第2章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在GIS中，地理空間數(shù)據(jù)是極其重要的組成部分。GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要是用來(lái)解決地理空間數(shù)據(jù)以什么樣的形式存儲(chǔ)到GIS中的問(wèn)題。第1節(jié)地理空間及其表達(dá)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第2

章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第1節(jié)地理空間及其表達(dá)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，形成與該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立提供基礎(chǔ)。第1節(jié)地理空間及其表達(dá)一、地理空間的概念二、空間實(shí)體的表達(dá)一、地理空間的概念

地理空間一般指上至大氣電離層，下至地殼與地幔交界的莫霍界之間的空間區(qū)域。GIS中也常使用“地理空間”（geo-spatial）來(lái)表達(dá)空間的概念。要在地理空間中準(zhǔn)確測(cè)定位置需要采用一種空間定位框架來(lái)完成。地理空間定位框架就是大地測(cè)量控制系統(tǒng)，用以建立地球的幾何模型來(lái)精確地測(cè)量地球上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)，包括平面位置和高度值。第1節(jié)地理空間及其表達(dá)（一）平面控制網(wǎng)（二）高程控制網(wǎng)一、地理空間的概念第1節(jié)地理空間及其表達(dá)平面控制網(wǎng)用以確定物體在地球上的平面位置，通常是地理經(jīng)緯度坐標(biāo)。確定經(jīng)緯度首先需要精確地了解地球表面的形狀。測(cè)量的依據(jù)——基準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面→旋轉(zhuǎn)橢球體目前，我國(guó)采用的大地坐標(biāo)系為1980年中國(guó)國(guó)家大地坐標(biāo)系，大地原點(diǎn)設(shè)在我國(guó)中部的陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)。（一）平面控制網(wǎng)第1節(jié)地理空間及其表達(dá)我國(guó)現(xiàn)有三種大地坐標(biāo)系并存：一是1954年北京坐標(biāo)系；二是1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系；三是地心坐標(biāo)系。（詳細(xì)內(nèi)容已在《地圖學(xué)》課程中學(xué)過(guò)）其中1954年北京坐標(biāo)系和1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系中的點(diǎn)的坐標(biāo)，更多的是將其投影至高斯-克呂格投影平面，以平面坐標(biāo)x，y形式表示，用于測(cè)繪制作地形圖。（一）平面控制網(wǎng)第1節(jié)地理空間及其表達(dá)高程指空間某點(diǎn)高于或低于基準(zhǔn)面的垂直距離，主要用來(lái)提供地形信息。高程基準(zhǔn)面即大地水準(zhǔn)面。我國(guó)現(xiàn)在規(guī)定的高程基準(zhǔn)面為“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”，比原先使用的“黃海平均海平面”高29mm。（詳細(xì)內(nèi)容已在《地圖學(xué)》課程中學(xué)過(guò)）（二）高程控制網(wǎng)第1節(jié)地理空間及其表達(dá)二、空間實(shí)體的表達(dá)地理空間的實(shí)體包括點(diǎn)（point）、線(xiàn)（line）、面（polygon）、曲面（surface）、體（volume）等類(lèi)型。在計(jì)算機(jī)中，現(xiàn)實(shí)世界以數(shù)字形式表達(dá)和記錄。矢量表示法：采用一個(gè)沒(méi)有大小的點(diǎn)(坐標(biāo))來(lái)表達(dá)基本點(diǎn)元素。柵格表示法：采用一個(gè)有固定大小的點(diǎn)(面元)來(lái)表達(dá)基本點(diǎn)元素。它們分別對(duì)應(yīng)矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型。第1節(jié)地理空間及其表達(dá)矢量圖柵格圖西郊機(jī)場(chǎng)第1節(jié)地理空間及其表達(dá)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第2

