空间信息基础二.ppt

第二章空间信息基础唐山师范学院资管系李诚第三节空间数据类型和关系1.空间数据的基本特征2.空间数据的类型3.空间数据的拓扑关系唐山师范学院资管系地理信息系统是是指在计算机硬件、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。简而言之，地理信息系统是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。空间数据是地理信息系统的操作对象。空间数据的主要来源：地图数据、遥感数据、统计数据、实测数据及各种文字报告唐山师范学院资管系01021.空间数据的基本特征唐山师范学院资管系唐山师范学院资管系01（1）空间特征表示现象（空间实体）的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称定位特征或几何特征，一般用坐标数据表示，例如笛卡尔坐标系等等。02（2）属性特征表示现象（实体）的特征。例如变量、分类、数量特征和名称等等。03（3）时间特征描述现象或物体随时间的变化。其变化的周期有超短周期的、短期的、中期的和长期的。例如人口数的逐年变化目前的GIS还较少考虑到空间数据的时间特征，只考虑其属性特征与空间特征的结合。空间数据具有的其他特征唐山师范学院资管系各种数据呈现不同的类型，不同的来源，不同的表达方式（比例尺，坐标系统等），年代等不一致。（2）异质数据各种空间数据汇集，导致空间数据急剧膨胀，呈现海量的特征。（1）海量特征不仅仅表现在数据的空间三维或时间维方面，也表现在其他方面，如不同的测量方法，遥感数据的不同波段等。（3）多维数据不同时相的空间数据反映地理事物或现象的发展变化过程。（4）动态数据贰壹肆叁2.空间数据的类型唐山师范学院资管系（1）类型数据：例如居民点、交通线、土壤类型分布等；（2）面域数据：例如多边形中心点、行政区域界限和行政单元等；（3）网络数据：例如道路交叉点、街道和街区等；（4）样本数据：例如气象站、航线和野外样方分布区等；（5）曲面数据：例如高程点、等高线和等值区域；（6）文本数据：例如地名、河流名和区域名称；（7）符号数据：例如点状符号、线状符号和面状符号等。根据划分角度不同，可将空间数据划分为不同的类型。空间数据从几何上可以抽象为点、线、面数据，对于点、线、面数据，按其内容又可分为七种类型，如下：唐山师范学院资管系01040203拓扑（Topology）“拓扑”一词来源于希腊文，其原意是“形状的研究”。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。是指图形在保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质（拓扑属性）。拓扑结构是明确定义空间结构关系的一种数学方法。在GIS中，它不但用于空间数据的组织，而且在空间分析和应用中都有非常重要的意义。唐山师范学院资管系3.空间数据的拓扑关系唐山师范学院资管系拓扑关系的三个重要概念①连接性(Connectivity):弧段在结点处的相互联接关系。弧段与结点的拓扑关系（Arc－nodetopology）表现了连接性，也称为连通性。每个弧段都有一个起始端点和一个终止端点，从起始端点到终止端点表示了弧段的方向，而所有弧段的端点序号则定义了弧段与节点的拓扑关系，计算机就是通过在端点序列中找到弧段之间的共同结点来判断弧段与弧段之间是否存在连接性。（如图）唐山师范学院资管系多边形区域定义（Areadefinition）多个弧段首尾相连构成了多边形的内部域。多边形与弧段的拓扑关系（Polygon－arctopolopgy）表现了多边形区域定义。在矢量模型中，多边形区域是由一系列弧段序列组成的。（如图）1唐山师范学院资管系2邻接性（Contiguity）：通过定义弧段的左右边及其方向性来判断弧段左右多边形的邻接性。弧段的左与右的拓扑关系（Left-righttopology）表现了邻接性。一个具有方向性的弧段有左边和右边之分。计算机正是根据弧段的左边与右边的关系来判断位于该弧段两边的多边形的邻接性。（如图）1唐山师范学院资管系2е3N1е1е2е5е6е4е7P1P3P2P4N4N3N5N2唐山师范学院资管系唐山师范学院资管系（4）拓扑（Topology）关系的种类在GIS中，为了真实地反映地理实体，不仅要包括实体的位置、形状、大小和属性、还必须反映实体之间的相互关系。①邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系。例如多边形之间的邻接关系，P2/P3，P1/P2，又如结点之间的邻接关系A与D，C与D等。（如图）②关联关系：空间图形中