几种常见的空间数据模型课件.ppt

1、第八讲几种常见的空间数据模型 1.1.ArcViewArcView数据模型数据模型2.2.ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型ArcViewArcView数据模型数据模型qArcViewArcView采用一种混合数据模型定义和管理地理数据采用一种混合数据模型定义和管理地理数据, ,空空间数据采用无拓扑关系的矢量数据间数据采用无拓扑关系的矢量数据, ,属性数据采用关系属性数据采用关系数据库表示。数据库表示。q一个一个LayerLayer只能表示一种几何类型的空间目标。对于矢量层由只能表示一种几何类型的空间目标。对于矢量层由三个文件组成三个文件组成shpshp文件，文件，shxshx文

2、件，文件，dbfdbf文件，文件，sbnsbn、sbxsbx文件和文件和ainain、aihaih文件。文件。ShpShp文件存储无拓扑关系的几何数据，文件存储无拓扑关系的几何数据，shxshx包含包含几何数据索引，几何数据索引，dbfdbf文件存储属性数据，文件存储属性数据，sbnsbn、sbxsbx文件包含空文件包含空间索引，间索引，ainain、aihaih文件包含属性索引。文件包含属性索引。 ArcViewArcView数据模型数据模型Theme(Layer)Theme(Layer)ProjectProjectARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型qARC/INFOARC/I

3、NFO是是ESRIESRI开发的开发的GISGIS软件软件qARC/INFOARC/INFO采用一种混合数据模型定义和管理地理数据采用一种混合数据模型定义和管理地理数据q在在ARC/INFOARC/INFO中中, “ARC”, “ARC”是指用于定义地物空间位置是指用于定义地物空间位置和关系的拓扑数据结构和关系的拓扑数据结构, “INFO”, “INFO”是指用于定义地物是指用于定义地物属性的表格数据（关系数据）结构属性的表格数据（关系数据）结构q支持空间目标的矢量表示和栅格表示；支持空间目标的矢量表示和栅格表示； 位置数据用矢量和栅格数据表示；位置数据用矢量和栅格数据表示； 属性数据存储在一

4、组数据库表格中；属性数据存储在一组数据库表格中； 通过空间和属性数据的连接实现对空间数据的查询、分析和制通过空间和属性数据的连接实现对空间数据的查询、分析和制图输出。图输出。 ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型q ARC/INFO ARC/INFO的数据模型支持六种重要的数据结构的数据模型支持六种重要的数据结构 Coverage Coveragel 矢量数据表示的主要形式 GRID GRIDl 栅格数据表示的主要形式 TIN TINl 适合于表达连续表面 属性表属性表 影像影像 l 用作地理特征的描述性数据 CAD CAD图像图像 l 用作地理特征的描述性数据ARC/INFOAR

5、C/INFO数据模型数据模型q ARC/INFO ARC/INFO的数据空间特征的数据空间特征 ArcInfo ArcInfo的主要基本空间特征的主要基本空间特征l 点 定义为空间的一套XY或XYZ坐标；l 线l 定义为一系列有顺序的空间点；l 面 由一组或多组线围成的多边形；l 注记ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型q ARC/INFO ARC/INFO的数据空间特征的数据空间特征 ArcInfo ArcInfo的高级空间特征的高级空间特征 l 区划（Region） 定义为一组相互不重叠的多边形，用于描述具有相同属性单元的不连续多边形。如行政区划上的群岛、地籍上的飞地。l 事件

6、（Event） 定义为基于基本线特征基础上离起点或终点一定距离的一点。如要找高速公路上200公里处的事故点不需直接求出这一点的坐标，同时对线路或事件点修改不会造成不一致问题。l 路径（Route） 定义为基于基本线特征基础上的路由。如在道路网上划分出的公共汽车线路，不同的公共汽车线路公用部分道路时不用重复输入线特征。路径的起点或终点可不与线特征起始点或终点重合，可定义为线路上离起点或终点一定距离的点，这样就不用断开线特征。ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型q 地理相关模型（地理相关模型（GeoRelational model, CoverageGeoRelational mode