章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

空間數(shù)據(jù)是GIS的核心，因?yàn)镚IS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)，因此設(shè)計(jì)和使用GIS的第一步工作就是根據(jù)系統(tǒng)的功能，獲取所需要的空間數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。空間數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)通常保存各種不同類(lèi)型的空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)有多種方式。一、GIS空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)二、空間數(shù)據(jù)的基本特征三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系四、空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征（一）按照數(shù)據(jù)來(lái)源（二）按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（三）按照數(shù)據(jù)特征（四）按照數(shù)據(jù)幾何特征（五）按照數(shù)據(jù)發(fā)布形式一、GIS空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（1）地圖數(shù)據(jù)來(lái)源于各種類(lèi)型的普通地圖和專(zhuān)題地圖。

（2）影像數(shù)據(jù)

主要來(lái)源于衛(wèi)星遙感和航空遙感，也是GIS的最有效的數(shù)據(jù)源之一。（3）文本數(shù)據(jù)來(lái)源于各類(lèi)調(diào)查報(bào)告、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)資料、解譯信息等。（一）按照數(shù)據(jù)來(lái)源分類(lèi)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（1）矢量數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)是用歐式空間的點(diǎn)、線(xiàn)、面等集合元素來(lái)表達(dá)空間實(shí)體的幾何特征的數(shù)據(jù)。

（2）柵格數(shù)據(jù)

柵格數(shù)據(jù)是將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個(gè)網(wǎng)格上給出相應(yīng)的屬性值來(lái)表達(dá)空間實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式。（二）按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)源分類(lèi)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（1）空間定位數(shù)據(jù)空間定位數(shù)據(jù)是表達(dá)空間實(shí)體在地球上位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

（2）非空間屬性數(shù)據(jù)

非空間屬性數(shù)據(jù)是有關(guān)空間實(shí)體自身的名稱(chēng)、種類(lèi)、質(zhì)量、數(shù)量等特征的數(shù)據(jù)。（三）按照數(shù)據(jù)特征分類(lèi)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征（1）點(diǎn)是對(duì)0維的空間實(shí)體的抽象數(shù)據(jù)。（2）線(xiàn)

是對(duì)1維的空間實(shí)體的抽象數(shù)據(jù)。（3）面是對(duì)2維的空間實(shí)體的抽象數(shù)據(jù)。（4）曲面是對(duì)在面上連續(xù)分布的空間實(shí)體的抽象數(shù)據(jù)，常被稱(chēng)為2.5維數(shù)據(jù)。（四）按照數(shù)據(jù)幾何特征分類(lèi)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征（1）數(shù)字線(xiàn)畫(huà)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)（五）按照數(shù)據(jù)發(fā)布形式分類(lèi)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征（一）基本特征（1）空間特征（2）屬性特征（3）時(shí)間特征（二）基本信息即一幅圖傳遞的基本信息。二、空間數(shù)據(jù)的基本特征第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（1）空間特征是指空間物體的位置、形狀和大小等幾何特征，以及與相鄰物體的拓?fù)潢P(guān)系。位置和拓?fù)涮卣魇堑乩砘蚩臻g系統(tǒng)所獨(dú)有的，空間位置可以由不同的坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)描述，如經(jīng)緯度坐標(biāo)、一些標(biāo)準(zhǔn)的地圖投影坐標(biāo)等。人類(lèi)對(duì)空間目標(biāo)的定位一般不是記憶其空間坐標(biāo)，而是確定某一目標(biāo)與其他更熟悉的目標(biāo)間空間位置關(guān)系，而這種關(guān)系往往也是拓?fù)潢P(guān)系。（一）基本特征第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（2）屬性特征指的是除了時(shí)間和空間特征以外的空間現(xiàn)象的其他特征，即專(zhuān)題信息。如地形的坡度、坡向、某地的降水量、土壤酸堿度、土地利用類(lèi)型、人口密度、交通流量、空氣污染程度等。屬性數(shù)據(jù)本身屬于非空間數(shù)據(jù)，但它是空間數(shù)據(jù)中的重要數(shù)據(jù)成分，它同空間數(shù)據(jù)相結(jié)合，才能表達(dá)空間實(shí)體的全貌。（一）基本特征第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（3）時(shí)間特征

