1、空间关系空间关系周周 晓晓 光光Z测绘与国土信息工程系测绘与国土信息工程系1PPT课件内内 容容空间拓扑关系的描述空间拓扑关系的描述 四元交模型（四元交模型（4I模型模型）九元交模型（九元交模型（9I模型模型）基于基于Voronoi图的九元交模型（图的九元交模型（V9I模型模型）空间拓扑关系空间拓扑关系的的表达表达空间拓扑关系空间拓扑关系的的计算与查询计算与查询时空拓扑关系时空拓扑关系及及其应用其应用空间方向关系空间方向关系的的描述描述2PPT课件空间关系的概念空间关系的概念空间关系是数字环境下空间认知、空间分析、空空间关系是数字环境下空间认知、空间分析、空间推理的前提和基础。空间关系包括间推
2、理的前提和基础。空间关系包括 由空间物体的几何特性（如空间物体的地理位置与形由空间物体的几何特性（如空间物体的地理位置与形状）引起的空间关系，如：距离、方位、邻近、包含、状）引起的空间关系，如：距离、方位、邻近、包含、连通性、相似性等；连通性、相似性等；由空间对象的几何和非几何属性共同引起的空间关系，由空间对象的几何和非几何属性共同引起的空间关系，如空间分布现象中的统计相关、空间自相关、空间相如空间分布现象中的统计相关、空间自相关、空间相互作用、空间依赖等。互作用、空间依赖等。时间上的先后关系；时间上的先后关系；成因上的因果关系等。成因上的因果关系等。3PPT课件空间拓扑关系描述空间拓扑关系描
3、述陈军陈军,2002,Voronoi动态空间数据动态空间数据模型模型 4PPT课件空间拓扑关系描述空间拓扑关系描述 交互模型：是运用空间目标的整体，而不是将目交互模型：是运用空间目标的整体，而不是将目标分解为更细的组成部分，去区分和定义空间关标分解为更细的组成部分，去区分和定义空间关系，最具代表性的是系，最具代表性的是RandellRandell等人提出的空间逻等人提出的空间逻辑（辑（spatial logicspatial logic）。）。缺点：需要预先假设目标间的可能的关系，不可能保缺点：需要预先假设目标间的可能的关系，不可能保证完备性，但对每一种可能的关系，描述结果是唯一证完备性，但对
4、每一种可能的关系，描述结果是唯一的。的。交叉模型：交叉模型：4 4元组元组9 9元组模型元组模型基于基于VoronoiVoronoi图的图的9 9元组模型（元组模型（V9IV9I）5PPT课件交叉模型的内部、边界、外部的定义交叉模型的内部、边界、外部的定义补A-边界A内部A全域X对于二维简单面状目标而言，其边界A为连续曲线，内部A应是连通的，且A为一个闭包，AAA-1=X，X为整个连续空间。6PPT课件交叉模型的不包括的情况交叉模型的不包括的情况a.目标不连通b.目标为非闭包7PPT课件四元组模型四元组模型四元组模型将空间目标看作是点集，利用四元组模型将空间目标看作是点集，利用两个点集间边界、
5、内部之间的交，构成如两个点集间边界、内部之间的交，构成如下式所示的下式所示的4 4元组：元组：R R4I4I(A,B)=(A,B)=其中其中 A A、A A 是目标是目标A A的边界和内部，的边界和内部，B B和和B B 是目标是目标B B的边界和内部。的边界和内部。ooooBABABABA8PPT课件4 4元组区分的简单面域间的元组区分的简单面域间的8 8种空间拓扑关系种空间拓扑关系 ABABABBAABABABBA 序号图例语义解释4元组值1A、B相离（不相交）2 A、B相接3 A、B相等4 A包含于B，且两者边界不交5 A包含B，且两者边界不交6 A包含于B，且两者边界相交7 A包含B，
6、且两者边界相交8 A、B部分重叠ooooBABABABA9PPT课件四元组模型对线目标的内部、边界的定义四元组模型对线目标的内部、边界的定义外部A-1内部A边界A简单线状目标应满足以下条件：(a)有且仅有两个端点，A=pa,pb，且papb(b)边界A与内部A不相交，即AA=。(c)内部A与A不相交，即AA=。10PPT课件非简单线性目标举例非简单线性目标举例11PPT课件1616种简单线状目标间的拓扑空间关系种简单线状目标间的拓扑空间关系1 1 序号 图例语义解释4元组值其它4元组值等价图例1 A与B相离（不相交）2A的两边界点分别与B的两边界点相接3A的一个边界点与B的内部相接4 B的一个
