地理信息系统入门基础篇（三）—矢量数据模型

第一章  矢量数据模型

矢量数据模型，也称为离散对象模型，是采用离散对象来表示地球表面的空间要素的。基于这一概念，矢量数据可以用三个基本步骤制备。①在一个空的空间将空间要素分为点、线和多边形，并用点及其x，y坐标来表示这些要素的位置和形状  ②以一个逻辑框架构建这些几何对象的属性和空间关系③编码并将矢量数据以数字数据文件存储，这样它们可以被访问、解释，并由计算机进行处理。计算机通过扩展名识别数据文件的格式（也就是数据结构怎样和如何存储）。

 

   3.1 简单要素的表示

矢量数据模型用点、线和面等几何对象来表示简单的空间要素，这三种集合对象及其所表示的要素间的区别在于维度和性质。点的维数是0，且只有位置性质。线是一维的，除了位置外，还有长度特性。面是二维的，除了位置之外，还有面积和周长性质。

 

   3.2拓扑

拓扑是研究几何对象在弯曲或拉伸等变换下保持不变的性质。在GIS中，矢量数据可以是拓扑的，也可以是非拓扑的，取决于对数据是否建立了拓扑（即定义对象之间的关系）。

   3.2.1拓扑统一地理编码格式（TIGER）

  3.2.2拓扑的重要性

拓扑至少有三个主要优点：首先是能确保数据的质量和完整性；其次拓扑可强化GIS分析；第三，空间要素之间的拓扑关系是的GIS用户可执行空间数据查询。

 

   3.3 地理关系数据模型

地理关系数据模型用两个独立的系统分别存储空间和属性数据：用“图形文件”存储空间数据（“地理”），用关系数据库存储属性数据（“关系”）。地理关系数据模型一般用要素标识码（ID）对两者进行链接。空间和属性两部分必须同步才能进行查询、分析和数据显示。Coverage和Shapefile是地理关系数据模型的例子，但是Coverage是拓扑的，Shapefile是非拓扑的。

   3.3.1 Coverage

Coverage支持以下三种基本拓扑关系（ESRI，1998）

• 1、连接性：弧段间通过节点彼此连接
• 2、面定义：由一系列相连的弧段定义面
• 3、邻接性：弧段有方向性，且有左多边形和右多边形

3.3.2 Coverage 数据结构

点的Coverage很简单，包含要素标识码（IDs）和成对的x和y坐标；线的Coverage由弧段构成，弧段由“始节点”（开始点）到“到节点”（结束点）来表示；面的Coverage由多边形/弧段显示多边形和弧段之间的关系。

3.3.3 非拓扑矢量数据

Shapefile多边形对于共享边界实际上有重复弧段且可彼此重叠。Shapefile的几何学性质存储在两个基本文件中：以.shp为扩展名的文件存储要素几何学特征，而以.shx为扩展名的文件保留几何学特征的空间索引。

 

3.4 基于对象数据模型

基于对象数据模型把空间数据和属性数据存储在单一系统中。

3.4.1 类和类之间的关系

类是一系列具有相似属性的对象。类与类之间具有以下关系。

联合（Association）：指两个类之间有多种对应关系。

聚合（Aggregation）：定义了类之间的一种整体和部分的关系

合成（Composition）：描述部分不能独立于整体而存在的一种联合

类继承（Type inheritance）：指的是父类和之类间的关系

实例化（Instantiation）：指一个类的对象可以由另一个类的对象来创建。

   3.4.2 接口

接口代表类或者对象的一系列外部可视化操作。

   3.4.3 Geodatabase

Geodatabase是基于对象矢量数据模型的一个例子

   3.4.4 拓扑规则

Geodatabase提供即时拓扑规则

3.4.5 Geodatabase 数据模型的优点

•  1、Geodatabase的等级结构对于数据组织与管理十分有利
•  2、Geodatabase是ArcObjects的一部分，它具有面向对象技术的优点
•  3、Geodatabase提供即时拓扑，使用与要素类的要素或者两个或更多的参与要素类。
• 4、在ArcObjects中有许多的对象、属性和方法可供GIS用户定制应用
• 5、ArcObjects提供了一个可按照各行各业的需求定制对象的模型

 

3.5 复合要素的表示

一些空间要素表示为点、线、面的复合更利于其应用。

3.5.1 不规则三角网（TINs）

不规则三角网（TIN）把地表近似表示描绘成一组互不重叠的三角面。每个三角面在TIN中都有一个恒定的切斜度。平坦地区可用少量样点和大三角形来描绘，而高度变化大的地区则需要更密而较小的三角面来描绘。一个完成的TIN由三种几何对象组成：多边形（三角形或区域）、点（节点）和线（边界）

3.5.2 分区

分区在这里是指具有相似特征的地域范围。地表可被划分为越来越小的均匀区域，从而形成等级分区，并逐渐细分。分区模型可以处理好两个空间特征：第一，分区可以在空间上相连和分离；第二，分区可重叠或涵盖相同区域

3.5.3 路径

路径是诸如高速公路、自行车道或河流等线要素，但是它与其他线要素的不同在于它有度量系统，可使线性测量用于投影坐标系统中。

 

重要概念和术语

弧段（Arc）：有两个端点的线段

ArcObjects：ArcGIS Desktop中采用的对象的集合

面定义（Area definition）：用于Esri的Coverage数据格式中的拓扑关系，保证一个面由一系列连接弧段所定义

事件（Event）：与路径关联并可用于路径显示的属性。

方法（Method）：对象可执行的特定操作
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原文：https://blog.csdn.net/QIYICat/article/details/79920162