计算机地图制图2.ppt

计计 算算 机机 地地 图图 制制 图图电子教案电子教案第第 2 2 章章 地图数据结构地图数据结构计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院第一章剩下的内容第一章剩下的内容1.3 1.3 计算机地图制图系统的构成计算机地图制图系统的构成3.3.地图数据地图数据 计算机地图制图系统的操作对象是地图数据，计算机地图制图系统的操作对象是地图数据，它描述了地理实体的空间特征、属性特征、时间它描述了地理实体的空间特征、属性特征、时间特征和地理实体之间的相互关系。特征和地理实体之间的相互关系。在计算机地图制图系统中，地图数据是以结在计算机地图制图系统中，地图数据是以结构化的形式存储在计算机中的，称为地图数据库。构化的形式存储在计算机中的，称为地图数据库。地图数据库由数据库实体和数据库管理系统组成。地图数据库由数据库实体和数据库管理系统组成。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院 其中，数据库管理系统主要用于对数据进行其中，数据库管理系统主要用于对数据进行统一管理，包括查询、检索、增删、修改和维护统一管理，包括查询、检索、增删、修改和维护等。由于地图数据库存储的数据包含空间数据和等。由于地图数据库存储的数据包含空间数据和属性数据，它们之间具有密切的联系，如何实现属性数据，它们之间具有密切的联系，如何实现两者之间的连接、查询和管理，是地图数据库管两者之间的连接、查询和管理，是地图数据库管理系统必须解决的重要问题。常用的解决方法有理系统必须解决的重要问题。常用的解决方法有以下几种：以下几种：3.13.1紧凑式紧凑式 紧凑式数据库管理系统是将空间数据和属性数据紧紧凑式数据库管理系统是将空间数据和属性数据紧密结合在一起。例如将属性数据作为空间数据的悬挂体，密结合在一起。例如将属性数据作为空间数据的悬挂体，把属性数据作为空间数据的一部分进行存储把属性数据作为空间数据的一部分进行存储(如下图如下图)。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院3.23.2混合式混合式 混合式数据库管理系统是利用两个子系统分别存储混合式数据库管理系统是利用两个子系统分别存储空间数据和属性数据，空间数据存储在线状或面状实体空间数据和属性数据，空间数据存储在线状或面状实体的弧段文件中，属性数据存储在关系数据库管理系统中，的弧段文件中，属性数据存储在关系数据库管理系统中，两个子系统之间通过标志码两个子系统之间通过标志码(ID)(ID)进行连接进行连接(上图上图)。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院 3.33.3扩展式扩展式 扩展式数据库管理系统是在标准扩展式数据库管理系统是在标准RDBMSRDBMS的顶层，通过的顶层，通过将地理结构查询语言将地理结构查询语言(GeoSQLGeoSQL)转化成标准的转化成标准的SQLSQL查询，借查询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作助索引数据的辅助关系实施空间索引操作(如图如图)。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院1 1.4 4计计算算机机地地图图制制图图与与相相关关科科学学技技术术1.1.与计算机地图地图相关的科学技术与计算机地图地图相关的科学技术1.11.1计算机科学计算机科学 计算机科学为地图空间信息的表达、存储、计算机科学为地图空间信息的表达、存储、处理、分析和应用提供了有利的工具。数据库技处理、分析和应用提供了有利的工具。数据库技术提供数据的管理、更新、查询和维护功能；计术提供数据的管理、更新、查询和维护功能；计算机图形学提供算法基础；算机图形学提供算法基础；CADCAD对于辅助设计提对于辅助设计提供支持；软件工程对于计算机地图制图的系统设供支持；软件工程对于计算机地图制图的系统设计提供科学的方法。计提供科学的方法。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院1.21.2地图学地图学 计算机地图制图源于传统地图制图，地图学计算机地图制图源于传统地图制图，地图学理论与方法对计算机地图制图系统的发展有着重理论与方法对计算机地图制图系统的发展有着重要的影响。