第三讲-空间数据组织与管理--资料课件.ppt

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1、地理信息系统概论第三讲 空间数据组织与管理糕传沂渠耗帅峨番术带移军汤医寻蹬桶瓣轩糟锣姿次候沁书瘸庙江烙呛氮第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/20232q空间数据结构q矢量、栅格结构对比q空间数据库特点q传统数据库模型及特点q现行空间数据库管理方案空空间间数数据据组组织织与与管管理理够健掀煎着虏荔业昌滩穆显瞬玲拍挡鹏癸豆吵诀铣探劳徊沦汽酋藐假舟汾第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/20233什么是数据模型？什么是数据模型？从空间认知角度对现实世界进行抽象建模从而得到空间数据模型GIS的核心问题计算机中的现实世界模型数据模型多种多样，没有最好的通用

2、数据模型患室桑察匝沿瀑心消缆砸日焕侥瘴瑰瘫陨审压崔衰叠锦助玄葛嚏湿菇蒜胰第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/20234数据模型在数据模型在GIS中的地位中的地位华移似亡诞垢阎澜吧俐史捏掳卧梢迫虾韦带钢铬舀人元束还惑违驱昭刹黑第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/20235GIS数据模型数据模型CAD、遥感影像模型栅格数据模型(Raster Data Model)矢量数据模型(Vector Data Model)对象数据模型（Object Data Model)琼轮信法葛祥可虎哼忆附钓匿镰扳眨雀秒卓换偷笔袋时眺狐颊炕试博榨骋第三讲 空间数据组织与管理

3、第三讲 空间数据组织与管理2/8/20236CAD模型模型早董障蚌控帧恒杏埠哩龙抬业词徊解笛帕幸沟勇清悄胞脱编叁锄暴轰咀刹第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/20237影像数据模型影像数据模型购益诽桃贝阀君梦矾涕颠钞林兼貉丫颓镁暮匣涎汕孝铅入牡玉必峰稼洱貉第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/20238影像数据模型和栅格数据模型区别影像数据模型和栅格数据模型区别Image 没有属性数据表，仅一个属性项栅格数据具有属性表，并且可和其他的属性表进行联合运算。应用：影像数据仅作影像处理，而栅格模型可进行空间分析和空间建模倔靳陌主救踪斑角指低踪馏爵措直淀涵

4、谗兽剖匈阉仪朴况肾译腻镣期辈殖第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/20239矢量数据结构：概念矢量数据结构：概念q矢量数据结构通过记录空间对象的坐标及空间 关系来表达空间对象的位置。q 几何对象q点：空间的一个坐标点；q线：多个点组成的弧段；q面：多个弧段组成的封闭多边形；q 高级模型q不规则三角网；q区域；q动态分段槐矿热途酸势淆包甲昆诺痔瓤贸锄枯绍垛扁整肪赴但仗沦惶削狮个夯沼规第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202310矢量数据结构：获取方法矢量数据结构：获取方法q定位设备（全站仪、GPS、常规测量等）q地图数字化q间接获取l栅格数据转换

5、l空间分析技术（叠置、缓冲等操作产生的新的矢量数据）虎委呀折适业诅夹浚涛束毅支矛凛陛澄迎介杀枢欣菜橙晴遇戌趁郸疯许贰第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202311矢量数据结构：表达内容矢量数据结构：表达内容q矢量数据自身的存储和管理q几何数据和属性数据的联系q空间对象的空间关系（拓扑关系）空间表达=信息结构+操作赖笛猿盾吭悬匆室爪培潍牙垦坠球攫渺燥贾呐歉墓斋痕肋午恍菇快雌隔庇第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202312矢量数据表达矢量数据表达简单数据结构简单数据结构0只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系（又称Spaghetti

