3地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

第三章地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1空間對(duì)象實(shí)體類型2地理空間數(shù)據(jù)類型3地理信息的空間關(guān)系4地理信息空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5空間數(shù)據(jù)組織6空間元數(shù)據(jù)（metadata)1第1節(jié)

空間對(duì)象實(shí)體類型空間對(duì)象一般按地形維數(shù)進(jìn)行歸類劃分點(diǎn)：零維線：一維面：二維體：三維時(shí)間：通常以第四維表達(dá)，但目前GIS還很難處理時(shí)間屬性。空間對(duì)象的維數(shù)與比例尺是相關(guān)的！2地理空間實(shí)體的表達(dá)地理空間實(shí)體包括點(diǎn)（point）、線(line)、面(polygon)、曲面(surface)和體(volume)等多種數(shù)據(jù)類型。這些數(shù)據(jù)類型的表達(dá)關(guān)系到計(jì)算機(jī)識(shí)別、存儲(chǔ)、處理的可能性和有效性。31點(diǎn)實(shí)體有位置，無方向、寬度和長度；抽象的點(diǎn)美國佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測(cè)站2002年9月該洲可能的500個(gè)地震位置42線實(shí)體有長度，但無寬度和高度用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多度量實(shí)體距離香港城市道路網(wǎng)分布53面實(shí)體具有長和寬的目標(biāo)通常用來表示自然或人工的封閉多邊形一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面中國土地利用分布圖（不連續(xù)面）6空間對(duì)象：面（續(xù)）連續(xù)變化曲面：如地形起伏，整個(gè)曲面在空間上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面：如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。74空間對(duì)象：體有長、寬、高的目標(biāo)通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦體等三維目標(biāo)香港理工大學(xué)校園建筑8第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)類型地理數(shù)據(jù)的基本特征地理數(shù)據(jù)的來源地理空間數(shù)據(jù)類型空間數(shù)據(jù)的組織91地理數(shù)據(jù)的基本特征空間特征表示實(shí)體的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置。空間特征又稱定位特征或幾何特征，一般用坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示。屬性特征表示實(shí)體的特征。如名稱、分類、質(zhì)量特征和數(shù)量特征等。時(shí)間特征

描述實(shí)體隨時(shí)間的變化，其變化的周期有超短周期的、短期的、中期的、長期的和超長期的。102地理數(shù)據(jù)的來源地圖數(shù)據(jù)

地圖是地理信息的主要載體，同時(shí)也是地理信息系統(tǒng)最重要得信息源遙感數(shù)據(jù)各種遙感數(shù)據(jù)及其制成的圖像資料（航片、衛(wèi)片）包含著及其豐富的地理內(nèi)容，尤其是先進(jìn)的衛(wèi)星遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，能為地理信息系統(tǒng)提供源源不斷的、現(xiàn)勢(shì)性很強(qiáng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及各種文字報(bào)告各種地理要素的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)和各種觀測(cè)數(shù)據(jù)、研究報(bào)告等11地形數(shù)據(jù)來源于地形等高線圖的數(shù)字化，已建立的數(shù)字高程模型(DEM)和其他實(shí)測(cè)的地形數(shù)據(jù)等。元數(shù)據(jù)來源于由各類純數(shù)據(jù)通過調(diào)查、推理、分析和總結(jié)得到的有關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)權(quán)屬、數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)分辨率、源數(shù)據(jù)比例尺、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法等。123地理空間數(shù)據(jù)的類型類型數(shù)據(jù)：居民點(diǎn)、交通線、土地類型分布等面域數(shù)據(jù)：多邊形中心點(diǎn)、行政區(qū)域界限和行政單元網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：道路交叉點(diǎn)、街道和街區(qū)等樣本數(shù)據(jù)：氣象站、航線和野外樣方的分布區(qū)等曲面數(shù)據(jù)：高程點(diǎn)、等高線和等值區(qū)域文本數(shù)據(jù)：如地名、河流名和區(qū)域名稱符號(hào)數(shù)據(jù)：點(diǎn)狀符號(hào)、線狀符號(hào)和面狀符號(hào)等圖象數(shù)據(jù)：航空、航天圖象，野外攝影照片等多媒體數(shù)據(jù)：音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)13空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表示：（1）將地理要素或?qū)嶓w抽象為點(diǎn)、線、面類型（2）邏輯上抽象為不同的專題或圖層；（3）相同區(qū)域的若干個(gè)圖層構(gòu)成圖幅，若干個(gè)圖幅構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)庫。4地理空間數(shù)據(jù)的組織14第3節(jié)地理信息的空間關(guān)系拓?fù)潢P(guān)系（TopologicalSpatialRelationship）方向關(guān)系（OrderSpatialrelationship）順序度量關(guān)系（MetricSpatialRelationship）距離151地理空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系關(guān)于空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是明確定義空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法，在地理信息系統(tǒng)中不但用于空間數(shù)據(jù)的編輯和組織，在空間數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用中都具有重要意義。拓?fù)渥兞颗c不變量

拓?fù)洌═opology）一詞來自于希臘文，意為“形狀的研究”。研究在拓?fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬性—拓?fù)鋵傩浴?6拓?fù)溧徑樱涸刂g的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)浒涸刂g的拓?fù)潢P(guān)系。1)地理空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系不同類同類同類不同級(jí)17N1е1е2е5е6е4е7е3P1P3P2P4N4N3N5N2拓?fù)溧徑樱篘1/N2,N1/N3,N1/N4;P1/P3;P2/P3拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：N1/е1、е3、е6；P1/е1、е5、е6拓?fù)浒篜3與P418相鄰相交重合相離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線192)地理空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系應(yīng)用價(jià)值（1）確定地理實(shí)體間的相對(duì)空間位置，無需坐標(biāo)和距離（2）利于空間要素查詢（3）重建地理實(shí)體20面域與弧段的拓?fù)潢P(guān)系面域 弧段 P1 a,b,c,-gP2 b,d,f P3 c,f,e P4 g

