shù)據(jù)模型比較第92頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念理論基礎(chǔ)三個(gè)基本約定

分別針對(duì)