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三维GIS空间数据模型PPT课件

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GIS3_空间数据模型(阅读).ppt

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要素模型
SCAU Lectures 2010 @ GIS
3.2.2 场模型
场模型，也称作域（field）模型，是把地理空间中的现 象作为连续的变量来看待，如大气污染程度、地表温度、 地形高度等。
SCAU Lectures 2010 @ GIS
3.2.3 网络模型
网络模型可看成对象模型的一个特例，它是由点对象和 线对象之间的拓扑空间关系构成的，用以描述公路、通 信线路、管道、物质流、信息流等地理事物和现象。
空间数据模型
SCAU Lectures 2010 @ GIS
3. 空间数据模型
为了能够利用地理信息系统工具解决现实世 界中的问题，首先必需将复杂的地理事物和现象 简化和抽象到计算机中进行表示、处理和分析。 这就需要对现实世界进行抽象建模，其结果就是 空间数据模型。 地理空间与空间抽象 空间数据概念模型 空间数据与空间关系 空间数据逻辑模型
语义表达能力强 作为用户与GIS软件之间交流的形式化语言，应用于用户理解 （如ER模型）； 独立于具体计算机实现 尽量与系统的逻辑模型保持同一的表达形式，不需要任何转换， 或者容易向逻辑数据模型转换。
SCAU Lectures 2010 @ GIS
SCAU Lectures 2010 @ GIS
逻辑数据模型
空间现象
客观世界的现象划分为5类： 可精密观测的自然对象（如建筑物边界） 受采样限制的自然对象（如河流的边界） 受定义限制的自然对象（如植被覆盖率大小和范围） 不规则的人为对象（如行政区）
规则的人为对象（栅格、立方体元）
SCAU Lectures 2010 @ GIS
空间实体
对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的不可再分割 的同类对象，就是地理空间实体，简称空间实体。

GIS课件第3章 空间数据模型

GIS课件第3章 空间数据模型

第3章空间数据模型为了能够利用地理信息系统工具解决现实世界中的问题，首先必需将复杂的地理事物和现象简化和抽象到计算机中进行表示、处理和分析。

本章从空间认知的角度讲述了对现实世界进行抽象建模的过程，其结果就是空间数据模型；空间数据模型可以归纳为空间概念模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个层次。

空间概念数据模型包括：场模型：用于描述空间中连续分布的现象；对象模型：用于描述各种空间地物；网络模型：可以模拟现实世界中的各种网络。

常用的空间逻辑数据模型有矢量数据模型、栅格数据模型和面向对象模型等。

在讲述空间数据模型的同时，又介绍了空间实体和空间关系等相关概念。

3.1地理空间与空间抽象3.1.1地理空间与空间实体在地理学上，地理空间（Geographic Space）是指地球表面及近地表空间，是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域，地球上最复杂的物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程就发生在该区域。

在地理空间中存在着复杂的空间事物或地理现象，它们可能是物质的，也可能是非物质的，如山脉、水系、土地类型、城市分布、资源分布、道路网系、环境变迁等。

地理空间中的这些空间事物或地理现象就代表了现实世界；而地理信息系统即是人们通过对各种各样的地理现象的观察抽象、综合取舍，编码和简化，以数据形式存入计算机内进行操作处理，从而达到对现实世界规律进行再认识和分析决策的目的。

地理空间实体就是对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果，简称空间实体，它们的一个典型特征是与一定的地理空间位置有关，都具有一定的几何形态，分布状况以及彼此之间的相互关系。

