是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征和 一切有用的知识
§1：概述
地理信息：指与空间地理分布有关的信息，用
来表示地表物体（空间实体）和环境固有的数量 、质量、分布特征、联系和规律
§1：概述
Paper maps
480585.5, 3769234 483194.1, 3768432 485285.8, 3768391 484327.3, 3768565 483874.7, 3769823
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1 0 0
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1 0 1
1 0 1
LL8
LL9
LL10
LL11
LL12
LL13
LL14
线与线 间有效 的拓扑 关系共 有 33 个， 这里只 给出了 21个
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0 0 1
0 0 1
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1 0 1
LL15
LL16
LL17
LL18
LL19
LL20
LL21
26
拓扑关系描述——面/面拓扑关系(Egenhofer, 1991)
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0 0 1
0 1 1
1 1 1
17
1 地理空间数据的拓扑关
1) 地理空间数据的拓扑关系
拓扑邻接： 同 拓扑关联： 不 类 元素之间的拓扑关系。
系
同
类 元素之间的拓扑关系。
拓扑包含： 同类不同级 元素之间的拓扑关系。
基本的拓扑关系
18
1 地理空间数据的拓扑关
系
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 N1 е 1 拓扑包含：P3与P4
A B I A, B A B A B
A B A B A B
A B A B A B
□ A的外部和B的内部的交，记作 A B
□ A的外部和B的边界的交，记作 A B
30
二、地理空间信息的方向关系
方向关系：地理事物在空间中的相互方位和排列顺序。 描述空间实体的方向关系，对于点状空间实体只要计 算两点之间的连线与某一基准方向的夹角即可，该夹 角称为连线的方位角。基准方向通常有真子午线方向、
Relationship）
方向关系（Order Spatial relationship）
顺序
度量关系（Metric Spatial Relationship）
距离
16
1 地理空间数据的拓扑关
系
拓扑变量与不变量
拓扑（Topology）一词来自于希腊文，意为“形 状的研究”。研究在拓扑变换下能够保持不变的 几何属性—拓扑属性。
N2
P1 е5
P2 е2
е6
N4
P3
N5
е3 е7
е4
N3
P4
19
复杂的拓扑关系 相邻 相交 相离 包含 重合
点—点
点—线 点—面 线—线 线—面
面—面
20
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
21
拓扑关系描述——4I模型(Egenhofer,
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LL1
LL2
LL3
LL4
LL5
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LL7
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C
A
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B
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A
0 0 1 0 0 1 1 1 1
B
B
A
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28
外部的无限性，导致目标的外部与边界和内 部是线性相关的，使得外部在九交模型中的作 用不是很明显。
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1 1 1
1 0 0
1 0 0
1 1 1
Disjoint
Meet
Overlap
Contain
面与面 间有效 的拓扑 关系共 有8个
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1 1 1
0 1 1
0 0 1
1991)
Relations (area / area) Set representation:
• S1: dC ∩ dU • S2: dC ∩ U° • S3: C°∩ dU • S4: C°∩ U°
- disjoint - inside - touch - equals - covers
S1-S4 empty/not empty - overlap In theory 16 options, of which 6 are really different
Coordinates
GIS Data
Digital data
如何组织？
空间数据模型：用来抽象模拟 地理空间信息的数据组织方案 GPS
§1：概述
观察与认知
概念模型:实体及 实体间联系的抽
现 实 世 界
象概念集
逻辑模型:用计算 机实现的数据类型 来描述实体及实体 关系 物理模型:数据物 理组织、存取方法 等
5场
场的特性
空间结构特征：可以进行长度和角度测量的欧 几里德空间 属性域的数值可以包含以下几种类型：名称、 序数、间隔和比率
• 支持空值，未知或不确定则赋予空值。
连续的、可微的、离散的 各向同性和各向异性 空间自相关
第2节 地理对象的空间关系
拓扑关系（Topological Spatial
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1 1 1
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LR42
LR44
LR46
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LR64
LR66
LR71
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LR72
LR73
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拓扑关系描述——线/线拓扑关系(Egenhofer, 1991)
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0 0 1
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1 0 1
A B A B A B V V A B A B A B AV B AV B AV BV
■ 若两个空间对象相邻时， AV BV 非空；若被其它目标隔开， AV 为空，因而空 BV 则 V9I模型用可以区分相邻和相离两种 拓扑关系，而9交模型把二者均描述为相离。
6场
一个空间上连续分布的状态或现象，如：
空气中污染物的集中程度 地表的温度 土壤的湿度 空气与水的流动速度和方向 地球表面
场可以表现为二维或三维：
二维场：在二维空间中任何已知的地点上，都有一 个表现这一现象的值； 三维场：在三维空间中对于任何位置来说都有一个 值。
美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月 该洲可能的500个地震位置
9
2 线实体
有长度，但无宽度和高度
用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多
度量实体距离
香港城市道路网分布
10
3 平面实体
具有长和宽的目标 通常用来表示自然或人工的封闭多边形 一般分为连续面和不连续面
中国土地利用分布图（不连续面）
第三讲：
空间数据模型与数据结构
主要内容
1
2 3 4
概述
空间关系 空间数据结构 空间数据结构
5
6
空间数据来源及类型
空间数据组织
§1：概述
地理：泛指地球表面各种自然现象和人文现象， 以及它们之间的相互关系和区域分异 地理信息：
指与空间地理分布有关的信息，它表示地表物 体和环境固有的数量、质量、分布特征，联系 和规律
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LR11
LR12
LR13
LR22
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LR32
LR33
线与面 间有效 的拓扑 关系共 有19个
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4 曲面实体
不连续变化曲面：如土壤、 森林、草原、土地利用等， 属性变化发生在边界上， 面的内部是同质的。
连续变化曲面： 如地形起伏， 整个曲面在空 间上曲率变化 连续。
12
5 空间对象：体