二、地理数据的基本特征 1、空间特征 空间特征又称定位特征或几何特征。数据的空间 性是指这些数据反映现象的空间位置及空间位置关系。 通常以坐标数据形式来表示空间位置，以拓扑关系来 表示空间位置关系。
2、属性特征
数据的属性是指描述实体的特征，如实体的名称、 类别、质量特征和数量特征等。属性数据本身属于非 空间数据，但它是空间数据中的重要数据成分。
在地理信息系统中，常用的空间数据结构有两种，即栅格数据结构和矢量 数据结构。 在矢量表示中，曲线是由一系列带有 x，y坐标的特征点所组成的一条近 似折线来表示。 而在栅格形式中则借助于把该线通过的按行和列(矩阵形式)作为规则划分 的栅格中的每个小格(像元)标以数字或代码来表示。 这两种不同形式的数据被称为计算机的两种兼容数据。这是因为计算机 不仅能存贮、识别和处理它们，而且可以对它们进行互相转换。
N5
е3
е4
N3
P4
е7
N1 N2 N3 • • •
е1 е3 е6 е1 е2 е5 е2 е3 е4
•
P0
•
•
2、弧段与结点的拓扑关系 弧段 结 始结点 点 终结点
е1 е2 е3
• • •
N3
N1 • • •
N2
N3
• • • N2
N1 N2
P0
е1 P1 е5 P2 е2
N1
N4
е6
P3
N5
二、地理数据的基本特征 3、时间特征 空间数据的时间性是指空间数据的空间特征和属性
特征随时间而变化。它们可以同时随时间变化，也可
以分别独立随时间变化。 实体随时间的变化具有周期性，其变化的周期有超
短周期的、短期的、中期的和长期的。
空间特征是地理信息区别于其他信息的最重要的 特征之一，地理信息的定位特征与时间过程相结合， 大大提高了地理信息的应用价值。
体，同时也是地理信息系统最重要的信息源。
2. 遥感数据

各种遥感数据及其制成的图像资料（航片、卫片）
包含着及其丰富的地理内容，尤其是先进的卫星遥感技
术的广泛应用，能为地理信息系统提供源源不断的、现 势性很强的数据。所以遥感数据是地理信息系统另一个
重要的信息源。

3. 统计数据、实测数据及各种文字报告 各种地理要素的统计数据、实验和各种观测数据、研 究报告等，是地理信息系统不可缺少的重要或补充数据 源。
P1
P2
P3 • • •
е1 е5 е6 е2 е4 е5 е3 е4 е6 е
•
P1 е5 P2 е2
N4
е6
P3
N5
е3
е4
N3
P4
P0
е7
7
•
•
第三节
空间数据结构
空间数据结构
一、空间数据结构的概念和类型
也称为图形数据格式，是指适用于计算机系统存贮、管理 和处理的地理图形数据的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关 系的抽象描述。
常用的空间。
2. 拓扑关系的重要意义
在地理信息系统中，空间数据的拓扑关系，对地理信息系统的数据处
理和空间分析具有重要的意义，主要表现在如下三个方面：
（1）根据拓扑关系可以确定地理实体间的相对空间位置， 而无需利用坐 标和距离 （2）利用拓扑关系有利于空间要素的查询。 （3）可以利用拓扑数据重建地理事体。 如建立封闭多边形，实现道路的
е1 P1 е5
N1
е6
N4
P3
N5
е3 е7
N2
P2
е2
е4
N3
P4
2.地理空间数据拓扑关系应用价值
（1）确定地理实体间的相对空间位置，无需坐标 和距离 （2）利于空间要素查询 （3）重建地理实体
三、拓扑结构的表达
е1
N2
N1
1、结点与弧段的拓扑关系 结点 弧 段
P1 е5
P2 е2
N4
е6
P3
第二节
1. 拓扑的概念
地理空间数据的拓扑关系
一、拓扑的概念和意义
拓扑学是几何学的一个分支，它研究图形在连续变形下（拓扑 变换）的那些不变的几何属性。组成一个图形的各元素（结点、弧
段、面域）之间都存在着二元关系，即邻接关系和关联关系。在地
图上这种关系可以借助图形来识别，而在计算机中这种关系需用拓 扑关系加以定义。拓扑关系是明确定义空间结构关系的一种数学方
е3
е7
е4
N3
P4
3、弧段与多边形的拓扑关系 弧段 多 边 左多边形 形 右多边形
е1 е2 е3
• • •
P0 P0 P0 • • •
P1 P2 P3 • • • N2
P0
е1 P1 е5 P2 е2
N1
N4
е6
P3
N5
е3
е7
е4
N3
P4
4、多边形与弧段的拓扑关系 多边形 弧 段
е1
N2
N1
选取，进行最佳路径的计算等。
二、空间数据的拓扑关系
1、拓扑邻接：同 2、拓扑关联： 3、拓扑包含： 不 同
类 元素之间的拓扑关系。 元素之间的拓扑关系。 类 元素之间的拓扑关系。
同类不同级
拓扑邻接：N1/N2 ,N1/N3 ,N1/N4 ;P1/P3 ;P2/P3 拓扑关联：N1/е1、е3 、е6 ；P1/е1、е5 、е6 拓扑包含：P3与P4
第一节
1、地理空间
地理空间数据及其特征
一、GIS的空间数据
地理空间 是指物质、能量、信息的形式与形态、结构过程、功能
关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续，地球表层构成了地理 空间。
地理数据 表征地理空间内事物的数量、质量、分布、内在联系和
变化规律的图形、图像、符号、文字和数据等统称为地理（空间）数 据。
地理数据是GIS的核心，也有人称它是GIS的血液，因为GIS操作
对象是地理数据，因此，设计和使用GIS的第一步工作就是根据系统 的功能，获取所需要的地理数据，并创建地理空间数据库 。
2、GIS中的数据类型
1. 地图数据

各种类型的地图（包括电子的与非电子的地图）都
是对空间事物和现象的一种相似或抽象模拟，它有严密 的数学基础，并经过制图综合，利用符号系统所表示出 来的丰富地理内容，明晰的再现了客观实体的空间关系 和要素之间的内在联系，所以地图是地理信息的主要载
第二章 空间数据结构与编码
学习目标
· 掌握地理空间数据的特征，了解GIS的数据源 · 理解GIS数据的测量尺度 · 理解拓扑的概念和意义 · 掌握地理空间数据的拓扑关系与表示 · 掌握栅格数据结构特点及其编码方法 · 掌握矢量数据结构特点及其编码方法 · 了解栅格与矢量数据之间得转化方法
重点：地理空间数据的拓扑关系、两种空间数据结构 的特点及其编码方法。 难 点：拓扑结构、栅格数据编码