空間數(shù)據(jù)模型課件

第三章空間數(shù)據(jù)模型鄒逸江第三章空間數(shù)據(jù)模型鄒逸江1目錄地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象空間對象及其定義空間對象描述空間對象關系空間對象的矢量表達空間對象的柵格表達矢量與柵格數(shù)據(jù)結構比較混合數(shù)據(jù)結構與一體化數(shù)據(jù)結構空間對象的地面高程模型表達空間對象的編碼體系目錄地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象21.地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象－－地理系統(tǒng)地理系統(tǒng)是個開放的復雜系統(tǒng)，所謂開放就是與其它系統(tǒng)有關聯(lián)，所謂復雜就是子系統(tǒng)種類非常多地理系統(tǒng)主要涉及地球內部系統(tǒng)、地球表層空間、天體系統(tǒng)GIS涉及范圍主要在地球表層空間，即巖石圈、水圈、生物圈、大氣圈地理系統(tǒng)：自然環(huán)境系統(tǒng)和社會經濟環(huán)境系統(tǒng)，系統(tǒng)中各種要素特征都與地理空間位置有關1.地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象－－地理系統(tǒng)地理系統(tǒng)是個開放的復雜系統(tǒng)3地理系統(tǒng)地球內部系統(tǒng)天體系統(tǒng)自然環(huán)境系統(tǒng)專題環(huán)境系統(tǒng)地貌、土壤、氣候、土地利用、水文、生物、海洋、......人口、工業(yè)農業(yè)、交通運輸、建筑、商業(yè)、貿易業(yè)、科學、教育、衛(wèi)生、體育、金融、財政、......人地關系系統(tǒng)地球表層空間地理系統(tǒng)地球內部系統(tǒng)天體系統(tǒng)自然環(huán)境系統(tǒng)專題環(huán)境系統(tǒng)地貌、土4第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件5地理要素水系（岸線、岸；河流；運河、渠道；湖泊、水庫、池塘；水利設施；其它水系要素；一般堤；防波堤；港口、碼頭；泊位、系泊絞纜設施；陸地、海洋、島嶼；干出灘等）交通（鐵路；鐵路車站及附屬設施；公路；其它道路；附屬建筑物等）居民地及附屬設施（建筑物；街區(qū)；其它建筑物等）地貌（等高線；地貌高程；雪山地貌；黃土地貌；巖溶地貌；風塵地貌；火山地貌；其他地貌等）植被（林地；田地；地類界線等）土質（泥、沙、礫石等）管線（電力線；通信線；管道）境界與政區(qū)（國界；國內境界；行政區(qū)；其他界線）測量控制點獨立地物地理要素水系（岸線、岸；河流；運河、渠道；湖泊、水庫、池塘；61.地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象－－地理現(xiàn)象呈點狀分布的地理現(xiàn)象（城鎮(zhèn)、居民地、車站、工廠、火山口、山峰等）呈線狀分布的地理現(xiàn)象（河流、海岸、鐵路、公路、地下管線等）呈面狀分布的地理現(xiàn)象（土壤、耕地、森林、草原、沙漠等）呈體狀分布的地理現(xiàn)象（云、水體、礦體、地鐵站、高層建筑等）1.地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象－－地理現(xiàn)象呈點狀分布的地理現(xiàn)象（城鎮(zhèn)72.空間對象及其定義將地理現(xiàn)象進行抽象得到空間對象空間對象分為0、1、2、3維簡單和復雜對象，其中復雜對象由0、1、2、3維對象組合而成0維空間對象的定義1維空間對象的定義2維空間對象的定義3維空間對象的定義2.空間對象及其定義將地理現(xiàn)象進行抽象得到空間對象80維空間對象定義0維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系中的一對坐標0維空間對象包括：實體點，非實體點和像素點實體點：標示地理要素點特征位置的幾何點非實體點：標示地理要素其它特征位置幾何點（1）標號點：標示地理要素文本信息位置幾何點（2）面標示點：標示地理要素面特征位置幾何點（3）拓撲節(jié)點：標示地理要素拓撲關系拓撲鏈的公共接點（4）節(jié)點：用于組成鏈的幾何點集合像素點：用于標示圖像柵格點0維空間對象定義0維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系中91維空間對象定義1維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系中的若干個坐標對序列1維空間對象包括：線段，弧段，鏈線段：兩節(jié)點間的直線弧段：是形成一曲線的節(jié)點軌跡，可用數(shù)學函數(shù)定義鏈：由弧段或線段組合而成，即弧段或線段的無分支而有方向的序列集合1維空間對象定義1維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系中10鏈包括：網鏈，面鏈和環(huán)鏈網鏈：一條可以不能定位左右多邊形，但能定位始末拓撲節(jié)點的鏈，是二維網絡拓撲組成部分，如交通網面鏈：一條可以顯示地定位左右多邊形，能定位始末節(jié)點的鏈，是二維面拓撲組成部分，如行政區(qū)劃環(huán)鏈：一個由不相交的面鏈產生的閉合序列集合，環(huán)鏈表示一個封閉的邊界，如獨立湖泊鏈包括：網鏈，面鏈和環(huán)鏈112維空間對象定義2維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系內的二維延展特征2維空間對象包括：面，環(huán)，標示點面：公共面鏈組成的，如行政區(qū)劃環(huán)：環(huán)鏈組成的，如獨立湖泊標示點：表示面或環(huán)屬性的代表點內面：包括其邊界的內部稱內部面外面：包括其邊界的外部稱外部面GIS通常討論的是內面2維空間對象定義2維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系內123維空間對象定義3維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系內的三維延展特征3維空間對象包括：體，體元，標示體元體：由多個體元和相應的標示體元組合而成體元：表示三維實體的體元素，是一種方形實體，是三維實體中最小的不可再分割的元素標示體元：類似于面內的標示點，用來標示一個三維體空間3維空間對象定義3維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系內133.空間對象描述空間對象種類：矢量、柵格矢量空間對象歸結為：點、線、面、體柵格空間對象歸結為：像素空間對象描述：由幾何特性、屬性特性和空間對象關系描述組成幾何特性：坐標、角度、方向、距離、周長、面積、體積等屬性特性：分類分級、定性、定量和地名描述空間對象關系：相鄰、相離、相交、包含、重合矢量空間對象具有幾何特性、屬性特性和空間對象關系描述，而柵格空間對象具有幾何特性、屬性特性3.空間對象描述空間對象種類：矢量、柵格14第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件153.空間對象關系矢量空間對象才有空間對象關系描述矢量空間對象關系種類：相鄰、相離、相交、包含、重合空間對象關系形式：點與點、點與線、點與面、線與線、線與面、面與面3.空間對象關系矢量空間對象才有空間對象關系描述163.空間對象關系－－點與點鄰接關系：兩個點鄰接同一位置（相隔0公里的兩個獨立水塔）相交關系：等同重合關系相離關系：兩個點不在同一位置（相隔10公里的兩個獨立水塔）包含關系：等同重合關系重合關系：兩個點在同一位置（兩條路交叉口的信號燈重合）3.空間對象關系－－點與點鄰接關系：兩個點鄰接同一位置（相隔173.空間對象關系－－點與線鄰接關系：點在線的端點上（收費站往往在道路的一端）相交關系：點在線上（標示牌往往在道路的某一位置上）相離關系：點不在線的端點或線上（獨立房屋在道路的一旁）包含關系：線包含點等同相交關系，點包含線等同不存在重合關系：不存在3.空間對象關系－－點與線鄰接關系：點在線的端點上（收費站往183.空間對象關系－－點與面鄰接關系：點在面的公共邊界交點上（一個居民地正好在幾個行政區(qū)劃邊界上）相交關系：點在面的邊界上（一個居民地正好在某一行政區(qū)劃邊界上）相離關系：點遠離面的邊界（水塔遠離水庫5公里）包含關系：面包含點，點落在面內（沙漠區(qū)域中的一棵樹），點包含面不存在重合關系：不存在3.空間對象關系－－點與面鄰接關系：點在面的公共邊界交點上（193.空間對象關系－－線與線鄰接關系：兩條線相鄰接，有一公共結點（某高速公路與108國道相接）相交關系：兩條線平面相交或立體相交（道路與河流相交，高速公路與108國道通過立交橋相交）相離關系：兩條線沒有交點（與高速公路平行的108國道）包含關系：一條線完全或部分包含了另一條線（行政邊界包含了一段河流，杭州灣大橋）重合關系：一條線與另一條線完全重合（道路與地下管線）3.空間對象關系－－線與線鄰接關系：兩條線相鄰接，有一公共結203.空間對象關系－－線與面鄰接關系：線是面的全部或部分邊界（長江有一段是湖北和江西的邊界）相交關系：一條線部分或全部穿過一個面（穿過一個行政邊界的道路）相離關系：面與線相互隔離（與水庫相隔5公里的高速公路）包含關系：一條線完全落入面內（行政邊界內包含了一條道路）重合關系：不存在3.空間對象關系－－線與面鄰接關系：線是面的全部或部分邊界（213.空間對象關系－－面與面鄰接關系：兩個面通過公用邊界相鄰（湖北和江西相鄰）相交關系：一個面與另一個面部分相交（兩個不同時期的土地多邊形疊加）相離關系：面與面相互隔離（與水庫相隔5公里的湖泊）包含關系：一個面完全落入另一個面內（省級行政邊界內包含了縣級行政邊界）重合關系：不存在3.空間對象關系－－面與面鄰接關系：兩個面通過公用邊界相鄰（22第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件233.空間對象關系－－空間拓撲關系空間對象關系：相鄰、相離、相交、包含、重合相離、相交、重合空間對象關系：不適合用固定的表達式（數(shù)學計算）事先表達出來相鄰和包含空間對象關系：適合用固定的表達式（數(shù)學計算）事先表達出來空間對象關系異常復雜，一部分用空間拓撲關系表達，另一部分空間操作（數(shù)學計算）表達空間對象關系表達＝空間拓撲關系＋空間操作（數(shù)學計算）空間拓撲關系：相鄰和包含空間操作：相離、相交、重合3.空間對象關系－－空間拓撲關系空間對象關系：相鄰、相離、相24空間拓撲關系定義：討論相鄰和包含拓撲關系具有空間拓撲關系的點、線、面：對應拓撲點（實體點，非實體點）、拓撲鏈（線段，弧段，鏈）、拓撲面（多邊形）實際上就是拓撲點、拓撲鏈、拓撲面之間的空間拓撲關系空間拓撲關系特性：幾何特性相差很大，但它們的拓撲結構相同空間拓撲關系定義：討論相鄰和包含拓撲關系25aabbcceeddaabbcceedd26拓撲關系－－顯式表達拓撲點、拓撲鏈、拓撲面之間的空間拓撲關系都用關系表顯式地表達出來拓撲點關聯(lián)拓撲點、拓撲點關聯(lián)拓撲鏈、拓撲點關聯(lián)拓撲面拓撲鏈關聯(lián)拓撲點、拓撲鏈關聯(lián)拓撲鏈、拓撲鏈關聯(lián)拓撲面拓撲面關聯(lián)拓撲點、拓撲面關聯(lián)拓撲鏈、拓撲面關聯(lián)拓撲面、拓撲面包含拓撲面優(yōu)點：拓撲關系明顯，數(shù)據(jù)提取速度快缺點：數(shù)據(jù)冗余，拓撲數(shù)據(jù)不能以定長關系表格形式存儲拓撲關系－－顯式表達拓撲點、拓撲鏈、拓撲面之間的空間拓撲關系27拓撲點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n拓撲點拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n拓撲點拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲鏈拓撲點1拓撲點2......拓撲點n拓撲鏈拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n拓撲鏈拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲面拓撲點1拓撲點2......拓撲點n拓撲面拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n拓撲面拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n拓撲點拓撲鏈1拓撲28拓撲關系－－隱式表達拓撲鏈始拓撲點終拓撲點左拓撲面右拓撲面1.能夠派生出所有的以顯示表達的拓撲關系2.避免數(shù)據(jù)存儲冗余3.拓撲數(shù)據(jù)能以定長關系表格形式存儲拓撲關系－－隱式表達拓撲鏈始拓撲點終拓撲點左拓撲面右拓撲面1294.空間對象的矢量表達矢量模型最小單元與它表達的真實世界空間實體有直接的對應關系矢量表達內容：空間位置、屬性信息、拓撲關系無拓撲關系空間對象的矢量表達有拓撲關系空間對象的矢量表達4.空間對象的矢量表達矢量模型最小單元與它表達的真實世界空間304.空間對象的矢量表達－－無拓撲關系稱面條矢量數(shù)據(jù)模型，僅記錄空間位置和屬性信息點目標：【目標標識，屬性信息，（X、Y、Z）】鏈目標：【目標標識，屬性信息，（X1、Y1、Z1），.