7、边界点与A的内部相接5 A的内部与B的内部相交6A的一个边界点与B的一个边界点相接，且A的另一个边界点与B的内部相接 7B的一个边界点与A的一个边界点相接，且B的另一个边界点与A的内部相接 ABABABABABBAABABABABAB ooooBABABABA12PPT课件1616种简单线状目标间的拓扑空间关系种简单线状目标间的拓扑空间关系2 2 ooooBABABABAABABABABBAABAABABBABABABABABABABAB 8A的一个边界点与B的一个边界点相接，且A的内部与B的内部相交9 A的一个边界点与B的内部相接，且B的一个边界点与A的内部相接 10 A的一个边界点与B的内
8、部相接，且A的内部与B的内部相交11 B与A的内部重合 12 A的一个边界点与B的一个边界点相接，A的另一个边界点与B的内部相接，且B的另一个边界点与A的内部相接，13 A的一个边界点与B的一个边界点相接，A的另一个边界点与B的内部相接，且A的内部与B的内部相交 14 A的边界点与B的内部相接，B的一个边界点与A的内部相接，且A的内部与B的内部相交 15 A的一个边界点与B的一个边界点相接，A的另一个边界点与B的内部相接，且A的内部与B的内部相交 16 A的一个边界点与B的一个边界点相接，A的另一个边界点与B的内部相接，B的另一个边界点与A的内部相接，且A的内部与B的内部相交 13PPT课件基
9、于边界、内部和外部的基于边界、内部和外部的9元组元组 EgenhoferEgenhofer等（等（19911991）提出将空间目标的）提出将空间目标的补（补（complementscomplements）引入空间关系描述框引入空间关系描述框架。其理由是，对于一个拓扑空间的点集架。其理由是，对于一个拓扑空间的点集A A，其边界（其边界（A A）、）、内部（内部（A A）和补（和补（A A-）构成整个拓扑空间，只有把补纳入拓扑空构成整个拓扑空间，只有把补纳入拓扑空间关系描述框架，才可能得到完备的拓扑间关系描述框架，才可能得到完备的拓扑空间关系描述。空间关系描述。14PPT课件9元组元组 表达式表达
10、式用空间物体用空间物体A A的边界（的边界（A A）、）、内部（内部（A A）、）、补（补（A A-）与空间物体与空间物体B B的边界（的边界（B B）、）、内部（内部（B B）、）、补（补（B B-）两两之间的交集，构成下式所示的空间关系描述两两之间的交集，构成下式所示的空间关系描述的的9 9元组框架：元组框架：BABABABABABABABABABARooooooI),(915PPT课件9 9元组描述框架的特点元组描述框架的特点与与4 4元组相比：元组相比：9 9元组增加了元组增加了 ABAB-，A A BB-，A A-B B，A A-BB 和和A A-BB-5 5个与个与“补补”有关的交
11、集有关的交集 9 9元组所区分的面元组所区分的面 面拓扑关系的数目与面拓扑关系的数目与4 4元组元组一样一样 在描述两组线在描述两组线 线目标、线、面目标时，其描线目标、线、面目标时，其描述能力比述能力比4 4元组要强元组要强，9 9元组区分出元组区分出3333种不同种不同的线的线 线关系线关系 16PPT课件 9 9元组比元组比4 4元组能区分更多线元组能区分更多线 线关系线关系 ABABABABAB R4I(A,B)R9I(A,B)17PPT课件补在区分线补在区分线 线关系中的特点线关系中的特点 当两个简单线状目标具有相离、相接、穿当两个简单线状目标具有相离、相接、穿越（越（crosscr
12、oss）和部分重叠关系时，与和部分重叠关系时，与“补补”有关的有关的5 5个交集均为非空个交集均为非空当一个线状目标落入另一个线状目标的内当一个线状目标落入另一个线状目标的内部（如部（如equalequal，covercover）时，与时，与“补补”有关有关的某些元素会为非空值的某些元素会为非空值，与与“补补”有关的交集发挥作用有关的交集发挥作用 18PPT课件补在区分线补在区分线 线关系中的作用线关系中的作用 ABAABABABdisjoint ABoverlapmeet(2)Bcrossequalcover ABmeet(1)9员组模型区分了33种线线目标之间的空间拓扑关系 19PPT课件