7、l, Coverage）v 在在Arc/Info 7.XArc/Info 7.X及更早期的版本中使用；及更早期的版本中使用；v 强调的是空间要素的拓扑关系。强调的是空间要素的拓扑关系。要关心点、线和多边形这些几何类型，几何与拓扑储存要关心点、线和多边形这些几何类型，几何与拓扑储存在二进制文件中，而与之相关的属性数据位于关系数据库在二进制文件中，而与之相关的属性数据位于关系数据库（DBMSDBMS）中。）中。 q 地理数据库（地理数据库（GeoDatabase）v GeoDatabase GeoDatabase是是ArcInfo8ArcInfo8之后引入的一个之后引入的一个的空间数据模的空间数据

8、模型型v 是建立在是建立在DBMSDBMS之上的之上的、的空间数据库。的空间数据库。ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型l ARC/INFO7.X ARC/INFO7.X以前版本以以前版本以CoverageCoverage作为矢量数据的作为矢量数据的基本存储单元。一个基本存储单元。一个CoverageCoverage存储指定区域内地理要素存储指定区域内地理要素的位置、拓扑关系及其专题属性。每个的位置、拓扑关系及其专题属性。每个CoverageCoverage一般只一般只描述一种类型的地理要素（一个专题描述一种类型的地理要素（一个专题ThemeTheme）。位置信）。位置信息用息用X

9、,YX,Y表示，相互关系用拓扑结构表示，属性信息用表示，相互关系用拓扑结构表示，属性信息用二维关系表存储。二维关系表存储。 RDBMS几何空间数据存储子系统GISARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型 位置数据：Cover#，Cover_ID，和X，Y，存储在LAB文件中。 属性数据：存储在PAT文件中，包含四个基本的数据项，Area，Perimeter，cover#和Cover-ID。 位置数据：不明显地存储，而是作为弧段的起始结点和终止结点存储在ARC文件中。Cover#, Cover_ID。 属性数据：存储在结点属性表NAT中，它包含3个标准数据项。ARC#, Cover#,

10、Cover_ID。 位置数据：Cover#,Cover-ID，FNODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#，坐标串,存储在ARC文件中。 属性数据：存储在结点属性表AAT中，它包含7个标准数据项。Cover#，Cover-ID，FNODE#，TNODE#，LPOLY#，RPOLY#，LENGTH。 位置数据：由一组弧段和位于多边形内的一个标示点来定义。它不直接存储坐标信息,坐标信息存储在ARC文件和LAB文件中。Cover#,Cover_ID,Lab#,Arc#1Arc#n。 属性数据：存储在结点属性表AAT中，它包含7个标准数据项。Cover#，Cover_ID，FNODE#，TN

11、ODE#，LPOLY#，RPOLY#，LENGTH 。 ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型 存储于tic文件中。 存储于bnd文件中。ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型CoverageCoverage的优点的优点 空间数据放在建立了索引的二进制文件中，属性数据则放在DBMS表（TABLES）里面，二者以公共的标识编码关连。由此拓扑关系信息，我们可以得知多边形是哪些弧段（线）组成、弧段（线）由哪些点组成、两条弧段（线）是否相连以及一条弧段（线）的左或右多边形是谁？这就是通常所说的“平面拓扑”。ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型CoverageCovera

12、ge的缺陷的缺陷q拓扑关系的建立可以由面向对象技术解决（记录在对象中）q硬件的发展，不再将存储空间的节省与否作为考虑问题的重心q计算机运算能力的提高，已经可以实时地通过计算直接获得分析结果。 ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型CoverageCoverage的缺陷的缺陷q “牵一发而动全身”，且费时 河流与国界 人井与管道ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型l 在实现上使用了标准的技术，它支持一套完整地拓扑特征集，提供了大型数据库系统在数据管理方面的所有优势（如数据的一致性、连续的空间数据集合、多用户并发操作等）。Geodatabase用更先进的几何特征（例如三维坐标

