P1
P2
P3
Ⅰ Ⅱ
Ⅱ Ⅲ
Ⅳ
6
9
Ⅱ
Ⅲ
8
1 2 3 4 0
12 13 14 15
树状索引法
点文件 点号 1 2
… 11
坐标
x1，y1 x2，y2
…
4
3 2
Ⅱ
5 13 P1 Ⅰ 12 10 Ⅲ 14 Ⅳ P2 7 15
15
x15，y15
P3
1
6
9
8
4 3 2 Ⅱ 12 Ⅰ 1 6 P2 7 15 P3 5
理解拓扑变换和拓扑属性时，我们可以设想 一块高质量的橡皮，它的表面是欧几里德平 面，可被任意拉伸压缩，但不能扭转折叠。 表面上有由结点、弧、环和区域组成的图形。 若对该橡皮进行任意拉伸、压缩，但不扭转 和折叠，则在橡皮形状的这些变换中，图形 的一些属性将得到保留，有些属性将消失。
拓扑和非拓扑属性
终点 中间点 起点
面:
弧段4
弧段3
弧段2 弧段1
相邻 点—点 点—线 点—面 线—线 线—面 面—面
相交
分离
包含
重叠
主要拓扑关系—拓扑的邻接性
a
结点之间
b
e a b c d e
c b
c
d
a
e
a 1 0 0 1
b 1 1 0 1
c 0 1 1 0
d 0 0 1 1
e 1 1 0 1 -
d
面块之间
3、从摄像机获取：栅格元素数固定 512×512 1024×1024
4、从遥感中获取：周期性，动态性，可自动提 取专题信息。 5、从矢量数据转换成栅格数据
点类型 统一标识
简单点 文本点 结 点
点实体编码
类别或系列号 x,y 坐标
简单点——符号
比例 朝向 比例 朝向 字体 文句
文本点——字符 建立和显示数据库联系的属性 结 点——符号
线指针 线交汇编
其它非几何属性
唯一标示码 线标示码 起始点
线实体编码
终止点 坐标对序列 显示信息 非几何属性
多边形矢量编码
4.6 空间对象的矢量表达
• 中文名称： 矢量数据 • 英文名称： vector data • 定义1： 在直角坐标系中，用X、Y坐标表示地图图形或地理实体的位 置和形状的数据。 所属学科： 测绘学（一级学科）；地图制图学 （二级学科） • 定义2： 以矢量方式存储的数据，它由表示位置的标量和表示方向的 矢量两部分构成。在地理信息系统空间数据库中，矢量数据用于表达 既有标量属性又有方向属性的地理要素。
拓扑元素：
点：孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点 线：两结点之间的有序弧段，包括链、弧段和线段 面：若干弧段组成的多边形
基本拓扑关系
关联：不同拓扑元素之间的关系 邻接：相同拓扑元素之间的关系 包含：面与其他元素之间的关系 层次：相同拓扑元素之间的层次关系
点: 弧:
拓扑属性
非拓扑属性
一个点在一个弧段的端点 两点之间的距离 一个弧段是一个简单的弧段 一个点指向另一个点的方向 一个点在一个区域的边界上 弧段的长度 一个点在一个区域的内部 一个区域的周长 一个点在一个区域的外部 一个区域的面积 一个面是一个简单的面（无岛） 一个面的连通性
拓扑变换 （橡皮变换）
3、空间对象的拓扑空间关系
P2 d B
A c P3 f C b P2 d B P1 E
P0
e
D
P4 g
弧段与多边形拓扑关系表 弧段 左多边形 右多边形 a P0 P1 b P2 P1 a c P3 P1 d P0 P2 e P0 P3 f P3 P2 g P1 P4
拓扑的邻接性
A c P1 E D
P0
e
P3
f C
P4 g
2
P1 Ⅰ 1
Ⅱ 12 6 P3 Ⅴ
14
9
P2
x7，y7；x8，y8； x9，y9；x10，y10； x11，y11；x5，y5；x6，y6
P2
7
15
8
P3
x12，y12；x13，y13；x14，y14；x15，y15
树状索引法
4 3 2
Ⅱ 12 Ⅰ 1 P3 Ⅳ P2 7 15 Ⅰ Ⅳ Ⅲ 14 5 13 P1 10 11
常用的空间数据结构
X
xn yn xi yi
x1 y1 x2 y2
i
Y
j
矢量数据结构
矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点 、线、面等地理实体。 特点：定位明显，属性隐含。 获取方法： (1) 手工数字化法； (2) 手扶跟踪数字化法； (3) 数据结构转换法。
编码的概念和意义
地理数据编码，是根据GIS的目的和任务，把地 图、图像等资料按一定数据结构转换为适于计算机 存贮和处理的数据过程。地理内容的编码要反映出 地理实体的几何特征，以及地理实体的属性特征， 空间数据的编码是地理信息系统设计中最重要的技 术步骤，它表现由现实世界到数据世界之间的界面， 是联结从现实世界到数据世界的纽带。
