第二章 地理信息系统的数据结构
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GIS 第2部分 地理信息系统的数据结构
• 拓扑关系：
邻接：相同拓扑元素之间的关系 关联：不同拓扑元素之间的关系 包含：不同级的元素之间的关系
点: 弧:
终点 中间点 起点
面:
弧段4
弧段3
弧段2 弧段1
邻接 点—点 点—线 点—面 线—线 线—面 面—面
相交
相离
包含
重合
拓扑邻接（连接）：N1/N2 ,N1/N3 ,N1/N4 ;P1/P3 ;P2/P3
3、ArcGIS坐标系统变换
• 坐标系统的变换包括：
–不同基准（Datum）地理坐标的相互转换 –地理坐标与投影坐标转换（可以包括Datum 转换） –不同投影坐标转换（可以包括Datum 转换） –未定义（或未知）坐标与已定义坐标的转换
• 坐标系统的变换将产生空间坐标的变化，即产 生新的空间数据。在ArcGIS中，可以利用 Project工具实现已知坐标系统信息数据的相 互转换，也可以利用几何校正模块实现未知坐 标信息数据的相互转换。
实际应用目的：地理数据的使用目的决定了一个GIS之中需要建立
哪些层，哪些地物特征建立在一个层面上，每层上需要有哪些描述 性属性。
分层数据的要求
分层结构的GIS数据组织，需要各层数据都应有 统一的几何坐标系统（即统一的底图）和统一的地 图投影性质。如果数据资料来源(坐标、投影)不一 样，要通过GIS的功能进行变换。
地图投影：我国常用地图投影
• 1：100万：兰勃特投影（正轴等积割圆锥 投影） • 大部分分省图、大多数同级比例尺也采用 兰勃特投影 • 1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1： 2.5万、1:1万、1：5000采用高斯—克吕格 投影。
GIS中地图投影
• GIS以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地 理信息则在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不 可缺少。 • GIS数据库中地理数据可以地理坐标和投影坐标存 贮。两者可以相互转换。 • GIS中，地理数据的显示制图可根据用户的需要而 指定投影方式。
第二章 地理信息系统的数据结构ppt课件
第二章 GIS数据结构
第一节 地理空间及其表达 介绍地理空间概念和空间实体的表达 第二节 地理空间数据及其特征 包括GIS的空间数据，空间数据的基本特征，空间数据的拓扑关系 第三节 空间数据结构的类型 矢量数据结构，栅格数据结构，矢量与栅格一体化数据结构，矢量与栅格数 据结构的比较 第四节 空间数据结构的建立 空间数据的建立过程及方法
任何地理实体都可以抽象为点、线、面、体等基本类型，以表示 它的位置、形状、大小、高低等特征。
19
第一节 地理空间及其表达
以地图为例，来了解空间实体的抽象及表达 点实体
❖有位置，无宽度和长度； ❖抽象的点
美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲可能
20
的500个地震位置
第一节 地理空间及其表达
线实体 ❖有长度，但无宽度和高度； ❖用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多
c2
11
国际主要椭球参数
椭球名称
德兰勃(Delambre) 埃弗瑞斯(Everest)
贝赛尔(Bessel) 克拉克(Clarke) 克拉克(Clarke)
海福特 (Hayford) 克拉索夫斯基 (Krasovski)
1967年大地坐标系
1975年大地坐标系
1980年大地坐标系
年代 1800 1830 1841 1866 1880 1910
3
地理空间（Geo-spatial）一般分为： 绝对空间： 是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列不同位 置的空间坐标组成； 相对空间： 是具有空间属性特征的实体集合，它是由不同实体之间 的空间关系构成。
4
第一节 地理空间及其表达
1、 地球空间模型 为了研究地理现象，有必要建立地球表面的几何模型。根
第一节 地理空间及其表达 介绍地理空间概念和空间实体的表达 第二节 地理空间数据及其特征 包括GIS的空间数据，空间数据的基本特征，空间数据的拓扑关系 第三节 空间数据结构的类型 矢量数据结构，栅格数据结构，矢量与栅格一体化数据结构，矢量与栅格数 据结构的比较 第四节 空间数据结构的建立 空间数据的建立过程及方法
任何地理实体都可以抽象为点、线、面、体等基本类型，以表示 它的位置、形状、大小、高低等特征。
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第一节 地理空间及其表达
以地图为例，来了解空间实体的抽象及表达 点实体
❖有位置，无宽度和长度； ❖抽象的点
美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲可能
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的500个地震位置
第一节 地理空间及其表达
线实体 ❖有长度，但无宽度和高度； ❖用来描述线状实体，通常在网络分析中使用较多
c2
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国际主要椭球参数
椭球名称
德兰勃(Delambre) 埃弗瑞斯(Everest)
贝赛尔(Bessel) 克拉克(Clarke) 克拉克(Clarke)
海福特 (Hayford) 克拉索夫斯基 (Krasovski)
1967年大地坐标系
1975年大地坐标系
1980年大地坐标系
年代 1800 1830 1841 1866 1880 1910
3
地理空间（Geo-spatial）一般分为： 绝对空间： 是具有属性描述的空间位置的集合，它由一系列不同位 置的空间坐标组成； 相对空间： 是具有空间属性特征的实体集合，它是由不同实体之间 的空间关系构成。
4
第一节 地理空间及其表达
1、 地球空间模型 为了研究地理现象，有必要建立地球表面的几何模型。根
地理信息系统概论第二章地理信息系统的数据结构.
