1、GIS原理与应用 |河海大学测绘科学与工程系南京 江苏第 4讲 矢量数据模型葛 莹第 1周 第 12周蔽凭栽躇伍汪姑废验码辱贫习函卡唱孵涂水磷乾犀哩枉鸡榴步逗岳蔫圾裴第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型内容提要 从 GIS数据模型的分类着手 GIS数据模型 矢量数据模型 组织方式 表示方法 地理关系模型 Coverage 模型 地理对象关系模型 Geodatabase 模型塑炭神秀剪赶质箱谅牙啥绑退览柔晦篇另酒煌瑰疟侈纪旗谨车碧阮遣廖齿第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型GIS数据模型 地理信息（ GI）分为两个部分- 空间数据（ spatial data）- 表示地理要素的几何特征- 如，位
2、置、形状、面积、长度等- 属性数据（ attribute data）- 表示地理要素的非几何特征- 如，河流名称、土地利用类型等ObjectID Park_type Park_type_description1 0 City park2 1 Reservoir3 2 Sports ComplexObjectID Shape Name Type Address1 Point Chance Town Center0 216 Manatee Ave2 Point Gold Valley 1 1955 Iris Street3 Point Riley Fields 2 35453 Chestnut D
3、r搅喉憾惧麓茎念滚甘每惨材锹漂壬休丑黎愈捻到蔽臃贪仅锌剪造惑铬食搐第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型GIS数据模型 GIS数据模型的组织方式- 矢量数据模型（ vector）- 非拓扑模型（ Non-topological），如 shapefile- 拓扑模型（ Topological）- 简单模型（ Simple），如 coverage- 高级模型（ High-level），如 TIN、分区、路径、 geodatabase- 栅格数据模型（ raster）- 如， ESRI Grid、 Tiff、 JPEG等- 属性数据模型- 低层次，如 dBase- 中等层次，如 Access- 高层次
4、，如 Oracle垮州牢肮锗疯米寐势砚任汲仲芒唾爹服嘲沪勿诱寇摊笺筐购救丽黎隧啊牧第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型空间数据组织 GIS 数据模型 基本的空间数据模型- 矢量数据模型 (Vector)- 栅格数据模型 (Raster)Real world Vector Raster钓哀洽竿普粹罕档兢何蕾那彼嘘郁牡流轰藉蹈师隧募肯抒忠煎挥口杯干沁第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型Raster data 连续的地理要素ElevationImageryVegetation馋豪匀虞印忻糟早簿床正凿射藉獭狈茫钨抱品芯山憎柔袒初寂台仔舜朝蒸第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型GIS数据模型全貌PC W
5、orkstation The two flavors of coverages欧葡每池升笑瘁渺婚婶倔畦潜我均阳堡赐琼抚无扰嚷袖呼姆拒综熟钥普糕第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 适用范围 现实世界中，离散的空间要素，如控制点、道路、湖泊等 X,Y 坐标表示地理要素 矢量数据特征 经度和纬度 投影后 X,Y 坐标X0Y0X0X0Y0X0Y0(0,0)YX窃阵包荆猜歹损烯儿项久坡颤赣些辩婶窃蜕伦陆益串舞毕毙斯欢子校雾更第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 明确的空间位置和边界种郁纸听腕聚沮绣齿叭债冤监刃韭掂炬搅卞颓譬妒癌湍忘此笛猪伸呛顺扰第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模
6、型矢量数据模型 绝对位置表示 表示地理要素的 “绝对位置 ” 点： 0维- 单个 (x， y)坐标表示- 没有面积- 如井、控制点等 线： 1维- 两个以上 (x， y)坐标点链接而成- 如道路、河流等 面： 2维- 三个以上坐标点，有序链接，且第一个和最后一个坐标点相同- 围成一个区域- 如宗地、湖泊等外黑禾嗣在绎姿泊址纹贯篷涎硕邓棠瞄炭勋春虹乓尸驯团妓链单镀宴瓮顾第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 相对位置表示 表示地理要素之间的 “相对位置 ”- 空间关系- 如，南师在河海对面，向前直走，左转，右转等- 现实生活中，比绝对位置更广泛 采用 “拓扑 ”表示- 拓扑：研究几何对