13、在在4 4元组下不能区分、在元组下不能区分、在9 9元组下可以区分的线与线关系示例元组下可以区分的线与线关系示例ABABABABABAB 编号图示4 元 组 取值9元组取值简单语意解释1A的两个边界点与B的两个边界点重合 A的一个边界点在B的一个边界点上2 A的两个边界点在B的内部 A的一个边界点在B的内部3 B的两个边界点在A的内部 B的一个边界点在A的内部 20PPT课件补在区分面状目标间空间关系的作用补在区分面状目标间空间关系的作用 ABABABABBAABdisjointmeetoverlapequalcover-bycoverBA BA contains inside当两个面状目标之
14、间的拓扑关系由相离（disjoint）、相接（meet）逐步地转化为部分重叠（partially overlap）时，与“补”有关的5个交集均为非空 21PPT课件补在区分线补在区分线 面关系中的作用面关系中的作用 ABABABABABABABdisjointmeet(1)meet(2)cover(3)overlapcover(2)cover(1)9员组模型区分了19种线面目标之间的空间拓扑关系 22PPT课件 9 9元组模型存在的若干问题元组模型存在的若干问题 1两个目标的两个目标的“补补”高度重叠高度重叠 BCDA RABRACRADA-B-23PPT课件无法区分不同的空间相离关系无法区分
15、不同的空间相离关系 ABABCBA24PPT课件A A的的“补补”是是C C及其自身的线性函数及其自身的线性函数 当当C C为常量时，为常量时，A A的外部（定义为补）与其自身线的外部（定义为补）与其自身线性相关性相关.这就解释了为什么在一些情况下这就解释了为什么在一些情况下9 9元组与元组与4 4元组效果相同（元组效果相同（Chen et al.,2000Chen et al.,2000）。）。()()()()()()BBCAACBAACBAACBBCABABABBCABABA)B,A(R000000000000925PPT课件线目标的内部与其外部相接线目标的内部与其外部相接一维空间中线目标
16、一维空间中线目标的的边界将其内部与外部隔离开边界将其内部与外部隔离开；根据点集拓扑的定义，一个空间目标的边界将其根据点集拓扑的定义，一个空间目标的边界将其内部与外部隔离开来，内部与外部隔离开来，这意味着二维空间中的线这意味着二维空间中的线目标只有边界目标只有边界，内部应为空内部应为空，且其边界为线目标且其边界为线目标本身，而不是其两个边界点本身，而不是其两个边界点 。边界（端点）内部（线）外部（晕渲部分）线目标的内部与其外部相接26PPT课件简单空间目标的限制简单空间目标的限制 9 9元组框架将所研究的空间目标限定为：元组框架将所研究的空间目标限定为：简单点（无大小、无形状）、简单点（无大小、
17、无形状）、简单线（不能够自交，有且有两个不重合的简单线（不能够自交，有且有两个不重合的边界点）、边界点）、简单面（区域边界必须连通）简单面（区域边界必须连通）27PPT课件9 9元组不能区分含空洞目标间的空间关系元组不能区分含空洞目标间的空间关系 AB B ABA A AB AB AB AB ABAB 28PPT课件空间目标的空间目标的“补补”难以计算难以计算难以计算与难以计算与“补补”有关的有关的5 5个交集个交集 A AB B-，A A0 0B B-，A A-B B，A A-B B0 0和和A A-B B-。难以根据空间目标的几何数据直接计算两难以根据空间目标的几何数据直接计算两个目标间的
18、交集个目标间的交集难以根据难以根据9 9元组值去检索那些具有某种空元组值去检索那些具有某种空间关系的目标间关系的目标这给基于这给基于9 9元组的空间关系操作带来了较大困元组的空间关系操作带来了较大困难难 29PPT课件基于基于Voronoi图的图的9元组描述框架元组描述框架 用每一空间目标的用每一空间目标的“势力范围势力范围”作为其外作为其外部部 Chen,Li,Li,.Gold,1997Chen,Li,Li,.Gold,1997。在给定空间边界的情况，空间目标的在给定空间边界的情况，空间目标的VoronoiVoronoi势力范围一般是有限的，每一个势力范围一般是有限的，每一个目标的目标的Vo