結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點(diǎn) 弧段 A a,c,e B a,d,b C d,e,f D b,f,c E g

弧段與結(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系弧段 結(jié)點(diǎn) a A,B b B,D c D,A d B,C e C,A f C,D g E,E 弧段與面域的拓?fù)潢P(guān)系弧段左鄰面右鄰面b P2 P1c P3 P1d P0 P2e P0 P3f P3 P2g P1 abcdefgACBDEP4P1P2P33)地理空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的表示21-disjoint-inside-touch-equals-covers-overlapRelations(area/area)Setrepresentation:S1:dC

∩dUS2:dC

∩

U°S3:C°∩

dUS4:C°∩

U°S1-S4empty/notemptyIntheory16options,of

which6arereallydifferent拓?fù)潢P(guān)系描述——4I模型(Egenhofer,1991)22拓?fù)潢P(guān)系描述——9I模型(Egenhofer,1991)23拓?fù)潢P(guān)系描述——九交模型(Egenhofer,1991)□

A的內(nèi)部和B的內(nèi)部的交，記作□

A的內(nèi)部和B的邊界的交，記作□

A的內(nèi)部和B的外部的交，記作□

A的邊界和B的內(nèi)部的交，記作□

A的邊界和B的邊界的交，記作□

A的邊界和B的外部的交，記作□

A的外部和B的內(nèi)部的交，記作□

A的外部和B的邊界的交，記作□

A的外部和B的外部的交，記作24DisjointMeetOverlapContainEqualCoveredByInsideCover面與面間有效的拓?fù)潢P(guān)系共有8個(gè)拓?fù)潢P(guān)系描述——面/面拓?fù)潢P(guān)系(Egenhofer,1991)25拓?fù)潢P(guān)系描述——線/面拓?fù)潢P(guān)系(Egenhofer,1991)LR11LR12LR13LR22LR31LR32LR33LR42LR44LR46LR62LR64LR66LR71LR72LR73LR74LR75LR76線與面間有效的拓?fù)潢P(guān)系共有19個(gè)26拓?fù)潢P(guān)系描述——線/線拓?fù)潢P(guān)系(Egenhofer,1991)LL1LL2LL3LL4LL5LL6LL7LL8LL9LL10LL11LL12LL13LL14LL15LL16LL17LL18LL19LL20LL21線與線間有效的拓?fù)潢P(guān)系共有33個(gè)，這里只給出了21個(gè)27拓?fù)潢P(guān)系描述——Voronoi圖模型(陳軍等,2001)□九交模型的缺點(diǎn)：

九交模型中的外部太大。對(duì)于一個(gè)面積有限的空間目標(biāo)而言，它的外部是無限的。這導(dǎo)致任意兩個(gè)目標(biāo)的外部的交總是非空。ABABBAC28

外部的無限性，導(dǎo)致目標(biāo)的外部與邊界和內(nèi)部是線性相關(guān)的，使得外部在九交模型中的作用不是很明顯。

只能描述簡(jiǎn)單目標(biāo)（不帶洞而單一的實(shí)體）間的拓?fù)潢P(guān)系，而不能描述復(fù)雜目標(biāo)（帶洞或由幾個(gè)分離目標(biāo)組成的目標(biāo)）間的拓?fù)潢P(guān)系。294)拓?fù)潢P(guān)系的存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系比較復(fù)雜，通過分析知道，在這些拓?fù)潢P(guān)系中有些關(guān)系要存儲(chǔ)，有些關(guān)系不必要存儲(chǔ)，而是在應(yīng)用時(shí)，通過實(shí)時(shí)操作運(yùn)算求解出來。但通過操作運(yùn)算求解拓?fù)潢P(guān)系所要計(jì)算工作量較大。

30二、地理空間信息的方向關(guān)系方向關(guān)系：地理事物在空間中的相互方位和排列順序。描述空間實(shí)體的方向關(guān)系，對(duì)于點(diǎn)狀空間實(shí)體只要計(jì)算兩點(diǎn)之間的連線與某一基準(zhǔn)方向的夾角即可，該夾角稱為連線的方位角?；鶞?zhǔn)方向通常有真子午線方向、磁子午線方向和坐標(biāo)縱線方向三種。同樣計(jì)算點(diǎn)狀和線狀空間實(shí)體、點(diǎn)狀和面狀空間實(shí)體時(shí)，只需將線狀和面狀空間實(shí)體視為由它們的中心所形成的點(diǎn)狀實(shí)體，然后按點(diǎn)狀實(shí)體來求解方向關(guān)系即可。31三、地理空間信息的度量關(guān)系度量空間關(guān)系主要是指空間對(duì)象之間的距離關(guān)系。這種距離關(guān)系可以定量地描述為特定空間中的某種距離，如A實(shí)體距離B實(shí)體100m。也可以應(yīng)用與距離概念相關(guān)的術(shù)語，如遠(yuǎn)近等進(jìn)行定性的描述。

歐幾里德距離

曼哈頓距離

時(shí)間距離32在相對(duì)較小的地理空間中，采用笛卡兒坐標(biāo)系，定義地理空間中所有點(diǎn)的集合，組成笛卡兒平面，記為R2。在R2中，任意兩點(diǎn)（χi,уi）和（χj,уj）間的歐幾里德距離d（i，j）如下：

地理空間中所有點(diǎn)間的歐幾里德距離函數(shù)組成度量空間s。度量空間具有如下特點(diǎn)：（1）如i和j代表不同的點(diǎn)，則，d(i，j)≥0的條件在歐幾里德空間中總得到滿足。