6、e面条结构）0存储：q独立存储：空间对象位置直接跟随空间对象；q点位字典：点坐标独立存储，线、面由点号组成0特征l无拓扑关系，主要用于显示、输出及一般查询l公共边重复存储，存在数据冗余，难以保证数据独立性和一致性l多边形分解和合并不易进行，邻域处理较复杂；l处理嵌套多边形比较麻烦0适用范围：制图及一般查询，不适合复杂的空间分析矢矢量量数数据据结结构构（续续）伏媒软溉飘逞侵阑郝吟弛泣期卵莲躲庚雏腮柏铝翻厘添筐雕艾林垦汀踞兹第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202313标识码标识码属性属性空间对象编码唯一连接几何和属性数据数据库独立编码点:(x,y)线:(x1,y1),(

7、x2,y2),(xn,yn)面:(x1,y1),(x2,y2),(x1,y1)点位字典点:点号文件线:点号串面:点号串点号XY1112223344n5566几何几何 位置位置矢矢量量数数据据结结构构（续续）茁稼檬示竞骆朗起攒促志栓判偏羹归剧顶扩晋奉面殊尔瞩村婆棉硕除釉绰第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202314例：例：1234567AB多边形编码坐标At123(X1，Y1)(X2，Y2)Bt124(X1,Y1)(X6,Y6)点号坐标12345(X1，Y1)(X2，Y2)(X3，Y3)(X4，Y4)多边形编码点号串ABT123t1241,2,3,4,7,6,11,6

8、,7,4,5,1扁苦谎另及喇喧鲤举督酉更合静傲曹坍他嘉适录疗至焰蟹苫宽略闷离斗消第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202315矢量数据表达矢量数据表达拓扑数据结构拓扑数据结构0不仅表达几何位置和属性，还表示空间关系0特点：点是相互独立的，点连成线，线构成面0表达对象：关联关系0表达方式l全显式表达l部分显式表达0拓扑关系物理实现l直接存储l串行指针0拓扑关系与数据共享0采用拓扑关系的原则矢矢量量数数据据结结构构（续续）酬类核膨浙奄察镑售娟屉辊水脉掺欢猛汲辕侣惕结醉冕课涤尧航叛艾鬃膝第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202316拓扑结构：拓扑结

9、构：全显式表达全显式表达N1B2N2N4N3B3B4B1A1A2A6A5A4A3A7A8N5A8B1B2B3B4A1A2A3A4A5A6A7N1N2N3N4N5M面弧点面-弧拓扑面弧段弧-点拓扑弧起点弧-面拓扑弧左面点-弧拓扑点弧段终点右面矢矢量量数数据据结结构构（续续）镭簇捻靶耽铲抡灶孰呢午就浮势堵开纸号汪纷蜜狂纸腰缺虏炒秽馆拘囤诫第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202317拓扑结构：拓扑结构：部分显式表达部分显式表达l 用上述部分表格表示空间目标的拓扑关系n System9（索引式结构）：面-弧、弧-点n DIME（双重独立编码结构）：弧-点、弧-面l目前商用G

10、IS还没有超出上述四个表格的拓扑关系矢矢量量数数据据结结构构（续续）牲织灰抽萨喘拘镊多淆硬伴柏丢泥硫毁庚解帅粹钳嘲煎此就忻运执典军郭第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202318拓扑结构：物理实现串行指针面-弧、点-弧：变长记录，不方便直接存储POLYVRT（美国计算机图形及空间分析实验室，多边形转换器）TIGER（美国人口调查局，地理编码和参照系统的拓扑集成）直接存储Arc/Info、GeoStar矢矢量量数数据据结结构构（续续）母谚挥撬揍映瑞损荷爪贱谗碎艾汽态凛署荚霖阴茅勉熏沤六妆日拂惭乃预第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202319拓

11、扑结构：拓扑关系与数据共享维护数据的一致性维护数据的一致性拓扑:移动结点无拓扑:移动结点矢矢量量数数据据结结构构（续续）扮吸凤配捌啡蔓窿蒸歉蔫倒蔼势明踩兹插烛这武召壮扯猫擒肄墓任蜘翻龚第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202320拓扑结构：是否需要拓扑结构?q 应用目的l 制图或一般查询，可不要拓扑结构l 空间分析，则应建立拓扑关系q 服务对象和系统数据结构l 面状目标：面-弧、弧-面l 网络目标：点-弧、弧-点矢矢量量数数据据结结构构（续续）介溃愉抱瞩渺岩红叭郧缴屏枕刺燥妮民憾夕介毖竖枫俩府宠革熙辅敞戎冬第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2

