第4講矢量數(shù)據(jù)模型課件

內(nèi)容提要從GIS數(shù)據(jù)模型的分類著手GIS數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型組織方式表示方法地理關系模型——Coverage模型地理對象關系模型——Geodatabase模型GIS數(shù)據(jù)模型地理信息（GI）分為兩個部分空間數(shù)據(jù)（spatialdata）表示地理要素的幾何特征如，位置、形狀、面積、長度等屬性數(shù)據(jù)（attributedata）表示地理要素的非幾何特征如，河流名稱、土地利用類型等ObjectIDPark_typePark_type_description10Citypark21Reservoir32SportsComplexObjectIDShapeNameTypeAddress1PointChanceTownCenter0216ManateeAve2PointGoldValley11955IrisStreet3PointRileyFields235453ChestnutDrGIS數(shù)據(jù)模型GIS數(shù)據(jù)模型的組織方式矢量數(shù)據(jù)模型（vector）非拓撲模型（Non-topological），如shapefile拓撲模型（Topological）簡單模型（Simple），如coverage高級模型（High-level），如TIN、分區(qū)、路徑、geodatabase柵格數(shù)據(jù)模型（raster）如，ESRIGrid、Tiff、JPEG等屬性數(shù)據(jù)模型低層次，如dBase中等層次，如Access高層次，如Oracle空間數(shù)據(jù)組織——GIS數(shù)據(jù)模型基本的空間數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型(Vector)柵格數(shù)據(jù)模型(Raster)RealworldVectorRasterRasterdata—連續(xù)的地理要素ElevationImageryVegetationGIS數(shù)據(jù)模型全貌PCWorkstationThetwoflavorsofcoverages矢量數(shù)據(jù)模型適用范圍現(xiàn)實世界中，離散的空間要素，如控制點、道路、湖泊等X,Y坐標表示地理要素——矢量數(shù)據(jù)特征經(jīng)度和緯度投影后X,Y坐標X>0Y>0X<0Y>0X>0Y<0X<0Y<0(0,0)YX矢量數(shù)據(jù)模型—明確的空間位置和邊界矢量數(shù)據(jù)模型——絕對位置表示表示地理要素的“絕對位置”點：0維單個(x，y)坐標表示沒有面積如井、控制點等線：1維兩個以上(x，y)坐標點鏈接而成如道路、河流等面：2維三個以上坐標點，有序鏈接，且第一個和最后一個坐標點相同圍成一個區(qū)域如宗地、湖泊等矢量數(shù)據(jù)模型——相對位置表示表示地理要素之間的“相對位置”空間關系如，南師在河海對面，向前直走，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)等現(xiàn)實生活中，比絕對位置更廣泛采用“拓撲”表示拓撲：研究幾何對象在彎曲或拉伸等變換下仍保持不變的性質(zhì)以“圖論”為數(shù)學基礎用“圖表”或“圖形”來描述幾何對象排列及其相互關系GIS采用“圖形”方式用途：空間分析、導航等矢量數(shù)據(jù)模型——拓撲元素拓撲元素——4個基本的幾何對象點（point）：表示點狀地物要素弧段（arc）：一個起點、一個終點及一系列中間點組成的一段有向線節(jié)點（node）：兩條或多條弧段的連接點，或者一條弧段的一個端點多邊形（polygon）：面狀地物節(jié)點弧段點多邊形矢量數(shù)據(jù)模型——拓撲關系拓撲關系——幾何對象間的3條相互關系連接性（connectivity）弧段（arc）間通過節(jié)點（node）彼此連接在一起面定義由一系列彼此連接的弧段組成面鄰接性（contiguity）弧段有方向性，且有左多邊形、右多邊形拓撲性質(zhì)：連接性（connectivity）Arc-node間的關系2條以上的弧段通過1個節(jié)點連接，如arc3、4、5通過node131條弧段連接2個節(jié)點，如arc2連接node11,12（說明方向）如，節(jié)點13—河海1號門，弧段3—西康路，弧段5—漢口西路，弧段4—虎踞路漢口西路西康路虎踞路拓撲性質(zhì)：面定義Polygon-arc間的關系——連接性1個polygon由一系列連接的arc組成，如polygonc由弧段2,4,9,6如，河海校園可以用polygonF表示如，河海操場可以用polygonE表示A=外圍多邊形拓撲性質(zhì)：鄰接性（