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.（Xn、Yn、Zn）】面目標：【目標標識，屬性信息，（X1、Y1、Z1），.

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.（Xn、Yn、Zn），（X1、Y1、Z1）】優(yōu)點：數(shù)據(jù)提取速度快缺點：不存儲拓撲關系，產生裂隙和數(shù)據(jù)冗余，如面的邊界數(shù)據(jù)獲取和存儲兩次4.空間對象的矢量表達－－無拓撲關系稱面條矢量數(shù)據(jù)模型，僅記314.空間對象的矢量表達－－有拓撲關系拓撲關系有兩種表達方式：顯式表達和隱式表達顯式表達：數(shù)據(jù)提取速度快，坐標數(shù)據(jù)和拓撲關系數(shù)據(jù)冗余隱式表達：數(shù)據(jù)提取速度慢，坐標數(shù)據(jù)和拓撲關系數(shù)據(jù)不冗余4.空間對象的矢量表達－－有拓撲關系拓撲關系有兩種表達方式：32顯式表達點屬性信息拓撲關系X、Y、Z點與點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n點與鏈拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n點與面拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲關系點與點點與鏈點與面顯式表達點屬性信息拓撲關系X、Y、Z點與點拓撲點1拓撲點2.33鏈屬性信息拓撲關系（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2），.

