地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論

地理信息系統(tǒng)概論主講人：陳穎彪E-mail:chenyingb@21

TEL小靈通)/36230186(家)廣州大學地理科學學院地理信息系統(tǒng)概論■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論第三講 地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結構1、空間數(shù)據(jù)庫概念2、空間數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)模型3、GIS的數(shù)據(jù)結構4、GIS空間數(shù)據(jù)庫設計方法5、GIS數(shù)據(jù)字典的編寫方法■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論一、GIS空間數(shù)據(jù)存儲結構GIS空間數(shù)據(jù)存儲結構：數(shù)據(jù)庫、文件兩種形式。1、文件結構形式文件組織文件是數(shù)據(jù)組織的較高層次形式之一，文件組織是指數(shù)據(jù)記錄一某種結構方式在外存儲設備上的組織。文件系統(tǒng)文件組織的方式順序文件、索引文件、直接存取文件索引連接文件、多關鍵字文件■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論■■地理信息系統(tǒng)概論■■■■■■■典型GIS空間數(shù)據(jù)文件存儲形式：(1)MapInfo數(shù)據(jù)文件*.tab：頭文件，軟件版本號、存儲坐標投影、地圖邊界、屬性項名等，是ASCII碼文件。*.map：圖形文件，存儲所有GIS圖形。*.id：索引文件，存儲圖形與屬性的關聯(lián)關系。*.dat：屬性文件，存儲所有屬性項值。（2）ArcView

shape數(shù)據(jù)文件*.shp:圖形文件*.dbf：屬性文件*.shx：索引文件■地理信息系統(tǒng)概論2、數(shù)據(jù)庫結構形式■地理信息系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫的概念數(shù)據(jù)庫(Data

Base)所有相關文件的總和構成數(shù)據(jù)庫。它是最高一層的數(shù)據(jù)組織，是信息系統(tǒng)的信息資源，是信息系統(tǒng)的一個重要組成部分。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)是處理數(shù)據(jù)存儲、進行各種管理的軟件系統(tǒng)。應用程序?qū)?shù)據(jù)庫的操作全部通過DBMS進行。目前常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要有：Access、SQL

Server、Oracle數(shù)據(jù)庫等。地理信息系統(tǒng)概論☆數(shù)據(jù)庫介紹☆數(shù)據(jù)組織：數(shù)據(jù)單位按照某種形式結合起來，構成更高層次結構的機制。數(shù)據(jù)組織的基本單位-----數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項----由數(shù)據(jù)項名和數(shù)據(jù)項值構成記

錄----若干個數(shù)據(jù)項構成一條記錄，用以表示事 物的一組屬性文

件----同類記錄的集合構成文件，文件用文件名 來標識數(shù)據(jù)庫----所有相關文件的總和構成數(shù)據(jù)庫。它是最高 一層的數(shù)據(jù)組織，是信息系統(tǒng)的信息資源 ，是信息系統(tǒng)的一個重要組成部分?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)組織的層次關系圖數(shù)據(jù)庫文件文件文件。。。。。。記錄記錄記

錄 記

錄。。。。。。。數(shù)據(jù)項

數(shù)據(jù)項

數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項。。。。。。。數(shù)據(jù)項■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點：①數(shù)據(jù)的獨立性③最多的共享性②數(shù)據(jù)最小冗余度④統(tǒng)一管理與控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要組成部分：①數(shù)據(jù)

②計算機系統(tǒng)

③數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用戶用戶界面應用程序應用程序應用程序DBMSDB■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論

數(shù)據(jù)模型:是對事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述，是實體模型的數(shù)據(jù)化。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中常用的數(shù)據(jù)模型：層次模型：是樹型數(shù)據(jù)結構，是一棵以記錄型為結點的有向樹。網(wǎng)狀模型：是以記錄類型為結點的網(wǎng)絡結構。關系模型：把數(shù)據(jù)的邏輯結構歸結為滿足一定條件的二維表的模型。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS)DBMS的功能：描述數(shù)據(jù)庫：定義數(shù)據(jù)庫功能或數(shù)據(jù)字典（元數(shù)據(jù)）管理數(shù)據(jù)庫維護數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)通信■地理信息系統(tǒng)概論3）數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)模型（邏輯結構模型）(1)層次模型:用樹狀結構(層次結構)來表示實體之間聯(lián)系的模型稱之為層次模型。典型的層次模型的例:家譜、行政管理系統(tǒng)……等。國務院廣東省北京市河北省深圳市 廣州市天河區(qū)白云區(qū)珠海市

