本科数字地图数据结构与数据组织.pptVIP

第三章地图数据结构与数据组织 现实世界到数据世界 地理世界 数据模型 数据结构 文件或数据库 拓扑概念基础 拓扑学是几何学的分支之一，主要研究目标的形态和图形在同胚变化下不变的性质 数字地图的点、线、面具有拓扑性质 拓扑映射：点映射为点，线映射为线，面映射为面，面内的点映射后仍在面内，与点关联的线映射后仍然与线相关联 点、线、面是基本的拓扑元素。 拓扑学是研究拓扑学已成为数字 地图学、地理信息系统以及空间关系的理论基础 为空间点、线、面之间的包含、覆盖、相离和相接等空间关系的描述提供直接的理论依据。 拓扑与集合 定义：设A为非空集合，X为A的子集族，如果满足下列条件： (1)空集?属于X，A也属于X； (2)若X1，X2属于X，则Xl与X2的交集属于X； (3)X中任意两个元素的并仍为X中的元素。则称X为A的拓扑。 如果X为集合A的拓扑，则称偶对(A，X)为拓扑空间，记为{t} 对偶关系 定义：一对相关联的单元在结构上具有对称性称为对偶 在对偶关系中，原始目标或关系可以被相对应的对偶目标或关系取代 原始目标可以认为是初始目标，对偶目标可认为是初始目标的配对物。 如目标的组成和构造是关联关系的两个对偶方面。0维单元是2维单元的对偶，1维单元是1维单元的对偶。 图解中的二维单元A在对偶中是一个0维单元。(a, A)是一对原始关联关系，1维单元a构造二维单元A，A由a组成，在(a, A)的对偶关系中，1维单元a 由0维单元A组成，而A反过来构造a。 对偶关系阐明了2维对应物的可定向性。当从0维单元1指向0维单元4时，2维单元A则在右边，2维单元B则在左边。在对偶关系中这种方向是互换了的，即当从0维单元A指向0维单元B，2维单元1则在左边，2维单元4则在右边。这种地理对称关系在本章后面将用作DIME系统的基础。 路径拓扑与网状拓扑 路径拓扑 对于可连接集合S，如果子集Si 最多只和两个其它的子集邻接，那么{Si}便在S上形成一个路径拓扑 开路径拓扑 如果有一个子集只和一个其它子集邻接 如：线和线串 闭路径拓扑 如果每个子集都和两个其它的子集邻接 如：轮廓线和环 网状拓扑 对于一个可连接集合S，如果某个子集与3个或以上的其它子集邻接，那么这个集合在S上形成一个 如：新英格兰地区地图 非连接集合的分解 非连接集合拓扑分解 任何一个不可连接的集合都可分解为一系列可连接的子集。这些可连接的子集本身也可形成路径拓扑或网状拓扑，并通过邻接关系联结。 如图：可连接子集X形成一个网状拓扑，可连接子集Y形成一个路径拓扑，这些拓扑又被邻接关系链接。 目标在数据结构中的排列基础是组成（Bound）和构造关系（Cobound），以及集合中目标对之间的邻接关系 文件结构 文件结构 文件结构 文件结构 文件结构 文件结构 文件结构 数据库结构 数据库结构 数据库结构 数据库结构 数据库结构 数字地图的空间结构 数字地图图形是空间点集在二维平面上的投影，三种基本图形要素： 点（如控制点） 线（如河流） 面（如湖泊） 其中点是基本的图形要素。 点、线、面的抽象不仅表达了客观世界的图形，而且，也表达了相互之间的关联信息。 在地图数据库中，存储和处理的正是能以图形表示的各种地理数据及其属性数据（即空间数据和属性数据）。 空间数据用来表示物体的位置、形态、大小和分布特征等诸方面的信息， 属性数据则表示物体是什么或怎么样，描述的是数据的语义信息。 空间数据和属性数据之间通过标识码进行联接。 数字地图的空间结构 数字地图的拓扑结构 用来描述空间实体的空间联系。 点、线、面三类实体的关系可以有六种组合 点与点，如消防站与火灾地点的距离； 点与线，如一条公路与两旁城镇，村庄之间的联系； 点与面，如排污的烟筒与周围的环境； 线与线，如表示公路、铁路或河流组成的运输网络； 线与面，如一条输油管道流经哪些地区； 面与面，如表示洪水影响区域与土地利用的叠合等。 这些组合表现了实体间拓扑关系的相邻性、连接性、闭合性、包含性和一致性等，是空间数据处理和分析的依据。 数字地图的空间结构 空间建模 确定数据实体或目标及其间关系，设计其在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构 地图目标－数字地图目标的本质由数字地图制图模式即数据模型决定 两种基本的数字制图模式（数据模型） 矢量数据模型 平面空间是一个连续点集 栅格数据模型 平面空间用二维格网点的离散点集来填充。通常分为方格网和三角网 数字地图的空间结构 0维目标 数字地图的空间结构 内部与外部 数字地图的空间结构 由于弧段上有无数多个点，但在数字环境下只能用有限个线段序列来表达，称为链或弧段 记作