.（Xn、Yn、Zn）鏈與點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n鏈與點拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n鏈與面拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲關系鏈與點鏈與點鏈與面鏈屬性信息拓撲關系（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2）34面屬性信息拓撲關系（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2），.

.（Xn、Yn、Zn），（X1、Y1、Z1）面與點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n面與鏈拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n面與面拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲關系面與點面與鏈面與面面屬性信息拓撲關系（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2）35點屬性信息X、Y、Z鏈屬性信息起始點終結點左面右面鏈（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2），.

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.（Xn、Yn、Zn）面屬性信息X、Y、Z隱式表達點屬性信息X、Y、Z鏈屬性信息起始點終結點左面右面鏈（X1、364.空間對象的矢量表達－－屬性信息空間對象有詳細的屬性信息描述，地理要素不同，屬性信息不同屬性信息：分類信息、分級信息、定性信息、定量信息、地名信息分類信息：不同類別地理要素（如交通要素）分級信息：地理要素的分級特征（如交通層：國道、省道、縣道、鄉(xiāng)道）定性信息：地理要素的質量描述（如國道的鋪面性質）定量信息：地理要素的數(shù)量描述（如國道的寬度）地名信息：地理要素的名稱描述（如國道的名稱）4.空間對象的矢量表達－－屬性信息空間對象有詳細的屬性信息描37屬性信息結構可設為定長和不定長結構：定長結構就是各地理要素屬性信息結構相同，不定長結構是各地理要素屬性信息結構不相同由于各地理要素屬性信息不同，因此一般使用不定長的地理要素屬性信息結構屬性信息結構可設為定長和不定長結構：定長結構就是各地理要素屬38第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件395.空間對象的柵格表達柵格數(shù)據(jù)結構就是像元陣列，每個像元由行列號確定它的位置，像元具有顏色或灰度屬性值與矢量模型不一樣，柵格模型最小單元與它表達的真實世界空間實體沒有直接的對應關系柵格結構的顯著特點是：屬性明顯，定位隱含點實體表示為一個像元，線實體表示為在一定方向上連接成串的相鄰像元集合，面實體表示為聚集在一起的相鄰像元集合DRG和DOM屬于典型的柵格結構，每個像元的數(shù)字表示影像的顏色或灰度屬性值5.空間對象的柵格表達柵格數(shù)據(jù)結構就是像元陣列，每個像元由行40第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件41第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件425.空間對象的柵格表達－－層的概念每個柵格數(shù)據(jù)層的像元只能具有一個屬性編碼同一像元要表示多種屬性編碼，則需要多個柵格數(shù)據(jù)層多個柵格數(shù)據(jù)層的疊加，表示著同一像元屬性編碼的融合5.空間對象的柵格表達－－層的概念每個柵格數(shù)據(jù)層的像元只能具435.空間對象的柵格表達－－數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)組織方式：以像元為紀錄的序列，以層為紀錄的序列，以層內多邊形為紀錄的序列以像元為紀錄的序列，節(jié)省了許多存儲空間以層為紀錄的序列，形式最為簡單以層內多邊形為紀錄的序列，節(jié)省了許多存儲屬性編碼的空間5.空間對象的柵格表達－－數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)組織方式：以像元為紀錄44數(shù)據(jù)文件像元1像元坐標層1屬性編碼層n屬性編碼像元2像元n數(shù)據(jù)文件層1像元坐標屬性編碼層2層n像元1像元n數(shù)據(jù)文件層1像元1坐標屬性編碼層2層n多邊形1多邊形n像元n坐標數(shù)據(jù)文件像元1像元坐標層1屬性編碼層n屬性編碼像元2像元n數(shù)455.空間對象的柵格表達－－編碼方法直接柵格編碼（直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個數(shù)據(jù)矩陣，逐行或逐列逐個記錄代碼，還可采用其他特殊的順序）壓縮編碼方法（就是用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可能多的信息，其類型又有信息無損編碼和信息有損編碼之分，如四叉樹編碼等）在地理信息系統(tǒng)中多采用信息無損編碼，而對原始遙感影像進行壓縮編碼時，有時也采取有損壓縮編碼方法主要介紹直接柵格編碼和壓縮編碼的四叉樹編碼5.空間對象的柵格表達－－編碼方法直接柵格編碼（直接編碼就是46直接柵格編碼直接柵格編碼47壓縮編碼－－四叉樹編碼將圖像區(qū)域劃分為四個大小相同的象限，而每個象限又可根據(jù)一定規(guī)則判斷是否繼續(xù)等分為次一層的四個象限其終止判據(jù)是，不管是哪一層上的象限，只要劃分到該象限所有格網含有相同的值時，則不再繼續(xù)劃分，否則將該象限一直劃分到格網含有相同的值為止然后采用以層內多邊形為紀錄的序列方法進行數(shù)據(jù)組織四叉樹通過樹狀結構記錄這種劃分達到壓縮的目的，并通過這種四叉樹狀結構實現(xiàn)查詢、修改、量算等操作壓縮編碼－－四叉樹編碼將圖像區(qū)域劃分為四個大小相同的象限，而486.矢量數(shù)據(jù)結構特點表示地理數(shù)據(jù)的精度較高數(shù)據(jù)量小能完整的描述拓撲關系圖形輸出漂亮坐標、屬性和拓撲數(shù)據(jù)更新、綜合能實現(xiàn)能方便地表示地物的屬性信息嚴密的數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)結構復雜技術實現(xiàn)難度大6.矢量數(shù)據(jù)結構特點表示地理數(shù)據(jù)的精度較高496.柵格數(shù)據(jù)結構特點數(shù)據(jù)結構簡單數(shù)據(jù)疊加方便數(shù)據(jù)量大減少數(shù)據(jù)量會損失精度圖形輸出效果不好沒有拓撲關系技術實現(xiàn)難度小6.柵格數(shù)據(jù)結構特點數(shù)據(jù)結構簡單507.混合數(shù)據(jù)結構與一體化數(shù)據(jù)結構矢量與柵格數(shù)據(jù)結構是一邏輯對偶矢量與柵格數(shù)據(jù)結構優(yōu)缺點互補矢量數(shù)據(jù)結構的代表是電子地圖，柵格數(shù)據(jù)結構的代表是遙感影像電子地圖、遙感影像的組合應用廣泛，具有不可替代的作用必須研究矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)混合或一體化存儲和處理7.混合數(shù)據(jù)結構與一體化數(shù)據(jù)結構矢量與柵格數(shù)據(jù)結構是一邏輯對51混合結構一種形式是矢量、柵格數(shù)據(jù)不作任何處理，分別用它們各自的數(shù)據(jù)結構存儲和管理，需要時進行統(tǒng)一的顯示、查詢和分析已在許多系統(tǒng)中實現(xiàn)，尤其是柵格數(shù)據(jù)作為GIS的圖像背景矢量與柵格數(shù)據(jù)結合處理混合結構一種形式是矢量、柵格數(shù)據(jù)不作任何處理，分別用它們各自52一體化結構具有矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)結構的特點，即通過矢量數(shù)據(jù)能查詢到柵格數(shù)據(jù)，通過柵格數(shù)據(jù)能查詢到矢量數(shù)據(jù)理論基礎是：矢量數(shù)據(jù)柵格化，實際上就是對矢量點、線、面柵格化點用基本格網中的細格網像元表示線用基本格網中的細格網像元填充表示，填充方式為線的形狀面用基本格網中的細格網像元填充表示，填充方式為面的邊界和面的內部一體化結構具有矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)結構的特點，即通過矢量數(shù)據(jù)能53粗格網基本格網細格網粗格網基本格網細格網54線屬性信息起始點終結點左面右面點屬性信息X、Y、Z點的像元穿越粗網格和基本格網位置線（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2），.

