第3章：地理信息系统的数据结构和空间数据库优秀PPT.ppt

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1、第3章GIS数据结构和空间数据库3.1 GIS数据结构数据结构3.2 GIS空间数据库空间数据库3.3 空间查询及数据探查空间查询及数据探查 一旦数据模型确定，就必需选择与该模型相对应的数据结构来组织实体的数据，并且选择适合于记录该数据结构的文件格式。细心选择的数据结构可以带来更高运行速度或者存储效率的算法。3.1 数据结构1.要将真实地理世界的事物、现象在GIS概念世界表达，须要建立确定的数据模型来描述地理实体及实体间关系。在GIS领域，目前普遍接受了两种数据模型：基于目标的基于场的2.常用的数据结构有两种：基于矢量的基于栅格的3.1.13.1.1矢量数据结构表示法矢量数据结构表示法矢量数据

2、结构表示法矢量数据结构表示法3.1.1.13.1.1.1矢量数据模型矢量数据模型矢量数据模型矢量数据模型1.1.基于对象的矢量数据简洁模型基于对象的矢量数据简洁模型基于对象的矢量数据简洁模型基于对象的矢量数据简洁模型 矢矢矢矢量量量量数数数数据据据据模模模模型型型型是是是是以以以以点点点点为为为为基基基基本本本本单单单单位位位位描描描描述述述述地地地地理理理理实实实实体体体体的的的的分分分分布布布布特特特特征征征征，即即即即每每每每一一一一个个个个地地地地理理理理实实实实体体体体都都都都看看看看作作作作是是是是由由由由点点点点组组组组成成成成的的的的，每每每每一一一一个个个个点点点点用用用用一

3、一一一对对对对（x x，y y）坐坐坐坐标标标标表表表表示示示示。这这这这里里里里的的的的（x x，y y）坐坐坐坐标标标标可可可可为为为为地理坐标，也可为平面直角坐标。地理坐标，也可为平面直角坐标。地理坐标，也可为平面直角坐标。地理坐标，也可为平面直角坐标。点状实体由一个单独的点表示；点状实体由一个单独的点表示；点状实体由一个单独的点表示；点状实体由一个单独的点表示；线线线线状状状状实实实实体体体体由由由由一一一一系系系系列列列列有有有有序序序序点点点点串串串串或或或或集集集集表表表表示示示示，点点点点的的的的记记记记录录录录依依依依次次次次称称称称为为为为线的线的线的线的“方向方向方向方向

4、”；面状实体由一系列首末同点的闭合环或有序点集表示。面状实体由一系列首末同点的闭合环或有序点集表示。面状实体由一系列首末同点的闭合环或有序点集表示。面状实体由一系列首末同点的闭合环或有序点集表示。线线线线状状状状和和和和面面面面状状状状实实实实体体体体在在在在显显显显示示示示时时时时分分分分别别别别以以以以直直直直线线线线段段段段将将将将组组组组成成成成它它它它们们们们的的的的点点点点连连连连接成线段链和多边形，接成线段链和多边形，接成线段链和多边形，接成线段链和多边形，如图如图如图如图3.23.2所示。所示。所示。所示。图图3.2 基于对象的矢量数据简洁模型基于对象的矢量数据简洁模型2.2.

5、矢量数据获得方式和编码方法矢量数据获得方式和编码方法矢量数据获得方式和编码方法矢量数据获得方式和编码方法 矢量数据模型只需选取和记录反映地理实体分布矢量数据模型只需选取和记录反映地理实体分布矢量数据模型只需选取和记录反映地理实体分布矢量数据模型只需选取和记录反映地理实体分布形态特征的点，但点的数量对地理实体表示有影形态特征的点，但点的数量对地理实体表示有影形态特征的点，但点的数量对地理实体表示有影形态特征的点，但点的数量对地理实体表示有影响。它特别适合于表示线状实体和面状实体的范响。它特别适合于表示线状实体和面状实体的范响。它特别适合于表示线状实体和面状实体的范响。它特别适合于表示线状实体和面

6、状实体的范围边界。围边界。围边界。围边界。矢量数据的获得方式主要有以下三种。矢量数据的获得方式主要有以下三种。矢量数据的获得方式主要有以下三种。矢量数据的获得方式主要有以下三种。由外业测量获得：可利用测量仪器自动记录测量由外业测量获得：可利用测量仪器自动记录测量由外业测量获得：可利用测量仪器自动记录测量由外业测量获得：可利用测量仪器自动记录测量结果结果结果结果(常称为常称为常称为常称为“电子手薄电子手薄电子手薄电子手薄”)”)，然后转到地理数据，然后转到地理数据，然后转到地理数据，然后转到地理数据库中。库中。库中。库中。由栅格数据转换获得：利用栅格数据矢量化技术，由栅格数据转换获得：利用栅格数

