中南大学测绘与国土信息工程系：《地理信息系统》课程教学资源（PPT课件讲稿）第3讲 地理信息系统GIS数据组织与结构

第三讲Gs数据组织与结构 中南大学测绘与国土管理工程系

第三讲 GIS数据组织与结构 中南大学测绘与国土管理工程系

内容提纲 ●栅格数据结构 矢量数据结构 栅格与矢量数据结构的选择与转换 空间数据分层组织

内容提纲 ⚫ 栅格数据结构 ⚫ 矢量数据结构 ⚫ 栅格与矢量数据结构的选择与转换 ⚫ 空间数据分层组织

31地理信息系统空间数据 ●GIS的主要数据为一维、二维或三维的空间型地图数据, 包括空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容 点( Point:又称为元素( Element)或象元(Piⅸel), 是一个数据点,具有一对(x、y)坐标和至 属 性 ●线:(Line):是具有相同属性的点的轨迹,由一个 坐标对序列表示,坐标对顺序与线的开头有关,线上 每个点有不多于二个邻点 ●面(Area):是具有相同属性的点的轨迹,以 坐标对的集合表示,坐标对的排列顺序不影响面的形 态,具内部点可以有多于三个的邻点,面内点具有至 个相同属性 ●区域( Region):空间上相邻或重叠的点、线、面要 素可以按一定的地理意义组成区域

3.1 地理信息系统空间数据 ⚫ GIS的主要数据为一维、二维或三维的空间型地图数据, 包括空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。 ⚫ 点（Point）：又称为元素（Element）或象元（Pixel）， 是一个数据点，具有一对（x、y）坐标和至少一个属 性。 ⚫ 线：（Line）：是具有相同属性的点的轨迹，由一个 坐标对序列表示，坐标对顺序与线的开头有关，线上 每个点有不多于二个邻点。 ⚫ 面（Area）：是具有相同属性的点的轨迹，以（x、y） 坐标对的集合表示，坐标对的排列顺序不影响面的形 态，具内部点可以有多于三个的邻点，面内点具有至 少一个相同属性。 ⚫ 区域（Region）：空间上相邻或重叠的点、线、面要 素可以按一定的地理意义组成区域

31.1数据库结构 ●关系模型( relational model)满足一定条件的二维表格 ●层次模型( hierarchical model)以记录类型为节点的有 向树(tree),其主要特征是:(1)除根节点外,任 何节点都有且只有一个“父亲”;(2)“父”节点表 示的实体与“子”节点表示的实体是一对多的联系 网状模型( network model) ●特点:1)可以有一个以上的结点没有“父”结点; 2)至少有一个结点有多于一个“父”结点; 3)结点之间可以有多种联系; 4)可以存在回路

3.1.1 数据库结构 ⚫ 关系模型（relational model）满足一定条件的二维表格 ⚫ 层次模型（hierarchical model）以记录类型为节点的有 向树（tree），其主要特征是： （1）除根节点外，任 何节点都有且 只有一个“父亲” ；（2）“父”节点表 示的实体与“子”节点表示的实体是一对多的联系。 ⚫ 网状模型（network model） ⚫ 特点：1）可以有一个以上的结点没有“父”结点； ⚫ 2）至少有一个结点有多于一个“父”结点； ⚫ 3）结点之间可以有多种联系； ⚫ 4）可以存在回路

表21关系结构表 A A 2 A 硫林地漫木林地幼年林苗地 A21 V2 经竹特羡防用 A22 Vr Vr 芡 然工 VIm 林林 图2-1层次模型示例:林地数据库 地貌]「地质土壤 直被「水文 人口…产值 自然娶素数据库 社会经济要素数据集 自然景观单元 行政单元 地形线 交通网络 居民地 地理位置数据集 图2-2网状模型示例

32空间数据组织与结构 ●栅格数据结构 ●矢量数据结构 栅格与矢量数据结构的选择与转换 ●空间数据分层组织

3.2 空间数据组织与结构 ⚫ 栅格数据结构 ⚫ 矢量数据结构 ⚫ 栅格与矢量数据结构的选择与转换 ⚫ 空间数据分层组织

3.21栅格与矢量的基本概念 描述地理实体的数据本身的组织方法, 称为内部数据结构 内部数据结构基本上可分为两大类: 即矢量结构和栅格结构。 GIS的内部数据结构如图3-1所示

3.2.1栅格与矢量的基本概念 • 描述地理实体的数据本身的组织方法， 称为内部数据结构。 • 内部数据结构基本上可分为两大类： 即矢量结构和栅格结构。 GIS的内部数据结构如图3-1所示

栅格、矢量数据结构 A.现实世界 500 5678910 果400 300 房子 R 河流 200300 B.栅格表示形式 X一轴 C.矢量表示形式 图3-1矢量结构和栅格结构

图3-1 矢量结构和栅格结构

32矢量数据模型与栅格数据模型比较 栅格模型 矢量模型 优点 优点: 、数据结构简单 、提供更严密的数据结构 、叠加操作易实现 2、提供更有效的拓扑编码,因而对 3、能有效表达空间可变性 需要拓扑信息的操作更有效,如 4、栅格图象便于做图象的有效增强网络分析 3、图形输出美观,接近于手绘 缺点 缺点 数据结构不严密不紧凑,需要用1、比栅格数据结构复杂 压缩技术解决这个问题 2、叠加操作没有栅格有效 、难以表达拓扑关系 3、表达空间变化性能力差 3、图形输出不美观,线条有锯齿,4、不能象数字图形那样做增强处理 需要增加栅格数量来克服,但会 增加数据量

栅格模型 矢量模型 优点： 1、数据结构简单 2、叠加操作易实现 3、能有效表达空间可变性 4、栅格图象便于做图象的有效增强 优点： 1、提供更严密的数据结构 2、提供更有效的拓扑编码，因而对 需要拓扑信息的操作更有效，如 网络分析 3、图形输出美观，接近于手绘 缺点： 1、数据结构不严密不紧凑，需要用 压缩技术解决这个问题 2、难以表达拓扑关系 3、图形输出不美观，线条有锯齿， 需要增加栅格数量来克服，但会 增加数据量 缺点： 1、比栅格数据结构复杂 2、叠加操作没有栅格有效 3、表达空间变化性能力差 4、不能象数字图形那样做增强处理 3.2.2 矢量数据模型与栅格数据模型比较

3.23栅格数据结构及其编码 ●栅格数据的应用模型 地图形式的数据层 栅格形式的数据表示 叠加分析 :森林类 森林 土壤类 土壤 地形图 地形图 真实世界 分析结果 栅格数据文件的多层分析

3.2.3 栅格数据结构及其编码 ⚫ 1 栅格数据的应用模型