概念：空間數(shù)據(jù)模型是關于現(xiàn)實世界中空間實體及其相互間聯(lián)系的概念，它為描述空間數(shù)據(jù)的組織和設計空間數(shù)據(jù)庫模式提供著基本方法。類型：基于對象（要素）（Feature）的模型場（Field）模型網(wǎng)絡（Network）模型空間數(shù)據(jù)模型

1.場模型：空間內連續(xù)分布，如污染物的集中程度、地表溫度、土壤濕度?？臻g結構特征和屬性域連續(xù)的、可微的、離散的各向同性和各向異性空間自相關在各向同性與各向異性場中的旅行時間面

強空間正負自相關模式

空間數(shù)據(jù)模型

1.1柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型是基于連續(xù)鋪蓋的，它是用二維鋪蓋或劃分覆蓋整個連續(xù)空間；鋪蓋可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的，后者可當做拓撲多邊形處理。三角形、方格和六角形劃分

空間數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型

矢量數(shù)據(jù)模型

2.要素模型

基于要素的空間模型強調了個體現(xiàn)象，該現(xiàn)象以獨立的方式或者以與其他現(xiàn)象之間的關系的方式來研究?；谝氐目臻g信息模型把信息空間分解為對象或實體。一個實體必須符合三個條件：

可被識別重要（與問題相關）可被描述（有特征）

對于基于要素的模型，采用面向對象的描述是合適的?？臻g數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)結構

數(shù)據(jù)結構一般分為基于矢量模型的數(shù)據(jù)結構和基于柵格模型的數(shù)據(jù)結構。矢量（Vector）數(shù)據(jù)是面向地物的結構，即對于每一個具體的目標都直接賦有位置和屬性信息以及目標之間的拓撲關系說明。柵格（Raster）數(shù)據(jù)結構是面向位置的結構，平面空間上的任何一點都直接聯(lián)系到某一個或某一類地物。但對于某一個具體的目標又沒有直接聚集所有信息，只能通過遍歷柵格矩陣逐一尋找，它也不能完整地建立地物之間的拓撲關系。空間數(shù)據(jù)結構—柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)結構

數(shù)據(jù)組織圖形表示柵格結構的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

定義將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個網(wǎng)格作為一個象元或象素由行、列定義，并包含一個代碼表示該象素的屬性類型或量值，或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。柵格結構表示的地表是不連續(xù)的，是量化和近似離散的數(shù)據(jù)。每一個單元格對應一個相應的地塊?？臻g數(shù)據(jù)結構—柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)單元格經(jīng)常是矩形（主要是正方形）的，但并不是必須如此。其單元格形狀可以隨應用的需要進行具體設定，比如設置為三角形。柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格大小與地表相應單元大小之比。柵格尺寸越小，其分辨率越高，數(shù)據(jù)量也越大?？臻g數(shù)據(jù)結構—柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)結構

數(shù)據(jù)組織圖形表示柵格結構的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

定義空間數(shù)據(jù)結構—柵格數(shù)據(jù)

柵格結構用密集正方形（或三角形，多邊形）將地理區(qū)域劃分為網(wǎng)格陣列。位置由行，列號定義，屬性為柵格單元的值。圖形表示22122332333233323332點：由單個柵格表達。線：由沿線走向有相同屬性取值的一組相鄰柵格表達。面：由沿線走向有相同屬性取值的一片柵格表達。柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格(象元)的大小與地表相應單元的大小之比，當象元所表示的面積較大時，對長度、面積等的量測有較大影響。每個象元的屬性是地表相應區(qū)域內地理數(shù)據(jù)的近似值。333屬性明顯數(shù)據(jù)中直接記錄了數(shù)據(jù)屬性或指向數(shù)據(jù)屬性的指針，因而我們可以直接得到地物的屬性代碼定位隱含所在位置則根據(jù)行列號轉換為相應的坐標，也就是說定位是根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中的位置得到的。柵格數(shù)據(jù)結構結構容易實現(xiàn)，算法簡單，且易于擴充、修改，也很直觀，特別是易于同遙感影像的結合處理，給地理空間數(shù)據(jù)處理帶來了極大的方便。圖形表示—柵格數(shù)據(jù)特點柵格數(shù)據(jù)結構圖形表示柵格結構的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)組織

定義空間數(shù)據(jù)結構—柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)結構圖形表示柵格結構的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)組織

定義空間數(shù)據(jù)結構—柵格數(shù)據(jù)柵格結構的建立1、手工獲取，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個決定其網(wǎng)格代碼。2、掃描儀掃描專題圖的圖像數(shù)據(jù){行、列、顏色（灰度）}，定義顏色與屬性對應表，用相應屬性代替相應顏色，得到（行、列、屬性）再進行柵格編碼、存貯，即得該專題圖的柵格數(shù)據(jù)。3、由矢量數(shù)據(jù)轉換而來。4、遙感影像數(shù)據(jù)，對地面景象的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來的象素值序列。5、格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)，當屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)DEM，通過DEM內插得到。（一）數(shù)據(jù)獲取(二)柵格代碼的確定柵格數(shù)據(jù)結構圖形表示柵格結構的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)組織

定義空間數(shù)據(jù)結構—柵格數(shù)據(jù)空間實體

數(shù)據(jù)結構

圖形數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)組織結果

屬性數(shù)據(jù)