19、ronoiVoronoi势力范围与有限个目标的势力范围与有限个目标的VoronoiVoronoi势力范围相邻势力范围相邻 30PPT课件平面普通平面普通VoronoiVoronoi图图 的定义的定义对对P=pP=p1 1,p,p2 2,.p,.pi i,p pj j,.,.p pn n，(2n,(2n,，ijij，i i，j j I In n)，由由 给出的区域称为生长点给出的区域称为生长点p pi i 的的Voronoi Voronoi 多边形多边形,而而所有生长点所有生长点p p1 1,p,p2 2,.,.,p pn n 的的VoronoiVoronoi多边形的集多边形的集 构成了构成了P
20、 P的的VoronoiVoronoi图。图。njIjijppdippdpipV,),(),()()(),.,3(),2(),1(npVpVpVpVV 31PPT课件离散生长点的离散生长点的VoronoiVoronoi图图 若用形象的比喻来说，可看作是这组生长点以等同速度向四周扩张，直到相遇为止，扩张过程全部结束 32PPT课件点状生长目标的点状生长目标的VoronoiVoronoi图及其基本元素图及其基本元素 pi pk pj v(pi)Voronoi 边 Voronoi 结点 相邻生长点 同心圆 B(pi,pj)由B(pi,pj)所围的半平面 33PPT课件 Voronoi 图的若干重要性质
21、图的若干重要性质 势力范围特性（势力范围特性（influence regioninfluence region）侧向邻近特性（侧向邻近特性（lateral adjacencylateral adjacency）线性特性线性特性 （linear linear behaviourbehaviour）局域动态特性（局域动态特性（local local dynamizationdynamization）与与Delaunay Delaunay 三角网对偶三角网对偶(Dual of Dual of DelaunayDelaunay triangulation)triangulation)34PPT课件势力
22、范围特性势力范围特性对一个空间生长目标而言，凡落在其对一个空间生长目标而言，凡落在其VoronoiVoronoi多边形范围内的空间点均距其最多边形范围内的空间点均距其最近。因此，该近。因此，该VoronoiVoronoi多边形在一定程度多边形在一定程度上反映了其影响范围，或称势力范围上反映了其影响范围，或称势力范围 35PPT课件VoronoiVoronoi势力范围势力范围 的定义的定义点目标：指点的点目标：指点的VoronoiVoronoi区域自身；区域自身；线目标：指线的线目标：指线的VoronoiVoronoi区域自身；区域自身；不含空洞的实心面目标：指面的不含空洞的实心面目标：指面的V
23、oronoiVoronoi区域自身；区域自身；含有空洞的面目标（环状目标）：指环的含有空洞的面目标（环状目标）：指环的VoronoiVoronoi区域自身及环的空洞区域的并集。区域自身及环的空洞区域的并集。36PPT课件点、线、面的点、线、面的VoronoiVoronoi势力范围势力范围 37PPT课件侧向邻近特性侧向邻近特性房屋Voronoi边道路38PPT课件线性特性线性特性Voronoi Voronoi 图是具有图是具有n n个多边形和至少三个个多边形和至少三个节点的平面图节点的平面图(planar graph)planar graph)n nv v2n-5 2n-5 这表明这表明Vor
24、onoi Voronoi 图的图的size size 随空间生长目随空间生长目标个数标个数n n成线性比例增加，具有并不复杂成线性比例增加，具有并不复杂的结构。这种线性特性是的结构。这种线性特性是Voronoi Voronoi 图得以图得以广泛应用的主要原因之一广泛应用的主要原因之一。39PPT课件最大空圆最大空圆 对对Voronoi Voronoi 图中的每一图中的每一个节点（个节点（vertexvertex）q qi i QqQq1 1,q qnvnv 来说来说,至少有三条至少有三条VoronoiVoronoi边通边通过。换言之，若过过。换言之，若过q qi i作作一圆一圆C Ci i，则