7、据矢量化技术，由栅格数据转换获得：利用栅格数据矢量化技术，由栅格数据转换获得：利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数据（一般可由转换程序把栅格数据转换为矢量数据（一般可由转换程序把栅格数据转换为矢量数据（一般可由转换程序把栅格数据转换为矢量数据（一般可由转换程序执行）。执行）。执行）。执行）。由跟踪数字化获得：用跟踪数字化的方法，把地由跟踪数字化获得：用跟踪数字化的方法，把地由跟踪数字化获得：用跟踪数字化的方法，把地由跟踪数字化获得：用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。图变成离散的矢量数据。图变成离散的矢量数据。图变成离散的矢量数据。矢量数据的编码方法主要也有以下三种。矢量数

8、据的编码方法主要也有以下三种。矢量数据的编码方法主要也有以下三种。矢量数据的编码方法主要也有以下三种。对于点实体和线实体，干脆记录空间信息和属性信息。对于点实体和线实体，干脆记录空间信息和属性信息。对于点实体和线实体，干脆记录空间信息和属性信息。对于点实体和线实体，干脆记录空间信息和属性信息。对于多边形地物，用树状索引编码法和拓扑结构编码法对于多边形地物，用树状索引编码法和拓扑结构编码法对于多边形地物，用树状索引编码法和拓扑结构编码法对于多边形地物，用树状索引编码法和拓扑结构编码法对于多边形地物，用坐标序列法，即由多边形边界的对于多边形地物，用坐标序列法，即由多边形边界的对于多边形地物，用坐标

9、序列法，即由多边形边界的对于多边形地物，用坐标序列法，即由多边形边界的“x,y“x,y“x,y“x,y坐标坐标坐标坐标对对对对”集合及说明信息组成。集合及说明信息组成。集合及说明信息组成。集合及说明信息组成。三种编码方法评价比较如表三种编码方法评价比较如表三种编码方法评价比较如表三种编码方法评价比较如表3.23.23.23.2所示。所示。所示。所示。3.1.1.2.3.1.1.2.矢量数据结构矢量数据结构矢量数据结构矢量数据结构 常用的矢量数据结构有简洁矢量数据结构、拓扑数据结构常用的矢量数据结构有简洁矢量数据结构、拓扑数据结构常用的矢量数据结构有简洁矢量数据结构、拓扑数据结构常用的矢量数据结

10、构有简洁矢量数据结构、拓扑数据结构和不规则三角网数据结构三种。和不规则三角网数据结构三种。和不规则三角网数据结构三种。和不规则三角网数据结构三种。1.1.简洁矢量数据结构：简洁矢量数据结构：简洁矢量数据结构：简洁矢量数据结构：在简洁矢量数据结构中，空间数据依据基本的空间对象（点、在简洁矢量数据结构中，空间数据依据基本的空间对象（点、在简洁矢量数据结构中，空间数据依据基本的空间对象（点、在简洁矢量数据结构中，空间数据依据基本的空间对象（点、线、面或多边形）为单位进行单独组织。并以地理实体线、面或多边形）为单位进行单独组织。并以地理实体线、面或多边形）为单位进行单独组织。并以地理实体线、面或多边形

11、）为单位进行单独组织。并以地理实体（点、线、面）为单位，将地理实体特征点的坐标存储到（点、线、面）为单位，将地理实体特征点的坐标存储到（点、线、面）为单位，将地理实体特征点的坐标存储到（点、线、面）为单位，将地理实体特征点的坐标存储到一个数据文件中。一个数据文件中。一个数据文件中。一个数据文件中。每个实体由其编号或识别码标识，实体的属性数据（如等级、每个实体由其编号或识别码标识，实体的属性数据（如等级、每个实体由其编号或识别码标识，实体的属性数据（如等级、每个实体由其编号或识别码标识，实体的属性数据（如等级、类型、大小等）设为属性码，以表的形式存储在另一个数类型、大小等）设为属性码，以表的形式

12、存储在另一个数类型、大小等）设为属性码，以表的形式存储在另一个数类型、大小等）设为属性码，以表的形式存储在另一个数据文件中，当须要查询、显示或分析某一实体的属性数据据文件中，当须要查询、显示或分析某一实体的属性数据据文件中，当须要查询、显示或分析某一实体的属性数据据文件中，当须要查询、显示或分析某一实体的属性数据时，时，时，时，GISGIS以实体编号为关键字从属性数据文件中将它们读以实体编号为关键字从属性数据文件中将它们读以实体编号为关键字从属性数据文件中将它们读以实体编号为关键字从属性数据文件中将它们读取出来。取出来。取出来。取出来。其特点是结构简洁，存取便捷。数据结构见表其特点是结构简洁，

