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犐犆犛07.040;35.240.70

犃75

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

犌犅/犜23707—2009/犐犛犗19107:2003

地理信息空間模式

犌犲狅犵狉犪狆犺犻犮犻狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀—犛狆犪狋犻犪犾狊犮犺犲犿犪

(ISO19107:2003,IDT)

20090506發(fā)布20091001實(shí)施

中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局

發(fā)布

中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)

書(shū)

犌犅/犜23707—2009/犐犛犗19107:2003

目次

前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅴ

引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅵ

1范圍!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1

2一致性!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1

2.1概述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1

2.2一致性類!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2

3規(guī)范性引用文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!3

4術(shù)語(yǔ)和定義!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!3

5符號(hào)、注記與縮略語(yǔ)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!12

5.1表達(dá)與注記!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!12

5.2組織!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!17

5.3縮略語(yǔ)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!18

6幾何包!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!18

6.1語(yǔ)義!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!18

6.2幾何根包!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!20

6.3幾何單形包!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!26

6.4坐標(biāo)幾何包!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!37

6.5幾何聚集形包!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!68

6.6幾何復(fù)形包!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!70

7拓?fù)浒?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!74

7.1語(yǔ)義!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!74

7.2拓?fù)涓?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!76

7.3拓?fù)鋯涡伟?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!79

7.4拓?fù)鋸?fù)形包!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!91

8派生拓?fù)潢P(guān)系!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!93

8.1概述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!93

8.2布爾或集合算子!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!93

8.3Egenhofer算子!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!94

8.4全拓?fù)渌阕?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!95

8.5組合!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!95

附錄A(規(guī)范性附錄)抽象測(cè)試套件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!96

附錄B(資料性附錄)按概念分類組織的術(shù)語(yǔ)與定義!!!!!!!!!!!!!!!!!!105

附錄C(資料性附錄)空間概念模式示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!113

附錄D(資料性附錄)應(yīng)用模式示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!119

附錄NA(資料性附錄)不同維數(shù)的幾何對(duì)象與拓?fù)鋵?duì)象構(gòu)成對(duì)照!!!!!!!!!!!!128

參考文獻(xiàn)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!129

圖1UML關(guān)聯(lián)示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!14

書(shū)

犌犅/犜23707—2009/犐犛犗19107:2003

圖2UML包依賴關(guān)系示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!17

圖3標(biāo)準(zhǔn)條目中UML包的依賴關(guān)系!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!18

圖4幾何包:類的內(nèi)容和內(nèi)部依賴關(guān)系!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!19

圖5具有特化關(guān)系的幾何基本類!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!20

圖6GM_對(duì)象(GM_Object)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!21

圖7GM_邊界(GM_Boundary)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!27

圖8GM_單形(GM_Primitive)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!29

圖9GM_點(diǎn)(GM_Point)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!31

圖10GM_可定向單形(GM_OrientablePrimitive)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!32

圖11GM_曲線(GM_Curve)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!34

圖12GM_曲面(GM_Surface)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!35

圖13GM_體(GM_Solid)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!36

圖14直接位置(DirectPosition)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!37

圖15曲線段類(Curvesegmentclass)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!39

圖16線性、圓弧和大地曲線插值(Linear,arcandgeodesicinterpolation)!!!!!!!!!!44

圖17?。ǎ粒颍悖螅?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!46

圖18圓錐曲線與配置(Conicsandplacements)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!50

圖19樣條與特殊曲線(Splineandspecialtycurves)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!52

圖20曲面片(Surfacepatches)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!58

圖21多邊形的曲面(Polygonalsurface)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!61

圖22TIN的構(gòu)造(TINconstruction)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!62

圖23GM_參數(shù)曲線族曲面和它的子類(GM_ParametricCurveSurfaceanditssubtypes)!!!!64

圖24GM_聚集形(GM_Aggregate)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!69

圖25GM_復(fù)形(GM_Complex)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!71

圖26GM_組合形(GM_Composite)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!72

圖27GM_組合點(diǎn)(GM_CompositePoint)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!73

圖28GM_組合曲線(GM_CompositeCurve)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!73

圖29GM_組合曲面(GM_CompositeSurface)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!74

圖30GM_組合體(GM_CompositeSolid)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!74

圖31拓?fù)浒?、類?nèi)容和內(nèi)部依賴關(guān)系!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!75