计算机制图为地图特征的数字表达、要的影响。计算机制图为地图特征的数字表达、操作和显示提供了一系列方法，为计算机地图制操作和显示提供了一系列方法，为计算机地图制图系统的图形输出提供技术支持。图系统的图形输出提供技术支持。1.31.3遥感技术遥感技术 遥感遥感(RS)(RS)作为空间数据的采集手段，已经成作为空间数据的采集手段，已经成为计算机地图制图的重要信息源与数据更新途径。为计算机地图制图的重要信息源与数据更新途径。可以快速而可靠地提取地面目标的空间信息和属可以快速而可靠地提取地面目标的空间信息和属性信息。性信息。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院1.41.4全球卫星定位系统全球卫星定位系统 全球卫星定位系统全球卫星定位系统(GPS)(GPS)作为一种新型的定作为一种新型的定位数据的采集和更新手段，具有高精度、高效益、位数据的采集和更新手段，具有高精度、高效益、全天候、低成本、高灵活性、实时性等优势。全天候、低成本、高灵活性、实时性等优势。1.51.5电子地图电子地图 电子地图是以地图数据库为基础，通过一电子地图是以地图数据库为基础，通过一定的硬件和软件在电子屏幕上显示的可视化地定的硬件和软件在电子屏幕上显示的可视化地图，是数字地图在电子屏幕上的符号化显示。图，是数字地图在电子屏幕上的符号化显示。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院2.2.计算机地图地图与相关科学技术的联系与区别计算机地图地图与相关科学技术的联系与区别2.12.1计算机地图制图与地理信息系统计算机地图制图与地理信息系统 计算机地图制图是地理信息系统的技术基础，计算机地图制图是地理信息系统的技术基础，它涉及地理信息系统中的空间数据采集、表示、它涉及地理信息系统中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。它们的主要处理、可视化甚至空间数据的管理。它们的主要区别在于空间分析方面：计算机地图制图系统具区别在于空间分析方面：计算机地图制图系统具有强大的地图制图功能；而完善的地理信息系统有强大的地图制图功能；而完善的地理信息系统可以包含计算机地图制图系统的基本功能，此外可以包含计算机地图制图系统的基本功能，此外还应该只有丰富的空间分析能力。持别是对图形还应该只有丰富的空间分析能力。持别是对图形数据和属性数据进行深层次的空间分析能力。数据和属性数据进行深层次的空间分析能力。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院2.22.2计算机地图制图与数据库计算机地图制图与数据库 计算机地图制图系统的图形数据也交给关系数据库计算机地图制图系统的图形数据也交给关系数据库管理系统管理，而关系数据库管理系统也向空间数据管管理系统管理，而关系数据库管理系统也向空间数据管理方面扩展。计算机地图制图系统除需要强大的空间数理方面扩展。计算机地图制图系统除需要强大的空间数据管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的处理和可视化等功能。同时，计算机地图制图系统据的处理和可视化等功能。同时，计算机地图制图系统比一般的事务处理更加复杂，在功能上也更加丰富。比一般的事务处理更加复杂，在功能上也更加丰富。2.32.3计算机地图制图与遥感图像处理计算机地图制图与遥感图像处理 遥感图像处理是专门针对遥感图像进行分析处理的遥感图像处理是专门针对遥感图像进行分析处理的软件，图像分析处理功能强大。而一般计算机地图制图软件，图像分析处理功能强大。而一般计算机地图制图的图像分析处理功能较弱。的图像分析处理功能较弱。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院1.41.4计算机地图制图与计算机辅助制图计算机地图制图与计算机辅助制图 计算机辅助制图计算机辅助制图(CAD)(CAD)主要用来代替或者辅主要用来代替或者辅助工程师进行特种设计。两者的共向点是都有坐助工程师进行特种设计。两者的共向点是都有坐标参考系统、都能描述和处理图形数据及其空间标参考系统、都能描述和处理图形数据及其空间关系，也都能处理非图形属性数据。它们的主要关系，也都能处理非图形属性数据。