………………■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論層次模型的基本特征:*有且僅有一個結(節(jié))點無父結點,將其稱為根結點.*除根結點外,所有結點有且僅有一個父結點.(2)網(wǎng)狀模型:以有向圖表示的網(wǎng)絡結構,每個結點依然表示數(shù)據(jù)庫中的一個記錄類型(實體).典型的網(wǎng)狀模型的例:交通網(wǎng)絡、水系結構網(wǎng)狀模型的基本特征：可以有零個或多個結點無父結點.至少有一個結點有多于一個父結點.允許兩個結點之間有兩種或多種聯(lián)系.■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論(3)關系模型:用表格數(shù)據(jù)表示實體與實體之間聯(lián)系的模型。關系模型的基本特征:表中每一列屬性都是不能再分的基本字段.各列被指定一個相異的名字.各行(記錄)相異,不允許重復.行列次序無關.關系模型的例:MapInfo中的圖形Map表與屬性數(shù)據(jù)Dat表■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論二、地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構■地理信息系統(tǒng)概論1.數(shù)據(jù)結構的概念數(shù)據(jù)結構是指數(shù)據(jù)的組織形式,可以分為抽象數(shù)據(jù)結構(或稱為邏輯結構)和數(shù)據(jù)存儲結構(或稱為物理結構)。抽象數(shù)據(jù)結構是指人們僅從概念上描繪數(shù)據(jù)之間的排列和聯(lián)系,并不涉及數(shù)據(jù)存儲和程序管理及其細節(jié).■2、空間數(shù)據(jù)結構類型：柵格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)地理信息系統(tǒng)概論3.柵格數(shù)據(jù)結構(模型)

（1）概念:在柵格數(shù)據(jù)結構中，空間被規(guī)則地劃分為柵格(通常為正方形)，是由行與列組成的數(shù)據(jù)陣列,地理實體的位置和狀態(tài)是由它們占據(jù)的柵格行、列來定義的。（2）特點：在柵格模型中，每個柵格的大小代表了定義的空間分辨率。柵格模型的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。因此,柵格的取值有多種方法?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論(3)柵格數(shù)據(jù)的取值方法*中心點法*面積占優(yōu)法*長度占優(yōu)法*重要性法編碼:A1B2C3ABC2