.（Xn、Yn、Zn）填充線形的像元集合穿越粗網格和基本格網位置面屬性信息X、Y、Z填充面內部形狀的像元集合穿越粗網格和基本格網位置線屬性信息起始點終結點左面右面點屬性信息X、Y、Z點的像元穿558.空間對象的地面高程模型數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，簡稱DEM），是地形表面形態(tài)高程信息的數(shù)字表達由于傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構都是二維的，數(shù)字高程模型的建立是三維的一個必要補充DEM表示方式：數(shù)學方式（整體擬合和局部擬合），圖形方式（點數(shù)據(jù)和線數(shù)據(jù)）8.空間對象的地面高程模型數(shù)字高程模型（DigitalEl56第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件57數(shù)學方法表達：采用整體擬合方法，根據(jù)區(qū)域高程點，用傅立葉級數(shù)和高次多項式擬合地面高程曲面。也可用局部擬合方法，將地表復雜表面分成正方形規(guī)則區(qū)域或面積大致相等的不規(guī)則區(qū)域進行分塊搜索，根據(jù)有限個點進行擬合形成高程曲面線圖形方法：線模式，等高線是表示地形最常見的形式。其它的地形特征線也是表達地面高程的重要信息源，如山脊線、谷底線、海岸線及坡度變換線等；點圖形方法：點模式，用離散采樣數(shù)據(jù)點建立DEM，數(shù)據(jù)采樣可以按規(guī)則格網采樣，可以是密度一致的或不一致的；可以是不規(guī)則采樣，如不規(guī)則三角網等；數(shù)學方法表達：采用整體擬合方法，根據(jù)區(qū)域高程點，用傅立葉級數(shù)58廣義的DEM包括：數(shù)學方式（整體擬合和局部擬合）、等高線、規(guī)則格網、不規(guī)則格網、三角網等所有表達地面高程的數(shù)字表示狹義DEM包括：規(guī)則格網、不規(guī)則格網和三角網表示通常DEM最主要的二種表示模型是：規(guī)則格網模型和三角網模型

廣義的DEM包括：數(shù)學方式（整體擬合和局部擬合）、等高線、規(guī)598.空間對象的地面高程模型－－規(guī)則格網規(guī)則網格通常是正方形規(guī)則網格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網單元，每個格網單元的四個點分別對應一個高程數(shù)值數(shù)學上可以表示為一個矩陣，在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組，數(shù)組的一個元素，對應一個高程值許多國家提供的DEM數(shù)據(jù)都是規(guī)則格網利用DEM很容易地計算等高線、坡度坡向、山坡陰影和自動提取流域地等8.空間對象的地面高程模型－－規(guī)則格網規(guī)則網格通常是正方形60第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件61格網DEM的缺點是不能準確表示地形的結構和細部，為避免這些問題，可采用附加地形特征數(shù)據(jù)，如地形特征點、山脊線、谷底線、斷裂線，以描述地形結構格網DEM的另一個缺點是數(shù)據(jù)量過大，給數(shù)據(jù)管理帶來了不方便，通常要進行壓縮存儲在地形平坦的地方，存在大量的數(shù)據(jù)冗余在不改變格網大小的情況下，難以表達復雜地形的突變現(xiàn)象DEM數(shù)據(jù)無損壓縮可以采用普通的柵格數(shù)據(jù)壓縮方式，如四叉樹等規(guī)則格網DEM的缺點格網DEM的缺點是不能準確表示地形的結構和細部，為避免這些問62等高線等高線模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一條等高線對應一個已知的高程值，這樣一系列等高線集合和它們的高程值一起就構成了一種地面高程模型等高線通常被存成一個有序的坐標點對序列，可認為是一條帶有高程值屬性的弧段等高線模型只表達了區(qū)域的部分高程值，往往需要一種插值方法來計算落在等高線外的其它點的高程等高線等高線模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一條等高線63第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件64等高線生成規(guī)則格網DEM包括移動二元曲面法、距離加權平均法、斷面法、最大坡度法、有限元結合最小二乘配置法等最大坡度、斷面算法比較適合山地和丘陵地；有限元結合最小二乘配置法適合于平原地區(qū)；移動二元曲面則適合曲率變化比較均勻，地形起伏變化不大的地區(qū)等高線生成規(guī)則格網DEM等高線生成規(guī)則格網DEM包括移動二元曲面法、距離加權平均法、65第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件66第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件67第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件688.空間對象的地面高程模型－－三角網不規(guī)則三角網是另一種表示數(shù)字高程模型的方法它既減少規(guī)則格網方法帶來的數(shù)據(jù)冗余，同時在計算（如坡度）效率方面又優(yōu)于純粹基于等高線的方法TIN模型根據(jù)區(qū)域有限個點集將區(qū)域劃分為相連的三角面網絡，區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內TIN的數(shù)據(jù)存儲方式比格網DEM復雜，它不僅要存儲每個點的高程，還要存儲其平面坐標、節(jié)點連接的拓撲關系，三角形及鄰接三角形等關系