13、存取便捷。数据结构见表其特点是结构简洁，存取便捷。数据结构见表其特点是结构简洁，存取便捷。数据结构见表3.33.3和表和表和表和表3.43.4。多边形的矢量数据结构与线的类似，但坐标串的首尾坐标多边形的矢量数据结构与线的类似，但坐标串的首尾坐标多边形的矢量数据结构与线的类似，但坐标串的首尾坐标多边形的矢量数据结构与线的类似，但坐标串的首尾坐标相同，如图相同，如图相同，如图相同，如图3.2(c)3.2(c)所示。构成多边形边界的各个线段，以所示。构成多边形边界的各个线段，以所示。构成多边形边界的各个线段，以所示。构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织。多边形矢量模型结构如图多边形为单元

14、进行组织。多边形矢量模型结构如图多边形为单元进行组织。多边形矢量模型结构如图多边形为单元进行组织。多边形矢量模型结构如图3.33.3所所所所示。示。示。示。图图3.3 面的矢量数据结构面的矢量数据结构2.2.拓扑数据结构拓扑数据结构拓扑数据结构拓扑数据结构uu拓扑数据结构除了存储地理实体的坐标数据以外，还以计拓扑数据结构除了存储地理实体的坐标数据以外，还以计拓扑数据结构除了存储地理实体的坐标数据以外，还以计拓扑数据结构除了存储地理实体的坐标数据以外，还以计算机可以识别的方式存储反映地理实体拓扑特性，即实体算机可以识别的方式存储反映地理实体拓扑特性，即实体算机可以识别的方式存储反映地理实体拓扑特

15、性，即实体算机可以识别的方式存储反映地理实体拓扑特性，即实体之间的邻接、连接和包含关系。在拓扑数据结构中，点状之间的邻接、连接和包含关系。在拓扑数据结构中，点状之间的邻接、连接和包含关系。在拓扑数据结构中，点状之间的邻接、连接和包含关系。在拓扑数据结构中，点状实体仅以其编号和一对实体仅以其编号和一对实体仅以其编号和一对实体仅以其编号和一对（x x，y y）坐标表示和存储。线状坐标表示和存储。线状坐标表示和存储。线状坐标表示和存储。线状实体则表示为线段弧，又称为弧段（实体则表示为线段弧，又称为弧段（实体则表示为线段弧，又称为弧段（实体则表示为线段弧，又称为弧段（ArcArc）。）。）。）。uu表

16、示线状实体的拓扑数据结构见图表示线状实体的拓扑数据结构见图表示线状实体的拓扑数据结构见图表示线状实体的拓扑数据结构见图3.43.4、表、表、表、表3.53.5和表和表和表和表3.63.6。uu面状实体可看成是由一系列的弧段组成的多边形。面状实体可看成是由一系列的弧段组成的多边形。面状实体可看成是由一系列的弧段组成的多边形。面状实体可看成是由一系列的弧段组成的多边形。图图图图3.53.5和表和表和表和表3.73.7、3.83.8、3.93.9显示了一个离散型面显示了一个离散型面显示了一个离散型面显示了一个离散型面状实体的拓扑数据结构，表示了四个多边形编号状实体的拓扑数据结构，表示了四个多边形编号

17、状实体的拓扑数据结构，表示了四个多边形编号状实体的拓扑数据结构，表示了四个多边形编号从从从从1 1到到到到4 4，整个区域以外的范围编号为，整个区域以外的范围编号为，整个区域以外的范围编号为，整个区域以外的范围编号为0 0。这个拓。这个拓。这个拓。这个拓扑数据结构以三个数据文件分别存储组成各个多扑数据结构以三个数据文件分别存储组成各个多扑数据结构以三个数据文件分别存储组成各个多扑数据结构以三个数据文件分别存储组成各个多边形的弧段（多边形边形的弧段（多边形边形的弧段（多边形边形的弧段（多边形弧段表），坐标数据弧段表），坐标数据弧段表），坐标数据弧段表），坐标数据（弧段（弧段（弧段（弧段坐标表）以

18、及各弧段与相邻多边形之坐标表）以及各弧段与相邻多边形之坐标表）以及各弧段与相邻多边形之坐标表）以及各弧段与相邻多边形之间的关系（左间的关系（左间的关系（左间的关系（左右多边形表）。右多边形表）。右多边形表）。右多边形表）。图图3.4线状实体多边形线状实体多边形图图 3.5面状实体多边形面状实体多边形3.3.不规则三角网（不规则三角网（不规则三角网（不规则三角网（TINTIN）数据结构）数据结构）数据结构）数据结构不规则三角网（不规则三角网（不规则三角网（不规则三角网（Triangulated Irregular Triangulated Irregular NetworkNetwork，简称，