13、和Beizer曲线）、复杂网络、特征类的关系、平面几何拓扑和别的对象组织模式扩展了coverage和shape文件模型，使得。引入这种新的数据模型的目的在于让用户可以通过在他的数据中加入其应用领域的方法或行为以及其他任意的关系和规则，使数据更具智能和面向应用领域。 ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型地理数据库（地理数据库（GeoDatabaseGeoDatabase）GeoDatabGeoDatabasease的结的结构构q 要素类（要素类（Feature classFeature class） 同类空间要素的集合即为要素类。如：河流、道路、电缆等。q 要素数据集（要素数据集（F

14、eature datasetFeature dataset） 要素数据集由一组具有相同空间参考（Spatial Reference）的要素类组成。 专题归类表示专题归类表示当不同的要素类属于同一范畴当不同的要素类属于同一范畴 创建几何网络创建几何网络 在同一几何网络中充当连接点和边的各种要素类在同一几何网络中充当连接点和边的各种要素类 考虑平面拓扑考虑平面拓扑 共享公共几何特征的要素类共享公共几何特征的要素类ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型地理数据库（地理数据库（GeoDatabaseGeoDatabase）q 关系类（关系类（Relationship classRelatio

15、nship class）定义两个不同的要素类或对象类之间的关联关系定义两个不同的要素类或对象类之间的关联关系几何网络（几何网络（Geometric networkGeometric network）几何网络是在若干要素类的基础上建立的一种新的类。定义几几何网络是在若干要素类的基础上建立的一种新的类。定义几何网络时，我们指定哪些要素类加入其中，同时指定其在几何网何网络时，我们指定哪些要素类加入其中，同时指定其在几何网络中扮演什么角色络中扮演什么角色ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型地理数据库（地理数据库（GeoDatabaseGeoDatabase）q 域（域（ Domains D

16、omains ） 定义属性的有效取值范围。可以是连续的变化区间，也可以是离散的定义属性的有效取值范围。可以是连续的变化区间，也可以是离散的取值集合。取值集合。q 有效规则（有效规则（Validation rulesValidation rules） 对要素类的行为和取值加以约束的规则。如：规定不同管径的水管要对要素类的行为和取值加以约束的规则。如：规定不同管径的水管要连接，必须通过一个合适的转接头。规定一块地可以有一到三个主人。连接，必须通过一个合适的转接头。规定一块地可以有一到三个主人。q 栅格数据集（栅格数据集（Raster DatasetsRaster Datasets） 用于存放栅格数

17、据。可以支持海量栅格数据，支持影像镶嵌，可通过用于存放栅格数据。可以支持海量栅格数据，支持影像镶嵌，可通过建立建立“金字塔金字塔”索引，并在使用时指定可视范围提高检索和显示效率。索引，并在使用时指定可视范围提高检索和显示效率。q TIN Datasets TIN Datasetsq Locators LocatorsARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型地理数据库（地理数据库（GeoDatabaseGeoDatabase）ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型地理数据库（地理数据库（GeoDatabaseGeoDatabase）q Geodatabase Geodataba

18、se的拓扑关系规则的拓扑关系规则q拓扑关系规则可作用于同一要素数据集中的不同要素类或者同一要拓扑关系规则可作用于同一要素数据集中的不同要素类或者同一要素类中的不同要素。用户可以指定空间数据必须满足的拓扑关系约素类中的不同要素。用户可以指定空间数据必须满足的拓扑关系约束，譬如：要素之间的相邻关系、连接关系、覆盖关系、相交关系、束，譬如：要素之间的相邻关系、连接关系、覆盖关系、相交关系、重叠关系等。所有这些关系都对应相应的规则。重叠关系等。所有这些关系都对应相应的规则。q在城市规划应用中，两个相邻的地块之间不能有在城市规划应用中，两个相邻的地块之间不能有“飞地飞地”，我们可，我们可以有一条对应的规

19、则：以有一条对应的规则：“相邻多边形间不能存在间隙相邻多边形间不能存在间隙”。再如，当。再如，当以河流作为国界时，河流（线状）与国界线必须一致，可用规则：以河流作为国界时，河流（线状）与国界线必须一致，可用规则：“线必须被多边形边线覆盖线必须被多边形边线覆盖”。 ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型地理数据库（地理数据库（GeoDatabaseGeoDatabase）qGeoDatabaseGeoDatabase中并不实际保存拓扑关系中并不实际保存拓扑关系qGeoDatabaseGeoDatabase的拓扑属性的拓扑属性容限值容限值 指落在以此值为半径的圆形区域内的所有点被看成是一