它们的主要区别是：计算机辅助制图多为规则的几何图形及区别是：计算机辅助制图多为规则的几何图形及其组合，图形功能极强、属性功能相对较弱；计其组合，图形功能极强、属性功能相对较弱；计算机地图制图处理的图形及其关系更为复杂，空算机地图制图处理的图形及其关系更为复杂，空间数据与属性数据的相互操作频繁，空间数据的间数据与属性数据的相互操作频繁，空间数据的处理和符号化功能较强。处理和符号化功能较强。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院第 2 章 地图数据结构1 地图数据的描述方法地图数据的描述方法2 地图的数据结构地图的数据结构3 3 两两种种数数据据结结构构的的比比较较及及转转换换计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院1 1 地图数据的描述方法地图数据的描述方法地图数据地图数据是地图诸要素的数字化表示。是以点、线、是地图诸要素的数字化表示。是以点、线、面等方式采用编码技术对地理空间物体进行特征描述及面等方式采用编码技术对地理空间物体进行特征描述及在物体间建立相互联系的数据集。在物体间建立相互联系的数据集。1.1地图对地理空间的描述地图对地理空间的描述1.1.地球表面的几何模型地球表面的几何模型(三类三类)：a.a.地球的自然表面地球的自然表面 地球的自然表面是十分不规则的表面，起伏不定，地球的自然表面是十分不规则的表面，起伏不定，地球的自然表面非常复杂，难以用一个简单的数学表达地球的自然表面非常复杂，难以用一个简单的数学表达式描述出来，所以不适合于数学建模。式描述出来，所以不适合于数学建模。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院b.b.大地水准面大地水准面 大地水准面是一个相对抽象的面，即假设大地水准面是一个相对抽象的面，即假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。它有高达百正交的一个连续、闭合的水准面。它有高达百米以上的起伏变化。米以上的起伏变化。该模型为绕地球自转轴旋转而成的椭球体，该模型为绕地球自转轴旋转而成的椭球体，它是一个规则的数学表面。长半径、短半径和它是一个规则的数学表面。长半径、短半径和扁率成为地球椭球体的基本元素。如下图：扁率成为地球椭球体的基本元素。如下图：c.c.地球椭球体模型地球椭球体模型计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院椭球体三要素椭球体三要素椭球体三要素椭球体三要素:长轴长轴 a a（赤道半径）、短轴赤道半径）、短轴 b b（极半径）和椭球的扁率极半径）和椭球的扁率 f fEquatorial AxisPolar AxisNorth PoleSouth PoleEquatorabWGS world geodetic system 84 ellipsoid:a=6 378 137mb=6 356 752.3mequatorial diameter（赤道直径）=12 756.3kmpolar diameter（极径）=12 713.5kmequatorial circumference（周长）=40 075.1kmsurface area=510 064 500km2 a-b 6378137-6356752.3f=a 6378137 1 =298.257 f国际大地测量联合会提出的80坐标系椭球体元素为：a6378160m，b6356775m计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院 由于国际上在推求年代、方法及测定的地区不同，故由于国际上在推求年代、方法及测定的地区不同，故由于国际上在推求年代、方法及测定的地区不同，故由于国际上在推求年代、方法及测定的地区不同，故地球椭球体的元素值有很多种。地球椭球体的元素值有很多种。地球椭球体的元素值有很多种。地球椭球体的元素值有很多种。我国在我国在1953年前，使用海福特椭球参数，年前，使用海福特椭球参数，1953后改用克拉索夫斯基后改用克拉索夫斯基椭球参数，椭球参数，1978年开始，我国决定在西安对地球椭球体重新定位。年开始，我国决定在西安对地球椭球体重新定位。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院2.2.