25、则C Ci i将通过三个将通过三个或更多的生长点。而或更多的生长点。而C Ci i是过是过q qi i的最大空圆（的最大空圆（the the largest empty circlelargest empty circle）40PPT课件局域动态特性局域动态特性 每一个每一个Voronoi Voronoi 多边形的平均边数不超过多边形的平均边数不超过6 6。这表明删除或增加一个空间生长目标，。这表明删除或增加一个空间生长目标，一般只影响一般只影响6 6个左右的相邻空间生长目标。个左右的相邻空间生长目标。换言之，对换言之，对VoronoiVoronoi图的修改只影响局部图的修改只影响局部范围。范
26、围。41PPT课件与与Delaunay Delaunay 三角网对偶三角网对偶 DelaunayDelaunay三角形三角形的边数和的边数和VoronoiVoronoi图的边图的边数是相同的。若数是相同的。若将将DelaunayDelaunay边的边的端点称为端点称为DelaunayDelaunay结点，结点，其实际上就是对其实际上就是对应的应的VoronoiVoronoi图图的生长点。的生长点。42PPT课件基于基于Voronoi Voronoi 图的图的9 9元组元组（V9I）A Av v、B Bv v分别分别为为A A、B B的的 VoronoiVoronoi区域区域 VVVVVVBAo
27、BABABoAoBoABoABAoBABAB)(A,RV9I43PPT课件V9I区分相离关系区分相离关系 ABABC44PPT课件V9IV9I区分其余几种区域空间关系区分其余几种区域空间关系 ABABABa b cBAABABABd e f g45PPT课件基于基于VoronoiVoronoi距离的距离的k k阶邻近阶邻近 设任意两个空间目标设任意两个空间目标Pi，Pj之间的之间的Voronoi区域的区域的最少个数最少个数k为其间的为其间的Voronoi距离，记为距离，记为vd(Pi,Pj)，一般地一般地vd(Pi,Pj)0，当当Pi=Pj时，时，vd(Pi,Pj)=0；我们规定当我们规定当P
28、i Pj 或或Pi Pj时，时，vd(Pi,Pj)=0。对对于图于图330来说，来说，vd(A，A)=0，vd（A，B）=1，vd（A，C）=1，vd（A，D）=2，vd（A，G）=3。当当Voronoi距离值为距离值为0时，两目标最邻近，值时，两目标最邻近，值为为1时两目标较邻近，值越大说明邻近程度越弱。时两目标较邻近，值越大说明邻近程度越弱。46PPT课件面状目标的面状目标的Voronoi距离图距离图 ACDEFGBvd(A，A)=0vd（A，B）=1vd（A，C）=1vd（A，D）=2vd（A，G）=3。当Voronoi距离值为0时，两目标最邻近，值为1时两目标较邻近，值越大说明邻近程度
29、越弱。47PPT课件k阶邻近关系阶邻近关系 设设Pi,Pj 是空间目标集合是空间目标集合P中的任意两个目中的任意两个目标，如果其标，如果其Voronoi区域区域V（Pi），），V（Pj）存在，且存在，且vd(Pi,Pj)为为k，则称则称Pi与与Pj之间存之间存在在k阶邻近关系。阶邻近关系。vd(Pi,Pj)=k48PPT课件空间拓扑关系描述存在的问题空间拓扑关系描述存在的问题 包含空洞等复杂对象的空间拓扑关系的描包含空洞等复杂对象的空间拓扑关系的描述问题；述问题；对线状目标间空间拓扑关系的描述方法；对线状目标间空间拓扑关系的描述方法；对体状目标间空间拓扑关系的描述方法；对体状目标间空间拓扑关系