空间实体具有4个基本特征：空间位置特征、属性特征、时间特征和空间关系。

1．空间位置特征表示空间实体在一定的坐标系中的空间位置或几何定位，通常采用地理坐标的经纬度、空间直角坐标、平面直角坐标和极坐标等来表示。

空间位置特征也称为几何特征，包括空间实体的位置、大小、形状和分布状况等。

GIS空间数据结构课件

GIS空间数据结构课件

椭球体与基准面之间的关系是一对多的关 系，也就是基准面是在椭球体基础上建立 的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭 球体能定义不同的基准面，如前苏联的 Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基 准面都采用了Krassovsky椭球体，但它们 的基准面显然是不同的。
我国3个椭球体参数如下
3）对数据处理信息的说明，如量纲的转换等；
4）对数据转换方法的描述；
5）对数据库的更新《G、IS空集间数据成结构等》PP的T课件说明。
3、元数据的主要作用
1）帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据、 建立数据文档，并保证即使其主要工作人员离退 时，也不会失去对数据情况的了解；
2）提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、 数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售 等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据；
《GIS空间数据结构》PPT课件
2、1980年中国国家大地坐标系，具体参数 为：
赤道半径（a）＝6378140.0000000000m 极半径（b）＝6356755.2881575287m 地球扁率（f）＝（a－b）/a＝1/298.257 1980年中国国家大地坐标系的大地原点，
设在陕西省泾阳县永乐镇，称西安原点。
《GIS空间数据结构》PPT课件
二、矢量数据的特点
➢ 可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。 例如建立封闭多《G边IS空形间数据，结构实》P现PT课道件 路的选取，进行 最佳路径的计算等等。
2．3 空间数据的计算机表示
以ARC/INFO矢量数据模型的系统为例 ➢ 首先，从逻辑上将空间数据抽象为不同的专题或层 。
《GIS空间数据结构》PPT课件
其次，将一个专题层的地理要素或实体分解 为点、线或面状目标 。每个目标的数据由 定位数据、属性数据和拓扑数据组成。具 有相同的分类码的同类目标组成类型，— 类或相近的若干类构成数据层，若干数据 层构成图幅，全部数据组成数据库。

GIS地理信息系统空间数据结构ppt课件

GIS地理信息系统空间数据结构ppt课件
17
要素（对象）模型
基于要素的空间模型强调了个体现象，该现象以独立的方式或者以与其它现象之 间的关系的方式来研究。任何现象，无论大小，都可以被确定为一个对象 （Object），假设它可以从概念上与其邻域现象相分离。一个实体必须符合三个 条件： 可被识别； 重要（与问题相关）； 可被描述（有特征）。
第三章 空间数据结构
§3-1空间实体及其描述 §3-2矢量数据结构 §3-3栅格数据结构
;.
1
§3-1空间实体及其描述 一、地理实体（空间实体）---GIS处理对象
1、定义： 指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具体有概括性，复杂
性，相对意义的概念。 2、理解：
地理实体类别及实体内容的确定是从具体需要出发的，例如，在全国地图上由于 比例尺很小，武汉就是一个点，这个点不能再分割，可以把武汉定为一个空间实体， 而在大比例尺的武汉市地图上，武汉的许多房屋，街道都要表达出来，所以武汉必须 再分割，不能作为一个空间实体，应将房屋，街道等作为研究的地理实体，由此可见， GIS中的空间实体是一个概括，复杂，相对的概念。
18
场模型 （把空间现象作为连续变量看待） 对于模拟具有一定空间内连续分布特点的现象来说，基于场的观点是合适的。根
据应用的不同，场可以表现为二维或三维。一个二维场就是在二维空间中任何已 知的地点上，都有一个表现这一现象的值；而一个三维场就是在三维空间中对于 任何位置来说都有一个值。一些现象，诸如空气污染物在空间中本质上讲是三维 的，但是许多情况下可以由一个二维场来表示。 场模型可以表示为如下的数学公式： z : s z ( s ) 上式中，z为可度量的函数，s表示空间中的位置，因此该式表示了从空间域（甚 至包括时间坐标）到某个值域的映射。

