1︰2.5万 1︰ 1万 1︰ 5千
图层概念：计算机内二维阵列中的每个单元仅能容 纳一个数值，为表达不同的地图数据，必须被分离 成不同的二维阵列来储存，每个储存层及储存的数 据被称为图层 。 图层结构：不同的图层组织在一起形成了图层结构。
栅格数据分层
建筑物 森林 土壤 地貌
Z
Y X
空间数据分层方法：
3、大地坐标与高斯平面直角坐标的转换
正转换：大地坐标 平面直角坐标
，
其中，S ——赤道到测点纬度
的经线长
4.2 空间区域框架与图层结构
一、空间区域框架 空间区域框架：就是按区域储存和表达空间信息 的一套规则。 1、分为：自然区域框架，行政区域框架，自然行政综合区域框架，和地理网格区域框架。
2、地形图都是以地理网格区域框架作为储存和 表达空间数据的基础。一般的专题图或以所研 究的自然区域，或行政区域，或以自然-行政 综合区域框架为基础。
（2）属性数据
采用数据库管理方式（DBMS），如dbase， foxbase，Oracle等。 （3）图形数据与属性数据的连接 根据属性表中的唯一公共标识来连接 图形文件 属性文件
标识符
（5）混合式空间数据库和一体化空间数据 库功能结构举例（以Arcview为例） 1）以Arcview为例，理解混合式空间数据结构
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
M I a b c d e II f g
1
2
3
4
5
6
网络数据库模型 优点： •能明确而方便地表示数据间的复杂关系 •数据冗余小 缺陷： •网状结构的复杂，增加了用户查询和定 位的困难。 •需要存储数据间联系的指针，使得数据 量增大 •数据的修改不方便（指针必须修改）
A.文件类型
矢量数据.shp 栅格数据.grd 属性数据.dbf
（5）数据保护。
二、GIS空间数据库
1、GIS空间数据库特点
1）复杂性
A.数据类型复杂：空间数据和属性数据紧密相连 B.数据结构复杂：包括矢量和栅格两种结构
C.数据之间关系复杂：空间数据与属性数据既相 互独立又密切联系
2）多样性
查询与检索同时涉及空间与属性数据，经常引 入算法与模型。
3）数据量大
农地 2，8，9 1，4，5， 林地 6，10 牧地 3，7
4，6，10 1
2，3，8， 9
现在要查询土地资源数据库中，利用现状为 林地，地貌类型为缓坡、坡向为半阳的地块。
方法：查询倒排文件并进行逻辑运算。 （1）查利用现状倒排表得林地的地块号为： [1，4，5，6，10]； （2）查地貌类型倒排表得缓坡的地块号： [1，5，6，10]； （3）查坡向倒排表得半阳的地块号： [4，6，10]； （4）对（1），（2），（3）所得结果求交得： [6，10]。 符合条件的地块为6号和10号地块。
4
5 6 Ⅰ Ⅰ Ⅰ a b c
x4
x5 x6 1 2 3
y4
t5 y6 2 3 4
地 图
M
Ⅰ
Ⅱ
线
Ⅰ
d
e f g
4
3 5 6
1
5 6 4
多 边 形
Ⅰ a Ⅱ c
b
e
c
f
d
g
Ⅱ Ⅱ Ⅱ
关系数据库模型
优点： 结构特别灵活，满足所有布尔逻辑运 算和数学运算规则形成的查询要求 能搜索、组合和比较不同类型的数据 增加和删除数据非常方便 缺陷： 数据库大时，查找满足特定关系的数 据费时 对空间关系无法满足
2. 子午线圈（经圈）和平行圈（纬圈）

3. 大地地理坐标系统

二、正射投影
概念：
把地球表面上的细部投影 到与投影中心正切的面上
特点：
随着距投影中心的距离增 加，比例尺变小，位移增 大。只适用于小面积。
三、圆锥投影与百万分之一地图投影
1、圆锥投影： 以圆锥面为投影面，圆锥轴与地轴重合，圆 锥面与某一纬线相切或相割。按着某种条件 及数学法则将地球上的经纬线投影到圆锥面 然后按圆锥某一条母线切展平即获得园锥投 影，可分切圆锥投影和割圆锥投影
关系数据库模型
关系数据库模型是以记录组或数据表的形式 组织数据，以便于利用各种地理实体与属性 之间的关系进行存储和变换，不分层也无指 针，是建立空间数据和属性数据之间关系的 一种非常有效的数据组织方法。
2 a 1 d
b Ⅰ c 4
3
e Ⅱ g
5 f 6
M
1
x1 x2 x3
y1 y2 y3
点
2 3
数据库与传统文件系统的差别: （1）数据独立于应用程序而集中管理， 实现了数据共享，减少了冗余，提高了效 益；
（2）在数据间建立了联系，从而使数据 库能反映出现实世界中信息的联系。
数据库的主要特征（与传统文件管理相比）： （1）数据集中控制； （2）数据冗余度小； （3）数据独立； （4）复杂的数据模型；
