地理科学的任务：综合研究地理系统中的生物圈、水 圈、岩石圈三大要素的空间分布规律及其相互之间关 系和相互影响涉及地球表层空间，包括：岩石圈、水 圈、生物圈、大气圈和电离层
GIS目前主要涉及的范围主要为岩石圈和大气圈之间
❖1.2 地理现象
➢ 地理现象的抽象过程
现实世界地圈理、系生统物主圈要、涉大及气地圈球和表电层离空层间，包括：岩石圈、水 GIS目前主要涉及的范围主要为岩石圈和大气圈之间 地图
圈、生物圈、大气圈和电离层
GIS目前主要涉及的范围主要为岩石圈和大气圈之间
自然环境系统
社会经济环境系统
地貌、土壤、气候、土地利用、 水文、生物、海洋……
人口、工业、农业、交通、 建筑、商业、科学、教育、 卫生、金融……
人地关系系统
地理系统的内部构成及其与外部系统的联系
地理系统中的各种要素特征都与地理空间位置有关
➢ 2）一维空间对象的定义
➢ 一维对象即线状空间实体，由一列有序坐标串表 示，有如下特性： 实体长度：从起点到终点的总长 弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度 方向性：河流方向是从上游到下游，公路则有 单向与双向之分
一维对象可以分为： 线段：两点之间的直线 弦列：相互连接无分支的线段 弧：曲线轨迹，可以用数学函数定义 拓扑连线：两个节点之间的拓扑连接，由结点 的顺序确定其方向
1. 地理系统与地理现象
❖1.1 地理系统 ❖1.2 地理现象
❖1.1 地理系统
➢ 地理系统
地理系统是一个开放的复杂系统 地理系统主要涉及地球表层空间，包括：岩石圈、水
圈、电离生层物圈、大气圈和电离层 GIS目大前气圈主要涉及的范围主要为岩石圈和大气圈之间
生物圈 水圈
GIS涉及的范围
岩石圈
地理系统、GIS所涉及的地理系统范围
第四章 空间数据 的表达
本章主要介绍 ➢地理现象 ➢空间实体类型 ➢空间数据表达方法（数据结构）
本章内容：
1. 地理系统与地理现象 2. 空间对象及其定义 3. 空间对象关系 4. 空间数据的矢量表达 5. 空间数据的栅格表达 6. 混合数据结构与一体化数据结构 7. 镶嵌数据结构 8. 四叉数数据结构 9. 超图数据结构 本章重点与作业
位置：可用坐标描述，也可用其它形式（如邮政 编码）
空间特征：也是位置信息的一种，如维数、类型 及实体的组合
实体的行为和功能：是指在数据采集过程中不 仅要重视实体的静态描述，还要收集那些动态 的变化，如岛屿的侵蚀、水体污染的扩散、建 筑的变形等
实体的衍生信息：如一个实体有许多个名称
实体的维数：分零维、一维、二维、三维、甚 至四维（三维 + 时间）
呈线状分布的地理现象 自然：河流、海岸 人工：铁路、公路、地下管线、行政边界
有单线、双线和网状之分；可以用一线状坐标串 或封闭坐标串表示（狭长的水面）
呈面状分布的地理现象 人工：水库、建筑物、机场 自然：土壤、耕地、森林、草原、沙漠、湖泊 呈大范围的连续分布；用封闭坐标串表示
呈体状分布的地理现象 从三维角度观测 自然：云、水体、矿体 人工：高层建筑物、地铁站 特点是向三维方向扩展，但通常处理成二维平面 形式；要正确表示成体的形式，必须采用三维模 型来描述
念并有等级之分，如 公路实体有公路等级属性值，可以分为一级、二 级公路
实体要素：实体是点、线、面、体多种要素的复杂 组合，是那些基本的、实际的、不可再分的空间单 元（元素）
➢ 2）空间实体的描述
对空间实体的描述有5种内容，即：
识别码、位置、实体特征、实体的角色、行为 或功能以及实体的空间特性
识别码：用于区别同类而又不同的实体，通常用 对象标识码（OID）来表示，如同 类 型
❖2.2 空间对象定义
➢ 1）零维空间对象的定义
➢ 零维对象即点状空间实体，由一组坐标（x,y,z） 说明其位置
➢ 可以分为： 实体点：用来代表一个实体,如塔、浮标 标识点（注记点）：用于定位地图或插图的文 本信息（注记） 面标识点：用于负载多边形的属性，存在于多 边形内 节点：表示线（或弧）的终点和起点 顶点：表示线段和弧段的内部点
地理系统是开放系统 和其他系统有关联、有交往，既有能量物质的 交流，又有信息的交流，例如 地球表层接受太阳光和电磁波、辐射红外线 受天体运动产生的外力作用
地理系统是复杂系统 由成千上万个子系统组成 人、植物、动物、地下矿产、山山水水
地理
➢ 地理系统的两个方面
地球内部系统
地理系统
天体系统
地理系统主要涉及地球表层空间，包括：岩石圈、水
2. 空间对象及其定义
➢ 空间实体(Spatial Entity)是地理空间中不可再分 的最小单元，它不仅反映事物和现象的本质内容， 而且反映它们在地理空间中的位置、分布状况以及 它们之间的相互关系
➢ 空间实体具有：属性、空间位置、空间关系和时间 四种特征
➢ 空间对象（Spatial Object）也称空间目标，它是 对空间现象进行抽象得到的结果,是空间实体的物理 表示,如
控制点、池塘、活树篱笆 ➢ 空间对象的定义与数据模型和数据结构有关，不同
的系统有所不同
➢ 美国空间数据交换标准（STDS）是目前为止对空间 对象定义最为完整的标准
❖2.1 空间对象描述
➢ 1）空间实体的几个概念
目标：也称空间对象，是空间实体的物理表示 实体类型：即实体的几何类型，有点、线、面、体
之分 实体属性：对实体特征的描述，属性有属性值的概
空间数据
遥感影像
特征 关系 行为
观察
选择 分析 抽象 综合
测量：位置 编码：属性 建立关系：
表达
➢ 描述地理现象的四种几何类型
呈点状分布的地理现象 人工：城镇、乡村居民点、交通枢纽、车站、工 厂、学校
自然：火山口、山峰、地震震中、温泉口
可以用一个点位置来描述；是一个相对概念，当 考虑比例尺较大时，可能表示成面
链：非相交的线段或弧的无分支而有向序列， 可以分为：全链、面链、网链
全链：可以显式定位左右多 边形和始终端节点的链
面链：可以显式定位左右多 边形、但不能定位始终端节 点的链
网链：可以显式定位始终端 节点、但不能定位左右多边 形的链
环：是一个由不相交的链或弦列和（或）弧的 闭合系列，它只表示一个封闭的边界，但不表 示封闭内的面积