8.空間對象的地面高程模型－－三角網不規(guī)則三角網是另一種表示69三角網的一種存儲方式

三角網的一種存儲方式70不規(guī)則三角網數(shù)字高程由連續(xù)的三角面組成，三角面的形狀和大小取決于不規(guī)則分布的測點，或節(jié)點的位置和密度不規(guī)則三角網與規(guī)則格網方法不同之處是隨地形起伏變化的復雜性而改變采樣點的密度和決定采樣點的位置因而它能夠避免地形平坦時的數(shù)據(jù)冗余，又能按地形特征點如山脊、山谷線、地形變化線等表示數(shù)字高程特征在不改變格網大小的情況下，可以方便表達復雜地形的突變現(xiàn)象不規(guī)則三角網數(shù)字高程由連續(xù)的三角面組成，三角面的形狀和大小取719.空間對象的編碼體系分類編碼原則：要素編碼依據(jù)其自然地理、人文和工程、軍事應用和專題應用分類編碼分類編碼科學性：分類編碼依據(jù)要素的本質屬性進行，確保編碼對象為完整實體；要素的描述性信息（質量、數(shù)量、空間分布特征）不參與編碼分類編碼適用性：分類編碼應適合于計算機、地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術對數(shù)據(jù)的處理、管理以及應用分類編碼通用性（地形圖、航海圖、航空圖所有要素綜合分類、分級、統(tǒng)一定義，統(tǒng)一編碼，實現(xiàn)各圖種數(shù)據(jù)共享、相互兼容）9.空間對象的編碼體系分類編碼原則：要素編碼依據(jù)其自然地理、72分類編碼唯一性：分類編碼不受比例尺限制，各種比例尺同一實體唯一編碼，便于不同比例尺數(shù)據(jù)相互轉換要素編碼可擴充性：為滿足不同用戶和發(fā)展的需要，編碼應具有可擴充性基礎信息要素分類：自然地理要素，依據(jù)地形圖圖式將具有共同特性和關系的要素歸類、分類、分級專題要素分類：航海要素等專題要素以滿足航海需要為原則，參考中國海圖圖式和相關國際標準進行分類、分級特殊要素分類：航空要素、軍事要素等融入相應的類分類編碼唯一性：分類編碼不受比例尺限制，各種比例尺同一實體唯739.空間對象的編碼體系－－組成基礎地理信息要素編碼由6位數(shù)組成：大類碼（兩位）、小類碼（兩位）和順序碼（兩位）大類碼為要素的分類碼（層碼），小類碼為要素的亞分類，順序碼為要素的識別碼，共同構成一要素的唯一標識碼編碼結構如下：××××××大小順類類序碼碼碼