contiguity）Arc-polygon間的關系2個多邊形分享1個弧段，如多邊形B和FArc有方向，多邊形分左、右如，西康路，由北向南，在河海1號門，左多邊形——南師，右多邊形——河海A=外圍多邊形矢量數(shù)據(jù)模型——拓撲關系拓撲的好處保證地理數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性面定義——保證湖泊正確表示，否則湖泊決堤了連接性——保證道路正確表示，否則道路死胡同鄰接性——保證道路方向正確表示，否則單行線違規(guī)，罰款強化GIS空間分析連接性、鄰接性——保證找到最短路徑尋找導航建立在拓撲關系基礎上矢量數(shù)據(jù)模型——如何表示？矢量數(shù)據(jù)模型變化最大，發(fā)展至今已經(jīng)有三代第一代：CAD模型采用圖形文件，組織地理信息第二代：地理關系模型采用關系模型，組織地理信息如，Coverage模型第三代：地理對象關系模型采用對象關系模型，組織地理信息如，Geodatabase模型矢量數(shù)據(jù)模型——CAD模型第一代：CAD模型強調(diào)地理要素的幾何特征（位置、形狀等）用點、線、面表示地理要素，為了計算機存儲地圖語言加工：注記、符號和色彩，為了圖形可視化按圖層組織，方便計算機操作忽視地理要素的非幾何特征沒有數(shù)據(jù)庫的支持無法與地理要素的屬性關聯(lián)矢量數(shù)據(jù)模型——地理關系模型第二代：地理關系模型建模原因源于關系數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)，能表示任何事物的特征，如土地屬性不再滿足于只表現(xiàn)地理要素的幾何特征建模三部曲保留圖形文件，存儲地理要素的幾何特征引入關系數(shù)據(jù)庫，存儲地理要素的非幾何特征增加圖形文件和關系數(shù)據(jù)庫的聯(lián)動地理關系模型——Coverage它脫胎于TIGER數(shù)據(jù)模型TIGER全稱：TopologicallyIntegratedGeographicEncodingandReferencingsystem美國人口調(diào)查局推出規(guī)定：點（住址）、線（道路）和面（街區(qū)）的組織重新用“關系數(shù)據(jù)庫”組織數(shù)據(jù)門牌號碼：左邊600、700；右邊601、701街區(qū)號：左58202，右58201Coverage模型——點LABfile：存儲點的圖形文件WELL.PAT：存儲屬性的關系數(shù)據(jù)庫WELL#“鏈接”LABfile和WELL.PATCoverage模型——線ARCfile：線的幾何數(shù)據(jù)組織STREET.AAT：線的非幾何數(shù)據(jù)組織STREET#“鏈接”ARCfile和STREET.AAT起始點終結(jié)點左多邊形右多邊形北京西路Coverage模型——節(jié)點STREET.NAT：節(jié)點的數(shù)據(jù)組織RECNO#、STREET#：節(jié)點號，如節(jié)點2ARC#：弧段號，如弧段4STREET_ID：內(nèi)部編碼NUM_ARCS：節(jié)點上連接的弧段數(shù)，如節(jié)點5上有3根弧段Coverage模型——面LANDUSE.PAT面的數(shù)據(jù)組織，如多邊形3面積、周長等基本屬性LU_CODE等非幾何特征，如AGR——農(nóng)業(yè)用地矢量數(shù)據(jù)模型——地理對象關系模型第三代：地理對象關系模型建模原因關系數(shù)據(jù)庫表示復合要素時的缺陷源于對象關系數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)，如一個記錄表示建模方法用戶層：以面向?qū)ο笏枷雭斫M織數(shù)據(jù)計算機層：以關系數(shù)據(jù)庫來組織數(shù)據(jù)中間層：增加一個轉(zhuǎn)換機制，將用戶語言“翻譯”成計算機語言北京西路查詢“北京西路”列出“弧段1”、“弧段5”、“弧段6”、“弧段7”地理對象關系模型與人的思維方式更接近用“對象”說明一個地理要素，如一條道路——北京西路按“類”組織，如Animals、Mammals、Fish；有層次類：具有相似屬性的對象AnimalsAheadandabody,feedMammalsAheadandabody,feedFourlegs,sitFishAheadandabody,feedFins,swim地理對象關系模型地理對象的組織幾何性質(zhì)的表示——Geometry類，Point類、Line類、Polygon類Point類、Line類、Polygon類“繼承”于Geometry類地理對象關系模型模型的特點空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲在一起，用BLOB表示空間數(shù)據(jù)，如Polygon——BLOB，與屬性Category一個空間要素與一系列“屬性”和“方法”相聯(lián)系，如Polygon1有屬性Category5等地理對象關系模型類之間的關系聯(lián)合（association）聚合（aggregation）合成（composition）類繼承（typeinheritance）實例化（instantiation）地理對象關系模型聯(lián)合兩個類之間的對應關系如，1條道路有至少1個以上路燈地理對象關系模型聚合整體和部分之間的關系如，一件衣服有領子、袖子、前片、后片等組成合成整體和部分之間的關系，部分依附于整體，沒有整體，就沒有部分如，中國共產(chǎn)黨和共產(chǎn)黨員之間的關系地理對象關系模型類繼承父類與子類間的關系如建成區(qū)分為居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)地理對象關系模型實例化一個類的對象由另一個類的對象創(chuàng)建如，高密度住宅區(qū)對象可以有住宅區(qū)對象生成地理對象關系模型——GeodatabasePersonalGeodatabaseSingleusereditingStoredinMSAccessSizelimitof2GBFileGeodatabase1TBpertableCrossplatformEnterpriseGeodatabaseStoredinanenterpriseDBMSSupportsmulti-usereditingviaversioningExtremelylargedatasetsPersonal