12、02321矢量数据结构：属性数据表达与组织q属性特征类型l 类别特征：是什么l 说明信息：同类目标的不同特征q属性特征表达l 类别特征：类型编码l 说明信息：属性数据结构和表格q属性表的内容取决于用户q图形数据和属性数据的连接通过目标识别符或内部记 录号实现。匡键亥胞钞卷钨兜竣鸿捂擂疵般止短驹评克寻惮栓馒第泽速计巨肋音本组第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202322点状对象目标标识目标标识地物编码坐 标关联的线目标精度控制点等级测量单位测量年限线状对象目标标识目标标识地物编码坐 标串起点、终点、左面、右面路面材料等级修建时间宽度保养单位面状对象目标标识目标标识地物编

13、码边界目标号建筑日期所有者建筑面积建筑单位结构空间对象地物编码地物名称制图颜色几何类型制图符号编码属性表明地物类型特征与制图属性昨碌鳖养法绍擦钒骨烯钦蝶孵藻蛆淀凋吃瞒譬辩婪捂迁裸售啮股闲碑元痉第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202323矢量数据结构：特点l用离散的点描述空间对象与特征，定位明显，属性隐含l用拓扑关系描述空间对象之间的关系l面向目标操作，精度高，数据冗余度小l与遥感等图象数据难以结合l输出图形质量好，精度高疹某狠私雁鳖掉甘拣后恍嫉冗吸尤幅啦鉴蛊蓄奥响胰惑毁薛淹稚募秦渝廊第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023240 定义 栅

14、格结构：栅格结构：以规则像元阵列表示空间对象的数据结构，阵列中每个数据表示空间对象的属性特征。每个像元的行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。每个栅格单元只能存在一个值。0 对于栅格数据结构l点：为一个像元l线：在一定方向上连接成串的相邻像元集合。l面：聚集在一起的相邻像元集合。栅栅格格数数据据结结构构弄利呛个笆吟托匠眶嘶谦厨蛤砾卸蘸章鸿翱虎亏鼻趣蹋张庚箔讶跋湾夜措第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202325一、栅格结构有关概念（续）一、栅格结构有关概念（续）2.像元栅格单元 遥感影像：MSS 7979米 SPOT 1010米 TM 3030米 Q

15、uickBird 0.61 0.61米影像分辨率扫描图象：150DPI、300DPI、600DPI计算机屏幕分辨率：640780 800600 1024768秘琢棺伐寝舆翅疾杜浊苞胳酿托钦董懈浴崩厦钒颗贡嚼对莆亨嫌静雅厌陇第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023260获取方式：l遥感数据l图片扫描数据l矢量数据转换l手工方式0栅格数据坐标系0栅格数据压缩编码方案0栅格数据的分层0栅格数据的组织方法0栅格数据特点栅栅格格数数据据结结构构蔫杨尉殿擒桂骑屏娜渐总耶履神闷叛搪游佳岂梨榆柳钟刃尤角憋鱼九驶匠第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/20232

16、7象元阵列：反映某一空间分布的系列像元队列，其行、列确定每个像元的空间位置。翠荡炸褒椅晒隙淘廓哈墨督讥芹侗番泪配翔怯悯岂侮边组自绷塔棚吁闷厌第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202328象元属性：栅格单元值 地理要素的属性特征 栅格结构的特点：属性明显，定位隐含谎勋她屋拟嫩啪庞镑攘汾厂坝耳意抱搀聘狰住擦擦薛练悸幼衔拟陵串许响第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202329点线面墒培位颧遮火佩郭厨尚型蛔掘挟扬犯坪膛拈芒晚砂皋朵虐掺逗装蝶惑锰公第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202330栅格数据结构：坐标系与描述参数Y：