9.空間對象的編碼體系－－組成基礎地理信息要素編碼由6位數(shù)組74大類碼從11開始編碼至28；小類碼從01開始編碼，99則作為特殊圖形編碼段；順序碼從00開始編碼。大類碼、小類碼和順序碼都留有足夠的擴充編碼的區(qū)段，大類碼60-90為自定義擴充區(qū)域，小類碼60-90為自定義擴充區(qū)域，順序碼60-90為自定義擴充區(qū)域大類碼從11開始編碼至28；75作業(yè)空間拓撲關系的顯式表達和隱式表達形式？空間對象的矢量表達模型？空間對象的柵格表達模型？空間對象的地面高程模型（DEM）表達模型？作業(yè)空間拓撲關系的顯式表達和隱式表達形式？空間對象的矢量表達76第三章空間數(shù)據(jù)模型鄒逸江第三章空間數(shù)據(jù)模型鄒逸江77目錄地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象空間對象及其定義空間對象描述空間對象關系空間對象的矢量表達空間對象的柵格表達矢量與柵格數(shù)據(jù)結構比較混合數(shù)據(jù)結構與一體化數(shù)據(jù)結構空間對象的地面高程模型表達空間對象的編碼體系目錄地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象781.地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象－－地理系統(tǒng)地理系統(tǒng)是個開放的復雜系統(tǒng)，所謂開放就是與其它系統(tǒng)有關聯(lián)，所謂復雜就是子系統(tǒng)種類非常多地理系統(tǒng)主要涉及地球內部系統(tǒng)、地球表層空間、天體系統(tǒng)GIS涉及范圍主要在地球表層空間，即巖石圈、水圈、生物圈、大氣圈地理系統(tǒng)：自然環(huán)境系統(tǒng)和社會經濟環(huán)境系統(tǒng)，系統(tǒng)中各種要素特征都與地理空間位置有關1.地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象－－地理系統(tǒng)地理系統(tǒng)是個開放的復雜系統(tǒng)79地理系統(tǒng)地球內部系統(tǒng)天體系統(tǒng)自然環(huán)境系統(tǒng)專題環(huán)境系統(tǒng)地貌、土壤、氣候、土地利用、水文、生物、海洋、......人口、工業(yè)農業(yè)、交通運輸、建筑、商業(yè)、貿易業(yè)、科學、教育、衛(wèi)生、體育、金融、財政、......人地關系系統(tǒng)地球表層空間地理系統(tǒng)地球內部系統(tǒng)天體系統(tǒng)自然環(huán)境系統(tǒng)專題環(huán)境系統(tǒng)地貌、土80第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件81地理要素水系（岸線、岸；河流；運河、渠道；湖泊、水庫、池塘；水利設施；其它水系要素；一般堤；防波堤；港口、碼頭；泊位、系泊絞纜設施；陸地、海洋、島嶼；干出灘等）交通（鐵路；鐵路車站及附屬設施；公路；其它道路；附屬建筑物等）居民地及附屬設施（建筑物；街區(qū)；其它建筑物等）地貌（等高線；地貌高程；雪山地貌；黃土地貌；巖溶地貌；風塵地貌；火山地貌；其他地貌等）植被（林地；田地；地類界線等）土質（泥、沙、礫石等）管線（電力線；通信線；管道）境界與政區(qū)（國界；國內境界；行政區(qū)；其他界線）測量控制點獨立地物地理要素水系（岸線、岸；河流；運河、渠道；湖泊、水庫、池塘；821.地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象－－地理現(xiàn)象呈點狀分布的地理現(xiàn)象（城鎮(zhèn)、居民地、車站、工廠、火山口、山峰等）呈線狀分布的地理現(xiàn)象（河流、海岸、鐵路、公路、地下管線等）呈面狀分布的地理現(xiàn)象（土壤、耕地、森林、草原、沙漠等）呈體狀分布的地理現(xiàn)象（云、水體、礦體、地鐵站、高層建筑等）1.地理系統(tǒng)與地理現(xiàn)象－－地理現(xiàn)象呈點狀分布的地理現(xiàn)象（城鎮(zhèn)832.空間對象及其定義將地理現(xiàn)象進行抽象得到空間對象空間對象分為0、1、2、3維簡單和復雜對象，其中復雜對象由0、1、2、3維對象組合而成0維空間對象的定義1維空間對象的定義2維空間對象的定義3維空間對象的定義2.空間對象及其定義將地理現(xiàn)象進行抽象得到空間對象840維空間對象定義0維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系中的一對坐標0維空間對象包括：實體點，非實體點和像素點實體點：標示地理要素點特征位置的幾何點非實體點：標示地理要素其它特征位置幾何點（1）標號點：標示地理要素文本信息位置幾何點（2）面標示點：標示地理要素面特征位置幾何點（3）拓撲節(jié)點：標示地理要素拓撲關系拓撲鏈的公共接點（4）節(jié)點：用于組成鏈的幾何點集合像素點：用于標示圖像柵格點0維空間對象定義0維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系中851維空間對象定義1維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系中的若干個坐標對序列1維空間對象包括：線段，弧段，鏈線段：兩節(jié)點間的直線弧段：是形成一曲線的節(jié)點軌跡，可用數(shù)學函數(shù)定義鏈：由弧段或線段組合而成，即弧段或線段的無分支而有方向的序列集合1維空間對象定義1維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系中86鏈包括：網鏈，面鏈和環(huán)鏈網鏈：一條可以不能定位左右多邊形，但能定位始末拓撲節(jié)點的鏈，是二維網絡拓撲組成部分，如交通網面鏈：一條可以顯示地定位左右多邊形，能定位始末節(jié)點的鏈，是二維面拓撲組成部分，如行政區(qū)劃環(huán)鏈：一個由不相交的面鏈產生的閉合序列集合，環(huán)鏈表示一個封閉的邊界，如獨立湖泊鏈包括：網鏈，面鏈和環(huán)鏈872維空間對象定義2維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系內的二維延展特征2維空間對象包括：面，環(huán)，標示點面：公共面鏈組成的，如行政區(qū)劃環(huán)：環(huán)鏈組成的，如獨立湖泊標示點：表示面或環(huán)屬性的代表點內面：包括其邊界的內部稱內部面外面：包括其邊界的外部稱外部面GIS通常討論的是內面2維空間對象定義2維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系內883維空間對象定義3維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系內的三維延展特征3維空間對象包括：體，體元，標示體元體：由多個體元和相應的標示體元組合而成體元：表示三維實體的體元素，是一種方形實體，是三維實體中最小的不可再分割的元素標示體元：類似于面內的標示點，用來標示一個三維體空間3維空間對象定義3維空間對象：具有數(shù)學坐標系或測量坐標系內893.空間對象描述空間對象種類：矢量、柵格矢量空間對象歸結為：點、線、面、體柵格空間對象歸結為：像素空間對象描述：由幾何特性、屬性特性和空間對象關系描述組成幾何特性：坐標、角度、方向、距離、周長、面積、體積等屬性特性：分類分級、定性、定量和地名描述空間對象關系：相鄰、相離、相交、包含、重合矢量空間對象具有幾何特性、屬性特性和空間對象關系描述，而柵格空間對象具有幾何特性、屬性特性3.空間對象描述空間對象種類：矢量、柵格90第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件913.空間對象關系矢量空間對象才有空間對象關系描述矢量空間對象關系種類：相鄰、相離、相交、包含、重合空間對象關系形式：點與點、點與線、點與面、線與線、線與面、面與面3.空間對象關系矢量空間對象才有空間對象關系描述923.空間對象關系－－點與點鄰接關系：兩個點鄰接同一位置（相隔0公里的兩個獨立水塔）相交關系：等同重合關系相離關系：兩個點不在同一位置（相隔10公里的兩個獨立水塔）包含關系：等同重合關系重合關系：兩個點在同一位置（兩條路交叉口的信號燈重合）3.空間對象關系－－點與點鄰接關系：兩個點鄰接同一位置（相隔933.空間對象關系－－點與線鄰接關系：點在線的端點上（收費站往往在道路的一端）相交關系：點在線上（標示牌往往在道路的某一位置上）相離關系：點不在線的端點或線上（獨立房屋在道路的一旁）包含關系：線包含點等同相交關系，點包含線等同不存在重合關系：不存在3.空間對象關系－－點與線鄰接關系：點在線的端點上（收費站往943.空間對象關系－－點與面鄰接關系：點在面的公共邊界交點上（一個居民地正好在幾個行政區(qū)劃邊界上）相交關系：點在面的邊界上（一個居民地正好在某一行政區(qū)劃邊界上）相離關系：點遠離面的邊界（水塔遠離水庫5公里）包含關系：面包含點，點落在面內（沙漠區(qū)域中的一棵樹），點包含面不存在重合關系：不存在3.空間對象關系－－點與面鄰接關系：點在面的公共邊界交點上（953.空間對象關系－－線與線鄰接關系：兩條線相鄰接，有一公共結點（某高速公路與108國道相接）相交關系：兩條線平面相交或立體相交（道路與河流相交，高速公路與108國道通過立交橋相交）相離關系：兩條線沒有交點（與高速公路平行的108國道）包含關系：一條線完全或部分包含了另一條線（行政邊界包含了一段河流，杭州灣大橋）重合關系：一條線與另一條線完全重合（道路與地下管線）3.空間對象關系－－線與線鄰接關系：兩條線相鄰接，有一公共結963.空間對象關系－－線與面鄰接關系：線是面的全部或部分邊界（長江有一段是湖北和江西的邊界）相交關系：一條線部分或全部穿過一個面（穿過一個行政邊界的道路）相離關系：面與線相互隔離（與水庫相隔5公里的高速公路）包含關系：一條線完全落入面內（行政邊界內包含了一條道路）重合關系：不存在3.空間對象關系－－線與面鄰接關系：線是面的全部或部分邊界（973.空間對象關系－－面與面鄰接關系：兩個面通過公用邊界相鄰（湖北和江西相鄰）相交關系：一個面與另一個面部分相交（兩個不同時期的土地多邊形疊加）相離關系：面與面相互隔離（與水庫相隔5公里的湖泊）包含關系：一個面完全落入另一個面內（省級行政邊界內包含了縣級行政邊界）重合關系：不存在3.空間對象關系－－面與面鄰接關系：兩個面通過公用邊界相鄰（98第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件993.空間對象關系－－空間拓撲關系空間對象關系：相鄰、相離、相交、包含、重合相離、相交、重合空間對象關系：不適合用固定的表達式（數(shù)學計算）事先表達出來相鄰和包含空間對象關系：適合用固定的表達式（數(shù)學計算）事先表達出來空間對象關系異常復雜，一部分用空間拓撲關系表達，另一部分空間操作（數(shù)學計算）表達空間對象關系表達＝空間拓撲關系＋空間操作（數(shù)學計算）空間拓撲關系：相鄰和包含空間操作：相離、相交、重合3.空間對象關系－－空間拓撲關系空間對象關系：相鄰、相離、相100空間拓撲關系定義：討論相鄰和包含拓撲關系具有空間拓撲關系的點、線、面：對應拓撲點（實體點，非實體點）、拓撲鏈（線段，弧段，鏈）、拓撲面（多邊形）實際上就是拓撲點、拓撲鏈、拓撲面之間的空間拓撲關系空間拓撲關系特性：幾何特性相差很大，但它們的拓撲結構相同空間拓撲關系定義：討論相鄰和包含拓撲關系101aabbcceeddaabbcceedd102拓撲關系－－顯式表達拓撲點、拓撲鏈、拓撲面之間的空間拓撲關系都用關系表顯式地表達出來拓撲點關聯(lián)拓撲點、拓撲點關聯(lián)拓撲鏈、拓撲點關聯(lián)拓撲面拓撲鏈關聯(lián)拓撲點、拓撲鏈關聯(lián)拓撲鏈、拓撲鏈關聯(lián)拓撲面拓撲面關聯(lián)拓撲點、拓撲面關聯(lián)拓撲鏈、拓撲面關聯(lián)拓撲面、拓撲面包含拓撲面優(yōu)點：拓撲關系明顯，數(shù)據(jù)提取速度快缺點：數(shù)據(jù)冗余，拓撲數(shù)據(jù)不能以定長關系表格形式存儲拓撲關系－－顯式表達拓撲點、拓撲鏈、拓撲面之間的空間拓撲關系103拓撲點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n拓撲點拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n拓撲點拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲鏈拓撲點1拓撲點2......拓撲點n拓撲鏈拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n拓撲鏈拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲面拓撲點1拓撲點2......拓撲點n拓撲面拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n拓撲面拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n拓撲點拓撲鏈1拓撲104拓撲關系－－隱式表達拓撲鏈始拓撲點終拓撲點左拓撲面右拓撲面1.能夠派生出所有的以顯示表達的拓撲關系2.避免數(shù)據(jù)存儲冗余3.拓撲數(shù)據(jù)能以定長關系表格形式存儲拓撲關系－－隱式表達拓撲鏈始拓撲點終拓撲點左拓撲面右拓撲面11054.空間對象的矢量表達矢量模型最小單元與它表達的真實世界空間實體有直接的對應關系矢量表達內容：空間位置、屬性信息、拓撲關系無拓撲關系空間對象的矢量表達有拓撲關系空間對象的矢量表達4.空間對象的矢量表達矢量模型最小單元與它表達的真實世界空間1064.空間對象的矢量表達－－無拓撲關系稱面條矢量數(shù)據(jù)模型，僅記錄空間位置和屬性信息點目標：【目標標識，屬性信息，（X、Y、Z）】鏈目標：【目標標識，屬性信息，（X1、Y1、Z1），.