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3■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論柵格數(shù)據(jù)的精度和數(shù)據(jù)量一般來說,柵格數(shù)據(jù)的精度取決于它的分辨率。提高精度的方法:縮小單個柵格單元的面積,但是使數(shù)據(jù)量急劇增加,數(shù)據(jù)冗余嚴重.柵格數(shù)據(jù)的編碼方法柵格矩陣法(直接柵格編碼) 按行列順序逐行逐列編碼.鏈碼游程長度編碼四叉樹編碼■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論概念:矢量數(shù)據(jù)模型是通過記錄坐標的方式,用點、線、面等基本要素盡可能精確地表示各種地理實體的一種數(shù)據(jù)抽象方法。特點：矢量數(shù)據(jù)表示的坐標空間是連續(xù)的,因此可以精確地定義地理實體的空間位置、長度、面積等?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論4.矢量數(shù)據(jù)結構(模型)地理信息系統(tǒng)概論（3）矢量數(shù)據(jù)分類概念:矢量數(shù)據(jù)的分類是指根據(jù)系統(tǒng)功能及國家規(guī)范和標準，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，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、管理、查詢和共享提供依據(jù)。原則：在進行具體分類時，應根據(jù)對象原則將不同的地理對象作為不同的數(shù)據(jù)類。其次是根據(jù)圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點、線、面三種類型；■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論（4）矢量數(shù)據(jù)分層概念:矢量數(shù)據(jù)的分層是指根據(jù)系統(tǒng)功能及數(shù)據(jù)分類標準，將具有不同屬性或不同圖形特征的要素區(qū)別開來的過程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的圖層，為數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、查詢和共享提供依據(jù)。原則：在進行具體分層時，應根據(jù)圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點、線、面三種類型；將屬于同類而具有不同圖形特征的數(shù)據(jù)分開存放于不同的圖層。■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論空間數(shù)據(jù)的編碼，是指將數(shù)據(jù)分類結果，用一種易于被計算機和人識別的符號系統(tǒng)表示出來的過程。編碼的結果是形成代碼。在地理信息系統(tǒng)中,通常采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行屬性數(shù)據(jù)的管理,并將各種形式的屬性數(shù)據(jù)進行編碼,使其成為計算機可以接受的數(shù)值或字符形式。編碼的基本原則:管理效率高;適用性好、冗余最??；便于擴展?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論（5）數(shù)據(jù)編碼的概念地理信息系統(tǒng)概論屬性數(shù)據(jù)的編碼內(nèi)容:■地理信息系統(tǒng)概論登記部分:標識屬性數(shù)據(jù)的序號分類部分:標識屬性的地理特征控制部分:數(shù)據(jù)校驗的算法屬性數(shù)據(jù)的編碼依據(jù):(1)國家標準(2)行業(yè)標準(3)專題標準地理信息系統(tǒng)概論5.兩種數(shù)據(jù)結構的比較與相互轉(zhuǎn)換(1)比較:■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論(2)兩種數(shù)據(jù)結構的相互轉(zhuǎn)換■地理信息系統(tǒng)概論矢量結構向柵格結構的轉(zhuǎn)換:依據(jù)需要確定柵格的分辨率----建立柵格數(shù)據(jù)的行列坐標系----將點、線、面按行列坐標系進行編碼。柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換:行列坐標系向空間坐標系轉(zhuǎn)換----提取多邊形的邊界----建立拓撲關系。地理信息系統(tǒng)概論柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換基本步驟:■地理信息系統(tǒng)概論多邊形邊界點提取:以特殊值標識邊界點。邊界線追蹤:由進入方向向其它7個方向搜索下一 個邊界點,連成邊界弧段,直至封閉。拓撲關系生成。去除多余點并將曲線光滑。地理信息系統(tǒng)概論三、GIS數(shù)據(jù)結構設計基礎■地理信息系統(tǒng)概論■1、確定數(shù)據(jù)分類原則：參照有關國家標準、行業(yè)標準、規(guī)范根據(jù)實際應用目的按不影響后期數(shù)據(jù)擴展應用。■2、確定數(shù)據(jù)分層■3、確定GIS數(shù)據(jù)關系模型■4、確定各層數(shù)據(jù)的特征（圖形、屬性、拓撲）地理信息系統(tǒng)概論5、GIS數(shù)據(jù)描述----元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)：關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是對數(shù)據(jù)的總體描述。如：數(shù)據(jù)比例、投影、質(zhì)量、格式等；6、GIS數(shù)據(jù)注釋---數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典：對數(shù)據(jù)的詳細注釋。如：分類、分層、屬性、拓撲、數(shù)據(jù)表征的地理要素、要素之間的相互關系等?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論☆GIS數(shù)據(jù)字典的模式地圖層名 內(nèi)容、編碼、數(shù)字化要素拓樸屬性表添加字段物類居民地IN(1)1、圖上建筑片區(qū)面2、編碼：32000Poly單位范圍線UN(2)1、圖上有明顯邊界的單位2、按面數(shù)字化編碼32010PolyPAT1、編碼I

10PAT1、名稱C

501、圖上所有道路、橋梁。2、只數(shù)字化路中線，不求交。分類編碼編碼等級等級名稱名稱高速420101公路等級公路420202普通公路420703地理信息系統(tǒng)概論四、關于空間數(shù)據(jù)結構設計實例分析——以越秀公園植物管理地理信息系統(tǒng)為例確定系統(tǒng)需求按照需求設計空間數(shù)據(jù)的組織形式確定空間數(shù)據(jù)之間的關系模型確立地理要素分類確立地理要素圖形表述方式（點、線、面）確立地理要素分層確定各圖層的屬性特征（定義屬性項）建立數(shù)據(jù)字典■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論1、根據(jù)用戶需要確定系統(tǒng)需求（1）調(diào)查內(nèi)容*詳細調(diào)查公園現(xiàn)狀植物分布情況、位置；*詳細調(diào)查每個地塊的植物物種、長勢、健康狀況；*詳細調(diào)查全區(qū)內(nèi)胸徑>30cm的大喬木分布位置、物種、冠幅、長勢、健康狀況?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論1、根據(jù)用戶需要確定系統(tǒng)需求（2）統(tǒng)計計算內(nèi)容*越秀公園用地平衡表；*越秀公園植物種類、數(shù)量統(tǒng)計表；*越秀公園綠化覆蓋統(tǒng)計表?！龅乩硇畔⑾到y(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論■1、根據(jù)用戶需要確定系統(tǒng)需求（3）成果內(nèi)容*越秀公園植物現(xiàn)狀分布圖；*越秀公園物種表；*越秀公園植物各種指標統(tǒng)計表；*越秀公園植物專題GIS。■地理信息系統(tǒng)概論地理信息系統(tǒng)概論*基礎地形要素設計*專題要素的設計■地理信息系統(tǒng)概論2、根據(jù)系統(tǒng)需求