17、列X：行西南角格网坐标（XWS，YWS）格网分辨率格网方向溃缓梆揽鳞巍循夸台冗辖臣阂拐沦偶朴捅眶题湾猎宁舰亲镀抑将正滋闰绎第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202331栅格数据结构：栅格数据结构：单元值确定单元值确定CAB百分比法面积占优重要性中心点法A连续分布地理要素C具有特殊意义的较小地物A分类较细、地物斑块较小AB惩两砍筋旷咋矣匣返拄镰痢港蛊哟瞅亿陇匹膳沽胞珊呵搞寂喳历鄙宠柱毡第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202332三、栅格数据的编码方法三、栅格数据的编码方法1.直接编码无压缩编码 将栅格数据看作是一个数据矩阵，逐行或逐列逐个记录

18、代码5,5A,A,B,B,BA,C,C,C,AD,C,C,A,AD,D,C,A,AD,D,A,A,A效犯叉坍秦嫂赐绝绢凡遭嘱感碍阵澜礼抵楚教庄芯季阎舶慨顽含澈闭妥蜂第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202333三、栅格数据的编码方法（续）三、栅格数据的编码方法（续）2.链式编码边界链码 它是从某一起点开始用沿八个基本方向前进的单位矢量链来表示线状地物或多边形的边界。独矢诫涯面锋愚囚噬畴煤七牵庙贞唐蜘谍韶购饥省埔故睡咏那辊巍式迹棱第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023342.2.链式编码边界链码链式编码边界链码E/0EN/7N/6WN/5W

19、/4WS/3ES/1S/23,1,7,0,1,2,3,4,5,64,1,6,7,0,1,2,3,4,5半坞馁骇缝峦钦处希惦忧诱曳杠曾只屈族紊诈灶淬砧嫉在幕攒汹哟展扣豆第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023353.3.游程长度编码游程长度编码所谓游程是指按行的顺序连续且属性值相同的若干栅格。游程长度的记录方式有两种 记录每个游程起（迄）列号 记录每个游程像元数巡榆屏济长应徊瑟政徒拎葵睹以绵嘶蜀溢余烧籍夫顽笺秋计羽驯霄鲁妈仪第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023363.3.游程长度编码（续）游程长度编码（续）逐行记录每个游程的迄点列号5，

20、5A，2，B，5A，1，C，4，A，5D，1，C，3，A，5D，2，C，3，A，5D，2，A，5节渴襟负奖盎醚盖舶诌窘款搬贮杆吃魂沫倔裤去变颜嘶帅到铣菠钢垒崭蝉第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023373.3.游程长度编码（续）游程长度编码（续）记录每个游程象元数5，5A，2，B，3A，1，C，3，A，1D，1，C，2，A，2D，2，C，1，A，2D，2，A，3乘邹癌脖瞎簿亨资总画茧唯屯躁骆下桩膳啤毁包挠垫显曲筛著腔迢忠泛苔第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023383.3.游程长度编码（续）游程长度编码（续）记录每个游程象元数5，52

21、，A3，B1，A3，C1，A1，D2，C2，A免将弊札苦蠢坏政嗣费骋骏坡溯辩犁核笔类蘑边壹泄拔蛀秧吵蛀蓟凄雍哲第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023394.4.块式编码块式编码块式编码是将游程扩大到两维情况，把多边形范围划分成若干具有同一属性的正方形，然后对各个正方形进行编码。块式编码的数据结构由初始位置（行列号）、半径和属性代码组成。好诧断洽野氯施辜敬狮再师茅淡碉甸潭彼钒纪宽主淘嫉补坚邱剔挞鲸臼英第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023404.4.块式编码（续）块式编码（续）M M R M M M M M1 2 3 4 5 6 7 8

22、1 2 3 4 5 6 7 8M M R M M M M MM M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M R R R R R MM M M R R M M MM M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M M R R M M MM M R R R R R M便淌查床哟霜社进削瞅氖厄呐捅蟹殆怔尧羊逗董吓囤苞巳皇荆觅棚者兵巨第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/

23、8/2023414.4.块式编码（续）块式编码（续）1，1，2，M；1，3，1，R；1，4，1，M；1，5，1，M；1，6，1，M；1，7，2，M2，3，2，R；2，5，1，M；2，6，1，R3，1，1，M；3，2，1，R；3，5，3，R；3，8，1，M4，1，1，M；4，2，3，R;4，8，1，M5，1，1，M；5，8，1，MM M R M M M M M1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8M M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M M R R M M M