30、的描述方法；BABABA一个连续边界区域与一非连续边界区域之间的三种拓扑关系Three topologically distinct relations between two-dimensional objects with holes49PPT课件体状目标间空间拓扑关系的描述体状目标间空间拓扑关系的描述(郭薇郭薇,陈军陈军,1997）50PPT课件现有方法现有方法无法区分地块间的三种相邻关系无法区分地块间的三种相邻关系BAab四元组模型无法区分地块间的三种相邻关系BAabBAab（1）（2）（3）B B0A0 相邻（meet）A 51PPT课件空间拓扑关系的表达空间拓扑关系的表达陈军陈军,
31、2002,Voronoi动态空间数据模型动态空间数据模型 龚健雅，龚健雅，2001，地理信息系统基础，地理信息系统基础52PPT课件传统传统GIS中拓扑关系的显式表达中拓扑关系的显式表达 空空 间间 对对 象象G GI IS S 数 据 输 入 数 据 存 储 数 据 编 辑 数 据 输 出 数 据 检 索 空 间 分 析图图 形形 数数 据据 库库 矢 量 数 据 珊 格 数 据拓拓 扑扑 关关 系系 集集 连 通 相 交 包 含属属 性性 数数 据据 库库 纯 属 性 数 据 关 联 数 据 管 理 数 据 图形数据提取属性数据提取拓 扑关 系建 立拓 扑关 系维 护53PPT课件拓扑关系
32、的表达拓扑关系的表达拓扑关系的表达方法：拓扑关系的表达方法：全显式全显式 部分显式部分显式 隐式表达隐式表达全全显式表达一般包括：全全显式表达一般包括：结点结点弧段关系表弧段关系表 弧段弧段面域关系表面域关系表 面域面域弧段关系表弧段关系表 弧段弧段结点关系表结点关系表 弧段弧段结点结点-面域关系表面域关系表54PPT课件面域面域弧段关系表弧段关系表55PPT课件弧段弧段结点关系表结点关系表56PPT课件结点结点弧段关系表弧段关系表57PPT课件弧段弧段面块关系表面块关系表58PPT课件弧段弧段结点结点-面块关系表面块关系表59PPT课件ARC/INFO图层下的点、弧段和多边形数据组织图层下的
33、点、弧段和多边形数据组织 空间数据文件LAB点文件ARC弧段文件 PAL多边形文件PAXPAL的索引属性数据文件ARX弧段索引AAT弧段属性 PAT多边形属性 TIC配准点文件 BND边界文件Coverage图层文件60PPT课件ARCINFO的的 拓扑数据结构拓扑数据结构ARC/INFOARC/INFO软件记录空间数据及其拓扑关系软件记录空间数据及其拓扑关系的文件主要有的文件主要有LABLAB、ARCARC、PALPAL、AATAAT、NATNAT、PATPAT等组成等组成.(1)点文件点文件LAB -LAB -LAB文件用来记录点要素文件用来记录点要素(如井位、如井位、电线杆和水塔等电线杆
34、和水塔等)的信息的信息 61PPT课件点文件点文件LAB-LABLAB文件用来记录点要素文件用来记录点要素(如井位、电线如井位、电线杆和水塔等杆和水塔等)的信息的信息用户标识码内部标识码XY坐标62PPT课件弧段文件ARC弧段内部标识码标志信息弧段用户标识码起始结点码终止结点码左多边形右多边形点数坐标串 ARC文件用来表示线状要素、多边形的边界或二者同时表示.一个线状要素可以由许多弧段组成-每个弧段都分配一个用户标识码,其位置和形状则由一系列(X,Y)坐标对来表示.63PPT课件多边形信息文件多边形信息文件PAL/AAT AAT 一个多边形信息由一组拓扑上组成多边一个多边形信息由一组拓扑上组成
35、多边形的弧段及于多边形内的一个标识点来形的弧段及于多边形内的一个标识点来定义定义.用标识点给多边形指定一个用户标用标识点给多边形指定一个用户标识码识码,并通过标识码与多边形属性文件中并通过标识码与多边形属性文件中的相应记录建立联系的相应记录建立联系.多边形拓扑信息主多边形拓扑信息主要存在要存在PALPAL文件中文件中,其存贮结构为其存贮结构为:多边形内部标识码标志信息组成多边形的弧段数n弧段1内部标识码始(终)结点码左(右)多边形内部标识码弧 段 n内部标识码始(终)结点码左(右)多边形内部标识码64PPT课件属性数据的表达属性数据的表达空间目标的属性特征分类：空间目标的属性特征分类：类别特征