20、致的，会指落在以此值为半径的圆形区域内的所有点被看成是一致的，会被捕捉（被捕捉（snapsnap）到一起。）到一起。精度级别精度级别 每个参与拓扑约束的要素类都可以人为地赋予一个精度级别，精每个参与拓扑约束的要素类都可以人为地赋予一个精度级别，精度级别越高，在容限值范围内需要移动时就越稳定，即：级别低的度级别越高，在容限值范围内需要移动时就越稳定，即：级别低的要向级别高的靠拢。当不同的要素类数据精度不一致时，通常应将要向级别高的靠拢。当不同的要素类数据精度不一致时，通常应将精度较高者设定为较高级别。精度较高者设定为较高级别。 ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型地理数据库（地理数据

21、库（GeoDatabaseGeoDatabase）qGeoDatabaseGeoDatabase拓扑关系检查与处理拓扑关系检查与处理以错误查看器提供拓扑关系的错误信息以错误查看器提供拓扑关系的错误信息用户可选择错误处理方式用户可选择错误处理方式用编辑工具改正这个错误 对该错误暂不处理 将该错误置为例外 ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型地理数据库（地理数据库（GeoDatabaseGeoDatabase）qGeoDatabaseGeoDatabase拓扑关系的优势拓扑关系的优势用户可自行定义哪些要素类将受拓扑关系规则约束。用户可自行定义哪些要素类将受拓扑关系规则约束。 多个点、线

22、、面要素类（层）可以同时受同一组拓扑关系多个点、线、面要素类（层）可以同时受同一组拓扑关系规则约束。规则约束。 提供了大量的拓扑关系规则（提供了大量的拓扑关系规则（8.38.3版提供版提供2525个，以后将提个，以后将提供更多）。供更多）。 用户为自己的数据可以自行指定必要的拓扑关系规则。用户为自己的数据可以自行指定必要的拓扑关系规则。 拓扑关系及规则在工业标准的拓扑关系及规则在工业标准的DBMSDBMS中进行管理，可支持多中进行管理，可支持多用户并发处理。用户并发处理。 用户可以局部建立或检查拓扑关系以提高效率。用户可以局部建立或检查拓扑关系以提高效率。ARC/INFOARC/INFO数据模

23、型数据模型地理数据库（地理数据库（GeoDatabaseGeoDatabase）精品课件！精品课件！qGeoDatabaseGeoDatabaseq在同一数据库中统一管理各种类型的空间数据；在同一数据库中统一管理各种类型的空间数据；q空间数据的录入和编辑更加准确。这得益于空间要素的合法性规则检查空间数据的录入和编辑更加准确。这得益于空间要素的合法性规则检查q空间数据更面向实际的应用领域。不在是无意义的点、线、面，而代之空间数据更面向实际的应用领域。不在是无意义的点、线、面，而代之以电杆、光缆和用地等以电杆、光缆和用地等q可以表达空间数据之间的相互关系可以表达空间数据之间的相互关系q可以更好地制

24、图。对不同的空间要素，我们可定义不同的可以更好地制图。对不同的空间要素，我们可定义不同的“绘制绘制”方法，方法，而不受限于而不受限于ArcInfoArcInfo等客户端应用已经给出的工具等客户端应用已经给出的工具q空间数据的表示更为精确。除了可用折线方式以外，还可用圆弧、椭圆空间数据的表示更为精确。除了可用折线方式以外，还可用圆弧、椭圆弧和弧和BezierBezier曲线描述空间数据的空间几何特征曲线描述空间数据的空间几何特征q可管理连续的空间数据，无需分幅、分块可管理连续的空间数据，无需分幅、分块q支持空间数据的版本管理和多用户并发操作支持空间数据的版本管理和多用户并发操作 ARC/INFOARC/INFO数据模型数据模型地理数据库（地理数据库（GeoDatabaseGeoDatabase）