圖32拓?fù)漕惛艌D!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!75

圖33幾何與拓?fù)溟g的關(guān)系!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!76

圖34TP_對(duì)象(TP_Object)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!77

圖35邊界和作為關(guān)聯(lián)表達(dá)的余邊界操作!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!78

圖36拓?fù)渲械闹匾?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!78

圖37邊界關(guān)系數(shù)據(jù)類型!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!80

圖38TP_單形(TP_Primitive)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!81

圖39TP_有向拓?fù)渥宇悾ǎ裕校撸模椋颍澹悖簦澹洌裕铮穑铮螅酰猓悖欤幔螅螅澹螅?!!!!!!!!!!!!!!!!!83

圖40TP_有向拓?fù)洌ǎ裕校撸模椋颍澹悖簦澹洌裕铮穑铮?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!83

圖41TP_結(jié)點(diǎn)(TP_Node)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!85

圖42TP_邊(TP_Edge)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!86

圖43TP_拓?fù)涿妫ǎ裕校撸疲幔悖澹?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!87

圖44TP_拓?fù)潴w(TP_Solid)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!88

犌犅/犜23707—2009/犐犛犗19107:2003

圖45TP_表達(dá)式(TP_Expression)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!89

圖46TP_復(fù)形(TP_Complex)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!92

圖C.1由GM_Primitive組成的數(shù)據(jù)集!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!114

圖C.2對(duì)示例數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單圖形化表達(dá)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!116

圖C.3具有所標(biāo)坐標(biāo)系統(tǒng)的3維幾何體!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!116

圖C.4曲面示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!117

圖D.1用于簡(jiǎn)單拓?fù)涞陌c類!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!119

圖D.2簡(jiǎn)單拓?fù)渲械耐負(fù)渑c幾何類!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!120

圖D.3簡(jiǎn)單拓?fù)渲械囊爻煞?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!121

圖D.4基于要素拓?fù)涞膶n}!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!123

圖D.5“最小拓?fù)洹蓖負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的集合示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!123

圖D.6最小拓?fù)?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!124

圖D.7典型的最小拓?fù)溆涗浭疽鈭D!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!126

表1幾何單形的一致性類!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2

表2幾何復(fù)形的一致性類!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2

表3拓?fù)鋸?fù)形的一致性類!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2

表4具有幾何實(shí)現(xiàn)的拓?fù)鋸?fù)形的一致性類!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!3

表5派生拓?fù)渌阕?!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!3

表6包與類!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!17

表7各種類型的參數(shù)曲線族曲面!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!63

表8布爾交范型(pattern)矩陣的意義!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!93

表9Egenhofer9交范型矩陣的含義!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!94

表10全拓?fù)浣环缎途匦蔚暮x!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!95

表D.1原始最小拓?fù)渲羔樑c現(xiàn)行模型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系!!!!!!!!!!!!!!!!!!127

表NA.1不同維數(shù)的幾何對(duì)象與拓?fù)鋵?duì)象構(gòu)成對(duì)照表!!!!!!!!!!!!!!!!!!128

犌犅/犜23707—2009/犐犛犗19107:2003

前言

本標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO19107:2003《地理信息空間模式》(英文版),并作了下列編輯性修改:

a)本標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)方法執(zhí)行GB/T1.1—2000《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)規(guī)

則》、GB/T20000.2—2001《標(biāo)準(zhǔn)化工作指南第2部分:采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則》的要求;

b)將“本國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)”一詞改為“本標(biāo)準(zhǔn)”;

c)刪除了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的前言;

d)ISO/IEC11404:1996已被我國(guó)等同采用為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),在本標(biāo)準(zhǔn)中用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)

(GB/T18221—2000)和名稱取代相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)和名稱;

e)由于ISO19109、ISO19111國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出版,在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性引用文件中刪去了原國(guó)際標(biāo)

準(zhǔn)中標(biāo)識(shí)即將出版的角標(biāo);

f)在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性引用文件中增加了ISO19101:2002《地理信息參考模型》;

g)在參考文獻(xiàn)中增加了ISO19111:2007《Geographicinformation—Spatialreferencingbycoor

dinates》,對(duì)原參考文獻(xiàn)順序按作者(或機(jī)構(gòu))首字母順序進(jìn)行了重排,并對(duì)文中引用編號(hào)進(jìn)行

