第三次、第四次：空间数据模型及数据结构

空间数据结构的类型空间数据结构的类型一、点数据结构●单个点：表示一个位置或特定的实体坐标，常用于地理定位等应用。

●多个点：表示多个位置或实体坐标的集合，可以用于点云数据等应用。

●网格点：表示点在规则网格中的分布，常用于栅格数据结构。

二、线数据结构●线段：表示连接两个点的线段，常用于道路、河流等线状实体的表示。

●多段线：表示多个线段的集合，可以用于表示道路网络、管线等复杂线状实体。

●曲线：表示非直线的线段，常用于河流弯曲等需要弯曲路径的表示。

三、面数据结构●多边形：表示有限面积的几何形状，常用于地块、建筑物等实体的表示。

●公差多边形：表示有限面积的几何形状，并可容忍一定误差，用于拓扑匹配等应用。

●多面体：表示由平面构成的立体空间，常用于建筑、地下管线等实体的表示。

四、体数据结构●三维网格：表示立体空间中的网格，常用于体积模型重建、有限元分析等应用。

●八叉树：通过递归划分空间，将三维空间表示为树状结构，常用于空间索引和快速搜索。

●四叉树：将二维空间递归划分为四个象限，常用于地理信息系统等应用。

五、高级数据结构●栅格：将空间划分为规则的网格，用于栅格数据模型，常用于遥感影像、地理信息系统等。

●拓扑关系图：记录空间要素之间的拓扑关系，常用于空间网络分析、路径规划等应用。

●网状图：表示网络结构中连接关系的图形表示，常用于交通流动分析、网络优化等应用。

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法律名词及注释：⒈拓扑关系：空间要素之间的空间关系，例如邻接、相交、包含等关系。

⒉栅格数据模型：一种将空间分为规则网格的数据模型，适用于遥感影像等栅格数据的表示和处理。

⒊有限元分析：在工程结构分析中，使用有限元法对复杂结构进行数值计算和分析的方法。

空间数据模型：场模型，要素模型，网络模型
场模型：表示在二维或者三维空间里被看做连续变化的数据。

例如可以表示地表温度，大气污染物集中程度，土壤的湿度水平等。

其中最常见的是栅格数据模型。

要素模型：强调了离散对象，根据它们界线以及组成它们或者与它们相关的其他对象，可以详细的描述离散对象。

网络模型：表示特殊对象的交互，例如水、交通。

栅格数据
矢量数据和栅格数据
常见的栅格数据类型是正方形，也有三角形和六边形等。

栅格模型中每一个网格是一个象元，每个象元有一个对应的数值，每
一个数值代表一种属性，如环境污染程度、植被覆盖类型、土地利用等空间地理现象。

网格单元的大小对地图的分辨率和计算精度起关键的作用，与计算机存储量和分辨率成反比。

网格越大，信息量越模糊（存储量小），分辨率越低。

网格越小，则反之。

要素模型：
三个地物要素对对象：点对象，线对象，多边形对象。

地理要素间的空间关系（拓扑关系）
矢量数据
影像投影运用到拓扑关系。

网络模型
网络模型将数据组织成有向结构。

结点代表数据记录，连线描述不同节点数据间的关系。

常用来表示航线、海上路线、燃气管道、交通等。

网络模型示意图。

《地理信息系统导论》复习资料（要点）陈诗吉（编）《地理信息系统导论》复习资料（要点）第一章GIS概述第一节GIS概念一、数据、信息和地理信息1、数据（1）定义：数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能转换成的数据等形式。

（2）数据项可以按目的组织成数据结构。

但数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。

2、信息信息源自数据，信息是经过加工后的数据，它对接受者有用，对决策或行为有现实或潜在的价值。

目前，学术界对信息尚未形成一致的定义。

广义的认为，信息是物质运动状态和状态改变的方式，它通过数字、语音、图像、文本、图形等媒体形式来表现，它蕴含着事物相互间联系、发展趋势、过程规律等。

3、信息的基本属性包括客观性、传输性、共享性、适应性、等级性、可压缩性、扩散性、增殖性、转换性等。

信息最主要的特点：（1）客观性：任何信息都是与客观事实紧密相关的，这是信息正确性和精确度的保证。

（2）传输性：信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端）和以一定的形式或格式提供给有关用户，也包括信息在系统内各个子系统之间的流转和交换。

（3）共享性：信息与实物不同，信息可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。

（4）适用性：可为决策提供支持。

4、信息与数据既有区别又有联系（1）信息是与物理介质有关的数据表达；数据中所包含的意义就是信息。

（2）数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可以由一种数据形式转换为其他数据形式，但其中包含的信息的内容不会改变。

（3）数据是信息的载体，但并不就是信息。

只有理解了数据的含义，对数据做出解释，才能提取数据中所包含的信息。

（4）数据是原始事实，信息是数据处理的结果。

信息必须是有意义或有用的；使用的信息必须是完整、精确、相关和及时的。

（5）人的知识、经验作用到数据上，可以得到信息，而获得信息量的多少，与人原有的知识水平有关。

地理信息系统概论复习内容第一章：地理信息系统概论数字地球：1998年美国副总统戈尔提出“数字地球”概念，即一种可以嵌入海量数据、多分辨率和三维的地球。

数字地球是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识，其核心思想是用数字化手段统一处理地球问题和最大限度地利用信息资源。