黄海海面
1952-1979年平 均海水面为0米
水准原点 1985国家高 程基准，
72.2604米
坐标参考系统——平面系统
直接建立在球体上的地理坐标，用
经度和纬度表达地理对象位置
投 影
建立在平面上的直角坐标系统，用
（x，y）表达地理对象位置
投影的概念：
将椭圆面上各点的大地坐标，按照一定 的数学法则，变换为平面上相应点的平面 直角坐标。
3、按数据特征分类
（1）空间定位数据：是表达空间实体在地 球上位置的坐标数据。
（2）非空间属性数据：是有关空间实体自 身的名称、种类、质量、数量等特征的数 据。
二、空间数据的基本特征
1. 空间数据的基本特征
属性特征：描述现象的特征，即是什么，如对象 的类别、等级、名称、数量等。 空间特征：描述现象的空间位置以及相互关系， 又称几何特征和拓扑特征，前者用经纬度、坐标
GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影 方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺 一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。
第二节 地理空间数据及其特征
一、GIS空间数据的分类
1、在地图上，一般把地理空间的实体按地形维数 （几何特征）进行归类划分： 点：零维 线：一维 面：二维 体：三维 时间：通常以第四维表达，但目前GIS还很难处理 时间属性。
土地信息系统：
城市信息系统：
系统功能与数据间的关系
空间数据结构的建立
二、空间数据的分类和编码
1、空间数据的分类 是指根据系统功能及国
家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素
区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组
织为不同的信息层，为数据采集、存储、管理、
地理信息系统数据结构
数据融合
01
将不同来源、不同格式的地理数据进行融合，形成统一的数 据集。
02
数据融合可以提高数据的完整性和准确性，便于分析和应用。
03
数据融合的方法包括数据清洗、坐标转换、格式转换等。
05 地理信息系统数据质量
数据精度
空间精度
地理信息系统数据的空间精度是指数据所表示的地理要素的位置准确性，通常 用地图比例尺来表示。比例尺越大，表示的地理要素位置越详细，精度越高。
自然资源管理
GIS可用于自然资源管理，如森 林资源监测、水资源管理、野 生动物保护等。
灾害应急响应
GIS能够快速获取和处理灾害相 关信息，为灾害应急响应提供 决策支持。
商业与市场分析
GIS在商业和市场分析中也有广 泛应用，如市场区域划分、物 流路线规划等。
02 地理信息系统数据类型
矢量数据
定义
矢量数据是地理信息系统中的一种重要数据类型，它由一系列离散 的点、线、面组成，表示地理实体的空间位置和相互关系。
GIS通过地图、图表、表格等多种形式展示地理信息，帮助用户更好地理解空间 关系和动态变化。
地理信息系统的组成
数据输入与处理
数据存储与管理
地理信息系统需要将各种来源的数据进行 整合、清洗和转换，以便进行后续的分析 和可视化。
GIS需要一个高效的数据存储和管理系统， 以便存储大量的空间数据和属性数据，并 提供快速的数据检索和更新功能。
特点
矢量数据具有数据精度高、信息丰富、易于编辑和更新等优点，能 够精确地表示复杂的地理要素和空间关系。
应用场景
矢量数据广泛应用于地图制作、土地规划、资源管理、城市设计等领 域。
栅格数据
定义
栅格数据是一种以网格单元为基 本单位表示地理信息的数据类型，
第二章GIS数据结构
第二章GIS数据结构GIS数据结构是指地理信息系统中用来存储和组织地理数据的数据模型和数据格式。
它们用于描述和管理多种类型的地理数据，包括地理位置、属性信息以及与地理实体相关的其他信息。
在GIS中，数据结构的选择对于数据的查询、分析和可视化都起着至关重要的作用。
常见的GIS数据结构主要有三种：基于栅格的数据结构、基于矢量的数据结构和基于数据库的数据结构。
基于栅格的数据结构是一种二维网格结构，将地理空间划分为一系列的像元，每个像元代表一个固定大小的地理空间单元。
栅格数据结构适用于连续变化的地理现象的表达和分析，如地形高程、气候温度等。
栅格数据结构的优点是简单易用，存储和计算效率较高。
然而，由于其固定的像元大小和离散化的特性，栅格数据结构对于精确定位和表达复杂地理对象的能力有限。