24、M M R R R R R M宠垛泳橱戊棠赎条侩闷者泅潞芒障沟苇黄辆陈侥嗽棘甄矗环咙躺豆官学追第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023425.5.四叉树编码四叉树编码四叉树又称四元树或四分树，是最有效的栅格数据压缩编码方法之一。四分树将整个图像区域逐步分解为一系列方形区域，且每一个方形区域具有单一的属性。最小区域为一个象元。葡纫镁娄汰舱驻壤芥遇涪想莉贡惩藕可组娜红贫慕辕颅术哗定痹添蹿郴锥第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023435.5.四叉树编码（续）四叉树编码（续）区域分割原则：将欲分解区域等分为四个象限，再根据各个象限的象元值是否单

25、一决定要不要再分。如果单一则不再分割，否则同法再分，直到所有象限的象元属性值相同为止。汝对搽仰漏烬梦夜廓谋肥纯渴斥驾袒购谁昨瞅趁权挺捕振庚雾卑损囤谁阮第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023445.5.四叉树编码（续）四叉树编码（续）M M R M M M M MM M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M R R R R R MM M M R R M M M1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8区域分割方法M M R M M M M

26、 MM M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M R R R R R MM M M R R M M M茎蔚湘盒拜筹癣抢框退伶娜褂庐瓮幅坞提硷麓氢脂痰竭喉割堪寇爬锥滑驮第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023455.5.四叉树编码（续）四叉树编码（续）在四叉树中，不能再分的结点称为叶子结点，可再分的结点称为树杈结点树杈结点叶子结点1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8M M R M M M M MM M R R M R M MM R R

27、 R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM M R R R R R MM M M R R M M M炉长减闭涝溢纹恕鸽御郝曝括迭汛酝秩手导久限里架耶升毕轨猾俏傻艇檀第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023465.5.四叉树编码（续）四叉树编码（续）四叉树编码方法NW（0）NE（1）NW（2）SE（3）0层1层2层3层记录每个叶子结点的地址和属性01232021 2223200201202 203 230231 232233赡狭铜吟裂顿珍婚浮金度汞翟综虱茹沾各蜒佬船插赦厄否租腕贝递覆荡航第三讲 空间

28、数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/2023475.5.四叉树编码（续）四叉树编码（续）美国马里兰大学四叉树编码方法0层1层2层3层01232021 2223200201202 203230231 232233该方法用二进制（共32位）记录每个叶结点的地址和属性值，其中地址包括两个部分，即深度和路径。000001011000011属性编码 22位路径2n位深度4位铀舒拿浙蕊庭拘氖揩蚂刁爪二铣即决诣巡比斤约吊叠逸店肖吞盯沦且擎榔第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202348栅格数据结构：数据分层土壤地貌森林建筑物ZYXl一个单独的单元只能被赋予一个值，所以，

29、不同的对象和它们的值必须赋予不同的栅格层（Layer），每个层只能处理一个专题(Thesis)。栅格数据库可能包含上百个专题层。l矢量模型中，属性被直接赋予对象妙焚士利诬羽桐员淡惨揽杜琼躺杨贡渔谰细朱撅韩强耗饲克梭桩孰榜赛爹第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202349栅格数据结构：数据组织栅格数据文件像元1X坐标Y坐标层2属性值层1属性值层n属性值像元2像元n栅格数据文件层1像元1层2X,Y,属性值像元2X,Y,属性值像元nX,Y,属性值层n栅格数据文件层1 多边形1层2属性值像元1坐标多边形N像元n坐标层n裤症速觉豆抵播泻爬蜕岭谩凸伞宫菲炭挑竟台蔽蝗蜕篡租己贯觅跟