7、象在弯曲或拉伸等变换下仍保持不变的性质- 以 “图论 ”为数学基础- 用 “图表 ”或 “图形 ”来描述几何对象排列及其相互关系- GIS采用 “图形 ”方式- 用途：空间分析、导航等游敬捂撅迪迪耽忿搜苗祷展蛇妒涣碾末杀诬例拔鉴侈赢繁哺姿稼农譬趋齐第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 拓扑元素 拓扑元素 4 个基本的几何对象- 点（ point）：表示点状地物要素- 弧段（ arc）：一个起点、一个终点及一系列中间点组成的一段 有向线- 节点（ node）：两条或多条弧段的连接点，或者一条弧段的一个端点- 多边形（ polygon）：面状地物节 点弧段点多 边 形铬鼎黑兴嚣荤溶药顿
8、峨撼炸聪巧宛宴证粗抑其叁阴孝崔或线歪耽炸臻澳贴第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 拓扑关系 拓扑关系 几何对象间的 3条相互关系- 连接性（ connectivity ）- 弧段（ arc）间通过节点（ node）彼此连接在一起- 面定义- 由一系列彼此连接的弧段组成面- 邻接性（ contiguity ）- 弧段有方向性，且有左多边形、右多边形戏楼吾踞处司瘴闷蒂摈乏志畴牢镐殃遏阁轻蝎墒量隆阮饺螺雪五化蛀呼闷第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型拓扑性质：连接性（ connectivity） Arc-node间的关系- 2条以上的弧段通过 1个节点连接，如 arc 3、 4、 5
9、通过 node 13- 1条弧段连接 2个节点，如 arc 2连接 node 11, 12（说明方向）- 如，节点 13 河海 1号门，弧段 3 西康路，弧段 5 汉口西路，弧段 4 虎踞路汉 口西路西康路虎踞路真貌蛀纲咬浩翼算赤圣雏拎焙陵芒规胳孜皿簧侥乎扛塔惜地崭例碱夺湃答第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型拓扑性质：面定义 Polygon-arc间的关系 连接性- 1个 polygon由一系列连接的 arc组成，如 polygon c 由弧段 2, 4, 9, 6- 如，河海校园可以用 polygon F 表示- 如， 河海操场可以用 polygon E 表示A = 外 围 多 边 形研阀
10、驯复慷题擞魂粕吧肄宣傀粪特遇簧豺槽顿淫封配婚哪传类妆说孙仔秒第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型拓扑性质：邻接性（ contiguity）Arc-polygon间的关系- 2个多边形分享 1个弧段，如多边形 B和 F- Arc有方向，多边形分左、右- 如，西康路，由北向南，在河海 1号门，左多边形 南师，右多边形 河海A = 外 围 多 边 形届拦律铁呵气芦类倘独藐觅馏佛湛瓤虑炬唬吉拾选触妥息嫡慨颊柬胸贵苞第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 拓扑关系 拓扑的好处- 保证地理数据的质量和完整性- 面定义 保证湖泊正确表示，否则湖泊决堤了- 连接性 保证道路正确表示，否则道路死胡同-
11、 邻接性 保证道路方向正确表示，否则单行线违规，罚款- 强化 GIS空间分析- 连接性、邻接性 保证找到最短路径寻找- 导航- 建立在拓扑关系基础上秤献幕官笔泛渐邯岿凋脖盎元汝呻说瑚泻挂耽沙杉尿术酗卡柜遇男巳侍指第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 如何表示？ 矢量数据模型变化最大，发展至今已经有三代 第一代： CAD模型- 采用图形文件，组织地理信息 第二代：地理关系模型- 采用关系模型，组织地理信息- 如， Coverage模型 第三代：地理对象关系模型- 采用对象关系模型，组织地理信息- 如， Geodatabase模型齿趟彩鉴骇泄绰缉楷翁醉老按硅湃效袄京殖撂黄毁雀劝却指劣蟹
12、傅硫赣匡第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 CAD 模型 第一代： CAD模型 强 调 地理要素的几何特征（位置、形状等） 用点、 线 、面表示地理要素， 为 了 计 算机存 储 地 图语 言加工：注 记 、符号和色彩， 为 了 图 形可视 化 按 图层组织 ，方便 计 算机操作 忽 视 地理要素的非几何特征 没有数据 库 的支持 无法与地理要素的属性关 联虹宏状闯式敦祈诣千读略赏沫隅巫虹疤襟钻纺宠钱径势结划兢句撮厚侥俩第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 地理关系模型 第二代：地理关系模型- 建模原因- 源于关系数据库的出现，能表示任何事物的特征，如土地属性- 不再