（2）對(duì)稱性，即，d(i，j)=d(j，i)。

（3）三角不等性，即，給定s中的任意3個(gè)距離m，n，l，則存在如下關(guān)系式：

m＋n≥l33

曼哈頓距離是指兩點(diǎn)在南北方向上的距離加上在東西方向上的距離，即：曼哈頓距離又稱為出租車距離。曼哈頓距離的度量性質(zhì)與歐氏距離的性質(zhì)相同，保持對(duì)稱性和三角不等式成立。曼哈頓距離只適用于討論具有規(guī)則布局的城市街道的相關(guān)問題。34

時(shí)間距離（旅行時(shí)間距離）是根據(jù)從空間中一點(diǎn)到達(dá)另一點(diǎn)所需時(shí)間進(jìn)行度量的。時(shí)間距離不具有前述歐幾里德距離和曼哈頓距離的度量空間性質(zhì)，即其對(duì)稱性，三角形不等式不一定成立。35第4節(jié)地理信息空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格結(jié)構(gòu)與矢量結(jié)構(gòu)的比較36是什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵看空間點(diǎn)的表達(dá)，因?yàn)辄c(diǎn)是構(gòu)成地理空間特征實(shí)體的基本要素。如果采用一個(gè)沒有大小的點(diǎn)（坐標(biāo)）來表達(dá)基本點(diǎn)要素，稱為矢量表示方法。如果采用一個(gè)有固定大小的點(diǎn)（面元）來表達(dá)基本點(diǎn)要素，稱為柵格表示法。它們分別對(duì)應(yīng)著矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型。第4節(jié)地理信息空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)37矢量和柵格結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)描述空間實(shí)體的兩種最基本的方式。Yijx1y1x2y2xiyixn

yn第4節(jié)地理信息空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)38矢量數(shù)據(jù)RepresentgeographicphenomenawithPointsLinesPolygonsObjectsrepresentedas

nodes(X,Ypoints)and

connectinglines,attributes

ofobjectsattached

asdatabasetables.usefulforrepresentingandstoringdiscretefeaturessuchasbuildings,pipes,orparcelboundaries.39Spatiallocationsareexplicit.Relationshipsbetweenentities/objectsareimplicit.Vectorscanstoreinformationabouttopology.MuchdatacomesinthisformDigitizedmappingTracinganddigitizingGPS,Etc.BestforfeatureswithdiscreteboundariesPropertylinesPoliticalboundariesTransportation矢量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)—定位明顯，屬性隱含40點(diǎn)(Point)：又稱為元素(Element)，是一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，具有一對(duì)(x、y)坐標(biāo)和至少一個(gè)屬性。線(Line)：是具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，由一個(gè)坐標(biāo)對(duì)序列表示，坐標(biāo)對(duì)順序與線的開頭有關(guān)，線上每個(gè)點(diǎn)有不多于二個(gè)鄰點(diǎn)。面(Area)：是具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，以(x、y)坐標(biāo)對(duì)的集合表示，起點(diǎn)坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)相同，面內(nèi)點(diǎn)具有至少一個(gè)相同屬性。區(qū)域(Region)：空間上相鄰或重疊的點(diǎn)、線、面要素可以按一定的地理意義組成區(qū)域。矢量數(shù)據(jù)基本類型(X,Y)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)(X5,Y5)LinePoint(X5,Y5)(X,Y)(X2,Y2)(X4,Y4)(X3,Y3)Polygon(X,Y)411、簡(jiǎn)單矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，空間數(shù)據(jù)按照以基本的空間對(duì)象(點(diǎn)、線或多邊形)為單元進(jìn)行單獨(dú)組織，不含有拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，最典型的是面條(Spaghetti)結(jié)構(gòu)。點(diǎn)目標(biāo)（x,y)

線目標(biāo)(x1y1,x2y2,…….xnyn)

面目標(biāo)(x1y1,x2y2,…….xnyn,x1y1)42優(yōu)點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直觀，便于用戶接受；（2）便于系統(tǒng)的維護(hù)和更新。缺點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)冗余度大，如多邊形公共邊重復(fù)存儲(chǔ)，但沒有存儲(chǔ)多邊形之間的關(guān)系。相鄰多邊形易產(chǎn)生偽多邊形。解決的辦法是建立多邊形邊界表；（2）缺乏拓?fù)湫畔?，如鄰域信息等，不便于拓?fù)浞治觯ㄅR時(shí)建立拓?fù)潢P(guān)系）；（3）對(duì)島處理能力差，無法建立外多邊形的關(guān)系。43目前的GIS領(lǐng)域中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是得到最廣泛應(yīng)用的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)借助了數(shù)學(xué)中拓?fù)鋵W(xué)的原理來描述空間事物。包括雙重獨(dú)立地圖編碼法、多邊形轉(zhuǎn)換器以及地理編碼和參照系統(tǒng)的拓?fù)浼傻?；其共同特點(diǎn)是：點(diǎn)是相互獨(dú)立的，點(diǎn)連成線，線構(gòu)成面。2、拓?fù)湫偷臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)44起點(diǎn)終點(diǎn)中間點(diǎn)弧段1弧段3弧段2弧段4點(diǎn):面:弧:45雙重獨(dú)立地圖編碼，簡(jiǎn)稱DIME結(jié)構(gòu)（DualIndependentMapEncoding）。它是由美國人口調(diào)查局建立起來的為人口調(diào)查目的而設(shè)計(jì)的一種拓?fù)渚幋a方法，是一種把幾何量度信息（直角坐標(biāo)）與拓?fù)溥壿嬓畔⒔Y(jié)合起來的系統(tǒng)。也可用于土地利用等多種信息系統(tǒng)的編輯和分析，是GIS發(fā)展早期使用的一種拓?fù)渚幋a方式。