存入計算機

數(shù)據(jù)編碼柵格數(shù)據(jù)編碼方法

直接柵格編碼

行程編碼（變長編碼）

塊碼—游程編碼向二維的擴展

鏈式編碼、Freeman鏈碼、邊界鏈碼

四叉樹編碼矢量數(shù)據(jù)結構

獲取方式定義及圖形表示矢量數(shù)據(jù)組織

編碼方式空間數(shù)據(jù)結構—矢量數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)結構定義及圖形顯示

矢量數(shù)據(jù)用一系列有序的x、y坐標對表示地理實體的空間位置。

矢量數(shù)據(jù)結構的優(yōu)點是:數(shù)據(jù)占存貯空間小,空間位置精度高,空間關系描述全面,容易建立拓撲關系,空間和屬性數(shù)據(jù)綜合查詢更新方便。

矢量數(shù)據(jù)結構的主要缺點是:數(shù)據(jù)結構復雜,處理位置關系(包括相交、通過、包含等)費時,地圖疊加分析較困難,邊界復雜模糊的事物難以描述,不能直接處理圖像信息,與DTM和RS結合困難等。矢量數(shù)據(jù)結構定義及圖形顯示定位明顯屬性隱含矢量數(shù)據(jù)組織點：坐標對（x,y）+識別符線：坐標對系列(x1,y1)..(xn,yn)及有關屬性、其它屬性面：首尾相同的坐標串關系表幾何位置坐標文件連接矢量數(shù)據(jù)表示時應考慮以下問題：矢量數(shù)據(jù)自身的存貯和處理。與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系。矢量數(shù)據(jù)之間的空間關系(拓撲關系)。兩種數(shù)據(jù)結構的比較與轉換一、矢、柵優(yōu)缺點：

優(yōu)點

缺點矢量1、數(shù)據(jù)結構緊湊、冗余度低

2、有利于網(wǎng)絡和檢索分析

3、圖形顯示質量好、精度高1、數(shù)據(jù)結構復雜

2、多邊形疊置分析困難，沒有柵格有效。

柵格1、數(shù)據(jù)結構簡單，易于算法實現(xiàn)。

2、便于空間分析和地表模擬

3、

現(xiàn)勢性強1、數(shù)據(jù)量大

2、投影轉換比較復雜矢量格式向柵格格式的轉換

首先必須確定柵格元素的大小，即根據(jù)原矢量圖的大小，精度要求及所研究問題的性質，確定柵格的分辨率。如把某一地區(qū)的矢量數(shù)據(jù)結構的地形圖向柵格數(shù)據(jù)轉換時，必須考慮地形的起伏變化，當該地區(qū)的地形起伏變化很大時(如黃土高原丘陵溝壑區(qū))，必須選用高的分辨率，否則無法反映地形變化的真實情況。柵格格式向矢量格式的轉換柵格數(shù)據(jù)到矢量數(shù)據(jù)轉換的一般過程可描述為：1、二值化由于掃描后的圖像是以不同灰度級存儲的，為了進行柵格數(shù)據(jù)矢量化的轉換，需壓縮為兩級(0和1)，這就稱為二值化。二值化的關鍵是在灰度級的最大和最小值之間選取一個閾值，當灰度級小于閾值時，取值為0，當灰度級大于閾值時，取值為1。2、二值圖像的預處理對于掃描輸入的圖幅，由于原稿不干凈等原因，總是會出現(xiàn)一些飛白、污點、線劃邊緣凹凸不平等。除了依靠圖像編輯功能進行人機交互處理外，還可以通過一些算法來進行處理。3、細化所謂細化就是將二值圖像像元陣列逐步剝除輪廓邊緣的點，使之成為線劃寬度只有一個像元的骨架圖形。細化后的圖形骨架既保留了原圖形的絕大部分特征，又便于下一步的跟蹤處理。細化的基本過程是：(1)確定需細化的像元集合；(2)移去不是骨架的像元；(3)重復，直到僅剩骨架像元。空間索引

空間索引就是指依據(jù)空間對象的位置和形狀或空間對象之間的某種空間關系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結構，其中包含空間對象的概要信息，如對象的標識、外接矩形及指向空間對象實體的指針。

索引類型

實體范圍索引格網(wǎng)型空間索引四叉樹空間索引R樹和R+樹索引空間信息查詢查詢步驟：借助空間索引，在空間數(shù)據(jù)庫中快速檢索出被選空間實體；根據(jù)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接即可得到該空間實體的屬性列表A:在某條鐵路的東側B:距離該鐵路不超過30kmC:城市人口大于70萬D:城市在特定的選擇區(qū)域內Select……from……where……空間信息查詢柵格系統(tǒng)的確定1、柵格坐標系的確定

表示具有空間分布特征的地理要素，不論采用什么編碼系統(tǒng)，什么數(shù)據(jù)結構(矢、柵)都應在統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)下，而坐標系的確定實質是坐標系原點和坐標軸的確定。由于柵格編碼一般用于區(qū)域性GIS，原點的選擇常具有局部性質，但為了便于區(qū)域的拼接，柵格系統(tǒng)的起始坐標應與國家基本比例尺地形圖公里網(wǎng)的交點相一致，并分別采用公里網(wǎng)的縱橫坐標軸作為柵格系統(tǒng)的坐標軸。22122332333233323332

柵格單元的尺寸1）