2、直角平面坐标系 （高斯坐标）
1、每一带中央子午线的投影线为该带的平面直角坐标系 的纵轴（X轴），赤道的投影为横轴（Y轴），交点 为坐标原点。 2、为了避免横轴坐标出现负值，纵轴西移动500km，所 以原坐标原点的坐标为(0，500km)。 3、为了避免不同带之间地点出现相同的高斯平面直角坐 标，高斯平面直角坐标系规定在横坐标Y值前标以投 影带的编号（n）。
在土地资源数据文件中，地块号为关键字， 地貌类型、坡度、坡向、利用现状为次关 键字。对次关键字分别建立倒排表。
地貌类型倒排表 坡向倒排表 利用现状倒排表
次关键 地块号 字 3， 7 陡坡 2， 8 垣面 4 沟道 9 宽顶梁 缓坡 1，5，6，
10
次关键 字 阴 半阳 半阴
阳
地块号 5，7
次关键 地块号 字
2、百万分之一地图投影： 采用改良的多圆锥投影和等角圆锥投影
改良的园锥投影：为减少变形，令许多圆锥 与地球相切并规定按“经6纬4”分幅，每幅 单独投影。
四、高斯---克吕格投影及直角平面坐标系
1、高斯-克吕格投影
为等角横切圆柱投影。我国比例尺大于1︰50万的 地形图均用此投影。该投影先把地球按经度6度分 带，由西向东共划60个投影带
土地资源文件
地块号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 地貌类型 缓坡 垣面 陡坡 沟道 缓坡 缓坡 陡坡 垣面 宽梁顶 缓坡 坡度 5°~10 ° <3 ° >15 ° <5 ° 5 °~10 ° 5 °~10 ° >15 ° <3 ° <3 ° 5 °~15 ° 坡向 半阴 阳 阳 半阳 阴 半阳 阴 阳 阳 半阳 利用现状 林地 农地 牧地 林地 林地 林地 牧地 农地 农地 林地
查找速度快，节省空间。
索引文件：带有索引表的文件，在索引 表中存放记录的关键字和记录在文件中 的位置。 索引区：存放索引表
数据区：存放主文件
查询：先查索引表，再按索引表所指地 址查记录。 在GIS中，空间数据量大，使用索引文 件可以提高系统运行速度。
数据文件
弧段号 1
. . .
左多边形号 右多边形号
4.3 空间数据库的总体结构
一、数据库概述
1、数据库概念： 一个数据库就是有关事物及其它们彼此之间 关系的信息集合，这些信息的集合是按一定的数 据模型和逻辑结构被储存一个或多个适合于计算 机的数据文件之中。
2、计算机对数据的管理经历的三个发展阶段： 1）程序管理阶段：
2）文件管理方式：顺序、随机、索引、倒排 文件等 3）数据库管理系统：层次模型、网状模型和 关系模型等
弧段坐标数据
弧索引表
弧段号 1
. . .
物理地址 80
. . .
倒排文件：在多关键字文件中，建立一系列 次关键字索引表。这种次关键字的索引表称 作倒排文件。 次关键字索引表中每个索引项应包含次 关键字及具有同一次关键字的多个记录的主 关键字或物理记录号。 优点：对复杂的多关键字查询时，可在倒排 表中先完成查询的“交”、“并”等逻辑运 算，然后将得到的结果再对主文件中记录进 行存取。即把对记录的操作转换成地址集合 的运算，提高了查询的速度。
3、地形图区域框架的划分（国际分幅法规）
（1）国际标准图幅以1︰100万的地图为基础划分
纬差4度，从赤道向南北各自分成22带，用A，B，C，……， V表示带名； 经差6度，从东经180度起，由西向东分成60带，用1，2， 3，……，60，表示带名； 纵横交错形成地理网格， 每个网格作为1︰100万 地图的空间区域框架， 用横、纵带名双编码表 示，如L—52（北纬44~48， 东经126~132）
1）程序管理： 10 Read x, y, z 20 a=x+y …… 100 data 3, 7, 8, 3, 4, 10
2 ）文件管理： 顺序文件:按记录进入文件的先后顺序存放。 优点：结构简单，连续存取速度快 缺点：不便于插入、删除和修改等操作 随机文件：采用关键字变地址方法组织文件。
优点：文件随机存放，插入删除方便，
c 4 3
e 5 5
f 6 6
g 4
层次数据库模型
优点： 存取方便且速度快 结构清晰，容易理解 数据修改和数据库扩展容易实现 检索关键属性十分方便 缺陷： 结构呆板，缺乏灵活性 同一属性数据要存储多次，数据冗余大（如公共边） 不适合于拓扑空间数据的组织
网络数据库模型
网络模型用连接指令或指针来确定数据间的 显式连接关系，采用图数据结构，具有图数 据结构的一系列特点。表达的数据关系是多 对多，且数据之间具有显式的连接关系，但 没有层次关系 。
空间区域框架及图层结构
空间数据的录入及处理 空间数据管理
4.1 地图投影和坐标系统