超图三维GIS平台介绍ppt课件

超图三维GIS平台介绍ppt课件
• 超图通讯和超图博客上有专题介绍
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能否支持平面坐标系
• 三维应用中没有真正的平面坐标系 • 所谓平面坐标系都是地方局部坐标系 • 可以请用户协作把数据转换为经纬坐标或投影坐
标（再动态投影到三维球上）
• 类似于ArcScene直接支持“平面坐标”
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能否做类似E都市的2.5D应用
• 好处：有三维的样子，且无需客户端插件，对客户端 机器配置要求低
net6rironpython全新office2007界面22supermapiserver6r二三维一体化的服务式gissupermapiserver6r二维gis全功能服务器发布三维数据与分析功三维web客户端servicegis中首款supermapiclientrealspacesupermapmobileiosipadiphone三维数据发布流程三维模型数三维模型数三维模型数三维模型数据库中统一据库中统一管理管理三维模型三维模型快速导入快速导入三维模型在三维模型在端快速发布端快速发布三维模型在三维模型在webweb端和移动端和移动端快速发布端快速发布三维模型三维模型直接导出直接导出服务器真三维gis平台全系列产品形态与已有二维gis从内核层面的融合支持已有二维gis的各项功能具备gis的思想和功能特性可计算与决策空间分析三维效果和三维体验三维支持已有二维数据支持各类二维空间数据通过sdx直接访问同时访问同步修改二维图形效果在三维上展现支持二维地图直接在三维上显示二维数据三维展现二维编辑三维展现二维地图三维展现三维支持已有二维分析功能空间分析交并差网络分析服务区栅格分析水文分析二维分析三维展现真三维gis平台全系列产品形态与已有二维gis从内核层面的融合支持已有二维gis的各项功能具备gis的思想和功能特性可计算与决策空间分析三维效果和三维体验gis的价值在于使得业务系统gis的价值在于使得业务系统可以为业务人员所使用模型数据入库管理35可加入自定义属性字段可加入自定义属性字段可做复杂的sql查询可做关联查询全部三维数据可全部三维数据可存储于数据库数据更新维护简单36三维模型符号三维线型符号39三维符号综合应用地下管点管三维符号综合应用地下管点管线符号系统一体化填充符号42直观的三维专题图三维空间分析量算分析三维空间分析缓冲区分析三维空间分析剖面分析三维空间分析通视性可视域分析三维空间分析地质分析模型三维空间分析专业模型分析真三维gis平台全系列产品形态与已有二维gis从内核层面的融合支持已有二维gis的各项功能具备gis的思想和功能特性可计算与决策空间分析三维效果和三维体验三维效果粒子系统动画模型模型效果水面效果绚丽的三维效果综合效果绚丽的三维效果粒子系统53动画模型特效真实的模型效果真实的城市夜景三维体验平面小场三维立体显示三维多点三维体感三维性能平面小场景浏览三维立体显示三维立体显示三维多点触控三维

三维GISppt课件

三维GISppt课件
图7.1 晶胞结构 •BEA Confidential. | 5
7.1.1 体模型
• 2 八叉树结构
八叉树结构是由四叉树结构推广到三维空间形成的一 种三维栅格数据结构。该结构将一个立方体的三维空间等 分为八个卦限，如果某一个卦限内的物体属于同一属性就 不再细分，否则，将该卦限再细分为八个卦限，直到每个 体元内都属于同一属性或达到规定的限差为止。其结构表 示如图7.2所示。
点插值法
图7.4 Grid生成算法 •BEA Confidential. | 11
1 根据已知点计算新的 2 算法简单，精度较好，
适用面广。
7.1.2 面模型
• 1. Grid
图7.5 两种Grid的计算方法 •BEA Confidential. | 12
7.1.2 面模型
• 2. TIN
不规则三角网（TIN）是由分散的地形点按照一定的规 则（如Delaunay规则）构成的一系列不相交的三角形， 三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和 位置。在不同分辨率情况下，可以采用不同的分解内插方 法进行TIN的动态生成，如图7.6所示。
X
Y
Z
x201 x202 x203 x204
y201 y202 y203 y204 …
z201 z202 z203 z204
属性
图7.10 Octree与TEN混合数据结构的数据组织
•BEA Confidential. | 21
7.1.3 混合模型
•
综上所述，基于混合结构的数据模型充分利用了不同数据
1 高程的细节变化; 2 拓扑关系简单; 3 算法容易实现; 4 某些空间操作及 存储方便.
•BEA Confidential. | 10

GIS(地理信息系统)空间分析课件


总结词
研究人口分布与经济活动的空间 关联性，分析经济发展对人口分 布的影响，为区域经济发展提供 决策支持。
4. 成果应用
将分析结果应用于区域经济发展 规划、城市规划和人口管理等领 域。
自然灾害风险评估与应急响应案例
1. 数据准备
收集地质、气象、历史灾害等 数据，建立灾害数据库。
3. 应急响应
根据风险评估结果，制定应急 预案和救援措施，优化资源配 置。
叠加分析
将不同图层进行叠加，通过比较 和组合不同图层的属性信息，进 行分类、统计和综合评价。
统计分析
利用统计学原理和方法，对空 间数据进行处理和分析，挖掘 空间数据的内在规律和特征。
03
空间数据查询与可视化
空间数据查询
空间数据检索
01
根据地理坐标、属性信息等条件，快速定位和获取相关空间数
据。
多源数据融合
栅格数据
混合数据
同时包含矢量数据和栅格数据的空间 数据类型，兼具矢量数据和栅格数据 的优点，能够更好地满足复杂空间分 析的需求。
以网格形式表示地理空间，每个网格 单元代表一定地理区域，数据结构简 单，易于处理和分析。
空间分析基本概念
01
02
03
空间关系
指地理实体之间的相对位 置关系、拓扑关系、距离 关系等，是空间分析的基 础。
在空间自相关分析中，需要构建空间权重矩阵，以描述区 域单元之间的空间关系，常用的空间权重矩阵包括邻接矩 阵、距离矩阵等。
空间分布特征分析
空间分布类型
空间分布特征分析用于描述地理现象的空间分布类型，包括集中 型、分散型、均衡型等，以揭示地理现象的空间分布规律。
空间分布指数
通过计算各种空间分布指数，如集中度、分散度、均衡度等，对地 理现象的空间分布特征进行定量描述。