19、简称，简称，简称TINTIN）是依据一系列不规则分）是依据一系列不规则分）是依据一系列不规则分）是依据一系列不规则分布的数据点产生的，每个数据点由（布的数据点产生的，每个数据点由（布的数据点产生的，每个数据点由（布的数据点产生的，每个数据点由（x x，y y，z z）表示，这里表示，这里表示，这里表示，这里x x，y y为点的坐标，为点的坐标，为点的坐标，为点的坐标，z z为所表示的地理为所表示的地理为所表示的地理为所表示的地理实体在该点的属性值，如高程值、温度值等。实体在该点的属性值，如高程值、温度值等。实体在该点的属性值，如高程值、温度值等。实体在该点的属性值，如高程值、温度值等。TINT

20、IN将数据点以直线相连形成一个不规则三角网，将数据点以直线相连形成一个不规则三角网，将数据点以直线相连形成一个不规则三角网，将数据点以直线相连形成一个不规则三角网，网中全部三角形相互邻接，互不相交，互不重叠，网中全部三角形相互邻接，互不相交，互不重叠，网中全部三角形相互邻接，互不相交，互不重叠，网中全部三角形相互邻接，互不相交，互不重叠，如图如图如图如图3.63.6所示。所示。所示。所示。不规则三角网在地形表达上的应用如图不规则三角网在地形表达上的应用如图不规则三角网在地形表达上的应用如图不规则三角网在地形表达上的应用如图3.73.7所示。所示。所示。所示。图图3.6 不规则三角网和多边形形成

21、不规则三角网和多边形形成图图3.7 不规则三角网在地形表达上的应用图示不规则三角网在地形表达上的应用图示uu将不规则分布的数据点连接成三角网的方将不规则分布的数据点连接成三角网的方法有好几种，其中最常用的为狄诺里法有好几种，其中最常用的为狄诺里（Delaunay）三角形。）三角形。uu运用运用Delaunay三角构网法形成的每一个三角构网法形成的每一个三角形，它的外接圆不含有除三个顶点以三角形，它的外接圆不含有除三个顶点以外的其他数据点，而这个外接圆的圆心正外的其他数据点，而这个外接圆的圆心正是与该三角形三个顶点相对应的多边形是与该三角形三个顶点相对应的多边形（也称泰森多边形，（也称泰森多边形

22、，Thiessen或或Voronoi）的公共顶点，如图）的公共顶点，如图3.8所示。所示。uu泰森多边形可用于泰森多边形可用于GIS定性分析、统计分定性分析、统计分析、邻近分析等。析、邻近分析等。图图3.8 Delaunay三角网和三角网和Voronoi多边形多边形 泰森多边形具有以下特性。泰森多边形具有以下特性。（1 1）每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据。）每个泰森多边形内仅含有一个离散点数据。（2 2）泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近。）泰森多边形内的点到相应离散点的距离最近。（3 3）位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的）位于泰森多边形边上的点到其两边的离散点的距离相等。距

23、离相等。建立泰森多边形算法的关键是对离散数据点合理建立泰森多边形算法的关键是对离散数据点合理地连成三角网，即构建狄洛尼（地连成三角网，即构建狄洛尼（DelaunayDelaunay）三角）三角网。建立泰森多边形的步骤如下。网。建立泰森多边形的步骤如下。（1 1）离散点自动构建三角网，即构建）离散点自动构建三角网，即构建DelaunayDelaunay三三角网。对离散点和形成的三角形编号，记录每个三角网。对离散点和形成的三角形编号，记录每个三角形是由哪三个离散点构成的。角形是由哪三个离散点构成的。（2 2）找出与每个离散点相邻的全部三角形的编号，）找出与每个离散点相邻的全部三角形的编号，并记录下

24、来。留意：对已构建的三角网中找出具有并记录下来。留意：对已构建的三角网中找出具有一个相同顶点的全部三角形即可，如图一个相同顶点的全部三角形即可，如图3.93.9所示。所示。图图3.9 泰森多边形的建立泰森多边形的建立（3 3）对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时）对与每个离散点相邻的三角形按顺时针或逆时针方向排序，以便下一步连接生成泰森多边形。针方向排序，以便下一步连接生成泰森多边形。排序的方法如图排序的方法如图3.93.9所示。设离散点为所示。设离散点为o o。找出以。找出以o o为顶点的一个三角形，设为为顶点的一个三角形，设为A A；取三角形；取三角形A A除除o o以以外的另一顶点，

25、设为外的另一顶点，设为a a，则另一个顶点也可找出，则另一个顶点也可找出，即为即为f f；则下一个三角形必定是以；则下一个三角形必定是以ofof为边的，即为为边的，即为三角形三角形F F；三角形；三角形F F的另一顶点为的另一顶点为e e，则下一个三，则下一个三角形是以角形是以oeoe为边的；如此重复进行，直到回到为边的；如此重复进行，直到回到oaoa边。边。（4 4）计算每个三角形的外接圆圆心，并记录之。）计算每个三角形的外接圆圆心，并记录之。（5 5）依据每个离散点的相邻三角形，连接这些相邻）依据每个离散点的相邻三角形，连接这些相邻三角形的外接圆圆心，即得到泰森多边形。对于三角形的外接圆圆

