空间数据组织与管理课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,空间数据组织,空间数据管理,空间数据结构,矢量数据结构,栅格数据结构,矢量、栅格结,构,构对比,空间数据库特,点,点,传统数据库模,型,型及特点,层次数据模型,网络数据模型,关系数据模型,现行空间数据,库,库管理方案,混合数据管理,模,模式,扩展数据管理,模,模式,统一数据管理,模,模式,空间数据组织,与,与管理,定义：,矢量数据结构,通,通过记录空间,对,对象的坐标及,空,空间关系来表,达,达空间对象的,位,位置。,点：空间的一,个,个坐标点；,线：多个点组,成,成的弧段；,面：多个弧段,组,组成的封闭多,边,边形；,获取方法,定位设备（全,站,站仪、GPS,、,、常规测量等,）,）,地图数字化,间,接,接,获,获,取,取,栅,格,格,数,数,据,据,转,转,换,换,空,间,间,分,分,析,析,（,（,叠,叠,置,置,、,、,缓,缓,冲,冲,等,等,操,操,作,作,产,产,生,生,的,的,新,新,的,的,矢,矢,量,量,数,数,据,据,）,）,矢,量,量,数,数,据,据,表,表,达,达,考,考,虑,虑,内,内,容,容,矢,量,量,数,数,据,据,自,自,身,身,的,的,存,存,储,储,和,和,管,管,理,理,几,何,何,数,数,据,据,和,和,属,属,性,性,数,数,据,据,的,的,联,联,系,系,空,间,间,对,对,象,象,的,的,空,空,间,间,关,关,系,系,（,（,拓,拓,扑,扑,关,关,系,系,）,）,矢,量,量,数,数,据,据,表,表,达,达,简,单,单,数,数,据,据,结,结,构,构,拓,扑,扑,数,数,据,据,结,结,构,构,属,性,性,数,数,据,据,组,组,织,织,矢,量,量,数,数,据,据,结,结,构,构,矢,量,量,数,数,据,据,表,表,达,达,简,简,单,单,数,数,据,据,结,结,构,构,只,记,记,录,录,空,空,间,间,对,对,象,象,的,的,位,位,置,置,坐,坐,标,标,和,和,属,属,性,性,信,信,息,息,，,，,不,不,记,记,录,录,拓,拓,扑,扑,关,关,系,系,。,。,又,又,称,称,面,面,条,条,结,结,构,构,。,。,存,储,储,：,：,独,立,立,存,存,储,储,：,：,空,空,间,间,对,对,象,象,位,位,置,置,直,直,接,接,跟,跟,随,随,空,空,间,间,对,对,象,象,；,；,点,位,位,字,字,典,典,：,：,点,点,坐,坐,标,标,独,独,立,立,存,存,储,储,，,，,线,线,、,、,面,面,由,由,点,点,号,号,组,组,成,成,特,征,征,无,拓,拓,扑,扑,关,关,系,系,，,，,主,主,要,要,用,用,于,于,显,显,示,示,、,、,输,输,出,出,及,及,一,一,般,般,查,查,询,询,公,共,共,边,边,重,重,复,复,存,存,储,储,，,，,存,存,在,在,数,数,据,据,冗,冗,余,余,，,，,难,难,以,以,保,保,证,证,数,数,据,据,独,独,立,立,性,性,和,和,一,一,致,致,性,性,多,边,边,形,形,分,分,解,解,和,和,合,合,并,并,不,不,易,易,进,进,行,行,，,，,邻,邻,域,域,处,处,理,理,较,较,复,复,杂,杂,；,；,处,理,理,嵌,嵌,套,套,多,多,边,边,形,形,比,比,较,较,麻,麻,烦,烦,适,用,用,范,范,围,围,：,：,制,图,图,及,及,一,一,般,般,查,查,询,询,，,，,不,不,适,适,合,合,复,复,杂,杂,的,的,空,空,间,间,分,分,析,析,矢,量,量,数,数,据,据,结,结,构,构,（,（,续,续,）,）,标,识,识,码,码,属,性,性,码,码,空,间,间,对,对,象,象,编,编,码,码,唯,一,一,连,接,接,几,几,何,何,和,和,属,属,性,性,数,数,据,据,数,据,据,库,库,独,立,立,编,编,码,码,点:,(,x,y,),线:(,x,1,y,1,),(,x,2,y,2,),(,x,n,y,n,),面:(,x,1,y,1,),(,x,2,y,2,),(,x,1,y,1,),点位字典,点:点号文件,线:点号串,面:点号串,点号,X,Y,1,11,22,2,33,44,n,55,66,存储方法,矢量数据结构（,续,续）,矢量数据表达,拓扑数据结构,不仅表达几何位,置,置和属性，还表,示,示空间关系,表达对象：关联,关,关系,表达方式,全显式表达,部分显式表达,拓扑关系物理实,现,现,直接存储,串行指针,拓扑关系与数据,共,共享,采用拓扑关系的,原,原则,矢量数据结构（,续,续）,拓扑,结,结构,：,：,全显,式,式表,达,达,N1,B2,N2,N4,N3,B3,B4,B1,A1,A2,A6,A5,A4,A3,A7,A8,N5,A8,B1,B2,B3,B4,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,N1,N2,N3,N4,N5,M,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,矢量,数,数据,结,结构,（,（续,）,）,拓扑,结,结构,：,：,部分,显,显式,表,表达,用上,述,述部,分,分表,格,格表,示,示空,间,间目,标,标的,拓,拓扑,关,关系,System,：,：面-弧,、,、,弧,弧-,点,点,DIME,：,：弧-点,、,、弧-面,目前,商,商用GIS还,没,没有,超,超出,上,上述,四,四个,表,表格,的,的拓,扑,扑关,系,系,矢量,数,数据,结,结构,（,（续,）,）,拓扑结构：,物理实现