虚拟现实GIS：一种最有效的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术，主要通过虚拟建模语言（virtual reality model language, VRML）把GIS数据转换到VR中，为人们提供一个逼真的模拟环境。

地理信息科学：关于围绕地理信息系统技术的应用, 防碍其成功实施, 或在其潜在能力的理解中出现的一般性问题的研究。

1、说明GIS在几个不同发展阶段的标志性技术是什么，它们的出现如何促进GIS 的发展？答：（1）60年代GIS处于起步阶段： 1963年，R.F.Tomlinson首次提出GIS 这一术语,并建立了世界上第一个地埋信息系统——CGIS，用于处理大量土地调查资料；稍后，哈佛大学计算机图形学与空间分析实验室研制出SYMAP系统，这是一个通用的地图制图软件包，但竭力发展空间分析模型及开发相应的软件；1968年国际地理联合会(IGU)成立了地理数据收集和处理委员会，对促进地理信息系统的发展起了很大作用。

60年代，探索时期（GIS思想和技术方法的探索）人们关注什么是GIS，GIS能干什么。

（2）70年代GIS处于巩固发展阶段：由于计算机技术及其在自然资源和环境数据处理的应用，不同规模、不同专题和不同类型的地理信息系统在发达国家纷纷研制成功，如美国森林调查局--美国林业资源信息显示系统。

1976年，美国喷气推动实验室--影像信息系统IBIS。

1978年，ERDAS成立。

GIS的功能并没有得到很大发展，数据库的规模还比较小。

这期间，发展研究的重点是空间数据处理的算法，数据结构和数据库管理这三个方面。

（3）80年代GIS普及和推广：在发达国家，如加拿大、日本、英国开始将地理信息系统用于国土规划，支持资源和环境管理决策，人们把GIS与RS解决全球性问题，如全球沙漠化，全球可居住地评价，核扩散问题等。

（0784）《地理信息系统原理》网上作业题及答案1：第二次2：第一次3：第三次4：第四次5：第五次6：第六次1：[填空题]专题地图按内容可分为__________、__________和其他专题地图参考答案：自然地图、人文地图2：[填空题]拓扑空间关系分为________、________、________。

参考答案：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含1：[论述题]数字高程模型与数字地形模型参考答案：DEM（Digital Elevation Model），是国家基础空间数据的重要组成部分，它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z = f（x，y）。

当z为其他二维表面上连续变化的地理特征，如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征，此时的DEM成为DTM（Digital Terrain Models）。

数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

2：[单选题]以下说法错误的是（）A：在建立拓扑关系过程中，出现的悬挂结点都是错误的，应全部予以删除。

B：缓冲区查询是不破坏原有空间目标的关系，只是检索得到该缓冲区范围内涉及到的空间目标。

C：空间数据分层的目的便于空间数据的管理、查询、显示、分析等。

D：GIS的英文全称是：Geography Information System。

参考答案：D3：[单选题]计算最短路径的经典算法是（）。

A：HuffmannB：FreemanC：DijkstraD：Morton参考答案：C4：[填空题]4D产品包括________、________、________、________。

参考答案：DEM(数字高程模型）、DLG(数字线划图）、DRG(数字栅格图）、DOM(数字正射影像）5：[填空题]DEM的主要表示模型有__________、__________、__________。

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⒈引言⑴目的本文档旨在介绍三维空间数据模型与数据结构的概念、特点以及常用的方法和技术，以供开发人员参考。

⑵背景随着科技的发展和计算机技术的进步，三维空间数据的处理和应用日益广泛。

三维空间数据模型与数据结构是对三维空间中数据进行组织、存储和管理的重要方法，在计算机图形学、虚拟现实、地理信息系统等领域有着广泛应用。

⒉三维空间数据模型⑴定义三维空间数据模型是对三维空间中实体、属性和关系进行建模的方式。

它包括几何模型、拓扑模型和属性模型等组成部分。

⑵几何模型几何模型描述了实体的形状和位置信息，常用的几何模型有点线面模型、多边形模型和体素模型等。

⑶拓扑模型拓扑模型描述了实体之间的空间关系，主要包括邻接关系、连接关系和关联关系等。

⑷属性模型属性模型描述了实体的属性信息，如颜色、纹理、透明度等。

⒊三维空间数据结构⑴点点是三维空间中最基本的数据单元，由坐标值表示。

⑵线线由两个或多个点连接而成，表示两点之间的直线段。

⑶面面由三个或多个点构成，表示一个封闭的区域。

⑷体体由多个面组成，表示一个封闭的空间。

⒋三维空间数据管理⑴数据采集数据采集是获取三维空间数据的过程，常用的方法包括激光扫描、摄影测量和传感器等。

⑵数据存储数据存储是将采集得到的三维空间数据进行组织和存储，常用的数据存储方法有关系型数据库、面向对象数据库和文件系统等。

⑶数据查询和分析数据查询和分析是对存储的三维空间数据进行搜索和分析，常用的查询和分析方法有空间查询、属性查询和拓扑分析等。

⒌附件本文档附带以下附件：附件1：三维空间数据模型示例代码附件2：三维空间数据结构图示⒍法律名词及注释⑴数据采集法律名词解释●隐私权：指个人或组织在特定情况下不愿意个人信息被获取和使用的权利。

⑵数据存储法律名词解释●数据保护：指对存储的数据进行安全保护，防止未经授权的访问、使用和泄露。

⑶数据查询和分析法律名词解释●聚合分析：指将多个数据进行汇总和统计分析，从中得出有用的信息和洞见。