基于矢量的数据结构则是通过点、线和面等几何元素来表示地理对象。
矢量数据结构适用于离散型地理现象的表达和分析，如道路、河流等。
它可以准确地表达地理对象的形状、大小和拓扑关系，并支持各种地理操作，如缓冲区分析、叠加分析等。
矢量数据结构的缺点是数据量较大，处理效率相对较低。
此外，矢量数据在处理连续性地理现象时需要进行插值操作，可能会引入一定的误差。
基于数据库的数据结构利用数据库管理系统来存储和组织地理数据。
数据库系统提供了强大的数据管理和查询功能，可以方便地对地理数据进行存储、查询和更新。
同时，数据库系统还支持空间索引和空间查询优化等功能，提高了地理数据的访问效率。
基于数据库的数据结构可以与其他非地理数据进行关联，支持多种数据类型的存储和查询。
然而，数据库系统对硬件和软件资源有较高的需求，需要相应的数据库管理技术和系统维护工作。
综合来看，选择合适的GIS数据结构需要考虑地理数据的类型、规模和应用需求。
对于连续变化的地理现象，可以选择基于栅格的数据结构；对于离散型地理对象，可以选择基于矢量的数据结构；对于大规模地理数据和复杂的分析需求，可以选择基于数据库的数据结构。
第二章 地理信息系统的数据结构
▪ 空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象 的空间关系或拓扑关系；
▪ 属性特征是指空间对象的专题属性；
▪时间特征是指空 间对象随着时间 演变而引起的空 间和属性特征的 变化。
▪ 对于绝大部分地理信息系统的应用来说， 空间特征数据包括地理实体或现象的定位 数据和拓扑数据，时间和专题属性数据结 合在一起共同作为属性特征数据，而空间 特征数据和属性特征数据统称为空间数据 （或地理数据）。
d元数据的类型
▪ 1）根据元数据的内容分类 科研型元数据 评估型元数据 模型元数据
2）根据元数据描述对象分类 数据层元数据 属性元数据 实体元数据
d元数据的类型
▪ 3）根据元数据在系统中的作用分类 系统级别元数据 应用层元数据
▪ 4）根据元数据的作用分类 说明元数据 控制元数据
e空间数据元数据的标准
е3
N4
е4
P4 е7
N3
е1
4、多边形与弧段的拓扑关系
P1
多边形
弧段
N2
е5
P1 е1 е5 е6 P2 е2 е4 е5
P2
P3 е3 е4 е6 е7
е2
•
•
•
•
•
•
NNе416 е4
1）地理空间定位框架
▪ 地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控 制网和高程控制网组成；
▪ GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空 间参照系中，以实现不同来源数据的融合、连 接与统一；
▪ 目前，我国采用的大地坐标系为1980年中国国 家大地坐标系，现在规定的高程起算基准面为 1985国家高程基准。
黄河、鸭绿江等；白洋淀、洪
3、间隔（Interval）量 泽湖和太湖等。
第二章 地理信息系统的数据结构
结点与弧段的拓扑关系
结 点 A B C D E
弧 a, a, d, b, g
段 c, d, e, f,
e b f c
弧段与结点的拓扑关系
弧段 a b c d e f g
结 点 A , B B , D D , A B , C C , A C , D E , E
弧段与面的拓扑关系
弧段 a b c d e f g
A
A
A
B
B
A D
A C
C C
C C
C A
D
C
C
A
A
D
D
A
A
A
四叉树编码
四叉树又称四元树或四分树，是最有效的栅格数据 压缩编码方法之一。四分树将整个图像区域逐步分 解为一系列方形区域，且每一个方形区域具有单一 的属性。最小区域为一个象元。
GIS中的拓扑关系的表达
拓扑关系具体可由4个关系表来表示：
（1） 面—弧关系：
（2） 弧--结点关系：
面 弧
弧段 两端的结点
（3） 结点—弧关系：
（4） 弧—面关系：
结点
弧
通过该结点的弧
左面 右面
面与弧段的拓扑关系
面 域 P1 P2 P3 P4
弧 a, b, c, g
段 b, c, -g d, f f, e
地理实体的几何形状和空间分布
计算机中空间实体的表达
在计算机中，现实世界是以各种数字和字符形式来表达 和记录的； 对现实世界的各类空间对象的表达有两种方法，分别称 为矢量表示法（矢量数据模型）和栅格表示法（栅格数 据模型）,如下图。