26、心，即得到泰森多边形。对于三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图三角网边缘的泰森多边形，可作垂直平分线与图廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。廓相交，与图廓一起构成泰森多边形。狄诺里三角形和泰森多边形的构建演示系统狄诺里三角形和泰森多边形的构建演示系统uuTINTIN是一种拓扑数据结构，它不仅存储每个数据是一种拓扑数据结构，它不仅存储每个数据是一种拓扑数据结构，它不仅存储每个数据是一种拓扑数据结构，它不仅存储每个数据点的（点的（点的（点的（x x，y y，z z）三维坐标值，而且存储三角网）三维坐标值，而且存储三角网）三维坐标值，而且存储三角网）三维坐标值，而且存储三角网的拓扑特性，包括组成

27、每个三角形的三个顶点的拓扑特性，包括组成每个三角形的三个顶点的拓扑特性，包括组成每个三角形的三个顶点的拓扑特性，包括组成每个三角形的三个顶点（数据点）或边以及每个三角形的全部相邻三角（数据点）或边以及每个三角形的全部相邻三角（数据点）或边以及每个三角形的全部相邻三角（数据点）或边以及每个三角形的全部相邻三角形。每个三角形具有三个特性（包括：面积、梯形。每个三角形具有三个特性（包括：面积、梯形。每个三角形具有三个特性（包括：面积、梯形。每个三角形具有三个特性（包括：面积、梯度（或坡度）和方位），都可以作为度（或坡度）和方位），都可以作为度（或坡度）和方位），都可以作为度（或坡度）和方位），都可以

28、作为TIN TIN 的属性的属性的属性的属性值存储在一个数据文件中，或在运用值存储在一个数据文件中，或在运用值存储在一个数据文件中，或在运用值存储在一个数据文件中，或在运用TINTIN时将它时将它时将它时将它们计算出来。们计算出来。们计算出来。们计算出来。uuTIN TIN 是依据不规则分布的数据点所构建的，很适是依据不规则分布的数据点所构建的，很适是依据不规则分布的数据点所构建的，很适是依据不规则分布的数据点所构建的，很适合表示连续型面状实体，尤其对于困难的、变更合表示连续型面状实体，尤其对于困难的、变更合表示连续型面状实体，尤其对于困难的、变更合表示连续型面状实体，尤其对于困难的、变更大的

29、面状实体，表达比较逼真，效果较好。图大的面状实体，表达比较逼真，效果较好。图大的面状实体，表达比较逼真，效果较好。图大的面状实体，表达比较逼真，效果较好。图3.103.10是由是由是由是由TINTIN表示的闽西根溪河流域的地势。表示的闽西根溪河流域的地势。表示的闽西根溪河流域的地势。表示的闽西根溪河流域的地势。图图3.10 由由TIN表示的闽西根溪河流域的地势表示的闽西根溪河流域的地势4.4.4.4.网络数据模型与数据结构网络数据模型与数据结构网络数据模型与数据结构网络数据模型与数据结构网络（网络（网络（网络（NetworkNetworkNetworkNetwork）是指一组相互连接的线状地理

30、实体，如道路网、）是指一组相互连接的线状地理实体，如道路网、）是指一组相互连接的线状地理实体，如道路网、）是指一组相互连接的线状地理实体，如道路网、水系网、电力网、煤气和输油管道网等。水系网、电力网、煤气和输油管道网等。水系网、电力网、煤气和输油管道网等。水系网、电力网、煤气和输油管道网等。在在在在GISGISGISGIS中，网络数据模型本质上是矢量数据模型，它把网络看成中，网络数据模型本质上是矢量数据模型，它把网络看成中，网络数据模型本质上是矢量数据模型，它把网络看成中，网络数据模型本质上是矢量数据模型，它把网络看成是由结点（是由结点（是由结点（是由结点（NodeNodeNodeNode）和

31、路径（）和路径（）和路径（）和路径（LinkLinkLinkLink）组成，并以结点和路径为单）组成，并以结点和路径为单）组成，并以结点和路径为单）组成，并以结点和路径为单位描述网络的几何、拓扑和专题特征如图位描述网络的几何、拓扑和专题特征如图位描述网络的几何、拓扑和专题特征如图位描述网络的几何、拓扑和专题特征如图3.113.113.113.11所示（以道路网所示（以道路网所示（以道路网所示（以道路网为例介绍网络数据结构）。为例介绍网络数据结构）。为例介绍网络数据结构）。为例介绍网络数据结构）。GISGISGISGIS网络分析中最常涉及到的是道路网，如图网络分析中最常涉及到的是道路网，如图网络

