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,第二章空间数据结构,返回,返回,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,一、地理实体（空间实体）-GIS处理对象,1、定义：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具体有概括性，复杂性，相对意义的概念。2、理解：地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，例如，在全国地图上由于比例尺很小，武汉就是一个点，这个点不能再分割，可以把武汉定为一个空间实体，而在大比例尺的武汉市地图上，武汉的许多房屋，街道都要表达出来，所以武汉必须再分割，不能作为一个空间实体，应将房屋，街道等作为研究的地理实体，由此可见，GIS中的空间实体是一个概括，复杂，相对的概念。,返回,二、地理实体的描述空间数据,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,1、描述的内容,反映了实体的三个特征,3、数据类型,4、数据结构,以什么形式存储和处理,几何数据（空间数据、图形数据）关系数据实体间的邻接、关联包含等相互关系属性数据各种属性特征和时间元数据,矢量、栅格、TIN（专用于地表或特殊造型）RDBMS属性表-采用MIS较成熟,同物理、化学等学科使用的数据类型相比，空间数据是一种较复杂的数据类型，涉及到空间特征、属性特征及它们之间关系的描述,空间元数据,返回,位置、形状、尺寸、识别码（名称）实体的角色、功能、行为、实体的衍生信息时间测量方法、编码方法、空间参考系等,空间特征：地理位置和空间关系属性特征名称、等级、类别等时间特征,2、基本特征,2、空间数据基本特征,返回,3、空间数据类型,1）依据数据来源的不同分为：地图数据地形数据属性数据元数据影象数据,2）依据表示对象的不同分为：,3、空间数据类型（续）,返回,三、实体的空间特征,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,（一）空间维数：有0，1，2，3维之分，点、线、面、体。,（二）空间特征类型,（三）实体类型组合,返回,在地图上实体维数的表示可以改变点-面线（单线河）-面（双线河），通过地图综合。,1、点状实体,2、线状实体,3、面状实体,4、体状实体,1、点状实体,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,点或节点、点状实体。点：有特定位置，维数为0的物体。,4）角点、节点Vertex：表示线段和弧段上的连接点。,1）实体点：用来代表一个实体。,2）注记点：用于定位注记。,3）内点：用于负载多边形的属性，存在于多边形内。,返回,2、线状实体,1）实体长度：从起点到终点的总长2）弯曲度：用于表示像道路拐弯时弯曲的程度。3）方向性：如：水流方向，上游下游，公路，单、双向之分。,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,具有相同属性的点的轨迹，线或折线，由一系列的有序坐标表示，并有如下特性：,线状实体包括：线段，边界、链、弧段、网络等。,返回,3、面状实体（多边形）,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,面状实体的如下特征：1）面积范围2）周长3）独立性或与其它地物相邻如中国及其周边国家4）内岛屿或锯齿状外形：如岛屿的海岸线封闭所围成的区域。5）重叠性与非重叠性：如学校的分区，菜市场的服务范围等都有可能出现交叉重叠现象，而一个城市的各个城区一般说来不会出现重叠。,是对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。在数据库中由一封闭曲线加内点来表示。,返回,4、体、立体状实体,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,返回,立体状实体用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性，立体状实体一般具有以下一些空间特征：体积，如工程开控和填充的土方量。每个二维平面的面积。周长。内岛。含有弧立块或相邻块。断面图与剖面图。,（三）实体类型组合,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,返回,现实世界的各种现象比较复杂，往往由不同的空间单元组合而成，例如根据某些空间单元或几种空间单元的组合将空间问题表达出来，复杂实体由简单实体组合表达。点、线、面两两之间组合表达复杂的空间问题：如：线面面-面,可见，用各要素之间的空间关系，可描述诸多空间问题。空间关系是GIS数据描述和表达的重要内容，一方面它为GIS数据库的有效建立，空间查询，空间分析，辅助决策等提供了最基本的关系，另一方面有助于形成标准的SQL空间查询语言，便于空间特征的存储，提取，查询，更新等。,线面,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,返回,1、区域包含线：计算区域内线的密度，某省的水系分布情况。2、线通过区域：公路上否通过某县。3、线环绕区域：区域边界，搜索左右区域名称，中国与哪些国家接壤。4、线与区域分离：距离。,面面,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,1、包含：岛,某省的湖泊分布。2、相合：重叠，学校服务范围与菜场服务范围重叠区。3、相交：划分子区。4、相邻：计算相邻边界性质和长度，公共连接边界。分离：计算距离。,返回,四、实体间空间关系,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,返回,（一）空间关系类型,（二）拓扑关系,1、拓扑空间关系：2、顺序空间关系：（方向空间关系）用上下左右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的顺序关系，算法复杂，至今没有很好的解决方法。3、度量空间关系，主要指实体间的距离关系，远近。1）在地理空间中两点间的距离有两种度量方法。a、沿真实的地球表面进行,除与两点的地理坐标有关外，还与所通过路径的地形起伏有关，复杂,引入第二种。b、沿地球旋转椭球体的距离量算。2）距离类别：欧氏距离（笛卡尔坐标系）、曼哈顿（出租车）距离、时间距离（纬度差）、大地测量距离（大地线）（沿地球大圆经过两个城市中心的距离）。,（二）拓扑关系,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,返回,1、定义：指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠。,1、定义2、种类3、拓扑关系的表达4、意义,2、种类,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,1）关联性：（不同类要素之间）结点与弧段：如V9与L5,L6,L3多边形与弧段：P2与L3,L5,L22）邻接性：(同类元素之间)多边形之间、结点之间。邻接矩阵重叠：-邻接：1不邻接：0,3）连通性：与邻接性相类似，指对弧段连接的判别，如用于网络分析中确定路径、街道是否相通。,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,连通矩阵：重叠：-连通：1不连通：0,4）方向性,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,一条弧段的起点、终点确定了弧段的方向。用于表达现实中的有向弧段，如城市道路单向，河流的流向等。5）包含性：指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。6）区域定义：多边形由一组封闭的线来定义。7）层次关系：相同元素之间的等级关系，武汉市有各个区组成。主要的拓扑关系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。,拓扑关系具体可由4个关系表来表示：（1）面-链关系：面构成面的弧段（2）链-结点关系：链链两端的结点（3）结点-链关系：结点通过该结点的链（4）链面关系：链左面右面,3、拓扑关系的表达,对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为：1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接县，-面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。3）根据拓扑关系可重建地理实体。,2-1空间实体及其描述,第二章GIS数据结构,返回,4、拓扑关系的意义：,
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