第三章GIS矢量數據模型簡單要素的表示拓撲地理關系矢量數據模型基于對象的矢量數據模型現實空間世界空間數據模型空間數據結構空間數據庫組織與管理計算機存儲認知與抽象空間數據模型：不同的模型下有不同的空間要素認知、抽象和表達方式以及不同的空間關系定義。空間數據結構：不同空間數據模型在計算機內的存儲和表達方式。空間實體的表達

常用的空間數據模型/結構：矢量Vector數據模型/結構：通過坐標值精確地表示點、線、面等地理實體的方法。

特點：定位明顯，屬性隱含柵格Raster數據模型/結構：以規則像元陣列表示空間對象的數據結構。特點：屬性明顯，定位隱含矢量數據模型的演變ESRI,Inc.Arc/Info:coverageArcView:shapefileArcGIS:geodatabase基于地理關系的數據模型基于對象的數據模型詳見注釋欄3.1第一節簡單要素的表示矢量數據模型（Vectordatamodel）——用點、線、面等幾何對象表示空間要素。點：零維，只有位置性質；線：一維，具有長度特性；面：二維，具有面積和周長性質；時間：通常以第四維表達，但目前GIS還很難處理時間屬性。點Point

只有位置，無寬度和長度一個點或一系列獨立點美國佛羅里達洲地震監測站2002年9月該洲可能的500個地震位置線Line有長度，但無寬度和高度用來描述線狀實體，通常在網絡分析中使用較多度量實體距離香港城市道路網分布面Area具有長度和寬度通常用來表示自然或人工的封閉多邊形中國土地利用分布圖（不連續面）地圖比例尺MapScale地圖要素的表示取決于地圖比例尺如：一個城市在1:1,000,000地圖以一點出現，在1:24,000則為一個區域有時還取決于政府制圖標準。現實世界的各種現象比較復雜，往往需要由不同的空間要素組合而成。1、定義：拓撲是研究幾何對象在彎曲或拉伸等變換下仍保持不變的性質。

拓撲變換（橡皮變換）非拓撲屬性（幾何）拓撲屬性（沒發生變化的屬性）兩點間距離一點指向另一點的方向弧段長度、區域周長、面積等一個點在一條弧段上一條弧是一簡單弧段（自身不相交）一個點在一個區域的邊界上一個點在一個區域的內部/外部一個點在一個環的內/外部一個面是一個簡單面（面上沒有“島”）一個面的連通性（面內任兩點從一點可在面的內部走向另一點）第二節拓撲（Topology）拓撲常被解釋為用圖表或圖形來研究幾何對象排列及其相互關系。Directedlines有向線——arcs弧段Nodes節點——弧段會合點或交叉點有向圖（Directedgraph）有向圖中可建立節點和弧段間的鄰接和關聯關系。有向圖的鄰接矩陣和關聯矩陣2、TIGERTopologicallyIntegratedGeographicEncodingandReferencing

拓撲綜合地理編碼格式在點、線、面之間定義空間關系。TIGER數據庫中的拓撲3、拓撲的意義：拓撲關系能清楚地反映實體之間的邏輯結構關系，能確保數據質量和完整性，比幾何關系具有更大的穩定性，不隨地圖投影而變化。有助于空間要素的查詢，可強化GIS分析，利用拓撲關系可以解決許多實際問題。可重建地理實體（例如由弧段構成多邊形等）。但是GIS中保持空間數據的拓撲關系相應也增加了系統的數據維護負擔。拓撲矢量數據——coverage非拓撲矢量數據——shapefile復合要素矢量數據結構——TIN第三節地理關系矢量數據模型空間數據屬性數據圖形文件存儲關系數據庫存儲地理關系數據模型用兩個獨立的系統分別存儲空間和屬性數據。Coverage模型將拓撲關系與要素數據結構結合起來。拓撲矢量數據TopologicalVectorData——Coverage實例分析

連接性：弧段間通過節點彼此連接。面定義：由一系列相連的弧段定義面。鄰接性：弧段有方向性，且有左、右多邊形。Coverage支持以下三種基本拓撲關系：點的coverage的數據結構線的coverage的數據結構面的coverage的數據結構非拓撲矢量數據NontopologicalVectorData—shapefile快速顯示非專有性和互操作性主要優勢：Shapefile文件至少包含3個文件：dbf、shp、shx

。dbf文件：存儲矢量數據的屬性信息

shp文件：存儲矢量數據的空間信息

shx文件：保留要素幾何學特征的索引文件另外，還可以包括其它文件，如sbn

、sbx

、prj等。

sbn

、sbx

也是空間索引文件，.prj屬于數據的投影文件。GIS軟件商的共同選擇，ESRI中采用的標準非拓撲數據格式；與coverage可相互轉換。不規則三角網TIN（Triangulatedirregularnetworks）：用一組互不重疊的不規則三角面來擬合連續分布現象的覆蓋表面。

TIN的定義：

復合要素矢量數據結構——TIN根據不規則的采樣高程點，用Delaunay三角網來構造初始的TIN，它是一個與其最近兩個相鄰點連接以盡可能形成等角三角形的反復過程。TIN的數據結構

類：一系列具有相似屬性的對象。如：一個名為feature的類可能包括點、線、多邊形要素對象，在此類中可共享相同的屬性（如形狀和范圍）和方法（刪除、增加等）。第四節基于對象的矢量數據模型用對象來表示和組織空間要素，空間數據和屬性數據存儲于同一個系統中。允許一個空間要素（對象）與一系列屬性和方法相聯系。2、聚合aggregation——類之間的整體與部分的關系1、聯合

association——類之間有多種對應關系類間的關系3、合成composition——不能獨立于整體存在的一種聯合4、類繼承typeinheritance——父類和子類的關系5、實例化instantiation——一個類的對象可由另一個類中的對象創建接口接口代表類或對象的一系列外部可視化操作。用戶可以使用接口來操作對象的屬性和方法。Geodatabase是成千上萬的對象、屬性和方法的集合。

Geodatabase數據模型——典型的基于對象的矢量數據模型地理數據庫要素數據集要素類要素類要素類Geodatabase將拓撲定義為關系規則供用戶選擇。25條拓撲規則詳見書P52表3.1+實習書P287拓撲規則TopologyRulesFeatureTypeRulePolygonmustnotoverlap,mustnothavegaps,mustnotoverlapwith,mustbecoveredbyfeatureclassof,mustcovereachother,mustbecoveredby,boundarymustbecoveredby,areaboundarymustbecoveredbyboundaryof,andcontainspointLinemustnotoverlap,mustnotintersect,mustnothavedangles,mustnothavepseudo-nodes,mustnotintersectortouchinterior,mustnotoverlapwith,mustbecoveredbyfeatureclassof,mustbecoveredbyboundaryof,endpointmustbecoveredby,mustnotselfoverlap,mustnotselfintersect,andmustbesinglepartPointmustbecoveredbyboundaryof,mustbeproperlyinsidepolygons,mustbecoveredbyendpointof,andmustbecoveredbyline具有面向對象技術的新功能優勢；等級結構利于數據的組織和管理；空間和屬性要素同時存儲，減少了數據處理的工作量；即時拓撲給用戶提供多種選擇；可根據不同的需求定制對象。

Geodatabase數據模型的優點：1、理解空間要素的表達。2、拓撲關系是明確定義空間結構關系的數學