,串行指针,面-弧、点-弧：变长,记,记录，不方,便,便直接存储,POLYVRT（美国,计,计算机图形,及,及空间分析,实,实验室）,TIGER,（,（美国人口,调,调查局）,直接存储,Arc/Info、GeoStar,矢量数据结,构,构（续）,拓扑结构：,拓扑关系与,数,数据共享,维护数据的,一,一致性,拓扑:移动,结,结点,无拓扑:移,动,动结点,矢量数据结,构,构（续）,拓扑结构：,是否需要拓,扑,扑结构,?,应用目的,制图或一,般,般查询，,可,可不要拓,扑,扑结构,空间分析,，,，则应建,立,立拓扑关,系,系,服务对象,和,和系统数,据,据结构,面状目标,：,：面-弧,、,、弧-面,网络目标,：,：点-弧,、,、弧-点,矢量数据,结,结构（续,）,）,矢量数据,结,结构：,属性数据,表,表达与组,织,织,属性特征,类,类型,类别特征,：,：是什么,说明信息,：,：同类目,标,标的不同,特,特征,属性特征,表,表达,类别特征,：,：类型编,码,码,说明信息,：,：属性数,据,据结构和,表,表格,属性表的,内,内容取决,于,于用户,图形数据,和,和属性数,据,据的连接,通,通过目标,识,识别符或,内,内部记,录,录号实现,。,。,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,管养单位,面状,对象,目标标识,目标标识,地物编码,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,矢量数据,结,结构：,特点,用离散的,点,点描述空,间,间对象与,特,特征，定,位,位明显，,属,属性隐含,用拓扑关,系,系描述空,间,间对象之,间,间的关系,面向目标,操,操作，精,度,度高，数,据,据冗余度,小,小,与遥感等,图,图象数据,难,难以结合,输出图形,质,质量号，,精,精度高,定义,以规则像,元,元阵列表,示,示空间对,象,象的数据,结,结构，阵,列,列中每个,数,数据表示,空,空间对象,的,的属性特,征,征。或者,说,说，栅格,数,数据结构,就,就是像元,阵,阵列，每,个,个像元的,行,行列号确,定,定位置，,用,用像元值,表,表示空间,对,对象的类,型,型、等级,等,等特征。,每个栅格,单,单元只能,存,存在一个,值,值。,对于栅格,数,数据结构,点：为一,个,个像元,线：在一,定,定方向上,连,连接成串,的,的相邻像,元,元集合。,面：聚集,在,在一起的,相,相邻像元,集,集合。,获取方式,：,：,遥感数据,图片扫描,数,数据,矢量数据,转,转换,手工方式,栅格数据,坐,坐标系,栅格数据,压,压缩编码,方,方案,栅格数据,的,的分层,栅格数据,的,的组织方,法,法,栅格数据,特,特点,栅格数据,结,结构,点,线,面,栅格数据,结,结构：,坐标系与,描,描述参数,Y：列,X：行,西南角格,网,网坐标,（X,WS,，Y,WS,）,格网分辨,率,率,格网方向,栅格数据,结,结构：,单元值确,定,定,C,A,B,百分比法,面,积,占,优,重,要,性,中心点法,A,连续分布地理,要,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,栅格数据结构,：,：,压缩编码方案,A,A,A,A,A,R,A,A,A,R,A,A,A,R,A,A,R,A,A,A,A,A,A,A,A,A,G,G,A,A,G,G,G,G,G,G,G,A,G,G,G,A,G,G,A,A,A,A,A,A,R,A,A,A,A,R,A,A,A,R,R,A,A,A,1,4,3,2,5,8,7,6,1,2,3,4,5,6,7,8,0,1,2,3,4,5,6,7,起点行列号，,单,单位矢量,R,:(1,5),3,2,2,3,3,2,3,链式编码,游程长度编码,逐行编码,数据结构:,行,行号,属性,重复次数,1,A,4,R,1,A,4,块状编码,正方形区域为,记,记录单元,数据结构:,初,初始位置,半,半径,属性,(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),NE,SW,NW,SE,G,G,G,G,A,G,G,A,A,G,A,A,A,四叉树编码,栅格数据结构,：,：,数据分层,土壤,地貌,森林,建筑物,Z,Y,X,栅格数据结构,：,：,数据组织,栅格数据文件,像元1,X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2,X,Y,属性值,像元2,X,Y,属性值,像元n,X,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,栅格数据结构,：,：,特点,离散的量化栅,格,格值表示空间,对,对象,位置隐含,属,性,性明显,数据结构简单,易于遥感数,据,据结合,但数,据,据量大,几何和属性偏,差,差,面向位置的数,据,据结构,难以,建,建立空间对象,之,之间的关系,a,b,c,3,4,5,a,b,c,ac距离:7/4 (5),面积:7 (6),几何偏差,属性偏差,矢量栅格数据,较,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,数据结构选择,原,原则,要素还是位置,？,？,可获取的数据,定位要素的必,要,要精度,需要什么类型,的,的要素,需要什么类型,的,的拓扑关联,所需空间分析,类,类型,生产地图类型,空间数据管理,：,：空间数据库,数据库,定义：数据,库,库是为一定,目,目的服务，,以,以特定结构,存,存储的相关,联,联的数据的,集,集合。,特点：,数据独立于,应,应用程序而,集,集中管