第4章空间数据结构要点解析.ppt

第4章 空间数据结构 朱 莹 主要内容 矢量数据结构 栅格数据结构 矢栅一体化数据结构 镶嵌数据结构 三维数据结构 矢量数据结构 空间数据结构是指对空间数据逻辑模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响 矢量数据结构通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义 矢量数据结构直接以几何空间坐标为基础，记录取样点坐标 矢量数据结构 矢量数据结构中，传统的方法是几何图形及其关系用文件方式组织，而属性数据通常采用关系型表文件记录，两者通过实体标识符连接 矢量数据结构的分类 实体数据结构 拓扑数据结构 实体数据结构 实体数据结构也称spaghetti数据结构，是指构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织 边界坐标数据和多边形单元实体一一对应，各个多边形边界点单独编码并记录坐标 实体数据结构 实体数据结构 实体数据结构 实体数据结构具有编码容易、数字化操作简单和数据编排直观等优点；但这种方法有明显缺点： 相邻多边形的公共边界要数字化两遍，造成数据冗余存储，可能导致输出的公共边界出现间隙或重叠 缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系 岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系 拓扑数据结构 拓扑关系是一种对空间结构关系进行明确定义的数学方法 具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构 拓扑数据结构的特点 点是相互独立的，点连成线，线构成面 每条线始于起始结点，止于终止结点，并与左右多边形相邻接 拓扑数据结构 拓扑数据结构最重要的特征是具有拓扑编辑功能；这种拓扑编辑功能可以保证数字化原始数据的自动差错编辑，可以自动形成封闭的多边形边界 拓扑数据结构 索引式 双重独立编码结构 链状双重独立编码结构 拓扑数据结构 索引式数据结构 采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息，具体方法是对所有边界点进行数字化，将坐标对以顺序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系 拓扑数据结构 双重独立编码结构 最早由美国人口统计系统采用的一种编码方式，简称DIME（DualIndependentMapEncoding）编码系统，以城市街道为编码主体，特点是采用了拓扑编码结构，该结构适合于城市信息系统 双重独立编码结构是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用顺序的两点定义以及相邻多边形来予以定义 拓扑数据结构 在双重独立式数据结构中，结点与结点或者多边形与多边形之间为邻接关系，结点与线段或者多边形与线段之间为关联关系 利用这种拓扑关系可以来组织数据，可以有效地进行数据存储正确性检查（如多边形是否封闭），同时便于对数据进行更新和检索 除线段拓扑关系文件外，双重独立编码结构还需要点文件和面文件 拓扑数据结构 链状双重独立编码结构 链状双重独立式数据结构是DIME数据结构的一种改进 在DIME中，一条边只能用直线两端点的序号及相邻的多边形来表示，而在链状数据结构中，将若干直线段合为一个弧段（或链段），每个弧段可以有许多中间点 ESRI公司的ARCGIS产品中的COVERAGE数据模型就是采用链状双重独立编码数据结构 四个文件 多边形文件 弧段文件 弧段点文件 点坐标文件 拓扑数据结构 多边形文件 多边形记录组成，包括多边形号、组成多边形的弧段号以及周长、面积、中心点坐标及有关“洞”的信息等 多边形文件也可以通过软件自动检索各有关弧段生成，并同时计算出多边形的周长和面积以及中心点的坐标，当多边形中含有“洞”时则此“洞”的面积为负，并在总面积中减去，其组成的弧段号前也冠以负号 拓扑数据结构 弧段文件 弧段记录组成，存储弧段的起止结点号和弧段左右多边形号 弧段坐标文件 由一系列点的位置坐标组成，一般从数字化过程获取，数字化的顺序确定了这条链段的方向 结点文件 由结点记录组成，存储每个结点的结点号、结点坐标及与该结点连接的弧段 结点文件一般通过软件自动生成，因为在数字化的过程中，由于数字化操作的误差，各弧段在同一结点处的坐标不可能完全一致，需要进行匹配处理。当其偏差在允许范围内时，可取同名结点的坐标平均值。如果偏差过大，则弧段需要重新数字化 栅格数据结构 以规则栅格阵列表示空间对象的数据结构称为栅格数据结构 栅格数据结构 栅格数据结构的特点 属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或属性本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标给出，也就是说定位是根据数据在数据集中的位置得到的 同时具有数据结构简单、数学模拟方便的优点 缺点：数据量大、难以建立实体间的拓扑关系、通过改变分辨率而减少数据量时精度和信息量同时受损等 栅格单元的确定 栅格数据的参数 栅格形状 栅格单元通常为