36、：类别特征：即该对象是什么即该对象是什么 一般用类别编码来表达一般用类别编码来表达 说明信息：说明信息：解决两个同类目标的不同特征解决两个同类目标的不同特征问题：问题：如道路的宽度、等级、路面质量等如道路的宽度、等级、路面质量等用属性数据结构和表格说明来表达用属性数据结构和表格说明来表达65PPT课件Geostar 的空间数据及拓扑关系表达的空间数据及拓扑关系表达66PPT课件Geostar 的属性数据及与空间数据的联接的属性数据及与空间数据的联接167PPT课件Geostar 的属性数据及与空间数据的联接的属性数据及与空间数据的联接268PPT课件拓扑数据组织与维护的问题拓扑数据组织与维护的
37、问题 开销大开销大拓扑关系的数据组织较为复杂拓扑关系的数据组织较为复杂 GISGIS拓扑数据模型的数据结构非常复杂，拓扑数据模型的数据结构非常复杂，与拓扑关系相关的数据在总数据量中占有较大比重与拓扑关系相关的数据在总数据量中占有较大比重 在在Arc/Info的的13种数据文件中，有种数据文件中，有5 类与拓扑关系表达有关类与拓扑关系表达有关 拓扑关系的数据生成耗时费力拓扑关系的数据生成耗时费力 仅表达了部分空间关系仅表达了部分空间关系 拓扑数据的动态维护任重道远拓扑数据的动态维护任重道远 69PPT课件空间拓扑关系的计算与查询空间拓扑关系的计算与查询赵仁亮赵仁亮,2002,基于基于Vorono
38、i图的图的空间空间关系计算研究，中南大学博士论文关系计算研究，中南大学博士论文70PPT课件部分空间拓扑关系可通过查询获得部分空间拓扑关系可通过查询获得对于显式地存储了点、线、面目标间的一对于显式地存储了点、线、面目标间的一些拓扑关系的情况，其拓扑关系可通过查些拓扑关系的情况，其拓扑关系可通过查询操作而获得，实现简单的空间分析，避询操作而获得，实现简单的空间分析，避免对空间目标具体位置的度量和计算免对空间目标具体位置的度量和计算 71PPT课件基于基于V4T的拓扑关系计算的逻辑流程的拓扑关系计算的逻辑流程72PPT课件时空拓扑关系及其应用时空拓扑关系及其应用73PPT课件基于基于INTERAL
39、的的13种时态关系种时态关系 Allen 1983Interval Relation Equivalent Relations Endpointsts t+s-t=s (t-=s-)&(t+=s+)t overlaps s (t-s-)&(l+s-)&(t+=s-)&(t+s+)74PPT课件基于基于INTERAL的的13种时态关系种时态关系75PPT课件基于基于INTERAL的的13种时态关系图形表达种时态关系图形表达Allen，199176PPT课件基于时态区间基于时态区间8种时态拓扑关系种时态拓扑关系舒红，舒红，1997在在4I框架的框架的16种拓扑关系基础上剔除其中的种拓扑关系基础上剔
40、除其中的8种得出有效的种得出有效的8种时态拓扑关系，图形描述如下：种时态拓扑关系，图形描述如下：两时态目标间的时态拓扑关系两时态目标间的时态拓扑关系 77PPT课件时态关系与时态拓扑关系对照表时态关系与时态拓扑关系对照表舒红，舒红，1997将有效的将有效的8种时态拓扑关系与种时态拓扑关系与ALLEN提出的提出的13种时态关种时态关系的比较系的比较 78PPT课件9I框架和框架和4I框架的等价性框架的等价性940000000000011IIIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJIJCoension IRIDim IRDim I框架框架dim(,)()()79PPT课件8种时空拓扑关系种
41、时空拓扑关系CHRISTOPHE CLARAMUNT and BIN JIANG 2000，提出提出8种时空拓扑关系。种时空拓扑关系。80PPT课件空间对象的空间对象的104 种时空关系种时空关系CHRISTOPHE CLARAMUNT and BIN JIANG 2000提出提出104 种时种时空关系（不考虑时态方向为空关系（不考虑时态方向为71种）。种）。81PPT课件宗地间父子关系的查询宗地间父子关系的查询 82PPT课件子宗地子宗地-父宗地关系表父宗地关系表 父宗地子宗地变 更 时间其 他 变更属性P1P2t1P1P3t1P2P5t2P4P5t2王康弘，中国科学院地理科学与资源研究所2
