1、第二章 空間數(shù)據(jù)組織,第一節(jié) 地理空間和空間實體的表達(dá),一、空間與地理空間 二、GIS中的地理空間 地理實體 地理空間定位框架,地球形狀,大地水準(zhǔn)面地球橢球體地球自然表面,中國大地坐標(biāo)系統(tǒng),ICA-75橢球參數(shù): a = 6 378 140m ; b = 6 356 755m；f = 1/298.257,1980年以前：1954年北京坐標(biāo)系； (參考橢球采用克拉索夫斯基橢球參數(shù),坐標(biāo)原點俄羅斯的西伯利亞)； 1980年-至今：1980年國家大地坐標(biāo)系(1980西安坐標(biāo)系) （采用1975年國際大地測量協(xié)會推薦的參考橢球,坐標(biāo)原 點位于陜西涇陽縣) ：,地理實體空間點位,WGS84 地心坐標(biāo)系，

2、WGS84橢球體,絕對高程:地面點至大地水準(zhǔn)面(即平均海平面)的垂直高度,也稱“海拔高程”，簡稱“高程”; 相對高程:地面點至任一水準(zhǔn)面的垂直高度.,高程-由高程基準(zhǔn)面計算的地面點高度.,高程基準(zhǔn)面的位置,實際上是根據(jù)驗潮站所確定的多年平均海水面而確定的.,高程,*中國高程起算面-黃海平均海水面 1956年在青島觀象山設(shè)立了水準(zhǔn)原點（其高程以青島驗潮站1950-1956年的觀測記錄所確定的黃海平均海水面為零點而測算出來的，為72.289m），并且據(jù)此建立了1956年黃海高程系; 1987年國家測繪局公布：啟用1985年國家高程基準(zhǔn)取代黃海平均海水面，它比黃海平均海水面上升 29毫米,-在全國范

3、圍內(nèi)選取若干具有控制意義的點,并且精確測定其平面位置和高程.而這些控制點所構(gòu)成的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)即組成大地控制網(wǎng).,中國大地控制網(wǎng),平面控制網(wǎng),國家測繪局,(1)平面控制網(wǎng) :按統(tǒng)一規(guī)范,由精確測定地理坐標(biāo)的地面點組成.,陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)北洪流村 “1980年國家大地坐標(biāo)系” 中大地坐標(biāo)的起算點,高程控制網(wǎng),國家測繪局,青島觀象山,(2)高程控制網(wǎng) : 按統(tǒng)一規(guī)范,由精確測定高程的地面點組成.,第一節(jié) 地理空間和空間實體的表達(dá),三、空間實體的表達(dá) 點、線、面、曲面、體 如果采用一個沒有大小的點（坐標(biāo)）來表達(dá)基本點元素時，稱為矢量表示方法 如果采用一個有固定大小的點（面元）來表達(dá)基本點元

4、素時，稱為柵格表示方法,第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的特點,一、空間數(shù)據(jù)特點 定義： 空間數(shù)據(jù)是用來描述空間實體的位置、形狀、大小及其分布特征等信息的數(shù)據(jù) 特點： 空間性（表示實體的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置?？臻g特征又稱定位特征或幾何特征，一般用坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示） 專題性（屬性）（表示實體的特征。如名稱、分類、質(zhì)量特征和數(shù)量特征等。） 時間性（描述實體隨時間的變化，其變化的周期有超短周期的、短期的、中期的和長期的）,第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的特點,二、空間數(shù)據(jù)類型 1. 類型數(shù)據(jù)：居民點、交通線、土地類型分布等。 2. 面域數(shù)據(jù)：多邊形中心點、行政區(qū)域界限和行政單元 3. 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：道路交叉點、街道和街區(qū)等。 4