DIME文件的基本元素是連接兩個(gè)端點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）的一條線段（街段）、線段始結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符、這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)及線段兩側(cè)的區(qū)域代碼（左區(qū)號(hào)和右區(qū)號(hào)）。在這種結(jié)構(gòu)中，線段通常被認(rèn)為是直線型的，復(fù)雜的曲線由一系列逼近曲線的直線段來表示。結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)或者面域與面域之間為鄰接關(guān)系，而結(jié)點(diǎn)與線段或面域與線段之間為關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用這種拓?fù)潢P(guān)系來組織數(shù)據(jù)，可以有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)正確性檢查，同時(shí)便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和檢索。4647優(yōu)點(diǎn)：1）描述點(diǎn)、線、面的空間關(guān)系不完全依賴于具體坐標(biāo)位置；2）所表達(dá)的空間關(guān)系信息豐富、簡(jiǎn)潔；3）便于做多邊形和多邊形的疊合；4）便于檢查數(shù)據(jù)輸入過程中的錯(cuò)誤；缺點(diǎn)：1）拓?fù)潢P(guān)系的建立復(fù)雜；2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身比較復(fù)雜。

2、拓?fù)湫偷臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)48在權(quán)衡是否采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，主要看將來所需要的空間查詢和分析是否復(fù)雜，當(dāng)面和邊界線之間的相互關(guān)系查詢，面和面的相鄰查詢，面和面、線和面的疊合分析對(duì)用戶比較重要時(shí)，應(yīng)采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，反之可采用非拓?fù)涞暮?jiǎn)單結(jié)構(gòu)。從目前的趨勢(shì)看，以分析功能為主的矢量型地理信息系統(tǒng)軟件產(chǎn)品，越來越多地采用拓?fù)湫徒Y(jié)構(gòu)。2、拓?fù)湫偷臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)49曲面是指連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，具有這種覆蓋表面的要素有地形、降水量、溫度、磁場(chǎng)等。表示和存儲(chǔ)這些要素的基本要求是必須便于連續(xù)現(xiàn)象在任一點(diǎn)的內(nèi)插計(jì)算，因此常采用不規(guī)則三角網(wǎng)來擬合連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，稱為TIN(TriangulatedIrregularNetwork)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種基于TIN的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常用于數(shù)字地形的表示，或者按照曲面要素的實(shí)測(cè)點(diǎn)分布，將它們連成三角網(wǎng)，三角網(wǎng)中的每個(gè)三角形要求盡量接近等邊形狀，并保證由最臨近的點(diǎn)構(gòu)成的三角形，即三角形的邊長之和最小。在所有可能的三角網(wǎng)中，狄洛尼(Delaunay)三角網(wǎng)在地形擬合方面表現(xiàn)最為出色，因此常用于TIN的生成。3、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)50泰森多邊形（Thiessenpolygon）泰森多邊形是荷蘭氣候?qū)W家A.H.Thiessen提出的一種計(jì)算區(qū)域降雨量的方法。在某個(gè)區(qū)域內(nèi)雨量觀測(cè)站總是以孤立點(diǎn)散布的，在地圖上作所有相鄰觀測(cè)點(diǎn)連線的垂直平分線，由這些平分線構(gòu)成的包圍每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的多邊形就是所謂的泰森多邊形。在泰森多邊形的邊界上任取一點(diǎn)，到相鄰兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的距離是相同的，而多邊形內(nèi)的任意點(diǎn)到該多邊形內(nèi)的觀測(cè)點(diǎn)距離最近。虛線構(gòu)成的多邊形就是泰森多邊形。泰森多邊形每個(gè)頂點(diǎn)是每個(gè)三角形的外接圓圓心。泰森多邊形也稱為Voronoi圖，或dirichlet圖51阜陽春運(yùn)：車站吸引區(qū)劃分52拓?fù)潢P(guān)系描述——Voronoi圖模型(陳軍等,2001)□基于Voronoi圖的九交模型■每一個(gè)空間對(duì)象的Voronoi圖都可以被分成三部分，即Voronoi區(qū)域，空間對(duì)象的邊界，空間對(duì)象的內(nèi)部。

V9I模型用對(duì)象的Voronoi區(qū)域代替九交模型中的外部，而對(duì)象的邊界和內(nèi)部與九交模型保持一致。V9I定義：■若兩個(gè)空間對(duì)象相鄰時(shí)，非空；若被其它目標(biāo)隔開，則為空，因而空V9I模型用可以區(qū)分相鄰和相離兩種拓?fù)潢P(guān)系，而9交模型把二者均描述為相離。53柵格數(shù)據(jù)Representtheworldsurfaceintoaregulargridofcells.Rasterdataincludes:imagesusefulforstoringandanalyzingdatathatiscontinuousacrossanarea.Grids54柵格數(shù)據(jù)的表達(dá)RealworldGridPointLineAreaValue=0=1=2=3RowColumnTrianglesHexagonsRASTER55固定大小的正方形，空間事物就按其在網(wǎng)格中什么行、什么列、取什么值來表示。在靠近事物邊界的位置，按四舍五入原則決定單元取值。網(wǎng)格基本單元的大小，對(duì)地圖的分辨率和計(jì)算精度起關(guān)鍵作用。數(shù)據(jù)量的增加和分辨率的提高成平方關(guān)系。因此計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存量和空間信息的分辨率之間就有很大矛盾。柵格數(shù)據(jù)的表達(dá)56柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：坐標(biāo)系與描述參數(shù)Y：列X：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率57點(diǎn)線面58SPOTXS20m*20m

牡丹水庫bandG,R,IR柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)59A.OBC中心點(diǎn)法重要性法長度占優(yōu)法面積占優(yōu)法柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中混合像元的處理方案二：方案一：縮小柵格單元的面積60柵格結(jié)構(gòu)的掃描順序行序列列序列行主序列

