第三章空间数据的组织与结构
地理信息系统链式编码ppt下载
J（Y）
K（Z）
7 444
454
554 555
6
541
5
405
505
515
4 400
415 500
510
3 044
054
2 040 041 050 051 140 141 150 151
1 004 005 014 015 104 105 004 005
0 000 001 010 011 100 101 110 111
数据量大 几何和属性偏差 面向位置的数据结构,难以建立空间
对象之间的关系
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矢量数据结构
矢量数据结构是通过记录坐标的方式，尽可 能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。 其坐标空间假定为连续空间，不必象栅格数 据结构那样进行量化处理。因此矢量数据能 更精确地定义位置、长度和大小。
游程长度编码压缩比的大小是与图的复杂程度成 反比的，在变化多的部分，游程数就多，变化少 的部分游程数就少，图件越简单，压缩效率就越 高。
游程长度编码在栅格加密时，数据量没有明显增 加，压缩效率较高，且易于检索，叠加合并等操 作，运算简单，适用于机器存贮容量小，数据需 大量压缩，而又要避免复杂的编码解码运算增加 处理和操作时间的情况。
… 像元n
栅格数据文件
层1 像元1 X,Y,属性值 像元2 X,Y,属性值
…
…
像元n X,Y,属性值
层2
…
层n
栅格数据文件 层1 多边形1 属性值
像元1坐标 …
像元n坐标 多边形N
层2
…
层n
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空间数据组织与管理课件
空间查询
② 找出中心线长度超过“主街”的所有路段 SELECT RS1，name FROM Road_Segments RS1 WHERE ST_Length(RS1.Centerline)>
ANY(SELECT ST_Length(RS2.Centerline) FROM Road_Segments RS2 WHERE <>'主街')
子结点中矩形的最小外包矩形； ⑤ 若根结点不是叶结点，则至少包含2个子结点； ⑥ 所有的叶结点出现在同一层中； ⑦ 所有MBR的边与一个全局坐标系的坐标轴平行；
R树索引
优点 ① 采用空间聚类的方法对数据进行分区，提高了空间分区节点的利用效率； ② R树作为一棵平衡树，也降低了树的深度，提高了R树的检索效率； 缺点 ① 由于R树非叶结点的MBR允许重叠，这样会导致同一空间查询出现多条查
空间填充曲线
Hilbert曲线
2
Z曲线
1
空间填充曲线（space-filling curve）是一种降低空间维度的方法。它是一条 连续曲线，自身没有任何交叉，可以通过访问所有网络单元来填充包含均匀 网络的四边形。常用的空间填充曲Z曲线、Hilbert曲线。
空间填充曲线是一种重要的近似表示方法，将数据空间划分成大小相同的网 格，再根据一定的方法将这些网格编码，每个格指定一个唯一的编码，并在 一定程度上保持空间邻近性，即相邻的网格的标号也相邻，一个空间对象由 一组网格组成。这样可以将多维的空间数据降维表示到一维空间当中。
空间查询
Байду номын сангаас目录
01
定义
空间几何查询
02
空间定位查询
03
空间关系查询
04
三维空间数据模型与数据结构
三维空间数据模型与数据结构三维空间数据模型与数据结构1.引言1.1 研究背景1.2 目的与目标1.3 文档结构2.三维空间数据模型2.1 点、线、面的表示方法2.2 基本几何对象的属性2.3 三维坐标系的建立2.4 地理坐标系与投影坐标系3.三维空间数据结构3.1 常见的数据结构3.1.1 三角网格3.1.2 边界表示3.1.3 引索格网3.2 空间索引结构3.2.1 R树3.2.2 KD树3.2.3 四叉树3.3 数据组织与存储方式3.3.1 点云数据3.3.2 体素数据3.3.3 多边形网格数据4.三维空间数据模型与数据结构的应用4.1 地理信息系统4.2 三维建模与可视化4.3 四维空间数据模型4.4 三维分析与计算5.本文档涉及附件5.1 附件一：三维空间数据模型示例代码5.2 附件二：三维空间数据结构图示6.本文所涉及的法律名词及注释6.1 数据模型：指描述现实世界对象及其相互关系的数据结构和操作的概念模型。
6.2 数据结构：指数据元素之间相互关系的一种结构或组织形式。
6.3 三维坐标系：由三个相互垂直的坐标轴构成的坐标系，用于描述点的位置。
6.4 地理坐标系：一种地球表面坐标系统，用经度和纬度表示点的位置。
6.5 投影坐标系：地理坐标系在地图上的投影表示。
6.6 R树：一种用于索引多维空间数据的数据结构，用于加速空间查询操作。
6.7 KD树：一种用于分割k维空间的数据结构，用于加速最近邻搜索等操作。
6.8 四叉树：一种用于划分二维空间的数据结构，用于加速空间查询操作。
6.9 点云数据：由一系列点组成的三维数据表示形式。
6.10 体素数据：将三维空间划分为小立方体，每个立方体存储一个属性值。
6.11 多边形网格数据：由一系列相邻三角形或四边形组成的三维网格数据。
空间数据组织与管理概述
Clay
Plain
A1
Loam
Plain
A2
Sandy
Hill
A3
User_ID
Terrain
Slope
233
Plain
0
234
Plain
3
235
Hill
25
关系数据结构