是指一定區(qū)域內(nèi)的地理現(xiàn)象和過(guò)程隨著時(shí)間的變化情況，稱(chēng)為時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)。它們可以同時(shí)隨時(shí)間變化，也可以分別獨(dú)立隨時(shí)間變化，這說(shuō)明了空間數(shù)據(jù)的時(shí)間性或周期性。（一）基本特征第2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2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征拓?fù)潢P(guān)系是明確定義空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法，在GIS中，它不但用于空間數(shù)據(jù)的編輯和組織，而且在空間分析和應(yīng)用中都具有非常重要的意義。

1、拓?fù)潢P(guān)系的類(lèi)型

2、空間拓?fù)潢P(guān)系的意義三、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征1、拓?fù)潢P(guān)系的類(lèi)型（1）拓?fù)溧徑樱?）拓?fù)潢P(guān)聯(lián)（3）拓?fù)浒?、空間拓?fù)潢P(guān)系的意義（1）便于確定地理實(shí)體間空間位置關(guān)系。（2）利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)有利于空間要素的查詢(xún)。（3）可以利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)作為工具，重建地理實(shí)體。（1）拓?fù)溧徑颖硎緢D形元素（通常指同類(lèi)元素）之間的相鄰性。如多邊形之間、弧段之間的鄰接性等。（表中值為1表示所對(duì)應(yīng)多邊形相鄰接。）第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征P1P2P3P4P1-110P21-11P311-0P4010-多邊形之間的關(guān)系表a2a7a3a1a6a5a4N1N2N3N4N5P1P2P3P4鄰接多邊形P1P2P3P2P2P3P4P3P1P2a4P4P2a2a7a3a1a6a5a4N1N2N3N4N5P1P2P3P4結(jié)點(diǎn)N1N2N3N4N5N1-1110N21-110N311-10N4111-0N50000-結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系表弧段之間的關(guān)系表弧段a1a2a3a4a5a6a7

a1-110110a21-11010a311-1100a4011-110a51011-10a611011-0

a7000000-（2）拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表示圖形基本元素間（常指不同元素間）的聯(lián)接關(guān)系。如結(jié)點(diǎn)與弧段之間，多邊形與弧段之間。第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征a1a2a7a3a6a5a4N1N2N3N4N5P1P2P3P4弧段起點(diǎn)終點(diǎn)

a1N2N1a2N2N3a3N3N1a4N3N4a5N1N4a6N4N2

a7N4N5結(jié)點(diǎn)弧段N1a1a3a5N2a1a2a6N3a2a3a4N4a4a5a6N5a7弧段和結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系表弧段左多邊形右多邊形

a1P1/a2/P2a3/P3a4P3P2a5P1P3a6P1P2

a7P4P2弧段和多邊形之間的關(guān)系表（3）拓?fù)浒更c(diǎn)、線(xiàn)、面之間的相互包含關(guān)系，通常是指面狀實(shí)體中包含的其它面狀實(shí)體或線(xiàn)狀、點(diǎn)狀實(shí)體的關(guān)系。面狀實(shí)體中包含面狀實(shí)體情況又分為三種情況：第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征拓?fù)湫汀負(fù)潢P(guān)系應(yīng)用點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線(xiàn)點(diǎn)—面住宅學(xué)校海岸線(xiàn)碼頭肺癌病例區(qū)域?qū)W校和住宅接近嗎？碼頭在海岸線(xiàn)上嗎？肺癌病在區(qū)內(nèi)分布拓?fù)湫汀負(fù)潢P(guān)系應(yīng)用線(xiàn)—點(diǎn)線(xiàn)—線(xiàn)線(xiàn)—面鎮(zhèn)乘車(chē)線(xiàn)路河流小路這條線(xiàn)路過(guò)鎮(zhèn)上嗎？小路穿過(guò)河流嗎？河流在區(qū)域內(nèi)嗎？拓?fù)湫汀負(fù)潢P(guān)系應(yīng)用返回…面—點(diǎn)面—線(xiàn)面—面該郵政區(qū)包括學(xué)校嗎？該區(qū)域包括鐵路嗎？區(qū)域彼此影響嗎？區(qū)域重疊嗎？多邊形不封閉節(jié)點(diǎn)不重合