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.（Xn、Yn、Zn）】面目標：【目標標識，屬性信息，（X1、Y1、Z1），.

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.（Xn、Yn、Zn），（X1、Y1、Z1）】優(yōu)點：數(shù)據(jù)提取速度快缺點：不存儲拓撲關系，產生裂隙和數(shù)據(jù)冗余，如面的邊界數(shù)據(jù)獲取和存儲兩次4.空間對象的矢量表達－－無拓撲關系稱面條矢量數(shù)據(jù)模型，僅記1074.空間對象的矢量表達－－有拓撲關系拓撲關系有兩種表達方式：顯式表達和隱式表達顯式表達：數(shù)據(jù)提取速度快，坐標數(shù)據(jù)和拓撲關系數(shù)據(jù)冗余隱式表達：數(shù)據(jù)提取速度慢，坐標數(shù)據(jù)和拓撲關系數(shù)據(jù)不冗余4.空間對象的矢量表達－－有拓撲關系拓撲關系有兩種表達方式：108顯式表達點屬性信息拓撲關系X、Y、Z點與點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n點與鏈拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n點與面拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲關系點與點點與鏈點與面顯式表達點屬性信息拓撲關系X、Y、Z點與點拓撲點1拓撲點2.109鏈屬性信息拓撲關系（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2），.

.（Xn、Yn、Zn）鏈與點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n鏈與點拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n鏈與面拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲關系鏈與點鏈與點鏈與面鏈屬性信息拓撲關系（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2）110面屬性信息拓撲關系（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2），.

.（Xn、Yn、Zn），（X1、Y1、Z1）面與點拓撲點1拓撲點2......拓撲點n面與鏈拓撲鏈1拓撲鏈2......拓撲鏈n面與面拓撲面1拓撲面2......拓撲面n拓撲關系面與點面與鏈面與面面屬性信息拓撲關系（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2）111點屬性信息X、Y、Z鏈屬性信息起始點終結點左面右面鏈（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2），.

.

