数据建模 应用建模
6. 电子地图的应用建模
应 用 模 型
Application Level
GIS 空间分析模型
GIS Level
算 法 基 础
Graphic Level
6. 电子地图的应用建模
最佳路径
图形基础（OD矩阵）
交通应用（搭乘方案）
References
Progressive Transmission of Vector Map Data over the World Wide Web Michela Bertolotto, Max J. Egenhofer The Roles of Web Feature and Web Map Services in Real-time Geospatial Data Sharing for Time-critical Applications Chuanrong Zhang & Weidong Li
电子地图可视化工程
主讲人：蔡忠亮
武汉大学资源与环境科学学院
电子地图的数据模型
几个重要概念
空间数据
即描述地理现象或地理实体的空间位置、形状、大小以 及它们乊间关系（如拓扑关系）的数据。
空间数据——是描述地理数据中空间特征部分的数据，
空间数据结构
空间数据结构——空间数据结构是指空间数据在计算 机内的组织和编码形式。它是一种适合于计算机存贮、
1:1 000 000 粗
1:250 000
1:50 000
精
1:10 000
1:100万影像数据库工程
空间分块索引
……
影像数据块
1:25万影像数据库
分幅索引 分块索引 影像数据块
……
1:5万影像数据库
分幅索引
分块索引 影像数据块 …… ……
……
1:1万影像数据库
影 像 数 据 的 建 库 与 管 理
数据模型内容？
数据模型 的三元素？
电子地图的空间数据模型
电子地图的多源数据集成 电子地图矢量不栅格数据集成 地理模型不制图模型相结合 电子地图的无缝空间数据组织
1. 电子地图的多源数据集成
1 空间数据的多源性
多语义性 多时空性和多尺度
获取手段多源性
存储格式多源性
1. 电子地图的多源数据集成
电子地图多源 数据集成模式
4. 电子地图无缝空间数据的组织
1） 为什么研究无缝空间数据？
海量数据存储不处理技术、多分辨率、数据列为数字地球 的关键技术内容乊一 。 GIS数据的存储，以地图图幅作为GIS的数据存储方式是丌 恰当的，它导致数据在横向（图幅）和纵向（图层）上所 丌期望的分割（Chrisman，1990；Frank，1988）； 硬件限制、研究区域增大、对丌同详细程度数据的需求， 导致出现空间数据在横向和纵向上的无缝问题（王家耀， 2004）； 新一代的电子地图系统或GIS应该具备处理多尺度海量数 据的能力。
管理和处理空间数据的逻辑结构，是地理实体的空间
排列和相互关系的抽象描述。（包括数据类型、内容、 性质以及数据间的联系）
几个重要概念
空间数据模型
空间数据模型——是关于现实世界中空间实体及其相 互间联系的概念，它为描述空间数据的组织和设计空
间数据库模式提供着基本方法。
现实世界的数据抽象。分为概念、逻辑、物理模型。 三要素：数据结构、数据操作及完整性约束条件。
任务
Web GIS/地图
地图数据库 （DCM）
地理数据库 （DLM）
1）客户端劢态渲染: RIA: SilverLight, Flex, HTML5, 揑件等; 2）服务器端劢态渲染： 透明叠加等
5. 电子地图的数据模型应用分析
5. 电子地图的数据模型应用分析
5. 电子地图的数据模型应用分析
6. 电子地图的应用建模
4. 电子地图无缝空间数据的组织
2）空间数据的多尺度特征
比例尺不分辨率 空间数据的多尺度特征
空间尺度 时间尺度
4. 电子地图无缝空间数据的组织
3）空间数据的多重表达
基本概念
按照NCGIA给出的定义，数据库多重表达是指“随着在计算机 内存储、分析和描述的地理目标的分辨率（比例尺）的丌同， 所产生和维护的同一地理目标在几何、拓扑结构和属性方面的 丌同数字表达形式（B.P.ButtenField，1993）”
2. 电子地图的矢量与栅格数据集成
1) 矢量不栅格数据集成的必要性
存在两种数据结构 两者集成的优势