地理坐标系：地理坐标系：建大地理坐标系主要的目的是确定地面点的建大地理坐标系主要的目的是确定地面点的位置，也就是求出地面点与大地水准面的关系，位置，也就是求出地面点与大地水准面的关系，它包括地面点在大地水准面上的平面位置和地面它包括地面点在大地水准面上的平面位置和地面点到大地水准面的高度。点到大地水准面的高度。经线和纬线是地球表经线和纬线是地球表面上两组正交（相交为面上两组正交（相交为9090度）的曲线，这两组正交度）的曲线，这两组正交的曲线构成的坐标称为地的曲线构成的坐标称为地理坐标系。理坐标系。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院3.3.平面直角坐标系：平面直角坐标系：出于地理坐标系是一种球面坐标难以进行出于地理坐标系是一种球面坐标难以进行距离、方向、面积等参数的计算，故运用地图距离、方向、面积等参数的计算，故运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使得地球表面上任意一个由地理坐标确定的系，使得地球表面上任意一个由地理坐标确定的点，在平面上必有一个与其相对应的点。平面直点，在平面上必有一个与其相对应的点。平面直角坐标系能建立对地理空间良好的视觉感，并易角坐标系能建立对地理空间良好的视觉感，并易于进行距离、方向和面积等空间参数的量算，以于进行距离、方向和面积等空间参数的量算，以及进一步进行空间数据处理和分析。及进一步进行空间数据处理和分析。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院中国高程起算面是黄海平均海水面。1956年在青岛观象山设立了水准原点（72.289m)，其他各控制点的绝对高程均是据此推算，称为1956年黄海高程系。1987年国家测绘局公布：启用1985国家高程基准取代黄海平均海水面，其比黄海平均海水面上升29毫米。（72.260m)青岛观象山水准原点绝对高程（海拔）：地面点到大地水准面的垂直距离。相对高程：地面点到任一水准面的垂直距离。高差：某两点的高程之差。4.4.高程系：高程系：计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院地图投影：将椭球面上的大地坐标，按照一定的数学地图投影：将椭球面上的大地坐标，按照一定的数学地图投影：将椭球面上的大地坐标，按照一定的数学地图投影：将椭球面上的大地坐标，按照一定的数学法则，变换为平面上相应点的平面直角坐标。法则，变换为平面上相应点的平面直角坐标。法则，变换为平面上相应点的平面直角坐标。法则，变换为平面上相应点的平面直角坐标。x=fx=fx=fx=f1 1 1 1(L,B)(L,B)(L,B)(L,B)y=f y=f y=f y=f2 2 2 2(L,B)(L,B)(L,B)(L,B)式中式中式中式中：（：（：（：（L L L L，B B B B）是椭球面上某一点的大地坐标；）是椭球面上某一点的大地坐标；）是椭球面上某一点的大地坐标；）是椭球面上某一点的大地坐标；（x x x x，y y y y）是该点投影在投影平面上的直角坐标。）是该点投影在投影平面上的直角坐标。）是该点投影在投影平面上的直角坐标。）是该点投影在投影平面上的直角坐标。5.5.地图投影：地图投影：投影变形：即长度变形、角度变形和面积变投影变形：即长度变形、角度变形和面积变形。根据地图投影中可能引入的变形的性质，可形。根据地图投影中可能引入的变形的性质，可以将地图投影分为等角投影、等面积投影和任意以将地图投影分为等角投影、等面积投影和任意投影三种。投影三种。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院等角投影等角投影保证了投影后任意点的由任意两条微分线段保证了投影后任意点的由任意两条微分线段构成的角度不产生变形，这种投影可以使得区域投影前构成的角度不产生变形，这种投影可以使得区域投影前后的形状保持不变。后的形状保持不变。等面积投影等面积投影保证了投影前后面积保持不变，对微分面保证了投影前后面积保持不变，对微分面积如此，对整个区域的较大面积亦如此。积如此，对整个区域的较大面积亦如此。任意投影任意投影在投影后可能同时存在着长度、角度和面积在投影后可能同时存在着长度、角度和面积的变形。在任意投影中，加果存在某一方向上长度不的变形。在任意投影中，加果存在某一方向上长度不变时，称之为等距离投影。变时，称之为等距离投影。等角投影与等面积投影是相互排斥的：等角是以牺牲等等角投影与等面积投影是相互排斥的：等角是以牺牲等面积为代价的；同样，等面积也是以牺牲等角为前提的。