Morton序列

Hilbert序列61SpaceFillingCurves0123colrow32100150123colrow32100150123colrow32100150150123colrow32100150123colrow32100150123col015row32100123col015row3210RowRowprimeSpiralPeanoGrayHilbertCantor/DiagonalSierpinski/Triangle62

Morton序列000044402228888222288882422888824428888244048880440448804004444063Z-orderinghaslongdiagonaljumpsinspaceHilbertcurvespreservedistancesbetterHilbertcurves64柵格結(jié)構(gòu)編碼方法直接?xùn)鸥窬幋a鏈碼(chainEncoding)游程長編碼(Run_lengthEncoding)四叉樹編碼(quad_treeEncoding)651、直接?xùn)鸥窬幋a直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個(gè)記錄代碼，可以每行從左到右逐像元記錄，也可奇數(shù)行從左到右而偶數(shù)行由右向左記錄，為了特定的目的還可采用其他特殊的順序。

02255555222225550000033322223355002333550033335300033333000033330，2，2，5，5，5，5，5；2，2，2，2，2，5，5，5；2，2，2，2，3，3，5，5；0，0，2，3，3，3，5，5；0，0，3，3，3，3，5，3；0，0，0，3，3，3，3，3；0，0，0，0，3，3，3，3；0，0，0，0，0，3，3，3。66由起點(diǎn)位置和一系列在基本方向的單位矢量給出每個(gè)后續(xù)點(diǎn)相對(duì)其前繼點(diǎn)的可能的8個(gè)基本方向之一表示。8個(gè)基本方向自0°開始按逆時(shí)針方向代碼分別為0，1，2，3，4，5，6，7。單位矢量的長度默認(rèn)為一個(gè)柵格單元。2、鏈碼1234507600107670110067鏈碼編碼：

2，2

，6，7，6，0，6，5123450760500000000500000000000000500000000550000000500000050000000000000鏈碼編碼示例683、游程長度編碼(1)只在各行（或列）數(shù)據(jù)的屬性發(fā)生變化時(shí)依次記錄該屬性以及相同屬性重復(fù)的個(gè)數(shù)（游程編碼）；0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333沿行方向進(jìn)行編碼：(0，1），（2，2），（5，5）；（2，5），（5，3）；（2，4），（3，2），（5，2）；（0，2），（2，1），（3，3），（5，2）；（0，2），（3，4），（5，1），（3，1）；（0，3），（3，5）；（0，4），（3，4）；（0，5），（3，3）。69（2）逐個(gè)記錄各行（或列）屬性發(fā)生變化的位置和相應(yīng)屬性。0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333沿列方向進(jìn)行編碼：(1，0），（2，2），（4，0）；（1，2），（4，0）；（1，2），（5，3），（6，0）；（1，5），（2，2），（4，3），（7，0）；（1，5），（2，2），（3，3），（8，0）；（1，5），（3，3）；（1，5），（6，3）；（1，5），（5，3）。70

4、塊碼采用方形區(qū)域作為記錄單元，數(shù)據(jù)編碼由初始位置行列號(hào)加上半徑，再加上記錄單元的屬性組成。0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333（1，1，1，0），（1，2，2，2），（1，4，1，5），（1，5，1，5），（1，6，2，5），（1，8，1，5）；（2，1，1，2），（2，4，1，2），（2，5，1，2），（2，8，1，5）；（3，3，1，2），（3，4，1，2），（3，5，2，3），（3，7，2，5）；（4，1，2，0），（4，3，1，2），（4，4，1，3）；（5，3，1，3），（5，4，2，3），（5，6，1，3），（5，7，1，5），（5，8，1，3）；（6，1，3，0），（6，6，3，3）；（7，4，1，0），（7，5，1，3）；（8，4，1，0），（8，5，1，0）。715、四叉樹編碼

是根據(jù)柵格數(shù)據(jù)二維空間分布的特點(diǎn)，將空間區(qū)域按照4個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割（2n×2n，且n>1），直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止，最后得到一棵四分叉的倒向樹。四叉樹分解，各子象限大小不完全一樣，但都是同屬性柵格單元組成的子塊，其中最上面的一個(gè)結(jié)點(diǎn)叫做根結(jié)點(diǎn)，它對(duì)應(yīng)于整個(gè)圖形。不能再分的結(jié)點(diǎn)稱為葉子結(jié)點(diǎn)，可能落在不同的層上，該結(jié)點(diǎn)代表子象限單一的代碼，所有葉子結(jié)點(diǎn)所代表的方形區(qū)域覆蓋了整個(gè)圖形。從上到下，從左到右為葉子結(jié)點(diǎn)編號(hào)，最下面的一排數(shù)字表示各子區(qū)的代碼。為了保證四叉樹分解能不斷的進(jìn)行下去，要求圖形必須為2n×2n的柵格陣列。n為極限分割次數(shù)，n＋1是四叉樹最大層數(shù)或最大高度。72四分樹結(jié)構(gòu)示意圖四叉樹編碼具有可變的分辨率，并且有區(qū)域性質(zhì)，壓縮數(shù)據(jù)靈活，許多運(yùn)算可以在編碼數(shù)據(jù)上直接實(shí)現(xiàn)，大大地提高了運(yùn)算效率，是優(yōu)秀的柵格壓縮編碼之一。73一幅2nx2n柵格陣列的圖用四叉樹分割時(shí)，具有的最大深度為n，即可分為0,1,2,3…n層每一層的柵格寬度，即每層邊上包含的最大柵格數(shù)，反映了所在葉結(jié)點(diǎn)表示的正方形集合的大小，其值為：2（最大深度-當(dāng)前層次）四叉樹的特點(diǎn)例：一幅23×23