32、分析中最常涉及到的是道路网，如图网络分析中最常涉及到的是道路网，如图3.123.123.123.12所示。每段路所示。每段路所示。每段路所示。每段路径有一个起始点和一个终结点（按数字化的依次），这些信息径有一个起始点和一个终结点（按数字化的依次），这些信息径有一个起始点和一个终结点（按数字化的依次），这些信息径有一个起始点和一个终结点（按数字化的依次），这些信息都存储在表都存储在表都存储在表都存储在表3.103.103.103.10中，每段路径的属性以及有关的阻强指标值存中，每段路径的属性以及有关的阻强指标值存中，每段路径的属性以及有关的阻强指标值存中，每段路径的属性以及有关的阻强指标值存储在

33、表储在表储在表储在表3.113.113.113.11中，这些可能包括路段的长度、速限、车道数、允中，这些可能包括路段的长度、速限、车道数、允中，这些可能包括路段的长度、速限、车道数、允中，这些可能包括路段的长度、速限、车道数、允许的行使方向等。许的行使方向等。许的行使方向等。许的行使方向等。在表示允许的行使方向时，在表示允许的行使方向时，在表示允许的行使方向时，在表示允许的行使方向时，FTFTFTFT表示允许的方向是由起始点到终止表示允许的方向是由起始点到终止表示允许的方向是由起始点到终止表示允许的方向是由起始点到终止点，点，点，点，TFTFTFTF表示由终止点到起始点，表示由终止点到起始点，

34、表示由终止点到起始点，表示由终止点到起始点，FTFTFTFT和和和和TFTFTFTF标记着相应的路径为单标记着相应的路径为单标记着相应的路径为单标记着相应的路径为单行道，行道，行道，行道，E E E E表示双行道，表示双行道，表示双行道，表示双行道，N N N N则表示该路径不允许车辆行使。则表示该路径不允许车辆行使。则表示该路径不允许车辆行使。则表示该路径不允许车辆行使。图3.12图3.11uu结点表示道路交叉口或路口，从某一路径来到一结点表示道路交叉口或路口，从某一路径来到一结点表示道路交叉口或路口，从某一路径来到一结点表示道路交叉口或路口，从某一路径来到一个路口可以始终往前走，向左转，向

35、右转或作个路口可以始终往前走，向左转，向右转或作个路口可以始终往前走，向左转，向右转或作个路口可以始终往前走，向左转，向右转或作形转弯（形转弯（形转弯（形转弯（180180）折回来走。）折回来走。）折回来走。）折回来走。uu在一个路口可转弯的方向取决于路口道路的状况在一个路口可转弯的方向取决于路口道路的状况在一个路口可转弯的方向取决于路口道路的状况在一个路口可转弯的方向取决于路口道路的状况以及此路口的交通规则。以及此路口的交通规则。以及此路口的交通规则。以及此路口的交通规则。uu在路口转弯所花的时间常称为转弯阻强（在路口转弯所花的时间常称为转弯阻强（在路口转弯所花的时间常称为转弯阻强（在路口转

36、弯所花的时间常称为转弯阻强（Turn Turn ImpedanceImpedance），在一般状况下，它与转弯的方），在一般状况下，它与转弯的方），在一般状况下，它与转弯的方），在一般状况下，它与转弯的方向有关。向有关。向有关。向有关。uu交通网中每段路径在其结点处全部允许的转弯方交通网中每段路径在其结点处全部允许的转弯方交通网中每段路径在其结点处全部允许的转弯方交通网中每段路径在其结点处全部允许的转弯方向及转弯阻强都存储在一个转弯类型表中，如表向及转弯阻强都存储在一个转弯类型表中，如表向及转弯阻强都存储在一个转弯类型表中，如表向及转弯阻强都存储在一个转弯类型表中，如表3.123.12所示。所

37、示。所示。所示。留意：留意：留意：留意：在过去在过去在过去在过去30303030几年中，矢量数据模型是几年中，矢量数据模型是几年中，矢量数据模型是几年中，矢量数据模型是GISGISGISGIS中变更最大的方面。中变更最大的方面。中变更最大的方面。中变更最大的方面。例如，例如，例如，例如，ESRIESRIESRIESRI公司在不同时期所开发的公司在不同时期所开发的公司在不同时期所开发的公司在不同时期所开发的GISGISGISGIS软件都相对应着一软件都相对应着一软件都相对应着一软件都相对应着一种矢量数据模型，种矢量数据模型，种矢量数据模型，种矢量数据模型，ArcViewArcViewArcVie

38、wArcView对应对应对应对应Shape-fileShape-fileShape-fileShape-file，Arc/InfoArc/InfoArc/InfoArc/Info对对对对应应应应CoverageCoverageCoverageCoverage，ArcGISArcGISArcGISArcGIS对于对于对于对于GeodatabaseGeodatabaseGeodatabaseGeodatabase。Shape-fileShape-fileShape-fileShape-file和和和和CoverageCoverageCoverageCoverage就是地理关系数据模型的代表，就是地