5、. 樣本數(shù)據(jù)：氣象站、航線和野外樣方的分布區(qū)等。 5. 曲面數(shù)據(jù) ：高程點、等高線和等值區(qū)域。 6. 文本數(shù)據(jù)：如地名、河流名和區(qū)域名稱。 7. 符號數(shù)據(jù)：點狀符號、線狀符號和面狀符號等。,第三節(jié) 空間關(guān)系,定義：指幾何上空間對象之間的相互關(guān)系 類型： 度量空間關(guān)系 順序空間關(guān)系 拓?fù)淇臻g關(guān)系,度量空間關(guān)系,度量空間關(guān)系：指空間對象之間的距離關(guān)系 類型： 歐氏距離 曼哈頓距離（The Manhattan distance、The city-block distance、The taxi-cab distance）：Dist=|x1-x2|+|y1-y2| 時間距離 經(jīng)濟(jì)距離 風(fēng)險距離 社會距離

6、 認(rèn)知距離 生態(tài)距離,順序空間關(guān)系,順序空間關(guān)系：描述空間實體之間在空間上的排列次序 類型： 上下順序關(guān)系 前后順序關(guān)系 基于東南西北地理方向的順序空間關(guān)系,拓?fù)淇臻g關(guān)系,拓?fù)涮卣鳎涸谕負(fù)渥儞Q（任意伸縮或變形，但不扭結(jié)或折疊）下能夠保持不變的幾何屬性 類型： 連接性（connectivity）：指曲線或弧段在結(jié)點處的相互連接關(guān)系 包含性（inclusion） 鄰接性（contiguity）：指共有公共邊的兩個區(qū)域的鄰接關(guān)系 拓?fù)淇臻g關(guān)系的意義： 確定一種地理實體相對于另一種地理實體的空間位置關(guān)系 空間要素的查詢 重建地理實體,拓?fù)潢P(guān)系一個例子,第四節(jié) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（略）,第五節(jié) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),定義

7、 一、簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（面條結(jié)構(gòu)） 二、拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) DIME POLYVRT TIGER 三、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),Delaunay三角網(wǎng),Delaunay三角網(wǎng)是Voronoi圖的對偶圖，將Voronoi圖中各多邊形單元的內(nèi)點（或稱為發(fā)生點）連接后得到一個布滿整個區(qū)域而又互不重疊的三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 與其它三角網(wǎng)相比，Delaunay三角網(wǎng)具有如下性質(zhì)： 1）三角網(wǎng)外圍邊界構(gòu)建的多邊形為點集的凸殼； 2）任意三角形的外接圓內(nèi)不包含其它點（這個性質(zhì)是Delaunay三角網(wǎng)的定義也稱為空外接圓規(guī)則）； 3）三角形最大程度地保持了均衡、避免狹長形三角形的出現(xiàn)（最大最小角規(guī)則）。如果將三角網(wǎng)中的每個三角形的最小角進(jìn)

8、行升序排列，則Delaunay三角網(wǎng)的排列得到的數(shù)值最大，從這個意義上講，Delaunay三角網(wǎng)是“最接近于規(guī)則化”的三角網(wǎng)（鄔倫等 2001）。 性質(zhì)2）和3）保證了Delaunay三角網(wǎng)是最接近等角或等邊的三角網(wǎng)（武曉波等 2000）。,曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),第六節(jié) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),定義：指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個網(wǎng)格上給出相應(yīng)的屬性值來表示地理實體的一種數(shù)據(jù)組織形式 一、基本空間對象的柵格表達(dá) 點 線 面 二、柵格單元大小的確定 三、柵格單元的空間關(guān)系表達(dá),柵格單元的空間關(guān)系表達(dá),第六節(jié) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,四、柵格單元的位置坐標(biāo)的確定 五、柵格單元的屬性確定 六、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其編碼 1.直接?xùn)鸥駭?shù)據(jù)編碼 2.費爾曼鏈碼 3.游程編碼 4.四叉樹編碼,柵格單元的屬性確定,直接?xùn)鸥駭?shù)據(jù)編碼,費爾曼鏈碼,游程編碼,四叉樹編碼,常規(guī)四叉樹 線性四叉樹 線性四叉樹的四進(jìn)制編碼（