《gis数据组织与结构》

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1、GIS数据组织与结构1、空间数据建模2、空间数据模型的概念3、矢量数据模型4、栅格数据模型5、矢量和栅格模型的转换现实世界和数学模型的关系：一幅地图是一个符号系统，通过制图学家处理后得到现实世界的简化描述；存储数字地图的计算机文件也是一种符号系统，它以数字代码来表现图形符号。数据建模与数据模型数据是对现实世界状况的数字符号记录。由于计算机的数字化特征，数据项必须是离散的，以便于进行数字处理和操作，因此，地理空间的表达也必须是离散化的。数据建模是指把现实世界的数据组织为有用且能反映真实信息的数据集的过程。按一定的方案建立的数据逻辑组织方式叫数

2、据模型。数据建模的三个步骤：1、选择一种数据模型来对现实世界的数据进行组织；2、选择一种数据结构来表达该数据模型；3、选择一种适合于该数据结构的文件格式。一种空间数据建模可能有几种可选的数据模型，而每一种数据结构又可能有多种文件格式。模型的作用GIS中，模型，尤其是数学模型起着十分重要的作用。由于模型是对客观世界中解决各种实际问题所依据的规律和过程的抽象或模拟，因此能有效地帮助人们从各种因素之间找出因果关系或者联系，有利于问题的解决。模型的建立是数学或者技术问题，但它必须以广泛的、深入的专业研究为基础，专业研究的深入程度决定了所建模型的质量

3、和效果，而模型的质量和数量又决定了系统中数据使用的效率和深度。空间数据建模与空间数据模型空间数据建模的基本任务是，针对所研究的空间现象或问题，描述GIS的空间数据组织，设计空间数据库模式，这包括定义空间实体及其相互之间的关系，确定数据实体或目标及其关系，设计在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构等。空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，为描述空间数据组织和设计空间数据库模式提供了基本的方法。一般来说，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个有机联系的层次所组成。空间数据模型的三个层次1、空间概

4、念数据模型关于空间实体及实体间联系的抽象概念集。不同的人从不同的角度会形成不同抽象集，形成了不同的用户视图，称之为外模式。GIS空间概念数据模型要考虑用户需求的共性，用统一的语言描述和综合、集成各用户视图。目前广泛采用的是基于要素对象的矢量数据模型和基于连续铺盖场模型的栅格数据模型。2、空间逻辑数据模型是根据前述的概念数据模型确定的空间数据库信息内容（空间实体及相互关系），具体地表达数据项、记录等之间的关系。1）结构化逻辑数据模型显式表达数据实体之间关系的树形结构。层次数据模型是按树形结构组织数据记录，以反映数据之间的隶属或层次关系。网络数

5、据模型是层次数据模型的一种广义形式，是若干层次结构的并，其优点是能反映现实世界中极为常见的多对多联系，缺点是复杂。2）面向操作的逻辑数据模型关系数据模型是用二维表格表达数据实体之间的关系，用关系操作提取或查询数据实体之间的关系，因此称之为面向操作的逻辑数据模型。优点是灵活简单，但表示复杂关系时比其他数据模型困难；当数据构成多层联系时，存储空间利用效率较低。当前的趋势是将两者优点结合起来，形成新的或改进的逻辑数据模型，如扩展的网络模型、面向对象的数据模型等。3、物理数据模型描述空间数据在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构。1）物理表示与

6、组织层次模型－－物理邻接法、表结构法、目录法；网络模型－－变长指针表、位图法、目录法等；关系模型－－关系表2）空间数据存取“存”－－从内存写一块到外存；“取”－－从外存写一段到内存。（1）文件结构法（2）索引文件：提高存取效率的基本方法。可有多级索引。如B树、B＋树等。（3）点索引结构：将空间定位数据及其属性看作为多维空间中的点，采用栅格索引、四叉树、R树、KD树等多维点索引结构进行索引。小结：数据模型与数据结构数据模型的三个层次概念模型逻辑模型物理模型数据结构的两个层次逻辑结构物理结构数据模型的本质概念模型是认知方式的约定逻辑模型是记录方

7、式的约定物理模型是存贮方式的约定数据模型的本质是一种约定（映射关系）－－指数据的编码方式和组织形式，以便于计算机进行存储空间数据模型概念模型逻辑模型物理模型场/域模型对象模型矢量模型栅格模型空间数据模型（SpatialDataModel）场/域模型（FieldModel）对象模型（ObjectModel）矢量模型（VectorModel）栅格模型（RasterModel）概念模型：场/域模型概念：将地理空间理解为连续的、具有属性描述的空间位置的集合。记录格式：位置1，属性；位置2，属性；…；位置n，属性。适用场合：地物具有连续分布特征（界

8、线模糊）。实例：地形要素（高程、坡度、坡向）；气侯要素（温度、降水）。Thefield-basedmodeltreatsgeographicspaceaspopulatedbyo