的柵格陣列，它具有的最大深度為3，可能層次分別為0，1，2，3。其中：第0層邊長上的最大柵格數(shù)為2(3-0)＝8

第1層邊長上的最大柵格數(shù)為2(3-1)＝4

第2層邊長上的最大柵格數(shù)為2(3-2)＝2

第3層邊長上的最大柵格數(shù)為2(3-3)＝174111100001111000011100000111000003344400033444000334400003344000011011010344004034000層1層2層3層（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）（17）（18）（19）75從上到下遞歸分割

；

常規(guī)四叉樹除了記錄葉結(jié)點(diǎn)之外，還要記錄中間結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)之間借助指針聯(lián)系，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要用六個(gè)量表達(dá)，即四個(gè)葉結(jié)點(diǎn)指針、一個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針和一個(gè)結(jié)點(diǎn)的屬性或灰度值。這些指針不僅增加了數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量，而且增加了操作的復(fù)雜性。在GIS和圖象處理中不用常規(guī)四叉樹，而用線性四叉樹。(1)常規(guī)四叉樹的特點(diǎn)760225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩11121314151617181920212223242526272829303132333637383934354000003

33033333530022232222022225255533355西南東南西北東北常規(guī)四叉樹77線性四叉樹同常規(guī)四叉樹不同線性四叉樹同常規(guī)四叉樹不同在于存儲(chǔ)方式不同。在線性四叉樹中只記錄葉結(jié)點(diǎn)信息，如葉結(jié)點(diǎn)的位置、大小、格網(wǎng)值，不存儲(chǔ)中間結(jié)點(diǎn)。線性四叉樹中僅對(duì)葉結(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行編碼，這種編碼號(hào)稱地址碼(位置碼），以表示它所處的位置。地址碼隱含了葉結(jié)點(diǎn)的位置和深度信息。（2）線性四叉樹78幾種線性四叉樹的編碼a.基于四進(jìn)制的線性四叉樹編碼0層1層2層3層（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）（17）（18）（19）79你能找出何種規(guī)律？JJIxbIIIybMQ碼行號(hào)列號(hào)012345671111101011001110100000010100111000010111011100200301201310211103112113020021030031120210121130131022023032033122311123032133200201210211300410030131031120220321221330251013033123132202212302313206110321330331222223232233322711132333233380先將柵格的行列號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，得二進(jìn)制行號(hào)Iyb，列號(hào)Ixb，則M=2×Iyb＋I(xiàn)xb

如結(jié)點(diǎn)7：

M=2*011+011＝033行列號(hào)—>四進(jìn)制81若該位的編碼值為0，1，則行號(hào)Iyb值為0；若該位的編碼值為2，3，則行號(hào)Iyb值為1；若該位的編碼值為0，2，則列號(hào)Ixb值為0；若該位的編碼值為1，3，則列號(hào)Ixb值為1；

如：M碼為：103

二進(jìn)制行值Iyb為：001

二進(jìn)制列值Ixb為：101四進(jìn)制—>行列號(hào)82b.基于十進(jìn)制的線性四叉樹編碼morton碼的求解方法設(shè)十進(jìn)制表示的行、列號(hào)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制數(shù)分別為則十進(jìn)制的morton碼實(shí)際上是II、JJ的二進(jìn)制交叉結(jié)合的結(jié)果，即將得到的二進(jìn)制數(shù)M轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)就可以得到相應(yīng)的morton碼了。83

I=5=0101J=7=0111

Morton=00110111=(55)10MD碼的計(jì)算實(shí)例例如，某柵格單元的行號(hào)

I=5，列號(hào)J=7，Morton碼的計(jì)算如下圖所示：

84（2）四叉樹的十進(jìn)制編碼屬性值004 08 112 013 014 115 116 032 136 140 044 048 149 050 051 052 056 060 0位置碼85（3）四叉樹編碼的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