不及過(guò)頭正常多邊形

不規(guī)則多邊形

常見(jiàn)不規(guī)則問(wèn)題

偽節(jié)點(diǎn)（PseudoNode）懸掛節(jié)點(diǎn)（DanglingNode）“碎屑”多邊形或“條帶”多邊形（SliverPolygon）不正規(guī)的多邊形（WeirdPolygon）四、空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表達(dá)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是GIS的核心技術(shù)，用于組織和建立空間數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以便計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和操作。

GIS中空間數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)表示的基本方法：（1）空間分幅（2）屬性分層（3）時(shí)間分段第1節(jié)地理空間及其表達(dá)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第2

章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即數(shù)據(jù)組織的形式，是適合于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、管理、處理的數(shù)據(jù)邏輯表達(dá)。數(shù)據(jù)按一定的規(guī)律存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，是計(jì)算機(jī)正確處理和用戶(hù)正確理解的保證。

空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種用來(lái)表達(dá)空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——一種用來(lái)表達(dá)空間曲面、體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第3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)

（一）實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（二）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、柵格數(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(shù)結(jié)構(gòu)三、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（一）TIN的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（二）規(guī)則格網(wǎng)的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型基于矢量模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量，即向量，數(shù)學(xué)上稱(chēng)“具有大小和方向的量”為矢量。在GIS的圖形中，弧段也可直觀地看作是一個(gè)矢量。

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里德（Euclid）幾何學(xué)中的點(diǎn)、線(xiàn)、面及其組合體來(lái)表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。

優(yōu)點(diǎn)：這種數(shù)據(jù)組合方式能很好地表達(dá)地理實(shí)體的空間分布特征，數(shù)據(jù)精度高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余度低。

不足：對(duì)于多層空間數(shù)據(jù)的疊合分析比較困難。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過(guò)記錄空間對(duì)象的坐標(biāo)及空間關(guān)系來(lái)表達(dá)空間對(duì)象的位置。點(diǎn)：空間的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)；線(xiàn)：多個(gè)點(diǎn)組成的弧段；面：多個(gè)弧段組成的封閉多邊形；矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容

標(biāo)識(shí)碼屬性碼空間對(duì)象編碼唯一連接空間和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立編碼點(diǎn):(x,y)線(xiàn):(x1,y1),(x2,y2),…,(xn

,yn

)面:(x1,y1

),(x2,y2

),…,(x1,y1

)點(diǎn)位字典點(diǎn):點(diǎn)號(hào)文件線(xiàn):點(diǎn)號(hào)串面:點(diǎn)號(hào)串點(diǎn)號(hào)XY1112223344………n5566存儲(chǔ)方法空間數(shù)據(jù)按照基本的空間對(duì)象（點(diǎn)、線(xiàn)或多邊形）為單元進(jìn)行單獨(dú)組織，其中不含有拓?fù)潢P(guān)系的信息，最典型的事所謂面條（Spaghetti）結(jié)構(gòu)。采用這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有ArcViewGIS的Shape文件和MapInfo的Tab文件等。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：

①數(shù)據(jù)按點(diǎn)、線(xiàn)或多邊形為單元進(jìn)行組織，數(shù)據(jù)編排直觀，數(shù)字化操作簡(jiǎn)單。②每個(gè)多邊形都以閉合線(xiàn)段存儲(chǔ)，多邊形的公共邊界被數(shù)字化兩次和存儲(chǔ)兩次，容易造成數(shù)據(jù)冗余和不一致。③點(diǎn)、線(xiàn)和多邊形有各自的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，但沒(méi)有拓?fù)鋽?shù)據(jù)，相互之間不關(guān)聯(lián)。④島只作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒(méi)有與外界多邊形的聯(lián)系。（一）實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型