.（Xn、Yn、Zn）面屬性信息X、Y、Z隱式表達點屬性信息X、Y、Z鏈屬性信息起始點終結點左面右面鏈（X1、1124.空間對象的矢量表達－－屬性信息空間對象有詳細的屬性信息描述，地理要素不同，屬性信息不同屬性信息：分類信息、分級信息、定性信息、定量信息、地名信息分類信息：不同類別地理要素（如交通要素）分級信息：地理要素的分級特征（如交通層：國道、省道、縣道、鄉(xiāng)道）定性信息：地理要素的質量描述（如國道的鋪面性質）定量信息：地理要素的數(shù)量描述（如國道的寬度）地名信息：地理要素的名稱描述（如國道的名稱）4.空間對象的矢量表達－－屬性信息空間對象有詳細的屬性信息描113屬性信息結構可設為定長和不定長結構：定長結構就是各地理要素屬性信息結構相同，不定長結構是各地理要素屬性信息結構不相同由于各地理要素屬性信息不同，因此一般使用不定長的地理要素屬性信息結構屬性信息結構可設為定長和不定長結構：定長結構就是各地理要素屬114第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件1155.空間對象的柵格表達柵格數(shù)據(jù)結構就是像元陣列，每個像元由行列號確定它的位置，像元具有顏色或灰度屬性值與矢量模型不一樣，柵格模型最小單元與它表達的真實世界空間實體沒有直接的對應關系柵格結構的顯著特點是：屬性明顯，定位隱含點實體表示為一個像元，線實體表示為在一定方向上連接成串的相鄰像元集合，面實體表示為聚集在一起的相鄰像元集合DRG和DOM屬于典型的柵格結構，每個像元的數(shù)字表示影像的顏色或灰度屬性值5.空間對象的柵格表達柵格數(shù)據(jù)結構就是像元陣列，每個像元由行116第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件117第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件1185.空間對象的柵格表達－－層的概念每個柵格數(shù)據(jù)層的像元只能具有一個屬性編碼同一像元要表示多種屬性編碼，則需要多個柵格數(shù)據(jù)層多個柵格數(shù)據(jù)層的疊加，表示著同一像元屬性編碼的融合5.空間對象的柵格表達－－層的概念每個柵格數(shù)據(jù)層的像元只能具1195.空間對象的柵格表達－－數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)組織方式：以像元為紀錄的序列，以層為紀錄的序列，以層內多邊形為紀錄的序列以像元為紀錄的序列，節(jié)省了許多存儲空間以層為紀錄的序列，形式最為簡單以層內多邊形為紀錄的序列，節(jié)省了許多存儲屬性編碼的空間5.空間對象的柵格表達－－數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)組織方式：以像元為紀錄120數(shù)據(jù)文件像元1像元坐標層1屬性編碼層n屬性編碼像元2像元n數(shù)據(jù)文件層1像元坐標屬性編碼層2層n像元1像元n數(shù)據(jù)文件層1像元1坐標屬性編碼層2層n多邊形1多邊形n像元n坐標數(shù)據(jù)文件像元1像元坐標層1屬性編碼層n屬性編碼像元2像元n數(shù)1215.空間對象的柵格表達－－編碼方法直接柵格編碼（直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個數(shù)據(jù)矩陣，逐行或逐列逐個記錄代碼，還可采用其他特殊的順序）壓縮編碼方法（就是用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可能多的信息，其類型又有信息無損編碼和信息有損編碼之分，如四叉樹編碼等）在地理信息系統(tǒng)中多采用信息無損編碼，而對原始遙感影像進行壓縮編碼時，有時也采取有損壓縮編碼方法主要介紹直接柵格編碼和壓縮編碼的四叉樹編碼5.空間對象的柵格表達－－編碼方法直接柵格編碼（直接編碼就是122直接柵格編碼直接柵格編碼123壓縮編碼－－四叉樹編碼將圖像區(qū)域劃分為四個大小相同的象限，而每個象限又可根據(jù)一定規(guī)則判斷是否繼續(xù)等分為次一層的四個象限其終止判據(jù)是，不管是哪一層上的象限，只要劃分到該象限所有格網含有相同的值時，則不再繼續(xù)劃分，否則將該象限一直劃分到格網含有相同的值為止然后采用以層內多邊形為紀錄的序列方法進行數(shù)據(jù)組織四叉樹通過樹狀結構記錄這種劃分達到壓縮的目的，并通過這種四叉樹狀結構實現(xiàn)查詢、修改、量算等操作壓縮編碼－－四叉樹編碼將圖像區(qū)域劃分為四個大小相同的象限，而1246.矢量數(shù)據(jù)結構特點表示地理數(shù)據(jù)的精度較高數(shù)據(jù)量小能完整的描述拓撲關系圖形輸出漂亮坐標、屬性和拓撲數(shù)據(jù)更新、綜合能實現(xiàn)能方便地表示地物的屬性信息嚴密的數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)結構復雜技術實現(xiàn)難度大6.矢量數(shù)據(jù)結構特點表示地理數(shù)據(jù)的精度較高1256.柵格數(shù)據(jù)結構特點數(shù)據(jù)結構簡單數(shù)據(jù)疊加方便數(shù)據(jù)量大減少數(shù)據(jù)量會損失精度圖形輸出效果不好沒有拓撲關系技術實現(xiàn)難度小6.柵格數(shù)據(jù)結構特點數(shù)據(jù)結構簡單1267.混合數(shù)據(jù)結構與一體化數(shù)據(jù)結構矢量與柵格數(shù)據(jù)結構是一邏輯對偶矢量與柵格數(shù)據(jù)結構優(yōu)缺點互補矢量數(shù)據(jù)結構的代表是電子地圖，柵格數(shù)據(jù)結構的代表是遙感影像電子地圖、遙感影像的組合應用廣泛，具有不可替代的作用必須研究矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)混合或一體化存儲和處理7.混合數(shù)據(jù)結構與一體化數(shù)據(jù)結構矢量與柵格數(shù)據(jù)結構是一邏輯對127混合結構一種形式是矢量、柵格數(shù)據(jù)不作任何處理，分別用它們各自的數(shù)據(jù)結構存儲和管理，需要時進行統(tǒng)一的顯示、查詢和分析已在許多系統(tǒng)中實現(xiàn)，尤其是柵格數(shù)據(jù)作為GIS的圖像背景矢量與柵格數(shù)據(jù)結合處理混合結構一種形式是矢量、柵格數(shù)據(jù)不作任何處理，分別用它們各自128一體化結構具有矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)結構的特點，即通過矢量數(shù)據(jù)能查詢到柵格數(shù)據(jù)，通過柵格數(shù)據(jù)能查詢到矢量數(shù)據(jù)理論基礎是：矢量數(shù)據(jù)柵格化，實際上就是對矢量點、線、面柵格化點用基本格網中的細格網像元表示線用基本格網中的細格網像元填充表示，填充方式為線的形狀面用基本格網中的細格網像元填充表示，填充方式為面的邊界和面的內部一體化結構具有矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)結構的特點，即通過矢量數(shù)據(jù)能129粗格網基本格網細格網粗格網基本格網細格網130線屬性信息起始點終結點左面右面點屬性信息X、Y、Z點的像元穿越粗網格和基本格網位置線（X1、Y1、Z1），（X2、Y2、Z2），.

.（Xn、Yn、Zn）填充線形的像元集合穿越粗網格和基本格網位置面屬性信息X、Y、Z填充面內部形狀的像元集合穿越粗網格和基本格網位置線屬性信息起始點終結點左面右面點屬性信息X、Y、Z點的像元穿1318.空間對象的地面高程模型數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，簡稱DEM），是地形表面形態(tài)高程信息的數(shù)字表達由于傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構都是二維的，數(shù)字高程模型的建立是三維的一個必要補充DEM表示方式：數(shù)學方式（整體擬合和局部擬合），圖形方式（點數(shù)據(jù)和線數(shù)據(jù)）8.空間對象的地面高程模型數(shù)字高程模型（DigitalEl132第三章-空間數(shù)據(jù)模型課件133數(shù)學方法表達：采用整體擬合方法，根據(jù)區(qū)域高程點，用傅立葉級數(shù)和高次多項式擬合地面高程曲面。也可用局部擬合方法，將地表復雜表面分成正方形規(guī)則區(qū)域或面積大致相等的不規(guī)則區(qū)域進行分塊搜索，根據(jù)有限個點進行擬合形成高程曲面線圖形方法：線模式，等高線是表示地形最常見的形式。其它的地形特征線也是表達地面高程的重要信息源，如山脊線、谷底線、海岸線及坡度變換線等；點圖形方法：點模式，用離散采樣數(shù)據(jù)點建立DEM，數(shù)據(jù)采樣可以按規(guī)則格網采樣，可以是密度一致的或不一致的；可以是不規(guī)則采樣，如不規(guī)則三角網等；數(shù)學方法表達：采用整體擬合方法，根據(jù)區(qū)域高程點，用傅立葉級數(shù)134廣義的DEM包括：數(shù)學方式（整體擬合和局部擬合）、等高線、規(guī)則格網、不規(guī)則格網、三角網等所有表達地面高程的數(shù)字表示狹義DEM包括：規(guī)則格網、不規(guī)則格網和三角網表示通常DEM最主要的二種表示模型是：規(guī)則格網模型和三角網模型

廣義的DEM包括：數(shù)學方式（整體擬合和局部擬合）、等高線、規(guī)1358.空間對象的地面高程模型－－規(guī)則格網規(guī)則網格通常是正方形規(guī)則網格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網單元，每個格網單元的四個點分別對應一個高程數(shù)值數(shù)學上可以表示為一個矩陣，在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組，數(shù)組的一個元素，對應一個高程值許多國家提供的DEM數(shù)