面积为代价的；同样，等面积也是以牺牲等角为前提的。任意投影虽然存在着各种变形、但各种变形比较均衡。任意投影虽然存在着各种变形、但各种变形比较均衡。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院 在地图投影的过程中，首先将不可展的地在地图投影的过程中，首先将不可展的地球椭球面投影到一个可展的曲面上，然后将该球椭球面投影到一个可展的曲面上，然后将该曲面展开成为一个平面，得到所需要的投影。曲面展开成为一个平面，得到所需要的投影。常用的可展曲面有圆锥面、圆柱面、平面，相常用的可展曲面有圆锥面、圆柱面、平面，相应地可以得到圆锥投影、圆柱投影、方位投影。应地可以得到圆锥投影、圆柱投影、方位投影。根据投影面与地球轴向的相对位置将投影根据投影面与地球轴向的相对位置将投影进一步区分为正轴投影进一步区分为正轴投影(投影面的中心轴与地轴投影面的中心轴与地轴重合重合)、斜轴投影、斜轴投影(投影面的中心轴与地轴斜向投影面的中心轴与地轴斜向相交相交)、横轴投影、横轴投影(投影面的中心轴与地轴相互投影面的中心轴与地轴相互垂直垂直)。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院在计算机地图制图中，地图数据的显示往往可以根据在计算机地图制图中，地图数据的显示往往可以根据用户的需要，指定各种投影。当显示的地图与国家基用户的需要，指定各种投影。当显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，往往采用国家基本地图本地图系列的比例尺一致时，往往采用国家基本地图系列所用的投影。系列所用的投影。基本比例尺地形图基本比例尺地形图(1(1：100100万、万、1 1：5050万、万、1 1：2525万、万、1 1：1010万、万、1 1：5 5万、万、1 1：2.52.5万、万、1 1：1 1万、万、1 1：5000)5000)除除1 1100100万外均采用高斯万外均采用高斯克吕格投影作为地理基础。克吕格投影作为地理基础。1 1：100100万地形图采用了万地形图采用了LambertLambert投影，其分幅原则与国投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。大部分省区图以及大多数这一比例图投影保持一致。大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用尺的地图也多采用LambertLambert投影。投影。我国常用的地图投影情况：我国常用的地图投影情况：计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院 高斯高斯-克吕格投影克吕格投影(横轴等角切椭圆柱投影横轴等角切椭圆柱投影)1.1.定义：定义：以椭圆柱为投影面，使地球椭球体的某一经线与椭圆柱以椭圆柱为投影面，使地球椭球体的某一经线与椭圆柱相切，然后按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的地相切，然后按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。由德国数学家、区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。由德国数学家、天文学家高斯（天文学家高斯（C.F.GaussC.F.Gauss，1777177718551855）及大地测量学家及大地测量学家克吕格（克吕格（J.KrJ.Krgerger，1857185719231923）共同创建。共同创建。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院2.2.经纬线形式：经纬线形式：中央经线为直线，其他经线是对称于中央经线的曲线，中中央经线为直线，其他经线是对称于中央经线的曲线，中央纬线为直线，其他纬线是对称于中央纬线的曲线。央纬线为直线，其他纬线是对称于中央纬线的曲线。在中央经线上纬线间隔相等，在赤道上经线间隔自投影中在中央经线上纬线间隔相等，在赤道上经线间隔自投影中心向东、向西逐渐增大。心向东、向西逐渐增大。3.3.变形分布规律：变形分布规律：此投影无角度变形，中央经线无长度变形，其他经线长度此投影无角度变形，中央经线无长度变形，其他经线长度比大于比大于1 1。