ESRI公司的Shapefile文件是描述空間數(shù)據(jù)的幾何和屬性特征的非拓?fù)鋵?shí)體矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種格式。一個(gè)Shapefile文件包括一個(gè)主文件（*.shp），一個(gè)索引文件（*.shx）和一個(gè)dBASE表文件（*.dbf）。

幾何和屬性間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系是基于一個(gè)不重復(fù)的記錄順序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在dBASE表文件中的屬性記錄和主文件中的記錄是相同順序的。（一）實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型簡(jiǎn)單的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—面條結(jié)構(gòu)（實(shí)體式）多邊形 數(shù)據(jù)項(xiàng) A (x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1) B (x1,y1),(x9,y9),(x8,y8),(x17,y17),(x16,y16),(x15,y15),(x14,y14),(x13,y13),(x12,y12),(x11,y11),(x10,y10),(x1,y1) C (x24,y24),(x25,y25),(x26,y26),(x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30),(x31,y31),(x24,y24) D (x19,y19),(x20,y20),(x21,y21),(x22,y22),(x23,y23),(x15,y15),(x16,y16),(x19,y19) E (x5,y5),(x18,y18),(x19,y19),(x16,y16),(x17,y17),(x8,y8),(x7,y7),(x6,y6),(x5,y5)索引式線(xiàn)與多邊形之間的樹(shù)狀索引

點(diǎn)與多邊形之間的樹(shù)狀索引

包括DIME（DualIndependentMapEncoding，對(duì)偶獨(dú)立地圖編碼法）、POLYVRT（多邊形轉(zhuǎn)換器）、TIGER（地理編碼和參照系統(tǒng)的拓?fù)浼桑┑取９餐攸c(diǎn)是：點(diǎn)是相互獨(dú)立的，點(diǎn)連成線(xiàn)，線(xiàn)構(gòu)成面。弧段：構(gòu)成多邊形的線(xiàn)。島或洞：由一條弧段組成的多邊形。簡(jiǎn)單多邊形：不含島的多邊形。復(fù)合多邊形：含島的多邊形。島看做是復(fù)合多邊形的內(nèi)邊界。（二）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型在這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，弧段是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本對(duì)象。（二）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型DIME編碼

該文件由線(xiàn)段組成。每條線(xiàn)段包括線(xiàn)段名、線(xiàn)段的起結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)、線(xiàn)段的左、右區(qū)號(hào)及線(xiàn)段所表示街道兩邊的地址范圍。（二）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型1234567891011P1P2點(diǎn)碼點(diǎn)坐標(biāo)12（x1,y1）…11（x2,y2）（x11,y11）L1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11L12段碼起點(diǎn)L1…終點(diǎn)左區(qū)右區(qū)L2L312P0P123P0P11011P2P0P0二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格（柵格單元），在各個(gè)柵格單元上給出相應(yīng)的屬性值來(lái)表示地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式。點(diǎn)線(xiàn)面對(duì)于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)：為一個(gè)像元線(xiàn)：在一定方向上連接成串的相鄰像元集合。面：聚集在一起的相鄰像元集合。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：坐標(biāo)系與描述參數(shù)Y：列X：行西北角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示的是二維表面上地理要素的離散化數(shù)值，每個(gè)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)一種屬性。其空間位置用行和列標(biāo)識(shí)網(wǎng)格通常是正方形，有時(shí)也采用矩形、等邊三角形和正六邊形。

優(yōu)點(diǎn)：表達(dá)地理要素比較直觀，容易實(shí)現(xiàn)多層數(shù)據(jù)的疊合操作，便于與遙感圖像及掃描輸入數(shù)據(jù)相匹配使用等。

缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)精度取決于網(wǎng)格的邊長(zhǎng)，當(dāng)網(wǎng)格邊長(zhǎng)縮小時(shí)，網(wǎng)格單元的數(shù)量將呈幾何級(jí)數(shù)遞增；冗余度大；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)分析比較困難。

柵格矩陣結(jié)構(gòu)是一種用矩陣來(lái)存儲(chǔ)柵格數(shù)據(jù)單元的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，屬于最簡(jiǎn)單和直觀的柵格數(shù)據(jù)編碼法。它對(duì)柵格圖從左上角開(kāi)始逐行逐列地存儲(chǔ)數(shù)字化代碼。（一）柵格矩陣結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型柵格數(shù)據(jù)單元值確定CAB長(zhǎng)度占優(yōu)法面積占優(yōu)重要性中心點(diǎn)法A連續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物A分類(lèi)較細(xì)、地物斑塊較小AB為了逼近原始數(shù)據(jù)精度，除了采用這幾種取值方法外，還可以采用縮小單個(gè)柵格單元的面積，增加?xùn)鸥駟卧倲?shù)的方法柵格數(shù)據(jù)取值方法①面積占優(yōu)法：把柵格中占有最大面積的屬性值定為本柵格元素的值。第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（一）柵格矩陣結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)取值方法

②中心點(diǎn)法：將柵格中心點(diǎn)的值作為本柵格元素的值。第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（一）柵格矩陣結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)取值方法

③長(zhǎng)度占優(yōu)法：在網(wǎng)格中心畫(huà)一橫線(xiàn)，用橫線(xiàn)所占最長(zhǎng)部分的屬性值作為本柵格元素的值。第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（一）柵格矩陣結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)取值方法④重要性法：突出某些主要屬性，對(duì)于這些屬性，只要在柵格中出現(xiàn)，不管所占比例大小，就把該屬性作為本柵格元素的值。假設(shè)D屬性重要：第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（一）柵格矩陣結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起點(diǎn)行列號(hào)，單位矢量R:(1,5),3,2,2,3,3,2,3鏈?zhǔn)骄幋a游程編碼逐行編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):行號(hào),屬性,重復(fù)次數(shù)1,A,4,R,1,A,4塊狀編碼正方形區(qū)域?yàn)橛涗泦卧獢?shù)據(jù)結(jié)構(gòu):初始位置,半徑,屬性(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),…NESWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉樹(shù)編碼

游程編碼結(jié)構(gòu)是逐行將相鄰?fù)档臇鸥窈喜ⅲ涗浐喜⒑髺鸥竦闹导昂喜鸥竦臄?shù)量（即游程），其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余。游程(行程)編碼是對(duì)具有塊狀地物的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼的方法。GIS研究對(duì)象多為塊狀地物。游程編碼以行為單位，將柵格數(shù)據(jù)矩陣中屬性相同的連續(xù)柵格視為一游程。分為游程終點(diǎn)（值）編碼和游程長(zhǎng)度編碼。（二）游程編碼結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型游程終點(diǎn)（止）編碼

編碼中第一行（0，1）表示屬性0的柵格終止點(diǎn)為1列，（4，3）表示屬性值為4的柵格終止點(diǎn)為第3列……。從游程終點(diǎn)值可算出每個(gè)屬性值所占柵格數(shù)。如屬性值為7的柵格數(shù)為8-3=5。（二）游程編碼結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型游程長(zhǎng)度編碼

