地理信息系统的数据结构

地理信息系统的数据结构思维导图：包含第一节地理空间及其表达，第二节地理空间数据及其特征，第三节空间数据结构的类型，第四节空间数据结构的建立等等

第二章 地理信息系统的数据结构

• 第一节 地理空间及其表达
  • 1.1概念
    • 地理空间上至大气电离层，下至地幔莫霍面，有着广阔的范围。但一般地理空间指的是地球表层，其基准是陆地表面和大洋表面，它是人类活动频繁发生的区域，是人地关系最为复杂、紧密的区域。
  • 1.2定位框架
    • 大地测量控制系统，即平面控制网和高程控制网
  • 1.3空间实体的表达
    • 空间实体是指现实世界中地理实体的最小抽象单位，主要包括点、线和面三种类型。
• 第二节 地理空间数据及其特征
  • 2.1空间数据的定义
    • 描述地理要素和地理现象的位置、形状、大小、分布等信息的数据,包括空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。
  • 2.2空间数据基本特征
    • ①空间特征：表示实体的空间位置或实体之间的空间关系。空间位置一般用坐标数据表示，称为定位特征或定位数据；空间关系称为拓扑特征或拓扑数据。
    • ②属性特征：表示实体的特征。如名称、分类、质量特征和数量特征等。
    • ③时间特征：描述实体随时间的变化，其变化的周期有超短周期的、短期的、中期的和长期的。
  • 2.3空间数据的类型
    • 1、按数据的几何特征分类：点，线，面、曲面，体
    • 2、按表示内容分类——跟基本信息对应
      • 1）属性数据
      • 2）几何数据
      • 3）关系数据
    • ３、按表示对象分类（编码的基础）：（１）类型数据（２）面域数据（３）网络数据 （４）样本数据 （５）曲面数据 （６）文本数据 （７）符号数据
    • 4、按数据来源：地图数据，影像数据，文本数据。
    • 5、按数据结构：矢量数据，栅格数据。
    • 6、按数据特征：空间数据，非空间属性数据。
    • 7、 按数据发布形式：数字线画图（DLG），数字栅格图（DRG），数字高程模型（DEM），数字正射影像图（DOM）。
  • 2.4空间数据的拓扑关系
    • （1）拓扑邻接：指存在于空间图形的相同类型元素之间的拓扑关系
    • （2）拓扑关联：指存在于不同类型空间元素之间的拓扑关系
    • （3）拓扑包含：指存在于空间图形的相同类型但不同等级的元素之间的拓扑关系
  • 2.5空间数据的计算机表示方法
    • 1）空间分幅
    • 2）属性分层
    • 3）时间分段
• 第四节 空间数据结构的建立
  • 4.1系统功能与数据间的关系
    • 根据用户需求，确定数据项目
  • 4.2数据分类
    • 1、属性数据的分类
    • 2、空间数据的分类
  • 4.3数据编码
    • 1、概念：编码是人为地建立一种数字或符号的组合，沟通人与计算机的联系，用来表达某种特定的事物。
    • 2、码位、码段及其与编码的关系：码位是编码的最小单位，码段是编码的基本单位。
    • 3、编码内容
      • 登记部分(标识码)
      • 分类部分(分类码)
      • 控制部分
    • 4、编码方法
      • 1)层次分类编码法
      • 2)多源分类编码法
    • 5、制定编码必须遵守以下原则：
      • （1）系统性 科学性（2）唯一性（3）规范性（4）简洁性 4-7个字节（5）适用性（6）可扩充性
• 第三节 空间数据结构的类型
  • 3.1栅格数据结构
    • 概念：栅格数据结构是最简单、最直接的空间数据结构，是指将空间划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
    • 2）特点
      • ①位置隐含，属性明显
      • ②离散的量化栅格值表示空间对象
      • ③数据结构简单，易与遥感数据结合
      • ④几何和属性偏差
    • 3）取值方法
      • 百分比法、重要性法、中心点法、面积占优法、长度占优法
    • 4）编码方法
      • ①直接栅格编码：逐行（或逐列）记录代码数据
        • 特点：处理方便，但没有压缩
      • ②压缩编码
        • a.游程长度编码
        • b.块式编码
        • c.四叉树编码
        • d.链码
  • 3.2矢量数据结构
    • 1）概念
      • 矢量数据结构是通过记录坐标的方式，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。
    • 2）特点
      • ①定位明显，属性隐含
      • ②用离散的点描述空间对象与特征
      • ③具有空间实体的拓扑关系，便于深层次分析
      • ④数据精度高，冗余度小
      • ⑤与遥感等图象数据难以结合
    • 3）数据获取
      • 由外业测量获得
      • 由栅格数据转换获得
      • 通过跟踪数字化/扫描矢量化获得
    • 4）两种最基本的结构
      • 简单的数据结构
      • 拓扑数据结构
    • 子主题
  • 3.3矢-栅比较和矢栅一体化数据结构
    • 优缺点比较
      • 栅格数据结构：数据量小、图形精度高、图形运算复杂高效、遥感影像格式不一致、输出表示抽象昂贵、数据共享不易实现、拓扑和网络分析易实现
      • 矢量数据结构：数据量大、图形精度低、图形运算简单低效、遥感影像格式接近或一致、输出表示直观便宜、数据共享易实现、拓扑和网络分析不易实现
    • 矢量、栅格数据结构的选择
      • 总的来说：数据采集阶段使用矢量数据格式，空间分析阶段主要使用栅格数据格式。