道 河 湖泊
路
第二章 地理信息系统的数据结构2.42.6
1．点—点关系
点和点之间的关系主要有两点（通过某 条线）是否相连，两点之间的距离是多少？ 如城市中某两个点之间可否有通路，距离是 多少？这是在实际生活中常见的点和点之间 的空间关系问题。
四、空间实体之间的空间关系
2．点—线关系
点和线的关系主要表现在点和线的关联关 系上。如点是否位于线上，点和线之间的距 离等等。
一、空间对象的空间关系
空间关系是指地理空间实体对象之间空 间相互作用关系。包括度量空间关系；方向 空间关系；拓扑空间关系等。
1．度量空间关系
描述空间对象之间的距离等。基本空间 对象度量关系包含点/点、点/线、点/面、线/ 线、线/面、面/面之间的距离。
一、空间对象的空间关系
2．方向空间关系
又称为方位关系、延伸关系，它定义了 地物对象之间的方位，如“河北省在河南省 北面”就描述了方向关系。
二、拓扑关系的意义
2．利用拓扑关系有利于空间要素的查询。
例如某条铁路通过哪些地区； 某县与哪些县邻接； 某条河流能为哪些政区的居民提供水源； 与某一湖泊邻接的土地利用类型有哪些； 确定一块与湖泊相邻的土地覆盖区； ……
二、拓扑关系的意义
3．可以利用拓扑数据重建地理实体。
如建立封闭多边形； 实现道路的选取； 进行最佳路径的计算； ……
1. 栅格数据结构概念
基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构， 又称网格结构或像元结构，是指将空间分割成 有规则的网格，称为栅格单元，在各个栅格单 元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种 数据组织方式。
点由一个单元网格表示； 线由一串有序的相互连接的单元网格表示，各
个网格的值相同； 多边形由聚集在一起的相互连接的单元网格组
点和点之间的关系主要有两点（通过某 条线）是否相连，两点之间的距离是多少？ 如城市中某两个点之间可否有通路，距离是 多少？这是在实际生活中常见的点和点之间 的空间关系问题。
四、空间实体之间的空间关系
2．点—线关系
点和线的关系主要表现在点和线的关联关 系上。如点是否位于线上，点和线之间的距 离等等。
一、空间对象的空间关系
空间关系是指地理空间实体对象之间空 间相互作用关系。包括度量空间关系；方向 空间关系；拓扑空间关系等。
1．度量空间关系
描述空间对象之间的距离等。基本空间 对象度量关系包含点/点、点/线、点/面、线/ 线、线/面、面/面之间的距离。
一、空间对象的空间关系
2．方向空间关系
又称为方位关系、延伸关系，它定义了 地物对象之间的方位，如“河北省在河南省 北面”就描述了方向关系。
二、拓扑关系的意义
2．利用拓扑关系有利于空间要素的查询。
例如某条铁路通过哪些地区； 某县与哪些县邻接； 某条河流能为哪些政区的居民提供水源； 与某一湖泊邻接的土地利用类型有哪些； 确定一块与湖泊相邻的土地覆盖区； ……
二、拓扑关系的意义
3．可以利用拓扑数据重建地理实体。
如建立封闭多边形； 实现道路的选取； 进行最佳路径的计算； ……
1. 栅格数据结构概念
基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构， 又称网格结构或像元结构，是指将空间分割成 有规则的网格，称为栅格单元，在各个栅格单 元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种 数据组织方式。
点由一个单元网格表示； 线由一串有序的相互连接的单元网格表示，各
个网格的值相同； 多边形由聚集在一起的相互连接的单元网格组
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矢量表示法
栅格表示法
空间对象（实体）的地图表达
点：位置：（x，y） 属性：符号 线：位置： (x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn) 属性：符号—形状、颜色、尺寸 面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn) 属性：符号变化 等值线
空间对象（实体）的遥感影像表达
中国土地利用分布图（不连续面）
空间对象：面（续）
不连续变化曲面，如土壤、 森林、草原、土地利用等， 属性变化发生在边界上，面 的内部是同质的。