中央经线附近变形小，向东、向西方向变形逐渐。中央经线附近变形小，向东、向西方向变形逐渐增大。长度、面积变形均不大，其中长度变形增大。长度、面积变形均不大，其中长度变形 0.14%0.14%，面，面积变形积变形 0.27%0.27%为保证精度，采用分带投影方法：按经差为保证精度，采用分带投影方法：按经差 6 6或或 3 3进行进行分带。分带。我国规定我国规定12.512.5万、万、1515万、万、110110万、万、125125万、万、150150万万采用采用6 6分带投影，从分带投影，从0 0子午线起，自西向东每隔经差子午线起，自西向东每隔经差6 6分成分成一带，全球共一带，全球共6060带。（带。（13132323）计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院 我国规定我国规定1111万万采用采用3 3分带投影，从分带投影，从E1E13030子午线起，子午线起，每隔经差每隔经差3 3分成一带，全球共分成一带，全球共120120带。（带。（25254545）计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院6.6.坐标网：坐标网：在地图上通常都绘有一种或两种坐标网，即在地图上通常都绘有一种或两种坐标网，即经纬线网、方里网。经纬线网、方里网。(1)经纬线网经纬线网 我国我国1 1：1 1万万1 1：2020万比例尺的地形国上，经纬线万比例尺的地形国上，经纬线只以图廓线的形式直接表现出来，并在图角处注出相应只以图廓线的形式直接表现出来，并在图角处注出相应度数。为了在用图时加密成网，在内外图廓间还绘有加度数。为了在用图时加密成网，在内外图廓间还绘有加密经纬网的加密分划短线密经纬网的加密分划短线(图式中称图式中称“分度带分度带”)，必要，必要时对应短线相连就可以构成加密的经纬线网。时对应短线相连就可以构成加密的经纬线网。1 1：2525万万地形图上，除内图廓上绘有经纬网的加密分划外，图内地形图上，除内图廓上绘有经纬网的加密分划外，图内还有加密用的十字线。对还有加密用的十字线。对1 1：5050万万1 1：100100万地形图，万地形图，在图面上直接绘出经纬线网，内图廓上也有供加密经纬在图面上直接绘出经纬线网，内图廓上也有供加密经纬线网的加密分划短线。线网的加密分划短线。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院(2)方里网方里网 方里网是由两组分别平行于投影坐标轴的平方里网是由两组分别平行于投影坐标轴的平行线所构成的方格网。因为是每隔整公里绘出坐行线所构成的方格网。因为是每隔整公里绘出坐标纵线和坐标横线，所以称之为方里网。由于方标纵线和坐标横线，所以称之为方里网。由于方里线同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线、故里线同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线、故又称直角坐标网。又称直角坐标网。7.7.空间实体：空间实体：在地图学中，把地理空间的实体分为点、线、在地图学中，把地理空间的实体分为点、线、面三种要素面三种要素(对象对象)，分别用点状、线状、面状符，分别用点状、线状、面状符号来表示。空间要素在欧氏空间中主要形成以下号来表示。空间要素在欧氏空间中主要形成以下三类空间实体：三类空间实体：计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院(1)(1)点实体点实体点实体是有特定的位置、维数为点实体是有特定的位置、维数为0 0的实体。的实体。实体点：用来代表一个实体；实体点：用来代表一个实体；注记点：用于定位注记；注记点：用于定位注记；内点：用于记录多边形的属性，存在于多边形内；内点：用于记录多边形的属性，存在于多边形内；节点；表示线的终点和起点；节点；表示线的终点和起点；拐点：表示线段和弧段的内部点。拐点：表示线段和弧段的内部点。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院(2)(2)线实体线实体线实体是维数为线实体是维数为1 1的实体，由一系列坐标点表示，有以下特征：的实体，由一系列坐标点表示，有以下特征：实体长度：从起点到终点的总长；实体长度：从起点到终点的总长；弯曲度：用于表示如道路拐弯时弯曲的程度；弯曲度：用于表示如道路拐弯时弯曲的程度；方向性：如河流从上游到下游，公路有单双向之分；方向性：如河流从上游到下游，公路有单双向之分；线实体包括：线段、线列、弧段、链、路径、多边线等。