面向对象的数据库模型： 把面向对象的方法和数据库技术结合起来可以使数据库系统的分析、设计最大程度地与人们对客观世界的认识相一致。 面向对象数据库系统是为了满足新的数据库应用需要而产生的新一代数据库系统。
1
空间数据组织与管理概述
第八章 空间数据组织与
管理
第一节 空间数据管理的特点
第二节 空间数据库管理技术的发展
第三节 空间数据的组织
第四节 空间索引
第一节 空间数据管理的特点
为什么空间数据需要管理？
空间数据特征
这些特征都决定了需要行之有效的方法去管理空间数据
1. 空间特体
7
B
55
C
54
C
60
C
26
A
48
A
15
A
…
…
实体
Peano码
A
26,48,50,15,37,39,14
B
7
C
55,54,60
…
…
B
A
C
四叉树索引
是指建立四叉树索引时,根据所有空间对象覆盖的范围，进行四叉树分割，使每一个子块中仅包含单个实体，然后根据包含每个实体的子块层数或者子块大小建立相应的索引表。
采用M：N连接关系描述的数据库存储方式。由于其空间关系复杂，因此，在GIS中并没有广泛应用。
3空间的组织与设计
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
3.2.2空间的关系 3.2.2空间的关系
两个空间的关系包括：空间内的空间、穿插式空间、邻接式空间和由公 空间内的空间、穿插式空间、 空间内的空间 共空间连起的空间。 共空间连起的空间 （1）空间内的空间（包容式） 一个大的空间可以再其中包含一个或若干个小空间。大空间与小空间之间 很容易产生视觉和空间的连续性，并保持空间的整体性。
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
（3）两个空间相互邻接 邻接是空间关系中最常见的形式，它允许各个空间根据各自的功能或象 征意义的需要清楚地划分。界定邻接空间的限定面的特点，决定着两个空 间在视觉和空间上的连续程度。
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
（4）两个空间被一个公共空间连接 相隔一定距离的两个空间，可 由第三个过渡空间来连接。在这 种空间关系中，过渡空间的特征 有着决定性的意义 决定性的意义。 决定性的意义
3.2 组合空间设计
2.放射式组合 3.线式组合 4.组团式组合 5.网格式组合
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
巴黎卢浮宫改造工程（贝聿铭）
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
巴黎卢浮宫改造工程（贝聿铭）
《 空
间
装
饰
设
计 》
3.2 组合空间设计
巴黎卢浮宫改造工程（贝聿铭）
地理信息系统掌握要点集锦
地理信息系统掌握要点集锦第一章绪论：1. 基本概念● 地理信息:有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知● 识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释。
● 地理数据:各种地理特征和现象间关系的数字化表示。
● 地理信息系统:在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
2. GIS的定义● 地理信息系统:在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
3. 如何理解GIS？● GIS的物理外壳是计算机化的技术系统● GIS的操作对象是空间数据● GIS的技术优势在于它的空间分析能力● GIS与地理学、测绘学联系紧密4. GIS由哪几部分组成硬件基本配置软件 GIS软件空间数据人员5. GIS的主要功能有哪些？● 空间数据采集● 空间数据处理与编辑● 空间数据存储与管理● 空间查询与分析● 空间信息输出6. GIS与相关学科之间的关系GIS具有多学科交叉的特征，它既要吸取诸多相关学科的精华和营养，并逐步形成独立的边缘学科，又将被多个相关学科所运用，并推动他们的发展。
与之联系最为紧密的是地理学、制图学、计算机、测绘与遥感。
第二章地学基础：1. 基本概念● 地球椭球: 近似表示地球的形状和大小，并且其表面为等位面的旋转椭球。
(百度)● 大地体: 由大地水准面所包围的地球形体，称为大地体。
(百度)● 地图投影：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。
● 高斯—克吕格投影：横轴切椭圆柱等角投影，假想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按规定投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的经纬线交点投影到椭圆柱上，并将此圆柱面展为平面，即得本投影● 横轴墨卡托投影：等角正切圆柱投影，假设地球被围在一中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开就得到一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图● 兰勃特等角投影：正轴等角割圆锥投影，设想用一个正圆锥割于球面两标准纬线，应用等角条件将地球面投影到圆锥面上，然后沿一母线展开，即为兰勃特投影平面。
空间数据的组织与结构一
y
0
0
0
0
9
0
0
0
0
0 0 0 0 0 9 x
0
0 0 6 9 9 0
0
0 0 9 0 0 0
9
9 9 0 0 0 0
0
0 0 7 7 7 0