39、理关系数据模型的代表，就是地理关系数据模型的代表，就是地理关系数据模型的代表，GeodatabaseGeodatabaseGeodatabaseGeodatabase是面对对象数据模型的代表。是面对对象数据模型的代表。是面对对象数据模型的代表。是面对对象数据模型的代表。矢量数据模型的演化是计算机技术发展和矢量数据模型的演化是计算机技术发展和矢量数据模型的演化是计算机技术发展和矢量数据模型的演化是计算机技术发展和GISGISGISGIS市场竞争的结市场竞争的结市场竞争的结市场竞争的结果。果。果。果。对用户来说，有关矢量数据模型有很多新的概念和方法要学对用户来说，有关矢量数据模型有很多新的概念和方

40、法要学对用户来说，有关矢量数据模型有很多新的概念和方法要学对用户来说，有关矢量数据模型有很多新的概念和方法要学习。习。习。习。3.1.23.1.2栅格数据结构表示法栅格数据结构表示法栅格数据结构表示法栅格数据结构表示法 栅格数据结构表示法以规则网格描述地理实体，记录和表栅格数据结构表示法以规则网格描述地理实体，记录和表栅格数据结构表示法以规则网格描述地理实体，记录和表栅格数据结构表示法以规则网格描述地理实体，记录和表示地理数据。示地理数据。示地理数据。示地理数据。3.1.2.1栅格数据模栅格数据模型型 栅格数据模型视栅格数据模型视地球表面为平面，地球表面为平面，将其分割为确定大将其分割为确定大

41、小、形态规则的格小、形态规则的格网（网（Grid），以网），以网格（格（Cell）为单位）为单位记录地理实体的分记录地理实体的分布位置和属性，如布位置和属性，如图图3.13所示。所示。图图3.13 栅格数据模型栅格数据模型uu组成格网的网格可以是正方形、长方形、三角形或六边形，组成格网的网格可以是正方形、长方形、三角形或六边形，组成格网的网格可以是正方形、长方形、三角形或六边形，组成格网的网格可以是正方形、长方形、三角形或六边形，但通常运用正方形。但通常运用正方形。但通常运用正方形。但通常运用正方形。uu运用这种栅格数据模型，一个点状地理实体表示为一个单运用这种栅格数据模型，一个点状地理实体表

42、示为一个单运用这种栅格数据模型，一个点状地理实体表示为一个单运用这种栅格数据模型，一个点状地理实体表示为一个单一的网格或表示为单个像元；一个线状地理实体表示为一一的网格或表示为单个像元；一个线状地理实体表示为一一的网格或表示为单个像元；一个线状地理实体表示为一一的网格或表示为单个像元；一个线状地理实体表示为一串相连的网格或在确定方向上连接成串的相邻像元的集合；串相连的网格或在确定方向上连接成串的相邻像元的集合；串相连的网格或在确定方向上连接成串的相邻像元的集合；串相连的网格或在确定方向上连接成串的相邻像元的集合；一个面状地理实体则由一组聚集在一起且相互连接的网格一个面状地理实体则由一组聚集在一

43、起且相互连接的网格一个面状地理实体则由一组聚集在一起且相互连接的网格一个面状地理实体则由一组聚集在一起且相互连接的网格或由聚集在一起的相邻像元的集合表示。每个地理实体的或由聚集在一起的相邻像元的集合表示。每个地理实体的或由聚集在一起的相邻像元的集合表示。每个地理实体的或由聚集在一起的相邻像元的集合表示。每个地理实体的形态特征表现为由构成它的网格组成的形态特征。每个网形态特征表现为由构成它的网格组成的形态特征。每个网形态特征表现为由构成它的网格组成的形态特征。每个网形态特征表现为由构成它的网格组成的形态特征。每个网格的位置由其所在的行列号表示，如图格的位置由其所在的行列号表示，如图格的位置由其所

44、在的行列号表示，如图格的位置由其所在的行列号表示，如图3.143.143.143.14所示。所示。所示。所示。图图3.14 栅格数据模型栅格数据模型的基本要素的基本要素 栅格数据可以是一组数据矩阵，每个数据称为网格值，栅格数据可以是一组数据矩阵，每个数据称为网格值，栅格数据可以是一组数据矩阵，每个数据称为网格值，栅格数据可以是一组数据矩阵，每个数据称为网格值，代表相应网格内地理实体的属性。依据属性值编码方案代表相应网格内地理实体的属性。依据属性值编码方案代表相应网格内地理实体的属性。依据属性值编码方案代表相应网格内地理实体的属性。依据属性值编码方案的不同，网格值可以为整数或浮点数，有些的不同，