從兩維對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了壓縮，以表示面狀地物的數(shù)量特征；陣列各部分的分辨率是可變的，邊界復(fù)雜部分四叉樹分級(jí)較多，分辨率高，運(yùn)算效率也高；便于在多邊形中嵌套異類小多邊形的表示。缺點(diǎn)：要求圖象格網(wǎng)必須是2n*2n目前四叉樹主要用在數(shù)據(jù)索引、圖幅索引等，它是一種有前途的柵格編碼866、八叉樹編碼八叉樹結(jié)構(gòu)就是將空間區(qū)域不斷地分解為八個(gè)同樣大小的子區(qū)域(即將一個(gè)六面的立方體再分解為八個(gè)相同大小的小立方體)，同—區(qū)域的屬性相同。八叉樹主要用來解決地理信息系統(tǒng)中的三維問題。87直接?xùn)鸥窬幋a：簡(jiǎn)單直觀，是壓縮編碼方法的邏輯原型（柵格文件）；鏈碼：壓縮效率較高，以接近矢量結(jié)構(gòu)，對(duì)邊界的運(yùn)算比較方便，但不具有區(qū)域性質(zhì)，區(qū)域運(yùn)算較難；游程長度編碼：在很大程度上壓縮數(shù)據(jù)，又最大限度的保留了原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼十分容易，十分適合于微機(jī)地理信息系統(tǒng)采用；塊碼和四叉樹編碼：具有區(qū)域性質(zhì)，又具有可變的分辨率，有較高的壓縮效率，四叉樹編碼可以直接進(jìn)行大量圖形圖象運(yùn)算，效率較高，是很有前途的編碼方法。88柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)用單元填滿空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，存儲(chǔ)方便有限的多重屬性（柵格取值應(yīng)整數(shù)）分辨率的提高和數(shù)據(jù)量之間呈平方指數(shù)關(guān)系為了減少數(shù)據(jù)量，產(chǎn)生了多種壓縮存儲(chǔ)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)金字塔索引，加快顯示89矢量模型柵格模型優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小2.空間位置精度高3.空間關(guān)系描述全面，對(duì)線狀、網(wǎng)絡(luò)狀事物的分析方便4.空間和屬性數(shù)據(jù)綜合查詢與更新方便5.普通地圖可直接手工數(shù)字化1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單2.多種地圖疊合分析方便3.容易描述邊界復(fù)雜、模糊的事物，便于處理三維連續(xù)表面4.能直接處理數(shù)字圖象信息5.能直接用柵格狀設(shè)備輸出圖形三、矢量、柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較矢量結(jié)構(gòu)：位置明顯，屬性隱含柵格結(jié)構(gòu)：屬性明顯，位置隱含90缺點(diǎn)缺點(diǎn)1.數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量大2.空間位置精度低3.難以表達(dá)線狀、網(wǎng)絡(luò)狀的事物4.輸出地圖不美觀5.普通地圖須按矢量方式數(shù)字化1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜2.多種地圖疊合分析較困難3.邊界復(fù)雜模糊的事物難以描述4.不能直接處理數(shù)字圖象信息三、矢量、柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較91矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)用矢量方法表示的線狀實(shí)體，是不是也可以采用格網(wǎng)空間填充法來表示，即在數(shù)字化一個(gè)線狀實(shí)體時(shí)，除記錄原始取樣點(diǎn)外，還記錄所通過的柵格？？同樣，每個(gè)面狀地物除記錄它的多邊形邊界外，還記錄中間包含的柵格？？92有多種形式，最簡(jiǎn)單也最實(shí)用的是不對(duì)矢量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)做任何特殊處理，直接將他們分別存儲(chǔ)在同一個(gè)GIS的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，并通過共同的ID號(hào)將各空間對(duì)象的矢量數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在一起。1.矢柵混合模式93實(shí)體ID矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)缺點(diǎn)：矢量和柵格兩套數(shù)據(jù)均要無遺漏的在系統(tǒng)中存儲(chǔ)，會(huì)給系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間帶來壓力941.3.11.用遙感影像更新地圖數(shù)據(jù)952.矢柵一體化模式為了解決失柵混合增加存儲(chǔ)空間這一問題，并更加有效的將矢量、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，龔健雅提出了矢柵一體化模式，其理論基礎(chǔ)是多級(jí)格網(wǎng)方法，三個(gè)基本約定和線形四叉樹編碼。96多級(jí)格網(wǎng):

包括粗格網(wǎng)，基本格網(wǎng)和細(xì)分格網(wǎng)三個(gè)層次粗格網(wǎng)建立空間索引。基本格網(wǎng)的大小與常規(guī)柵格劃分要求一致；細(xì)分格網(wǎng)是在點(diǎn)、線經(jīng)過的基本柵格上再進(jìn)一步劃分為16*16或256*256的小格網(wǎng)，以增加?xùn)鸥竦目臻g分辨率，從而提高點(diǎn)線表達(dá)精度。9725625698粗格網(wǎng)、基本格網(wǎng)和細(xì)分格網(wǎng)均采用線性四叉樹編碼，并采用三個(gè)Morton碼（M0,M1,M2）表示。其中：M0表示點(diǎn)所在或線所通過的粗格網(wǎng)的Morton碼，是研究區(qū)的整體編碼。M1表示點(diǎn)所在或線通過的基本柵格的morton碼，也是研究區(qū)內(nèi)的整體編碼。M2表示點(diǎn)所在或線所通過的細(xì)分柵格的morton碼，是基本柵格內(nèi)的局部編碼99矢柵數(shù)據(jù)一體化結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是將矢量方法表示的線性實(shí)體，除記錄原始取樣點(diǎn)之外，還記錄中間包含的柵格，使其既保存矢量特性，又具有柵格性質(zhì)。由于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精度低，通常用細(xì)分格網(wǎng)的方法，來提高點(diǎn)、線、面狀目標(biāo)邊界線數(shù)據(jù)的表達(dá)精度。