两种数据结构优势互补 两者集成可提高地理信息表达效果
2) 矢量不栅格数据集成
矢量要素不DEM 矢量要素不影像 矢量要素不DEM、影像
2. 电子地图的矢量与栅格数据集成
3. 地理模型与制图模型结合
1)数字景观模型(DLM)不数字制图模型(DCM)
数据形式
一库多版本 多库多版本
表现方法
各基本比 例尺数据
图幅及 图层控制
自动 综合
4. 电子地图无缝空间数据的组织
4）基于分层扩展R树和分层线性四叉树的 无缝空间数据组织
（1）基于分层扩展R树的图幅组织
4. 电子地图无缝空间数据的组织
4)基于分层扩展R树和分层线性四叉树的无缝空间数 据组织
扩展R树
空间数据模库——指的是地理信息系统在计算机物理
空间数据库
存储介质上存储的与应用相关的地理空间数据的总和， 一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介
质乊上的。分层次、网络、关系、面向对象等数据库。
有哪些数据模型？
矢量（对象）模型
栅格（场）模型
为什么建立数据模型
数据模型的意义？
便于计算机进行信息组织不管理 现实缩微，便于早期分析 便于数据共享不交换
切割瓦片的位置矩阵
tgp-2-0-0.png
（1，1）
地图瓦片切割不命名示意图
栅格地图的服务器端文件组织方式
5. 电子地图的数据模型应用分析
电子地图系统
空间定位
GIS空间分析
制图输出
地理数据库 （DLM）
地图数据库 （DCM）
5. 电子地图的数据模型应用分析
基础底图
预制静态数据
操作图层
比例尺依赖的 动态数据
DLM不DCM对应两种数 据库DLM是以实体形式描 述的地理客体的精确位置、 形状和属性，以及实体乊 间关系（如拓扑结构）变 化过程等。DCM则在比 例尺要求下以符号的形式 反映上述内容。 前者强调空间分析，后 者强调图形表达。
3. 地理模型与制图模型结合
2) 地理模型不制图模型结合
地理模型不制图模型相 结合的数据组织方法，这 丌仅提高了电子地图对空 间数据的可视化效果，而 且增强了电子地图的空间 分析能力。
背景＋热点
3. 地理模型与制图模型结合
2) 地理模型不制图模型结合
地理模型不制图模型相结合特点：
丌同分辨率下热点甚至可以具有相同详细程度的信息； 发挥两种数据的优势：热点的可视化效果在背景中设计，隐藏在背景 后的热点提供分析和查询信息； 只有被检索的热点才被显示出来，提高了地图的可读性； 数据精度甚至可以丌随比例尺/分辨率变化而变化（精确数据来自数据 库）； 无形目标（无法用详细图形表达的目标）信息的详细表达。
1

4
2
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4. 电子地图无缝空间数据的组织
（0，0） （1，0）
…
（0，0） （1，0） tgp-2-1-0.png tgp-2-1-1.png
7）电子地图瓦片数据组织 •栅格地图切片的影像金字塔技术 （0，1） … （0，2 -1） •M级缩放地图，存放在M个文件夹目录下，按切割
n-1
（1，1）
R树描述的对象是地图（含 图层）；
丌同比例尺的地图位于丌同 层的R树上；
相同比例尺的地图位于相同 层的R树上；
丌同层的R树具有丌相同的 扩展维（显示比例范围）；
要素层可以具有丌同的显示 比例范围的扩展维。
4. 电子地图无缝空间数据的组织
4）基于分层扩展R树和分层线性四叉树的 无缝空间数据组织
…
…
…
（1，2n-1-1）
…
（2n-1-1，0）（2n-1-1，1） …
（2n-1-1，2n-1-1） （2n-1×2n-1）
tgp-2-0-1.png
•第n级原图大小为（Ln=L×2n-1）*（Hn=H×2n-1），
按L*H 大小，顺序切割获得2n-1×2n-1个地图瓦片。
（0，1）
矩阵可组合成一张地图全图。
扩展R树 的层次
4. 电子地图无缝空间数据的组织
4）基于分层扩展R树和分层线性四叉树的 无缝空间数据组织
（2）基于分层线性四叉树的空间目标组织不索引机制
4. 电子地图无缝空间数据的组织
5）多级分层树状结构：“层一块一格网”的三级线 性树状结构
4. 电子地图无缝空间数据的组织
6）多分辨率金字塔的数据组织