表第一行(0，1)表示屬性值為0的柵格數(shù)為1，(4，2)表示屬性值為4的柵格點(diǎn)數(shù)為2…..第一行總柵格數(shù)為1+2+5=8。(0，1)，(4，2)，(7，5)(4，5)，(7，3)(4，4)，(8，2)，(7，2)(0，2)，(4，1)，(8，3)，(7，2)(0，2)，(8，4)，(7，1)，(8，1)(0，3)，(8，5)(0，4)，(8，4)(0，5)，(8，3)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（二）游程編碼結(jié)構(gòu)注意：游程編碼只考慮了水平間的相關(guān)性（行內(nèi)），而未考慮垂直間的相關(guān)性（行間）。游程越長(zhǎng)，編碼效率越高。游程編碼對(duì)面積較大的圖形，數(shù)據(jù)壓縮率高，易于實(shí)現(xiàn)疊加、合并和檢索運(yùn)算。在GIS中應(yīng)用很廣。當(dāng)柵格數(shù)據(jù)為DEM時(shí)，可先進(jìn)行差分映射預(yù)處理，再采用游程長(zhǎng)度壓縮編碼法。過(guò)程如下：第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（二）游程編碼結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（二）游程編碼結(jié)構(gòu)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（二）游程編碼結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)壓縮處理，得到游程編碼數(shù)據(jù)序列，為了提高系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)效率，常采用索引順序文件的方法來(lái)組織數(shù)據(jù)。第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型（二）游程編碼結(jié)構(gòu)2.5四叉樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(QuadtreeCode)

又稱(chēng)四分樹(shù)、四元樹(shù)編碼，有多種編碼方案。2.5.1常規(guī)四叉樹(shù)基本思想是把柵格地圖等分成4等分，若每個(gè)子區(qū)中柵格值相同則不再分割，否則將該區(qū)再分割成4個(gè)子區(qū)，直到每個(gè)子塊都含有相同的屬性值為止，這稱(chēng)為自上往下(Top-to-Down)的常規(guī)四叉樹(shù)。也可自下而上(Down-to-Top)建立。下圖是利用自上而下方法尋找柵格A的過(guò)程：自下而上建立四叉樹(shù)的順序2.5.2線(xiàn)性四叉樹(shù)常規(guī)四叉樹(shù)占空間大，因?yàn)橐涗浰薪Y(jié)點(diǎn)值和結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。而線(xiàn)性四叉樹(shù)是通過(guò)編碼四叉樹(shù)的葉結(jié)點(diǎn)表示數(shù)據(jù)塊的層次和空間關(guān)系。只需要記錄葉結(jié)點(diǎn)的地址碼(Z形編碼即莫頓碼和深度)和屬性碼。四叉樹(shù)優(yōu)點(diǎn)：（1）具有可變分辨率，編碼效率高；（2）便于島的表示和分析。（3）便于同柵格之間相互轉(zhuǎn)換。四叉樹(shù)缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定性。相同形狀和大小的多邊形可能得出多種不同的四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)。三、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)TIN的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)每個(gè)三角形的記錄數(shù)據(jù)項(xiàng)包括：三角形標(biāo)識(shí)碼、相鄰三角形標(biāo)識(shí)碼、頂點(diǎn)標(biāo)識(shí)碼Grid的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于矩陣形式的柵格數(shù)據(jù)，只是屬性值為高程或連續(xù)分布現(xiàn)象的數(shù)值矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較比較內(nèi)容矢量結(jié)構(gòu)柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、緊湊、冗余度低簡(jiǎn)單、冗余度高數(shù)據(jù)量小大圖形精度高低遙感影像格式不一致一致或接近數(shù)據(jù)共享不易實(shí)現(xiàn)容易實(shí)現(xiàn)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)分析容易實(shí)現(xiàn)不易實(shí)現(xiàn)疊置分析不易實(shí)現(xiàn)容易實(shí)現(xiàn)矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本思想：既具有矢量實(shí)體的概念又有柵格覆蓋的思想三個(gè)基本約定：點(diǎn)目標(biāo)：表示其位置和結(jié)點(diǎn)、弧段拓?fù)潢P(guān)系線(xiàn)目標(biāo)：以柵格形式表示其位置和拓?fù)潢P(guān)系面目標(biāo)：以柵格形式表示邊界和由邊界組成的區(qū)域空間目標(biāo)的表達(dá)：基于多級(jí)格網(wǎng)的，以柵格像元的Morton碼表示空間實(shí)體的位置，同時(shí)表達(dá)目標(biāo)間的拓?fù)潢P(guān)系第1節(jié)地理空間及其表達(dá)第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第2