45、网格值可以为整数或浮点数，有些的不同，网格值可以为整数或浮点数，有些的不同，网格值可以为整数或浮点数，有些GISGIS还允还允还允还允许以文字作为网格值。在最简洁的状况下，网格值为许以文字作为网格值。在最简洁的状况下，网格值为许以文字作为网格值。在最简洁的状况下，网格值为许以文字作为网格值。在最简洁的状况下，网格值为0 0或或或或1 1，表示某一地理实体的存在与否。，表示某一地理实体的存在与否。，表示某一地理实体的存在与否。，表示某一地理实体的存在与否。栅格数据不明确地表示地理实体的拓扑特性，但有些特栅格数据不明确地表示地理实体的拓扑特性，但有些特栅格数据不明确地表示地理实体的拓扑特性，但有些

46、特栅格数据不明确地表示地理实体的拓扑特性，但有些特性可以通过计算获得。例如，若已知一个网格的行列坐性可以通过计算获得。例如，若已知一个网格的行列坐性可以通过计算获得。例如，若已知一个网格的行列坐性可以通过计算获得。例如，若已知一个网格的行列坐标，就可以很简洁地找到与它相邻的网格。类似地，依标，就可以很简洁地找到与它相邻的网格。类似地，依标，就可以很简洁地找到与它相邻的网格。类似地，依标，就可以很简洁地找到与它相邻的网格。类似地，依据网格的行列坐标和网格值，可以搜寻包含在一个面状据网格的行列坐标和网格值，可以搜寻包含在一个面状据网格的行列坐标和网格值，可以搜寻包含在一个面状据网格的行列坐标和网格

47、值，可以搜寻包含在一个面状实体内的另一个地理实体，等等以此类推。实体内的另一个地理实体，等等以此类推。实体内的另一个地理实体，等等以此类推。实体内的另一个地理实体，等等以此类推。uu栅格数据的精度在很大程度上取决于网格的大小。栅格数据的精度在很大程度上取决于网格的大小。栅格数据的精度在很大程度上取决于网格的大小。栅格数据的精度在很大程度上取决于网格的大小。网格越大，精度越低；反之，网格越小，精度越网格越大，精度越低；反之，网格越小，精度越网格越大，精度越低；反之，网格越小，精度越网格越大，精度越低；反之，网格越小，精度越高。栅格数据的精度对地理实体几何形态特征表高。栅格数据的精度对地理实体几何

48、形态特征表高。栅格数据的精度对地理实体几何形态特征表高。栅格数据的精度对地理实体几何形态特征表示的具体性和精确性影响很大，一般地，实体特示的具体性和精确性影响很大，一般地，实体特示的具体性和精确性影响很大，一般地，实体特示的具体性和精确性影响很大，一般地，实体特征愈困难，栅格尺寸越小，辨别率愈高。征愈困难，栅格尺寸越小，辨别率愈高。征愈困难，栅格尺寸越小，辨别率愈高。征愈困难，栅格尺寸越小，辨别率愈高。uu栅格数据量愈大（按辨别率的平方指数增加），栅格数据量愈大（按辨别率的平方指数增加），栅格数据量愈大（按辨别率的平方指数增加），栅格数据量愈大（按辨别率的平方指数增加），计算机成本就越高，处理

49、速度就越慢。不管网格计算机成本就越高，处理速度就越慢。不管网格计算机成本就越高，处理速度就越慢。不管网格计算机成本就越高，处理速度就越慢。不管网格有多小，由于每个网格只能拥有一个数值，因此，有多小，由于每个网格只能拥有一个数值，因此，有多小，由于每个网格只能拥有一个数值，因此，有多小，由于每个网格只能拥有一个数值，因此，每个网格内有关地理实体属性变更的细微环节会每个网格内有关地理实体属性变更的细微环节会每个网格内有关地理实体属性变更的细微环节会每个网格内有关地理实体属性变更的细微环节会全部丢失。而且，栅格数据总会在某种程度上会全部丢失。而且，栅格数据总会在某种程度上会全部丢失。而且，栅格数据总

50、会在某种程度上会全部丢失。而且，栅格数据总会在某种程度上会歪曲地理实体的细部特征，所以，在表示线状地歪曲地理实体的细部特征，所以，在表示线状地歪曲地理实体的细部特征，所以，在表示线状地歪曲地理实体的细部特征，所以，在表示线状地理实体时少用。理实体时少用。理实体时少用。理实体时少用。当一个网格包含两种或两种以上不同类型的地理当一个网格包含两种或两种以上不同类型的地理实体时，只能将它表示为其中一种类型。通常运实体时，只能将它表示为其中一种类型。通常运用的网格赋值规则包括如下。用的网格赋值规则包括如下。（1 1）中心点法：选取位于栅格中心的属性值为该）中心点法：选取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性