（二）栅格数据的取值
每个栅格元素只能取一 个值，实际上一个栅格 可能对应于实体中几种 不同属性值，存在栅格 数据取值问题
A C D
B
决定栅格单元代码的方法
返回 休息
决定栅格单元代码的方法
返回 休息
决定栅格单元代码的方法
返回 休息
决定栅格单元代码的方法
返回 休息
栅格数据的获取 1、目读法：适用于所选区域范围小，栅格单元 尺寸大的情况。 2、从扫描仪获取：高精度，快速度，数据格式 标准化。
11
树状索引法
10
P3
Ⅳ
Ⅲ
14 9
P2
7
15
8
P1
P2
P3
多边形文件 多边形号 边界线号 1 Ⅰ，Ⅱ 2 Ⅱ，Ⅲ 3 Ⅳ
Ⅰ Ⅱ
Ⅱ Ⅲ
Ⅳ
空间实体的拓扑信息
• 1、拓扑关系概念：是明确定义空间关系的一 种数学方法。在GIS中，用来描述并确定空间 的点线面之间的关系及属性，并可实现相关的 查询和检索。 2、拓扑关系特点： 1）独立于坐标系统的几何关系 2）不随几何实体平移 旋转 缩放而变化 拓扑关系反映了空间实体间的逻辑关系，不需 要坐标、距离信息，不受比例尺限制，也不随 投影关系变化。
11
树状索引法
10 Ⅲ 14 Ⅰ Ⅳ Ⅱ Ⅲ
13
P1
Ⅳ
9
1 2 3 4 5 5 6 6 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15
8
线号 起点 Ⅰ 6 Ⅱ 5 Ⅲ 6 Ⅳ 12
终点 点号 5 6,1,2,3,4,5 6 5,6 5 6,7,8,9,10,11,5 13 12,15,14,13
4 3 2 Ⅱ 12 Ⅰ 1 6 5 13 P1
地理信息系统为什么要研究数据模型
现实世界真实模型
空间数据处理
空间数据查询
空间数据分析
空间数据模型 空间数据复原 空间数据结构
数据库：空间数据物 理结构
4.4 空间数据结构类型
• 矢量数据结构 • 栅格数据结构
4.5空间数据结构的建立
• 空间数据编码是空间数据结构的实现，目 的是将图形数据、影像数据、统计数据等 资料、按一定的数据结构转换为适用于计 算机存储和处理的形式。 • 高效的数据结构应该具有一定的要求。
特点： 1.用离散的点或线描述地理现象及特征 2.用拓扑关系描述矢量数据之间关系
3.面向目标的操作
4.数据结构复杂且难以同遥感数据结合
5.难于处理位置关系
4.7 空间对象的栅格表达
2 2 2 2 2 2 2 2 1 7 7 7 7 7 2 • 规则格网式空间数据 2 模型： 2 栅格数据模型 2 2 空间单元人为划定成 2 大小相等的正方形网 1 格，有着统一的定位 4 4 参照系。每个空间 4 单元只记录其属性值， 4 而不记录它的坐标值。4 4 2 2 2 2 2 2 2 1 7 7 7 7 7 2 2 2 2 2 2 2 1 7 7 7 7 7 2 2 2 2 2 2 1 7 7 7 7 7 7 2 2 2 2 2 1 1 7 7 7 7 7 7 2 2 2 2 1 1 7 7 7 7 7 7 7 2 2 2 1 4 4 1 7 7 7 7 7 7 1 1 1 4 4 4 4 1 7 7 7 7 7 4 4 4 4 4 4 4 4 1 7 7 7 7 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 7 7 7 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 7 7 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 7 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 1 7 4 1 4 4
空间实体的矢量数据表达
矢量结构编码方法
1、点实体矢量编码方法 2、线实体矢量编码方法 3、多边形矢量编码方法
空间对象（实体）的地图表达 点：位置：（x，y） 属性：符号 线：位置：（x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn) 1 1 n 属性：符号—形状、颜色、尺寸
面： 位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xii,yii),…,(x1,y1) 1 1 2 1 1 属性：符号变化
B
A c P3 f C b P2 d B P1 E
P0
e
a
D
P4 g
弧段与结点的拓扑关系表 弧 段 结 点 a A , B b B , D c D , A d B , C e C , A f C , D g E , E
A c P3 P1 E
P0
e