GeodatabaseEnterpriseGeodatabaseOracleSQLServerDB2InformixPostgreSQLArcGISFileGeodatabase地理對象關系模型——GeodatabasePersonalGDBFileGDBEnterprisegdb(3Types)CoolGraphicStorageFormatMicrosoft

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&readers*Bydefault;optiontohave256TBpertable地理對象關系模型——GeodatabasePersonalGDBFileGDBEnterprisegdb(3Types)CoolGraphicStorageFormatMicrosoft

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&readers*Bydefault;optiontohave256TBpertableGeodatabase數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

分為

featureclass和

featuredataset

一種要素類僅存儲相同的幾何要素

一個要素集存儲的要素類，它們具有相同的坐標系統(tǒng)和地理范圍

要素類可以不在要素數(shù)據(jù)集中

獨立要素類

Geodatabase數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)FeatureClassesFeaturedatasetSpatialreferenceRelationshipclassesTopologyGeometricnetworks

Polygon RouteLine DimensionPointAnnotationRasterDatasetsNetworkdatasetsTablesGeodatabaseFeatureDataset存放地理對象的容器相同的空間參照類似于coverage限制更少包含幾何網(wǎng)絡、拓撲、地形等關系類可選FeaturesandFeatureClasses建立關系模型一個要素是一個地理對象一個要素是地理要素集的實例擴展的關系模型幾何屬性類型Afeatureclassisatableofrows,whereeachrowhasageographiccolumnObjectsandObjectClasses–Tables

屬性表按照對象和對象類組織對象是具有屬性和表現(xiàn)的實體一個對象是對象類的實例對象類的所有對象具有相同的屬性和表現(xiàn)Geodatabase特點Point,lines,polygonsSingleandmultipartfeaturesTextandsurfacesFlexiblecoordinatesXY,Z,MOnerecordinfeatureclasstableFeaturewithmanypartsRasterandImagery支持多種數(shù)據(jù)格式Tiff,bmp,GRID,amongothers表的屬性域Mosaicdataset管理柵格數(shù)據(jù)Storedasacatalog,viewedasamosaicAdvancedqueryingandprocessing拓撲規(guī)則Geodatabase的拓撲規(guī)則特點關系規(guī)則，存放在要素數(shù)據(jù)集即時拓撲——使用時再建立，不再與地理要素捆綁定義了25條拓撲規(guī)則，見下表TopologyrulesinthegeodatabasedatamodelFeatureTypeRulePolygonmustnotoverlap,mustnothavegaps,mustnotoverlapwith,mustbecoveredbyfeatureclassof,mustcovereachother,mustbecoveredby,boundarymustbecoveredby,areaboundarymustbecoveredbyboundaryof,andcontainspointLinemustnotoverlap,mustnotinters