0
7 7 7 7 7 0
0
7 7 7 7 7 0
0
0 0 7 0 0 0
(a) 点、线、面数据 (b) 栅格表示 图3-1 点、线、面数据的栅格结构表示
二、特点
0
0 0 0
0
0 0 0
0
0 0 0
0
0 0 0
7
7 7 7
7
7 7 7
7
7 7 7
7
7 7 7
(4,4,1,0),(4,2,1,0), (4,3,1,0), (4,4,1,0),
(5,1,4,0), (5,5,4,7)
• 一个多边形所包含的正方形越大，多边形的边界 越简单，块状编码的效率就越好。 • 多边形效果并不好。 • 块状编码在合并、插入、检查延伸性、计算面积 等操作时有明显的优越性。然而对某些运算不适 应，必须在转换成简单数据形式才能顺利进行。
综合练习:
有一栅格数据文件按行方向由左到右、自上而下直接 栅格编码表示为： 1，2，2，2；0，1，2，2；1，3，2，2；0，1，2，2。分析 并回答下列问题。 ①表示面状地物的代码是几？ ②假设方向代码分别表示为：东=0，东北=1，北=2，西北=3， 西=4，西南=5，南=6，东南=7。写出线状地物的链式编码。 ③按列方向写出一种游程编码方案。 ④块状编码中最大正方形的半径是多少？ ⑤按四叉树分解最多能分解几次？最大层数为多少？
地理信息系统教程课后答案
第一章1、什么是GIS？它具有什么特点？答：地理信息系统（GIS , Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统特点有：○1具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；○2以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息。
○3具有公共的地理定位基础，所有的地理要素，要按经纬度或者特有的坐标系统进行严格的空间定位。
○4由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。
○5地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵确是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。
信息的流动及信息流动的结果，完全由计算机程序的运行和数据的交换来仿真2、GIS与其它信息系统有什么区别答：第一，GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。
第二，GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。
管理地图和地理信息的MIS不一定就是GIS，MIS在概念上更接近DBMS。
第三，GIS有别于地图数据库，地图数据库仅仅是将数字地图有组织地存放起来，不注重分析和查询，不可能去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策的信息，它只是GIS的一个数据源。
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第三章空间数据的组织与结构
空间数据的组织与结构是指如何有效地管理和存储大量的空间数据，并通过数据结构的设计来支持对空间数据的查询和分析。
本文将介绍空间数据的组织与结构的相关概念和技术，并探讨其在实际应用中的应用。
空间数据的组织与结构主要包括三个方面：空间数据模型、空间索引和空间数据存储。
空间数据模型是描述和表示空间数据的方法和规范。
常用的空间数据模型有欧几里得空间模型、栅格空间模型和矢量空间模型等。
欧几里得空间模型是最简单和常用的空间数据模型，它主要通过坐标系和几何对象来描述和表示空间数据。
栅格空间模型是将空间分为固定大小的网格单元，每个单元可以表示一个值或几何对象。
矢量空间模型是通过点、线、面等几何对象来表示空间数据。
不同的空间数据模型适用于不同的应用场景，选择合适的空间数据模型对于提高数据的可用性和处理效率非常重要。
空间索引是一种数据结构，用于加快对空间数据的查询和分析。
常用的空间索引方法有R树、四叉树和网格索引等。
R树是一种平衡树结构，可以将空间数据划分为不重叠的矩形区域，并将每个矩形区域关联一个叶子节点。
四叉树是一种二叉树结构，将空间数据划分为大小相等的四个象限，并将每个象限关联一个子节点。
网格索引是将空间数据划分为固定大小的网格单元，每个单元可以包含一个或多个空间数据对象。
空间索引可以将相邻的空间数据对象组织在一起，从而加快空间数据的查询和分析。
空间数据存储是指将大量的空间数据有效地存储在物理介质上。
常用的空间数据存储方法有关系型数据库、文件系统和专用数据库等。
关系型数据库是最常用的存储空间数据的方法，它可以通过表和索引来组织和管
理多个空间数据对象。
文件系统是一种将空间数据以文件的形式存储在磁
盘上的方法，它可以通过目录和文件名来组织和管理空间数据。
专用数据
库是一种专门用于存储和处理空间数据的数据库管理系统，它提供了高效
的空间数据存储和查询功能。
在实际应用中，空间数据的组织与结构对于地理信息系统、物流管理
和地图导航等领域具有重要的意义。
通过合理地选择和设计空间数据模型、空间索引和空间数据存储方法，可以提高空间数据的管理和处理效率，从
而实现对空间数据的高效利用。
总之，空间数据的组织与结构是有效管理和存储大量空间数据的关键
技术之一、通过合理地选择和设计空间数据模型、空间索引和空间数据存
储方法，可以实现对空间数据的高效查询和分析，从而提高空间数据的管
理和处理效率。