线实体包括：线段、线列、弧段、链、路径、多边线等。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院(3)(3)面实体面实体面面(多边形多边形)实体是维数为实体是维数为2 2的实体，由一个封闭的坐标点序列外加的实体，由一个封闭的坐标点序列外加内点表示，是对湖泊、岛屿、地块等现象的描述。面具有以下特内点表示，是对湖泊、岛屿、地块等现象的描述。面具有以下特征：征：周长；面积；周长；面积；独立或与其他地物的邻近性：如湖北及周边省市；独立或与其他地物的邻近性：如湖北及周边省市；内岛或齿状外形：如岛屿及海岸线；重叠性与非重叠性。内岛或齿状外形：如岛屿及海岸线；重叠性与非重叠性。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院1.2地图数据的基本特征地图数据的基本特征1.1.空间特征空间特征a 空间位置：用于描述事物或现象的地理位置，又称几何特征、定位特征。b 空间关系：指地理空间实体之间存在的一些具有空间特性的关系，主要包括：拓扑关系：拓扑关系：拓扑变化下的拓扑不变量，如邻接关系、拓扑变化下的拓扑不变量，如邻接关系、关联关系和包含关系等；关联关系和包含关系等；方位关系：方位关系：实体在地理空间中的某种顺序如左右、东实体在地理空间中的某种顺序如左右、东南西北等；南西北等；度量关系：度量关系：用地理空间中的度量来描述的实体之间的用地理空间中的度量来描述的实体之间的关系，如实体之间的距离。关系，如实体之间的距离。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院2.2.属性特征属性特征 属性特征用以描述事物或现象的特性，如事物属性特征用以描述事物或现象的特性，如事物或现象的类别、等级、数量、名称等，用来说明或现象的类别、等级、数量、名称等，用来说明“是什么是什么”。通常分定性和定量两种：定性特征包括。通常分定性和定量两种：定性特征包括名称、类型等；定量特征包括数量、等级等。名称、类型等；定量特征包括数量、等级等。3.3.时间特征时间特征 时间特征用以描述地理实体随着时间而变化时间特征用以描述地理实体随着时间而变化的特征。的特征。1.3地图数据的基本类型地图数据的基本类型 根据地图数据的特征，可以把地图数据分为空间数据、关系数据、属性数据三类。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院1.1.空间数据空间数据 空间数据是描述地图要素中空间特征部分的数空间数据是描述地图要素中空间特征部分的数据，也称几何数据，即描述地理现象或地理文体的据，也称几何数据，即描述地理现象或地理文体的空间位胃、形状、大小等的数据。空间位胃、形状、大小等的数据。根据地理要素的空间分布待征和空间实体分类，根据地理要素的空间分布待征和空间实体分类，可以将地理空间数据分为点、线、面类型。可以将地理空间数据分为点、线、面类型。2.2.关系数据关系数据 关系数据是描述空间数据之间的空间关系的数据。点、线、关系数据是描述空间数据之间的空间关系的数据。点、线、面空间位置数据之间存在着某种特定的拓扑关系。拓扑关系是一面空间位置数据之间存在着某种特定的拓扑关系。拓扑关系是一种对空间关系进行明确定义的数学方法，可以用某种特定的数据种对空间关系进行明确定义的数学方法，可以用某种特定的数据来表达，称之为拓扑关系数据来表达，称之为拓扑关系数据(简称拓扑数据简称拓扑数据)。这类数据表达了。这类数据表达了各类地理实体空间位置之间的相互关系，如空间数据的相邻、关各类地理实体空间位置之间的相互关系，如空间数据的相邻、关联、包含等。联、包含等。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院最常用的空间实体关系有最常用的空间实体关系有6 6种，即：点点、点种，即：点点、点线、点四、线线、线面、面面。它们之线、点四、线线、线面、面面。它们之间的相互关系见下表。间的相互关系见下表。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院3.3.