连续变化曲面：如地形起 伏，整个曲面在空间上曲 率变化连续。
空间对象：体
有长、宽、高的目标 通常用来表示人工或自然的三维目标，如建筑、矿 体等三维目标
香港理工大学 校园建筑
多边形拓扑表 （面-链关系） 链 数 3 4 3 1 链
弧段数字化方向
-1,-2,3 2,-7,5,0,-6 -3,-5,4 6
网络的拓扑结构
A
1
B
2
G
6
D
4
E
5
F
C
3
7 11 10
8
结点号 线段号 A 1 B 2 C 3 D 1, 3, 4, 1, 1 E 4, 5, 7 F 2, 5, 6, 8 G 6 H 9 I 9, 10, 11, 12 K 12 L 13
测量基准—地球模型
水准面
铅垂线
地球表面
大地水准面
旋转椭球体
平面控制网
直接建立在球体上的地理坐标，用 经度和纬度表达地理对象位置
投 影
建立在平面上的直角坐标系统，用 （x，y）表达地理对象位置
54北京坐标系（原点在北京），80西安坐标系（原点在陕西泾阳）
地图投影
将地球椭球面上各点的大地坐标
，按照一定的数学法则，变换为平 面上相应点的平面直角坐标。
一般都认为元数据就是 “关于数据的数据”。 元数据的主要作用
① ②
③
④ ⑤
帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档 提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量 、数据交换网络(clearing house)及数据销售等方面的信息，便于用 户查询检索地理空间数据 提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换 和传输有关的辅助信息 帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断 提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。
点、线、面之间的拓扑关系
点
线 面
中间点
弧 段2
起点
弧 段3
终点
弧 段1
点：孤立点、线的节点node、中间点Vertex 线：两节点之间的有序弧段 面：若干弧段组成的多边形
1 A b a 3 C 4 d
a: 结点号 1: 弧段号
c 2 B e D 6 5 7
链 1 2 3 4
A: 多边形号
拓扑包含： P3与P4
е1 P1 е5 P2 е2
N1
е6
N4
P3
N5
е3
N2
е4
N3
P4
е7
空间拓扑关系表达—关系表
A P0 e P3 f C b P2 d B D c E a P4 g P1
面域与弧段的拓扑关系 面域 弧段 P1 a, b, c, g P2 b, d, f P3 c, f, e P4 g 结点与弧段的拓扑关系 结点 弧段 A a, c, e B a, d, b C d, e, f D b, f, c E g 弧段与结点的拓扑关系 弧段 结点 a A,B b B,D c D,A d B,C e C,A f C,D g E,E
点 -点 点 -线
点 -面
线 -线 线 -面 √
√
√ √
√
√ √
√
√ √ √ √
面 -面
√
√
√
√
√
√
拓扑结构：维护数据的一致性
拓扑数据结构
线——节点的拓扑数据结构
线──节点式拓扑结构的四原则：
方向性（线必定从起结点开始到终结点结束） 连接性（线和线的连接处必定是节点） 围合性（面必定是由线围合而成） 相邻性（线必定有左多边形、右多边形）
J
13
H
9
I
12
K
L
线段号 起结点 终结点 1 A D 2 B F 3 C D 4 D E 5 E F 6 F G 7 E J 8 F J 9 H I 10 I J 11 D I 12 I K 13 J L
拓扑数据结构的优缺点
拓扑数据结构特点： 空间关系明确，不完全依赖于具体的坐标位置。多边形的公共 边界、网络的结点表达简单， 便于分析、查询，尤其是点、线、面之间的相邻关系的查询和 分析。 优缺点： 图形的修改方便，可由软件检查数据输入的错误，容易保证数 据质量 便于叠合分析、网络分析等 数据结构复杂，软件复杂 建立拓扑关系需花计算时间（当地图覆盖范围很大，数据量很 大时）
点、线、面之间的拓扑关系
点: 弧:
终点 起点 中间点
面:
弧段4
弧段3
弧段2
弧段1
邻接 点—点 点—线 点—面 线—线 线—面 面—面
相交
相离
包含
重合