為了建立矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，要對(duì)點(diǎn)、線、面目標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)要求作如下的統(tǒng)一約定:矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)100(1)對(duì)點(diǎn)狀目標(biāo)，因?yàn)闆]有形狀和面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部只需要表示該點(diǎn)的一個(gè)位置數(shù)據(jù)及與結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的弧段信息。(2)對(duì)線狀目標(biāo)，它有形狀，但沒有面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需用一組格網(wǎng)來填滿整個(gè)路徑，并表示該弧段相關(guān)的拓?fù)湫畔ⅰ?3)對(duì)面狀目標(biāo)，它既有形狀，又有面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需表示由格網(wǎng)填滿路徑的一組邊界和由邊界組成的緊湊空間。101舉例：點(diǎn)IDM1M2關(guān)聯(lián)的弧段弧ID起點(diǎn)ID終點(diǎn)ID左域ID右域ID中間點(diǎn)坐標(biāo)（M1,M2）序列據(jù)此，點(diǎn)狀地物、線狀地物和面狀地物的“矢量化”數(shù)據(jù)記錄方式如下：點(diǎn)狀地物：用（M1,M2）代替（x，y）線狀地物：用（M1,M2）代替（x，y）記錄中間點(diǎn)102面域ID邊界ID序列面域內(nèi)點(diǎn)指針……面域內(nèi)點(diǎn)指針位置面域內(nèi)點(diǎn)坐標(biāo)（M1,M2）序列面狀地物：除了要用Morton碼即（M1,M2）代替（x，y）記錄面狀地物邊界原始采樣點(diǎn)的“拐點(diǎn)”（即中間點(diǎn)）位置，以及它們所穿過的所有基本格網(wǎng)的交線位置之外，還要用鏈指針記錄多邊形的內(nèi)部柵格。103點(diǎn)標(biāo)識(shí)號(hào)M1M2高程z….1002510026…..….43105….….40827725….….432463…..點(diǎn)狀目標(biāo)及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)104結(jié)點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)識(shí)號(hào)M1M2高程z關(guān)聯(lián)弧段…….….………..……..1002643425141101，202，10310027501141256205，201，301，…..……………..……….……….結(jié)點(diǎn)及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)105弧段及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)弧段標(biāo)識(shí)始結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左區(qū)右區(qū)中間點(diǎn)串(M1,M2,Z)….….….…..….…..20044100271002630024ф58，77，56；92，55，777，….…..….…..……….……106面狀地物及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多邊形標(biāo)識(shí)號(hào)關(guān)聯(lián)弧段面塊頭指針…….…………30018128，125，1260………….……………01451620236789121011二維行程M碼循環(huán)指針屬性值二維行程M碼循環(huán)指針屬性值08712816122016020362548107空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立根據(jù)用戶需求，確定數(shù)據(jù)項(xiàng)目根據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目，確定數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)分類和編碼確定數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)輸入與編輯操作第五節(jié)空間數(shù)據(jù)組織108第5節(jié)空間數(shù)據(jù)組織一、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼為什么要進(jìn)行分類與編碼？1、空間數(shù)據(jù)分類：根據(jù)系統(tǒng)功能及國家規(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)應(yīng)用做準(zhǔn)備。具體分類時(shí)：1）首先根據(jù)圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點(diǎn)、線、面三種類型；2）根據(jù)對(duì)象原則，例如河流和道路，同為線狀要素，但分屬于不同的地理對(duì)象，應(yīng)分為不同的類。109我國基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)分為：測(cè)量控制點(diǎn)、水系、居民地、交通、管線、境界、地形與土質(zhì)、植被8個(gè)大類，然后再細(xì)分小類；2、空間數(shù)據(jù)的編碼指將數(shù)據(jù)分類的結(jié)果，用一種易于計(jì)算機(jī)和人識(shí)別的符號(hào)系統(tǒng)表示出來的過程。編碼的結(jié)果是形成代碼。目的：提供空間數(shù)據(jù)地理分類和特征描述，便于數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)與管理以及系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和共享。1101、層次分類編碼分類對(duì)象的從屬和層次關(guān)系有明確的分類對(duì)象類別和嚴(yán)格的隸屬關(guān)系2、多源分類編碼按空間對(duì)象不同特性進(jìn)行分類并編碼代碼之間沒有隸屬關(guān)系，反映對(duì)象特性具有較大的信息量，有利于空間分析111二、空間數(shù)據(jù)的組織以紙為媒介的地圖是按“專題”來組織地理信息的。當(dāng)一張圖上表達(dá)的內(nèi)容太多時(shí)，還要分成幾張。地圖既是儲(chǔ)存信息的載體，又是表達(dá)信息的形式。如果把地圖計(jì)算機(jī)化，那么儲(chǔ)存信息和表達(dá)信息的雙重功能就被分開，前者以數(shù)據(jù)方式儲(chǔ)存起來，后者用圖形、圖像、文字報(bào)告方式來顯示。112目前，通常的做法是用“層”的概念來分別存儲(chǔ)不同專題的空間信息，即每一層存放一種專題或一類信息，并有一組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)文件。一幅地圖分層的多少，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用上的要求、計(jì)算機(jī)硬件的存儲(chǔ)量、處理速度，以及軟件的限制來決定。113114115當(dāng)圖紙幅面太大或比例尺太大時(shí)，可在分層的基礎(chǔ)上再分“幅”。從而把每次處理工作局限在一個(gè)小范圍內(nèi)。當(dāng)需要跨越多幅地圖時(shí)，利用軟件的功能自動(dòng)地將一幅幅圖拼接起來，而訪問數(shù)據(jù)庫的人并不需要做拼接的操作，也不會(huì)感到查詢、分析的結(jié)果是拼起來的。地圖數(shù)據(jù)集中存放、沒有分割的方法受到的限制體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：116磁盤的容量有限。數(shù)據(jù)庫不安全。萬一系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或操作不慎，可能會(huì)破壞整個(gè)地理范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫維護(hù)不便。局部范圍的數(shù)據(jù)更新，往往要處理整個(gè)大范圍的數(shù)據(jù)庫，尤其是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、四分樹結(jié)構(gòu)、游程長度編碼結(jié)構(gòu)的更新，要花費(fèi)很多的計(jì)算時(shí)間。查詢分析效率不高。查詢分析多數(shù)是在局部范圍內(nèi)進(jìn)行，數(shù)據(jù)文件越大，查找局部數(shù)據(jù)的相對(duì)時(shí)間越長。117

空間數(shù)據(jù)的編碼：是指將數(shù)據(jù)分類的結(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)表示出來的過程，編碼的結(jié)果是形成代碼。代碼由數(shù)字或字符組成。例如，我國基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的分類代碼由六位數(shù)字組成，其代碼結(jié)構(gòu)如下所示：× × ×× × ×大類碼小類碼一級(jí)代碼二級(jí)代碼識(shí)別位大類碼、小類碼、一級(jí)代碼和二級(jí)代碼分別用數(shù)字順序排列。識(shí)別位由用戶自行定義，以便于擴(kuò)充。1181.空間元數(shù)據(jù)目前空間數(shù)據(jù)的共享問題十分突出，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為空間數(shù)據(jù)的共享提供了技術(shù)基礎(chǔ)。作為數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者必需要有效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)；作為數(shù)據(jù)的使用者必需要全面快速地訪問、獲取、管理空間數(shù)據(jù)。第6節(jié)空間元數(shù)據(jù)（metadata)1191)什么是元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)是“數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，是關(guān)于數(shù)據(jù)和信息資源的描述信息，它描述數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、條件、和其它特征，使數(shù)據(jù)充分發(fā)揮作用，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享方面十分重要。

空間元數(shù)據(jù)