1、DEM数据库结构

DEM数据库结构实质上是DEM的数据结构。 TIN的数据库结构
线（特征线）实体的数 据库结构
点实体的数据库结构
三角形实体的数据库结构
2、DEM数据库组织

指DEM数据的管理和调度方式，实际上是可视范围（即工作区）的数 据管理，可以为用户提供宏观、中观、微观等方式的信息服务。 “工程——工作区——图幅”的层次结构索引模式是当前GIS空间数 据库数据组织的常用方式之一。
(5,2),(0,2),(1,1)
-10 0
20
0
-20 0
索引文件
栅格行序号 逐行游程累计数 01 02 … 100 3 7 … 572
游程序号 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 … 0572
编码值 R1 R2 R3 R4 R5 R据组织和空间数据库设计的基础。
空间数据模型
空间数据结构
是空间数据模型的表述， 是相互之间存在一种或多 种特定关系的数据元素的 集合。

DEM数据组织的目的是将所有相关的DEM数
据通过数据库有效地管理起来，并根据其 地理分布建立统一的空间索引，进而可以 快速调度数据库中任意范围的数据，实现 对整个研究区域DEM数据的无缝漫游。
9
1e 5
2
6
3 e4 e6
3
e5
关联边： 1）分布在当前边两侧 2）关联边与当前边夹角最小 3）关联边顶点不重复 边表
e10
e7
4
5
e8
4
存储量小，适合等高线提取 编辑、内插、检索不便
No. e1 e2 e3 e4 …
V1 1 2 2 3 …
V2 2 3 6 6 …
E1 e2 e5 …
E2 e3 e4 e9 e2 …
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
e10
e7
4
5
e8
4
三角形表 No. ......... 1 2 3 4 ... V1 V2 1 2 3 4 2 3 4 V3 6 6 6
No. 2 6 5 3 6 1 4 6 2 ... ... ...
5 6 .........
TIN边结构
2 e1 1 e2 e3
工程：一个区 域内的全部 DEM数据。
工作区：当 前感兴趣的 研究区域。

LOD（level of details）细节层次模型
两个方案： 静态建立 动态实时简化
DEM金字塔
（参看 《地理信息系统原理与算法》吴立新，史文中. 科学出版社. 2003）
矢量的数据库结构 工程
具有相同特征的工作区的集合，用来管理大型的空间数据。
.........
No. 2 6 5 3 6 1 4 6 2 ... ... ...
TIN点面结构
e1 1
2
e2 e3
9
1e 5
2
6
3 e4 e6
3
e5
编辑、显示水体方便 三角形邻接关系隐含，检索与内插效率不高
坐标表 No. 1 2 3 4 ... X Y Z P ......... 1 ......... ......... ......... ......... 4 7 ... ... 邻接指针链
5
e8
4
邻接三角形表 No. 1 2 3 4 ... T1 2 3 4 5 T2 T3 5 1 2 -
5 6 .........
3 .........
特点：内插、检索、等高线提取方便，显示、局部结构分析方便； 存储量大、在TIN编辑中需随时维护这种关系。
TIN点结构
2 e1 1 e2 e3
9
1e 5
① 数据显示与浏览
② 数据库查询 ③ 基本DEM分析与应用示范 ④ 数据分发与提取 ⑤ 空间索引建立
⑥ 数据通信
⑦ 数据库更新 ⑧ 数据维护管理
作业

常用的数字高程模型结构有哪些？各有什么特点？
对比分析格网DEM与TIN的优缺点？

格网DEM数据库如何进行组织？
2、TIN数据结构
简单结构
2 e1 1 e2 e3
9
1e 5
2
6
3 e4 e6
面结构 点结构
• 三角化效率 • 应用方便
3
e5
e10
e7
4
点面结构
边结构
5
e8
4
边面结构
需存储 顶点高程、顶点平面坐标、顶点之间等拓扑关系
简单三角形结构（基本链表结构）
坐标表 序号 属性 X Y Z
e1 1 2 e2 e3
工作区
一定区域范围内的地物层的集合 多个地物类的集合
层
河流、道路、居民地
地物类
道
2
河 路 湖泊
具有相同空间几何特征和属 性特征的空间对象的集合。
对象
流
2
居民地
3、元数据的数据库管理