拓扑邻接： N1/N2 ,N1/N3 ,N1/N4 ;P1/P3 ;P2/P3 拓扑关联： N1/е1、е3 、е6 ；P1/е1、е5 、е6
弧段与面域的拓扑关系 弧段 左邻面 右邻面 a P0 P1 b P2 P1 c P3 P1 d P0 P2 e P0 P3 f P3 P2 g P1 P4
四、空间数据的计算机表示
空间分幅
将整个地理空间划分为许多子空间，再选择要表达
的子空间。
属性分层
将要表达的空间数据抽象成不同类型属性的数据层
性。Leabharlann 32简单矢量数据表示法：面条数据结构(spaghetti结构)
直接将地图翻译描述，只记录 空间对象的位置坐标。不记录 相互之间的关系。 每条记录都有首末坐标，每条 记录都是单独的实体。 没有共享的公共边。矢量型多 边形公共边界需重复输入。 重复存储，存在数据冗余，难 以确保数据独立性和一致性。 结构简单，但无法表达边界和 多边形之间的关系。 不适合复杂的空间分析，在不 以分析为目的CAD系统中广泛 使用。
二、GIS的空间数据的分类
地图数据 地图是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重 要得信息源 遥感数据
各种遥感数据及其制成的图像资料（航片、卫片）
地形数据 属性数据 统计数据、实测数据及各种文字报告 元数据
元数据
“meta”是一希腊语词根，意思是“改变”，
“Metadata”一词的原意是关于数据变化的描述。
二、栅格数据结构
栅格数据结构是指将空间分割成为有规则的网格（栅格单元 ），在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的 一种数据组织方式。
矢量结构
栅格结构
线
面
对于栅格数据结构 点：为一个单元网格 线：一串有序的相互 连接的单元网格 面：聚集在一起的相 互连接的单元网格 三 角 形 菱 形 六 边 形
第二章 GIS的数据结构
第一节
地理空间及其表达
一、地理空间的概念(geo-spatial)
一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象
定位框架即大地测量控制系统，由平面控制网和高程 控制网组成
一个统一的空间参照系
目前，我国采用的大地坐标系为 1980 年中国国家大地 坐标系，现在规定的高程起算基准面为 1985 国家高程 基准。
一、矢量数据结构
利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实 体空间分布的一种数据组织方式。 矢量数据结构的核心是坐标点。
点: 只有位置没有大小。 线：一系列坐标点组成，曲线用短直线拟合。 多边形（面）：线首尾相接，围成的闭合多边形。
数据库
独立编码
点: ( x ,y ) 线: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( xn , yn ) 面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( x1 , y1 )
第二节
地理空间数据及其特征
一、空间数据及其特征
－空间数据是表征地理空间系统诸要素的数量、质量、分布特征
、相互联系和变化规律的数字、文字、图形和图像等的总称。
空间特征 地理现象和过程所在的位置、形状和大小等几何特征，以及相邻地理 现象和过程的空间关系。前者为定位特征，后者为拓扑特征。 属性特征 地理现象和过程所具有的专属性质，如名称、分类、质量和数量等。 时间特征 一定区域内的地理现象和过程随着时间的变化情况。
三、空间数据的拓扑关系
什么叫拓扑？
Topology一词来自希腊文 ，它的原意是“形状的研 究”。拓扑学是几何学的 一个分支，它研究在拓扑 变换下能保持不变的几何 属性——拓扑属性。
空间数据的拓扑关系
同 拓扑邻接： 类 元素之间的拓扑关系。
拓扑关联： 不 同 类 元素之间的拓扑关系。 拓扑包含： 同类不同级 元素之间的拓扑关系。
标识码
属性码
存储方法 点: 点号文件 点位字典 线: 点号串 面: 点号串
点号 1 2 X 11 33 Y 22 44
…
n
…
55
…
66
空间对象编码 唯一 连接空间和属性数据
属性数据与空间数据关联
学校编号 301 405 301 405 279 279 125 125 ... 名称 城中小学 上群中学 中心小学 实验中学 ... 班级 24 14 22 28 ... 性质 普通小学 初中 重点小学 高中 ...