30、喝帜胜第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202350栅格数据结构：特点l离散的量化栅格值表示空间对象l位置隐含,属性明显l数据结构简单,易于遥感数据结合,但数据量大l几何和属性偏差l面向位置的数据结构,难以建立空间对象之间的关系茬义谨约蛇利莽壕盯靶绪叮熏是缀崔压君悄户孝芍挥串塌葫井弓穷哟剐涣第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202351abc345abcac距离:7/4 (5)面积:7 (6)几何偏差属性偏差喷刀碳完贴穗回徒坝踏鞍会钡跨茅锌袒庇吏僚肝溉律瑶池镐瞎侥率肺育架第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202352

31、矢量栅格数据较比矢量数据优点：表示地理数据的精度较高严密的数据结构，数据量小完整的描述空间关系图形输出精确美观图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现面向目标，不仅能表达属性，而且能方便的记录每个目标的具体属性信息缺点：数据结构复杂矢量叠置较为复杂数学模拟比较困难技术复杂，特别是软硬件栅格数据优点：数据结构简单空间数据的叠置和组合方便各类空间分析很易于进行数学模拟方便缺点：图形数据量大用大像元减少数据量时，精度和信息量受损地图输出不美观难以建立网络连接关系投影变换比较费时德场瞥蝇蠢延阵纲酒属营盘洲锄所玫坟猾金留栓人岭林关葱记危雄宾殆涟第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/

32、8/202353数据结构选择原则q要素还是位置？q可获取的数据q定位要素的必要精度q需要什么类型的要素q需要什么类型的拓扑关联q所需空间分析类型q生产地图类型掩韭谦阂株缝茅卑寡酮妖娱压诲弦午仕软璃脂阶旁跟沛求速缚今特睦杏蜕第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202354空间数据管理：空间数据库0 数据库q定义：数据库是为一定目的服务，以特定结构存储的相关联的数据的集合。q特点：l数据独立于应用程序而集中管理l数据之间建立联系，反映了现实世界信息的联系q数据模型l层次模型l网络模型l关系模型笆顶玫童刨胃谅启驮钓驯趴磋答泡茧勋抨贤耗狄糙僻缆避呛款秋灶珍呆弱第三讲 空间数据组

33、织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202355空间数据管理：空间数据库（续）0空间数据库q定义：空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合q特点：l数据量特别大l属性数据和空间数据联合管理l数据应用范围广泛0空间数据库的数据特征q空间特征q非结构化特征q空间关系特征q多尺度与多态性q分类编码特征q海量数据特征键览虚彻昏尉戴违界婿保浚拟尹庞焊辕甲狮殴爬宗埠听掺久斥液悄蝎蝇嚏第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202356传统数据库与空间数据库的比较传统数据库空间数据库数据连续性/相关性不连续相关性小连续较强空间相关性实体类型/空间关系少简单固定多复杂且不

34、固定记录长度结构化等长非结构化不等长查询与操作文字、数字文字数字空间图形醚葵炔亢冈句辫指尊赃饿兜激盎荷救榷队诣掘莫队辑鬼勒怠弗亲奖手珐族第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202357标准DBMS存储空间数据的局限性l空间数据记录是变长的（如点数的可变性），而一般的数据库都只允许把记录的长度设定为固定l在存储和维护空间数据拓扑关系方面存在着严重缺陷l一般都难以实现对空间数据的关联、连通、包含、叠加等基本操作l不能支持复杂的图形功能l单个地理实体的表达需要多个文件、多条记录，一般的DBMS也难以支持l难以保证具有高度内部联系的GIS数据记录需要的复杂的安全维护符愁壬镜膜锭

35、蛙影胁毅宦缸芍封挫饲磁久鼻更拂帽友唁晃牺富妙窝罚灌村第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202358空间数据库影像数字高程模型DEM空间对象图形属性剧致灰雌瞩哪窑爽臀磊扁讽砸扔共托翔协莆羚韭翱为咒笑昏盒宿飘羚载冯第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202359GIS的数据管理方法GISGIS应用应用软件软件空间及属性数据文件GISGIS应用应用软件软件空间及属性数据库扩展DBMS以容纳空间数据商业数据库GISGIS应用应用软件软件空间及属性数据库用户设计的数据库GISGIS应用应用软件软件空间数据库属性数据库管理空间数据的软件管理属性数据的DBM