属性数据属性数据 属性数据是描述空间实体属性特征的数据，属性数据是描述空间实体属性特征的数据，也称非几何数据，即描述地理现象或地理实体的也称非几何数据，即描述地理现象或地理实体的定性或定量指标，包括语义与统计数据，如类型、定性或定量指标，包括语义与统计数据，如类型、等级、名称、状态等。等级、名称、状态等。属性数据中的定性属性数据中的定性(或定量或定量)指标通常要经编指标通常要经编码转换才能被计算机接受。为了方便计算机存储、码转换才能被计算机接受。为了方便计算机存储、管理和使用这些编码，需要研究统一的分类系统管理和使用这些编码，需要研究统一的分类系统和编码。和编码。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院2 2 地图的数据结构地图的数据结构 地图的数据结构主要是指地图数据中空间数地图的数据结构主要是指地图数据中空间数据的结构，即指空间数据适合于计算机存储、管据的结构，即指空间数据适合于计算机存储、管理及处理的几何数据的逻辑结构。换句话说，是理及处理的几何数据的逻辑结构。换句话说，是指几何数据以什么形式在计算机中存储和处理。指几何数据以什么形式在计算机中存储和处理。地图的数据结构主要分为矢量数据结构和栅格数地图的数据结构主要分为矢量数据结构和栅格数据结构。据结构。1.1.矢量数据结构（概念）矢量数据结构（概念）矢量数据结构是表达地图空间数据的一种常见的数据矢量数据结构是表达地图空间数据的一种常见的数据结构，它通过记录坐标值的方式尽可能精确地表示呈结构，它通过记录坐标值的方式尽可能精确地表示呈点、线或面状分布的地理实体。点、线或面状分布的地理实体。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院在计算机地图制图中，各地图要素在二维平面上在计算机地图制图中，各地图要素在二维平面上的矢量数据表示为的矢量数据表示为(下图下图)。点：由一对点：由一对x,yx,y坐标表示；坐标表示；线：由一申有序的线：由一申有序的x,yx,y坐标对表示；坐标对表示；面：由一串有序的首尾坐标相同的面：由一串有序的首尾坐标相同的x,yx,y坐标对表示。坐标对表示。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院1.1.矢量数据结构（表示）矢量数据结构（表示）在计算机地图制图中，表示矢量数据的结构时应在计算机地图制图中，表示矢量数据的结构时应考虑以下问题：考虑以下问题：矢量数据的存储和处理；矢量数据的存储和处理；与属性数据的联系；与属性数据的联系；矢量数据之间的拓扑关系。矢量数据之间的拓扑关系。简单数据结构简单数据结构 空间数据按照以基本的空间对象（点、线或空间数据按照以基本的空间对象（点、线或多边形）为单元进行单独组织，不含拓扑关系数多边形）为单元进行单独组织，不含拓扑关系数据，最典型的是面条结构（如图）。据，最典型的是面条结构（如图）。计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院1、数据按点、线或多边形为单元进行组织，数、数据按点、线或多边形为单元进行组织，数据编排直观，数字化操作简单。据编排直观，数字化操作简单。2 2、每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公、每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化和存储两次，造成数据冗余和共边界被数字化和存储两次，造成数据冗余和不一致。不一致。3 3、点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有、点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，互相之间不关联。拓扑数据，互相之间不关联。4 4、岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形、岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形联系。联系。特点：特点：计算机地图制图计算机地图制图 第二章第二章 地图数据结构地图数据结构 山西师范大学城环学院山西师范大学城环学院点数据结构形式：点数据结构形式：其中，标志码具有惟一性、是按某种原则进行的其中，标志码具有惟一性、是按某种原则进行的编码，如在一般情况下可按记录顺序编号。编码，如在一般情况下可按记录顺序编号。属性码是与点实体有关的