42、000年博士学位论文 83PPT课件地块间的时空拓扑关系地块间的时空拓扑关系常征常征1997，父子地块间的时空拓扑关系：，父子地块间的时空拓扑关系：1、空间上的交叉性；、空间上的交叉性；2、时间上的邻接性。、时间上的邻接性。84PPT课件两地块在时态区间上的拓扑关系两地块在时态区间上的拓扑关系85PPT课件时空拓扑关系问题讨论时空拓扑关系问题讨论时态问题的讨论时态问题的讨论ALLEN 在提出两个时态区间的在提出两个时态区间的13种时态关种时态关系时没有证明其完整性；系时没有证明其完整性；将点集拓扑理论用于时态描述的意义值得将点集拓扑理论用于时态描述的意义值得怀疑，怀疑，9I框架与框架与4I框架
43、等价只能描述框架等价只能描述8种所种所谓时态拓扑关系，不能完全的、唯一的描谓时态拓扑关系，不能完全的、唯一的描述述ALLEN的的13种时态关系。种时态关系。86PPT课件空间方向关系的描述空间方向关系的描述曹曹 菡菡,2002，空间关系推理的知识表示与推理机制研究空间关系推理的知识表示与推理机制研究,武武 汉汉 大大 学博学博 士士 学学 位位 论论 文文 87PPT课件方向关系描述方向关系描述方向关系表示了两个空间实体间的一种空间顺序，方向关系表示了两个空间实体间的一种空间顺序，如东、南、西、北、东南等如东、南、西、北、东南等方向关系的定性表示模型方向关系的定性表示模型:基于锥形的方向关系表
44、示模型基于锥形的方向关系表示模型 基于投影的方向关系表示模型基于投影的方向关系表示模型 将空间目标的表示限制为一个抽象点，忽略了目标的将空间目标的表示限制为一个抽象点，忽略了目标的大小和形状对方向关系表示的影响大小和形状对方向关系表示的影响 而最小外接矩形表示法使用目标的最小外接矩形代表而最小外接矩形表示法使用目标的最小外接矩形代表目标本身，对目标间方向关系的表示欠准确，也容易目标本身，对目标间方向关系的表示欠准确，也容易产生错误的查询结果产生错误的查询结果 88PPT课件方向关系的主方向关系方向关系的主方向关系 两方向关系：两方向关系：E（东）、东）、W（西），西），S（南）、南）、N（北）
45、；北）；四方向关系：四方向关系：E、S、W、N；八方向关系八方向关系E、S、W、N、SE（东南）、东南）、NE（东北）、东北）、SW（西南）、西南）、NW（西北）；西北）；十六方向关系：十六方向关系：E、S、W、N、SE（东南）、东南）、NE（东北）、东北）、SW（西南）、西南）、NW（西北）、西北）、SSE（东南南）、东南南）、NNE（东北北）、东北北）、ENE（东北东北东）、东）、ESE（东南东）、东南东）、SSW（西南南）、西南南）、WSW（西南西）、西南西）、WNW（西北西）、西北西）、NNW（西北北）等西北北）等89PPT课件主方向关系主方向关系NWESOSOWENNENNWWESW
46、SSEOOWESWSSENNWNEOSNOWE90PPT课件以面目标为参照目标的基于投影的以面目标为参照目标的基于投影的8方向关系描述模型方向关系描述模型 NAWANWASWASEAEANEASAOANAWANWASWASEAEANEASAOANAWANWASWASEAEANEASAOAB91PPT课件基于格网阵列表达具有实际意义的基于格网阵列表达具有实际意义的218218种方向关系种方向关系 92PPT课件Allen的基于区间的方向关系（的基于区间的方向关系（169169）93PPT课件以点目标为参照目标的以点目标为参照目标的8方向关系表示模型方向关系表示模型 NENNWWESW SSEOO
47、WESWSSENNWNENENNWWESW SSEOOWESWSSENNWNENWWESW SSEON NEOWESWSSENNWNE94PPT课件以线目标为参照目标的以线目标为参照目标的8方向关系表示模型方向关系表示模型 OWESWSSENNWNEV2V1OWESWSSENNWNEV2V1OWESWSSENNWNEV3V4OWSWSENNWNEV3V4ESOWESWSENNWNEV3V4SOWSWSSENNWNEV2V1EOWESWSSENNWNEOWESWSSENNWNEOWESWSSENNWNEONENNWWESWSSENENNWWESWSSEONENNWWESWSSEO95PPT课件96PPT课件