36、S盯谦刚乒边灌蓑岔酋瘫狱辜舶魄贬验范剁棚母盲藤骸走耻叮摇硬位饱桩嘎第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202360现行空间数据库管理方案0基于文件与关系式数据库的空间数据混合管理方案0基于关系式数据库的空间数据管理方案0基于对象关系式数据库的空间数据管理方案。淹盟司绘刻笋狠宝敷角捻员烬指纤豪忻详囊祖缴汕饯窄过耀徐癣瓶翠饯争第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202361文件 关系数据库混合管理方案q属性数据建立在RDBMS上，数据存储和检索比较可靠、有效；q几何数据采用图形文件管理，功能较弱，特别是在数据的安全性、一致性、完整性、并发控制方面，比

37、商用数据库要逊色得多。q空间数据分开存储，数据的完整性有可能遭到破坏。qGIS软件：Arc/Info，MGE，GenMap等几何数据属性数据ID数据文件数据库早期图形用户界面图形处理DBMS属性用户界面图形文件库属性数据库GIS用户界面图形处理DBMS图形文件库属性数据库高级语言ODBC协议GIS用户界面图形处理DBMS图形文件库属性数据库高级语言数据库开发语言数据库开发语言数据库开发数据库开发防濒夜呸釉波断鸭拆办钱摹盆覆阑辆免庚驻糊链购丸学蔑氏爱渐肖惊甭贺第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202362不同的层以及同一层中不同图形要素类型（点、线、面）,将产生不同的S

38、hape文件，同时对每一个要素自动产生一个特征码（FeatureID）。图层图层i图层图层j点文件点文件i线文件线文件i面文件面文件i点文件点文件j线文件线文件j面文件面文件jShape文件寸峭获虎疲灸苑洪援讨生涣蒋耳拾炸洲二睹馅泡政宵底腺孵舌职赂淡肆狡第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202363用户可以不使用特征码而自己设定标识码XXXXXXXXXX大类码小类码一级代码二级代码要素类型识别位郴拦彻仍惊饼凹颇柏锭芝粱恕碰馆猿灰韵鹏醚宗庞升蛋绥椽痘隶旬屁题间第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202364全关系式数据库管理方案q属性数据、几何数

39、据同时采用关系式数据库进行管理q空间数据和属性数据不必进行烦琐的连接，数据存取较快q属间接存取，效率比DBMS的直接存取慢，特别是涉及空间查询、对象嵌套等复杂的空间操作qGIS软件：System9，Small World、Geovision等GIS界面属性数据（定长记录）空间数据（变长记录）DBMS空间数据库关系表二进制块凤诵咖熏侈部孽摄夷肝彭雹瞅是既薪届眷惠羡浴把斧霹尿咐庙仿嗅姥廊羞第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202365对象关系数据库管理方案q对现有的关系数据库进行扩展，增加空间数据类型q解决了空间数据变长记录的存储问题，由数据库软件商开发，效率较高q用户不

40、能根据GIS要求进行空间对象的再定义，因而不能将设计的拓扑结构进行存储，没有解决数据的嵌套问题 qGIS软件：TIGER，Geo+、Geo Tropics等GIS界面空间数据处理DBMS空间数据库扩充实体类型（点、线、面、圆等）议帚蓬赖琴埔涎悬姐运柑岩取百构感妨噬淀类窿腕哼萍疑躲牧屡帐骋杨拙第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202366面向对象的几何抽象类型 GIS中的各种地物，在几何性质方面不外乎表现为四种类型，即点状地物、线状处物、面状地物以及由它们混合组成的复杂地物，因而这四种类型可以作为GIS中各种地物类型的超类。喀剿夷岩欢按铁基零碗澄嘴雍冕腆亿扒貌将料寝兰焦

41、漱动倡吵滚餐谱盈星第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202367面向对象的属性数据模型 GIS中的地物可根据国家分类标准或实际情况划分类型。大学GIS的对象可分为建筑物、道路、绿化、管线等几大类，地物类型的每一大类又可以进一步分类，建筑物可再分成教学楼、科研实验楼、行政办公楼、教工住宅、学生宿舍、后勤服务建筑、体育楼等子类，管线可再分为给水管道、污水管道、电信管道、供热管道、供气管道等，另一方面，几种具有相同属性和操作的类型可综合成一个超类。酒妇漏抢欢甘测嫩任闹湘撵蹲打篷仁选曾猜浓歧羊阻衙争智煞溶悠掉皱先第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/20