元数据：关于数据的数据。描述数据的内容、质量、状况 和其他特征，帮助人们定位和理解数据。元数据是实现空 间数据共享的重要基础。
2
6
3 e4 e6
3
e5
e10
e7
4
存储量小，编辑方便 三角形及其邻接关系需实时生成，计算量大
5
e8
4
坐标表 No. 1 2 3 4 ... X Y Z P ......... 1 ......... ......... ......... ......... 4 7 ... ... 邻接指针链
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
e2 e3
9
1e 5
2
6
3 e4 e6
3
e5
e10
e7
4
存储了三角形之间的邻接关系
坐标表 No. 1 2 3 4 ... X Y Z ......... ......... ......... ......... ......... No. 1 2 3 4 ... 三角形表 V1 V2 1 2 3 4 2 3 4 V3 6 6 6
20 20 20 60 50
30 30 20 20 20 20 20 40 20 20
20
30
0
0
0 20
40
-10
0
行程 (10,2),(0,1),(-10,1),(0,1) 编码
(20,1),(0,2),(40,1),(-10,1) (30,1),(0,1),(-10,1),(0,2) (20,1),(0,1),(20,1),(-20,1),(0,1)
混合数据结构一般采用分别 处理的方式 也可设计一个一体化的数据 结构 应用时常常将其实时地完全 转换为TIN的数据结构。
4、规则格网DEM与TIN的对比
规则格网DEM 优点 简单的数据存储结构 与遥感影像数据的复合性 良好的表面分析功能 不规则三角网TIN 较少的点可获取较 高的精度 可变分辨率 良好的拓扑结构
图幅：按照一定规则对研究区域进行 图幅范围：由坐标范围确定 二维划分的结果。是DEM数据采集、 如：图幅H的范围为： 建立、操作和调度最基本的单位。

（270，120，280，130）
工作区范围：由图幅范围确定 TIN空间索引的问题： 1）相邻图幅之间要有一定重叠 2）为快速定位点所在三角形， 有必要在图幅内建立TIN的空间 索引。
内容

一、DEM数据模型


二、DEM数据结构
三、DEM数据库管理
一、DEM数据模型

1、镶嵌数据模型

思想：空间对象可用相互连接在一起的网络来覆盖和 逼近。 适合于三维离散空间数据的表达，及连续变化的空间 对象的模拟 特征参数：网格尺寸、形状、方位等


分类： 规则镶嵌数据模型
不规则镶嵌数据模型
缺点
计算效率较低
数据冗余 格网结构规则
表面分析能力较差
构建比较费时 算法设计比较复杂
三、DEM数据库管理

DEM数据库实现的两种方式：

基于文件系统和空间索引的方式； 基于关系型数据库的方式。 ESRI公司的空间数据引擎SDE DEM数据库内容：DEM数据库结构设计、数据组织方 法、元数据、数据库功能等。
第二章 DEM数据组织与管理
王 丽 xuer217@
空间对象的建立过程
从认知角度： 对象模型、网络模型、场模型 从表达方式： 矢量数据模型、镶嵌数据模型、组 合数据模型 DEM属于基于场的镶嵌数据模型 是对空间对象及其关系的描述。 是空间对象根据其与应用有关的目标需要而对空间 对象的一种提取。 是概念层次上，对空间对象的语义描述。
0
3 5 7 6 8 9
11 12 15 16 13 14 17 18
（4）四叉树编码结构
1 0 3 4
1 2 3 4 5 6 7 8
A
2
0
B
C
D E 9 10 F
5 7
6 8
9
10
11 12 13 14 15 16 17 18
11 12 15 16
13 14 17 18
线性四叉树 通过编码四叉树的叶节点来表示数据块的层次和空间关系。 叶节点具有反映位置的关键字，即位置码。

4、特征嵌入式数据模型
指把特征要素嵌入规则或 不规则镶嵌数据模型中。 指把对地形形态描述具有 重要意义的点、线、面嵌 入到格网DEM中。
特点：克服了格网DEM 难以精确描述地形结构和 突变地形的缺憾，而且维 护了DEM地形描述与处 理的高效、简便优势。
二、DEM数据结构

1、规则格网DEM数据结构