三维GIS课件(三维空间数据及其获取方法


4
2、空间数据的室内获取方式
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）点方式：坐标量算、手扶数字化； （2）面方式：扫描数字化
5
中国地质大学（武汉）信息工程学院 中国地质大学（武汉）信息工程学院
根据GIS获取方式和应用需求的不同，GIS空间数据 可区分为地表2D(x,y)、地表3D(x,y,z)、地上3D(x， y，zi)。
工程测量 GPS技术 地图数字化 矿井测量 钻孔勘探
2.1.2 2D空间数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
1.天文测量技术 利用宇宙间天体的相关位置 和运行规律，在选定的地面 点上观测某天体的高度和方 位，并记录观测瞬间的时刻， 从而确定该地面点的地理位 置——天文经纬度及该点至 另一地面点的天文方位角。
图 像 数 据
图像增强 计算机处 理
农林 地质 水文 海洋 气象
人工图像
判读
E
环境
地震
波长（λ ）
波段 14
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（4）遥感发展的特点： 新型传感器不断出现； 多级空间分辨率形成金字塔遥感影像结构； 光谱分辨率不断提高； 多时相性遥感成为可能； 全方位立体观测健步发展； 遥感应用由定性走向定量。
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（1）基本原理： SAR是一种使用微波探测地表目标的主动式成像传 感器，具有全天候、全天时成像能力，并能穿透某些 地物表面。SAR在波束能照射到的时间内，不断接收 来自地表目标的反射脉冲。随着遥感平台的前进，平 台和目标的相对位置发生变化，在不同时刻和位置接 收到同一地面目标信号的频率也会发生变化，即出现 多普勒频移效应。
29
中国地质大学（武汉）信息工程学院
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1、单一实体
点实体用一组x、y坐标 表示
线实体用一组有序的x、 y坐标表示
面实体用一组首尾相同 的坐标表示。
（3，3）可用于表示一个点的位置。 （1，7），（3，5），（5，5），（5，3），（6，1），可用于表示一条线。 （3，10），（6，9），（7，10），（10，7），（9，5），（4，6），（3， 8），
第三章 空间数据模型
空间数据模型：指利用特定的数据 结构来表达空间对象的空间位置、 空间关系和属性信息；是对空间对 象的数据描述。
1
内容
第一节 空间实体的描述和分类和数据组织 第二节 矢量数据模型 第三节 栅格数据模型 第四节 三角网数据模型(TIN) 第五节 属性信息 第八节 面向对象的空间数据模型
④ 连通性：
线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等
9
3、面状实体
Area：面状实体也称为多边形，有明确的闭合 边界，而且其针对某个属性专题其内部特征是 均一的。在空间数据模型中可由一封闭曲线来 表示。面状实体有如下空间特性：
①面积；
②周长；
③内岛
④形状（锯齿状、凸凹性等）；
⑤重叠性与非重叠性。
⑥独 立 性 或 与 其 它 的 地 物 相 邻 ， 如 中 国及其周边国家；
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4、多类信息的表示
空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性 或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信 息层(见下图)；
20
用于表示地理实体的数据模型
GIS的数据模型分为两大类：矢量数据模型和栅格数据模型。
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4、立体状实体
Volume：立体状实体用于描述三维空间中 的现象与物体，它具有长度、宽度及高度 等属性。
① 体积：如工程开掘和填充的土方量； ② 每个二维平面的面积； ③ 每个二维平面的周长； ④ 断面图与剖面图。 ⑤ 内岛或锯齿状外形； ⑥ 含有孤立块或相邻块；
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立体实体的特例：表面Surface
2=干线公路 3=主要公路 4=住宅区街道 5=未铺完的公路
路面材料：混凝土、柏油、砾石
路面宽度：以米计量
道路名称：
在GIS系统中可有如下的描述，并通过属性表的方式来表示：
道路类型 长度 路面材料 宽度 道路名称