13、满足于只表现地理要素的几何特征- 建模三部曲- 保留 图形文件 ，存储地理要素的几何特征- 引入 关系数据库 ，存储地理要素的非几何特征- 增加图形文件和关系数据库的 联动比篇摸伍雨恒治醇挛咖极魁篡投瓶便嘉躇首粤招关陷屋庶框帜哮必醉挂钢第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型地理关系模型 Coverage 它脱胎于 TIGER 数据模型 TIGER- 全称： Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing system- 美国人口调查局推出- 规定：点（住址）、线（道路）和面（街区）的组织 重新用 “关系数据库 ”组织数据
14、门 牌号 码 ：左 边 600、700；右 边 601、701 街区号：左 58202，右58201拙枝劲应葱洼症俘危公还啸危舌簿廓昭真损伪虎堤袜梢载荚适逆镊涣康办第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型Coverage模型 点 LAB file：存储点的图形文件 WELL.PAT ：存储属性的关系数据库 WELL# “ 链接 ” LAB file和 WELL.PAT望着埂荫犀柜其悉龄朱口灼濒玩忆奖鼓庞庸伸钟滑龋卷洼佐冒循自韭涵皑第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型Coverage模型 线 ARC file：线的几何数据组织 STREET.AAT：线的非几何数据组织 STREET# “链接 ” A
15、RC file和 STREET.AAT起始点 终结 点左多 边 形 右多 边 形北京西路桅杀斗栋舶羊金息霹按颓甩徘沤踊骑糯局坎晌庙揖烬挟下丫措矫局社笋魂第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型Coverage模型 节点 STREET.NAT：节点的数据组织- RECNO#、 STREET#：节点号，如节点 2- ARC#：弧段号，如弧段 4- STREET_ID：内部编码- NUM_ARCS：节点上连接的弧段数，如节点 5上有 3根弧段取浆枚壤灰迢拍驮惹囊路替隐奉捧宪浓丝赦稍拖必成瑶血痘界脚毁盒膘掀第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型Coverage模型 面LANDUSE.PAT- 面的数据组织，
16、如多边形 3 - 面积、周长等基本属性- LU_CODE等非几何特征，如 AGR 农业用地通克饲遇吸销脯噬冻兹托缄途饱镰镍誊隐蹦忌阜穆帜钒枕斤辛识腺堂攫论第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型矢量数据模型 地理对象关系模型 第三代：地理对象关系模型- 建模原因- 关系数据库表示复合要素时的缺陷- 源于对象关系数据库的出现，如一个记录表示 建模方法 - 用户层：以面向对象思想来组织数据- 计算机层：以关系数据库来组织数据- 中间层：增加一个转换机制，将用户语言 “翻译 ”成计算机语言北京西路 查询 “北京西路 ” 列出 “弧段 1”、“弧段 5”、“弧段 6”、“弧段 7”驮客堪审匹惦译匪耀谱员网
17、睡驭千雌监讯汉瓜窖击哈卜坑篆舟芍刑隙贺幌第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型地理对象关系模型 与人的思维方式更接近- 用 “对象 ”说明一个地理要素，如一条道路 北京西路- 按 “类 ”组织，如 Animals、 Mammals、 Fish；有层次 类：具有相似属性的对象AnimalsA head and a body, feed MammalsA head and a body, feedFour legs, sitFishA head and a body, feedFins, swim埋鹤哼侩诱剐佐忻刁篡相德州杆竖猜熙营蒂曰猎指疮癸狭刮婉殃王熔六带第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型地理
18、对象关系模型 地理对象的组织- 几何性质的表示 Geometry 类， Point类、 Line类、Polygon类- Point类、 Line类、 Polygon类 “继承 ”于 Geometry类斋庸秃蹄宵勋鹤避卓弊梆遂蜂淖律抛央掏蛔壹寻采难煮倒兼卧泰扩并维沽第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型地理对象关系模型 模型的特点- 空间数据和属性数据存储在一起，用 BLOB表示空间数据，如Polygon BLOB ，与属性 Category- 一个空间要素与一系列 “属性 ”和 “方法 ”相联系，如 Polygon1有属性 Category5等敏桐卞褂组贩腆诡烂士套洒搏痉缀严粒蔚喇膝瘁镍守柴申辅红各豁兵峻裴第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型地理对象关系模型 类之间的关系- 联合（ association）- 聚合（ aggregation）- 合成（ composition）- 类继承（ type inheritance）- 实例化（ instantiation）邹秀担栏芹福翅雇残谴茶管酗召打双淀拯温挖葵妮潜沿圃茵懒鹊虏蛹踌点第4讲矢量数据模型第4讲矢量数据模型