了相應(yīng)調(diào)整;

h)對(duì)原文本中章條編號(hào)錯(cuò)誤(6.5.4下直接就是6.5.4.3)進(jìn)行了更正;

i)對(duì)原文本中7.4.2.7下的代碼語(yǔ)句去掉了多余的“[”符號(hào),

即將TP_Primitive∷complex[[1..n]:Reference〈TP_Complex〉

改為TP_Primitive∷complex[1..n]:Reference〈TP_Complex〉;

j)對(duì)原文中附錄B的B.8中homomorphism(4.52)注后面多余的一段話去掉,以與4.52一致;

k)增加了資料性附錄NA。

本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A為規(guī)范性附錄,附錄B、附錄C、附錄D、附錄NA為資料性附錄。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)地理信息標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(SAC/TC230)提出并歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院、武漢大學(xué)。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:李青元、王濤、石麗紅、劉紀(jì)平、鄧躍進(jìn)、杜道生、龔健雅。

犌犅/犜23707—2009/犐犛犗19107:2003

引言

本標(biāo)準(zhǔn)提供的概念模式用于描述與處理地理要素的空間特征,空間特征概念模式的標(biāo)準(zhǔn)化將是其

他地理信息標(biāo)準(zhǔn)的基石。

要素是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)象的抽象,如果要素與地球上的位置相關(guān)就稱其為地理要素。矢量數(shù)據(jù)是由

幾何單形與拓?fù)鋯涡谓M成,人們單獨(dú)或組合使用幾何單形與拓?fù)鋯涡蝸?lái)構(gòu)建對(duì)象,以表達(dá)地理要素的空

間特征。柵格數(shù)據(jù)是將覆蓋區(qū)域劃分為規(guī)則格網(wǎng)單元,并為每個(gè)單元賦一個(gè)屬性值所形成的數(shù)據(jù)。本

標(biāo)準(zhǔn)僅涉及矢量數(shù)據(jù)。

在本標(biāo)準(zhǔn)定義的模型中,空間特征通過(guò)一個(gè)或多個(gè)空間屬性來(lái)描述,而這些空間屬性的值通過(guò)幾何

對(duì)象(GM_Object)或拓?fù)鋵?duì)象(TP_Object)來(lái)定義。幾何以坐標(biāo)和數(shù)學(xué)函數(shù)為基礎(chǔ),定量化地描述要

素的維數(shù)、位置、尺寸、形狀、方向等空間特征。描述對(duì)象的幾何的數(shù)學(xué)函數(shù)取決于定義空間位置的坐標(biāo)

參照系類型。當(dāng)?shù)乩硇畔囊粋€(gè)大地參照系或坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到另一個(gè)大地參照系或坐標(biāo)系時(shí),僅幾何特

征發(fā)生變化。

拓?fù)溆糜谔幚懋?dāng)空間發(fā)生彈性、連續(xù)變形時(shí)(例如當(dāng)?shù)乩頂?shù)據(jù)從一個(gè)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到另一個(gè)坐標(biāo)系)

幾何圖形上保持不變的那些特征。在地理信息范疇內(nèi),拓?fù)渫ǔS脕?lái)描述狀維圖的連通性———圖

(graph)在連續(xù)變換中不變的一種性質(zhì)。計(jì)算拓?fù)涮峁╆P(guān)于幾何單形的連通信息,這些信息可以從基礎(chǔ)

的幾何特征中推導(dǎo)出來(lái)。

空間算子是使用、查詢、創(chuàng)建、修改、刪除空間對(duì)象的函數(shù)和程序。本標(biāo)準(zhǔn)定義這些算子的分類方

法,以便創(chuàng)建一個(gè)對(duì)這些算子進(jìn)行定義與實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。其目標(biāo)是:

a)無(wú)歧義地定義空間算子,以保證在已知精度和分辨率限定下的不同實(shí)現(xiàn)均能生成可比較的

結(jié)果;

b)基于這些定義來(lái)制定一套標(biāo)準(zhǔn)操作,以形成兼容系統(tǒng)的基礎(chǔ),并作為實(shí)現(xiàn)的測(cè)試平臺(tái)和兼容

性確認(rèn)的基準(zhǔn);

c)定義一套允許將這些算子組合起來(lái)的算子代數(shù),以用于可預(yù)見(jiàn)的地理數(shù)據(jù)查詢與處理。

空間特征概念模式的標(biāo)準(zhǔn)化將提高在不同應(yīng)用中共享地理信息的能力。這些概念模式將被地理信

息的系統(tǒng)與軟件開(kāi)發(fā)者以及地理信息用戶所使用,以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一致理解。

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