章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，形成與該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立提供基礎(chǔ)。第4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)源間的關(guān)系二、空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)與編碼三、矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯四、柵格數(shù)據(jù)的輸入五、曲面數(shù)據(jù)的輸入一、系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)源間的關(guān)系

GIS數(shù)據(jù)的一個(gè)重要特征是數(shù)據(jù)與功能之間具有密切的聯(lián)系。確定專(zhuān)題數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)的功能所決定的。第4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)與編碼（一）空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)（二）空間數(shù)據(jù)的編碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立定義：是指根據(jù)系統(tǒng)功能及國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開(kāi)來(lái)的過(guò)程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層，為數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、查詢(xún)和共享提供依據(jù)。分類(lèi)原則：圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點(diǎn)、線(xiàn)、面三種類(lèi)型對(duì)象原則，例如河流和道路，雖然它們都同為線(xiàn)狀要素，但是屬于不同的地理對(duì)象，應(yīng)當(dāng)作為不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。（一）空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立定義：是指將數(shù)據(jù)分類(lèi)的結(jié)果，用一種易于被計(jì)算機(jī)和人識(shí)別的符號(hào)系統(tǒng)表示出來(lái)的過(guò)程。編碼的結(jié)果是形成代碼。代碼由數(shù)字或字符組成，或由它們共同組成的混合碼。目的：是用來(lái)提供空間數(shù)據(jù)的地理分類(lèi)和特征描述，同時(shí)為了便于地理要素的輸入、存儲(chǔ)、管理，以及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換和共享的需要。我國(guó)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，其分類(lèi)代碼由六位數(shù)字組成。代碼結(jié)構(gòu)如下所示。*

*

**

*

*

大類(lèi)碼識(shí)別碼

小類(lèi)碼二級(jí)代碼一級(jí)代碼（二）空間數(shù)據(jù)的編碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立身份證號(hào)碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立身份證號(hào)碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立身份證號(hào)碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立身份證號(hào)碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立示意圖第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立思考一下還有什么代碼和我們的學(xué)習(xí)生活息息相關(guān)？學(xué)號(hào)40909***第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立40909***三、矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯

矢量數(shù)據(jù)的輸入過(guò)程實(shí)際上是產(chǎn)生和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS空間數(shù)據(jù)的過(guò)程，即把經(jīng)過(guò)分類(lèi)和編碼的地理要素的空間位置，轉(zhuǎn)換為一系列坐標(biāo)，然后將這些坐標(biāo)按照確定的數(shù)據(jù)格式存入到計(jì)算機(jī)中去。這一過(guò)程常常稱(chēng)為數(shù)字化。數(shù)字化的方法包括：手扶跟蹤數(shù)字化儀數(shù)字化、屏幕數(shù)字化、掃描矢量化等。

第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立①手扶跟蹤數(shù)字化儀手扶跟蹤數(shù)字化儀，根據(jù)其采集數(shù)據(jù)的方式分為機(jī)械式、超聲波式和全電子式三種，其中全電子式數(shù)字化儀精度最高，應(yīng)用最廣。它由電磁感應(yīng)板、游標(biāo)和相應(yīng)的電子電路組成。按照其數(shù)字化版面的大小可分為A0、A1、A2、A3、A4等。②數(shù)字化過(guò)程把待數(shù)字化的圖件固定在圖形輸入板上，首先用鼠標(biāo)器輸入圖幅范圍和至少四個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)，隨后即可輸入圖幅內(nèi)各點(diǎn)、曲線(xiàn)的坐標(biāo)。但由于數(shù)字化的速度比較慢，工作量大，自動(dòng)化程度低，數(shù)字化的精度與作業(yè)員的操作有很大關(guān)系，所以，目前很多單位在大批量數(shù)字化時(shí)，已不再采用它。手扶跟蹤數(shù)字化儀輸入三、矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯屏幕數(shù)字化的過(guò)程如下：