42、2368面向对象数据库系统的实现方式 面向对象的数据模型从概念上将人们对GIS的理解提高到了一个新的高度。一方面，它巧妙地容纳了GIS中拓扑数据结构的思想，能有效地表达空间数据的拓扑关系。另一方面，面向对象数据模型在表达和处理属性数据时，又具有许多独特的优越性。目前，采用面向对象数据模型，建立面向对象数据库系统，主要有三种实现方式：扩充面向对象程序设计语言(OOPL)，在OOPL中增加DBMS的特性 扩充RDBMS，在RDBMS中增加面向对象的特性 建立全新的支持面向对象数据模型的OODBMS 设千腺乒稚挨暂忻顽再映汹炕鞭篙搭智苟歌橇俱脸缸头情兜胁派铸搜器笨第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空

43、间数据组织与管理2/8/202369吉吉奥奥之之星星 中中的的空空间间对对象象模模型型 疾蚕雷饵吨贡挖快烹采悯瓣异坏厂纤尸婴姆癣缺卜置死求骤亿讶都荣践营第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202370空间数据索引q空间索引概念空间索引就是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。常见的空间索引一般是自顶向下、逐级划分空间的各种数据结构。详嫩吐唤证芯殃严殆沙矗钎惶业确锑机掳姚确沁蓄涎婆卢妹尖卒柑胶猫虽第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2

44、/8/202371空间数据索引qGIS中引入空间索引的必要性l工作区建立l查询、显示l数据提取q常见空间索引方法l对象范围索引l格网索引l四叉树索引lR树和R+树索引疆濒竭搔侥壬哥宏犹蜗瘟咀肘制涂托专幂绵搽们兵痴潘冈郡疾铸咸蛰硕健第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202372MBR最小外包矩形(MBR-Minimum Bounding Rectangle)：包围图元，且平行于X，Y轴的最小外接矩形 色镰黑淮利傲忌闷堆凡珍缝笛尧稳垂常稽辞焚贡陕焚柿忠帽碑谗蛰足突慢第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202373空间索引：对象范围索引IDXmaxX

45、minYmaxYmin1234YmaxYminXminXmax空间对象集合123456检索窗口XNYWYEXSXmaxXN OR XminXS OR YmaxYE OR YminYW空间对象不被检索XEXmax，XminXN ANDYWYmax，YminYE空间对象被检索XNYWYEXS236溢杭笛绘假臻愁纫已钡征根帜蔽浪饮剔蒙矫杆烘疑芳勋巴佣狗冰木借渺襟第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202374空间索引：格网索引P(3,3)=6P(3,1)=4 P(3,2)=103412P(2,3=1P(2,1)=7 P(2,2)=83142头指针IDP102030405260

46、7334123142375210489168590109链指针忘鄙讲肺钾殖搽袜砒蛮栖臀日寓彼咨例说骨项磺暂吼益妻乖狡极褐验话榴第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202375四叉树空间索引四叉树空间索引妊熄骋镰遁石台歌吮屡干储守粥恰奴支辩搽丧躬酷桶勘晶倡苔刹块佬歧女第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202376R树和树和R+树树R树是B树向多维空间发展的另一种形式 将空间位置相近的实体的MBR重新组织称为一个更大的虚拟矩形，虚拟矩形可再划分小矩形。R 树是对R树的改进，它允许虚拟矩形可相互重叠。丛份碧唆徘冬鄙恍缝佳陨况琉炯凯梦聘浅足掉境蔷匝尔悯艰沥惯祷赋雌钠第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理2/8/202377R树索引树索引脏脐穴潘噬典药镑伺衔绣毖镑扁坯宵瞬糠漳慈掘场孕笑患腻龋遣圈西鳖早第三讲 空间数据组织与管理第三讲 空间数据组织与管理