2
2715.5 混凝土
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八一路
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坐标表和属性表之间共享同一识别码
通过坐标表和属性表之间共享同一识别码来使属性信息和位置信 息相结合
4
三种最主要的拓扑关系
空间数据的拓扑关系是空间对象空间关系的一种，但却是最 重要的空间关系，在GIS中最主要的拓扑关系包括。 ① 相邻性(Adjacency)： 表示两个多边形是否相邻（同类
元素间的相邻关系）； ② 包含性(Containment)：表示一个图元要素是否包含于
某个多边形中。（同类不同级别对象之间的包含关系） ③ 连通性(Connectivity)：表示两条线段是否相连。
二、空间实体的几何分类
根据（1）实体本身的特征、（2）所用地图的比例尺
（3）项目中使用这类实体空间数据的目的，将地理
形象抽象为：
1. 点(Point) 2. 线(Line) 3. 面(Area) 4. 体(Volume)
空间现象 • 离散 • 连续
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1、点状实体
Point：有特定位置，延展度为0的物体。（1） 表示本身无长度、无面积的地理现象，如井位， 山顶；（2）或者表示现实世界中长度和面积太 小，在特定空间尺度下，不能表示为线或面的地 理现象；（3）或者用于组成实体线或用于标别 实体面等。
（3，10）可用于表示 一个多边形。注意第一个坐标和最后一个坐标相同，因为多边 形总是封闭的。
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2、多种实体的表示
如果具有多种实体，就需要对每一实体给定一个识别码。对 每一实体用其识别码和相应的坐标列表有关的序号来描述。
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3、带有属性的空间实体的表示
用属性表表示属性信息
表示道路的一组线特征的属性包括： 道路类型：1=分隔行驶的公路
表面Surface：每个点都 有值的连续变化的地理现象， 实际上是点、线、面、体多种要素的复杂组合，即空 间实体常常被认为由一些基本的空间单元（指那些基本的、实 际存在的、不可再分的元素）组合生成；这种组合既表示了不 同类型的空间关系，也同时组合成不同的实体类型：
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2、线状实体
Line：在现实世界中有长度、无面积的地理实体； 或者在某个空间尺度下太窄不能用区域表示。如 河流、街道中线等。由一列有序坐标表示，有如 下特性：
① 长度：从起点到终点的总长； ② 方向性：长流方向是从上游到下游，
公路则有单向与双向之分。 ③ 形状和弯曲度：用于表示像道路拐弯
时弯曲的程度；
① 复杂实体有可能由不同延展度和类型的空间单元组合而 成；
② 某一类型的空间单元组合形成一个新的类型或一个复合 实例；
③ 某一类型的空间实体可以转换为另一类型； ④ 某些空间实体具有二重性，也就是说，由不同的维数组
合而成。
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实体类型组合图例
14
三、空间实体在地理信息系统中的表示
1、单一实体 2、多种特征的实体 3、带有属性的空间实体的表示 4、多层属性信息的表示
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拓扑数据举例
弧段号
C1 C2 C3 C4 C5 C6
起结点
N1 N3 N1 N1 N2 N4
C4
N4 N1
C1 P2 C6
C8
P1 C3
P3 N2 C5 N5
C2
C9 N3
N7 C7
P5 P4 N6
C10
终结点
N2 N2 N3 N4 N5 N5
6
左多边形
P2 P1 P1 Ø P2 P3
右多边形
P1 P4 Ø P2 P4 P2
2
第一节 空间实体的描述、分类和表示
一．空间实体的描述 二．空间实体的几何分类 三．空间实体在地理信息系统中的表达
3
一、空间实体的描述
空间实体是指地理空间中客观存在的具体事物 ① 空间位置：主要指位置信息，也包括位置信息的扩展，
如形态及实体的组成（复合对象）等；位置用笛卡尔坐 标系中X,Y坐标表示； ② 空间关系：主要指空间对象的拓扑关系； ③ 非几何属性：表示空间特征的非几何属性； ④ 实体的行为、功能及时态特征：实体的行为，功能特征 以及实体属性随时间的变化。如岛屿的侵蚀、水体污染 的扩散、建筑的变形等； ⑤ 实体的衍生信息：如一个实体有多个名称。