2地理空间表达(7)

2-8。为了优化数据结构，我们引入了结构化的含义。结构化的含义主要有如下两个方面：

o 建立TIN的拓扑数据结构，以表达不规则三角网点、边、三角形个体间的相关关系；

o 规定记录顺序，以隐含点、边、三角形个体间的关系，达到节省存储空间的目的。

表2-8 TIN的数据结构

为了充分理解数据结构中各字段的含义，这里需对三角形结构化含义的要点作一解

释(以图2-37(a)为例)。

(1)扩展或动态修改三角形时，形成三角形的顺序号(如1,2,3,4,...)即为三角形的编号或标识号。以三角形形成的顺序号作为三角形的标识号具有十分明显的优点：在查询三角形时，只要得到三角形的标识号，结合三角形数据结构所占的总字节数，就可快速定位三角形在内存中的位置。假设三角形ABC为联结三角网的初始三角形，它的扩展边BC形成的三角形BCD为第二个三角形，那么三角形ABC、BCD的标识号就分别为1和2。所以三角形的标识号是隐含的，无需在数据结构中反应

出来。

(2)假设当前扩展边的两数据点及其顺序分别为B、C，寻找到的扩展点为D，

那么数据结构中第一、第二、第三点标识的数据点分别为B、D、C。 (3)以三角形三顶点的顺序为依据，三角形的第一、第二、第三边分别为BD、DC、

CB。

(4)三角形顶点的标识有两种情况。如果标识值为正，那么顶点为特殊点或结点；

为负值，则为弧段的中间点，且为中间点顺序排列的编号。

(5)如果三角形边的弧段标识 0，那么当前边不是GIS矢量图形弧段的一部分,而是特殊点或弧段上不相邻数据点连接的结果。见图2-37(b)中的三角形ABC的AC、

BC边，三角形BCD的三边。

(a)标识为0，表明与边顺序相对应的点为特殊点；

(b)标识为负，那么其绝对值即为与边顺序相对应的三角形顶点所在弧段的标识号。

(a) (b)

图2-36 三角形结构化示意图

从上述规定可以看出，由于三角形边与点的记录顺序密切相关，所以在数据结构中

不用记录三角形的边，只需按顺序记录它们的相邻三角形即可。

在利用TIN进行空间分析时，通过三角形与包含它的GIS系统中的多边形(POL_ID)

的关系，就可得到三角形的属性等信息。

结构化的三角形数据结构在节省内存空间和三角形的全要素信息方面都是十分有效

的。

2.4.4 空间实体拓扑结构关系的建立

这里主要指与矢量数据模型和矢量数据结构有关的空间实体拓扑结构关系表的建立。表2-9表明了图2-37中结点、中间点、弧段、多边形拓扑结构的关系表。

图2-37 空间实体示意图

从图2-37可以看出，拓扑结构具有如下优点：

(1)相邻弧段、多边形之间没有空间坐标的重复，这样就消除了重复线； (2)拓扑信息与空间坐标分别存储，这样有利于邻接、包含、关联等查询操作。

表2-9 空间实体拓扑结构的关系表

2．5 空间数据的编码和分层 2．5．1 空间数据的编码

地理信息系统中的实体一般包含三种信息：语义信息、度量信息和关系结构信息。语义信息表明实体的类型，度量信息用于描述实体的形状和位置等几何属性，关系结构信息用于描述一个实体与其它实体的联系。而空间实体的编码则主要是指语义信息的数据化，它是建立在地理特征的分类及其等级组织基础之上的空间信息数据编码。

空间数据的编码用于表明实体元素在数据分级中的隶属关系和属性性质。一般情况下，编码由主码和子码共同组成，主码表示实体元素的类别，子码则是对实体元素的标识和描述。子码又可分为识别码和描述码(有时还需参数码)，识别码用于唯一地标识具体的实体元素，描述码则是对实体元素的进一步性质描述。如果规定编码格式为，主码占3位，子码占5位，则每个属性编码占一个字节。通常，采用

2字节的无符号整数记录属性编码。从理论上讲，用无符号整数可编码65536中不同的实体元素，足以表示现有专业图形规范和图例中的所有类别，并且还有很大的扩展余地。

2．5．2 空间数据的分层

在栅格数据结构中可按每种属性数据形成一个独立的层，各层叠置在一起则形成三维数据阵列。原则上，层的数量是无限制的，主要与具体的应用和有效的存储空间有关。

同样层的概念也用于矢量数据结构。与栅格结构不同的是，矢量结构的层是用来区分实体空间的主要类别，目的是为了制图和显示。

根据GIS矢量结构的特点及应用，层主要有以下两种类型： 1． 与GIS理论和技术有关的层

这里指Coverage。Coverage是一个GIS专业术语，意指一个覆

盖面或一个数据层，用于精确地表达点、线和面状要素的形状和边界。在ARC/INFO中，地理特征是描述Coverage的最基本的数据单位。最常见的地理特征数据类型包括弧段(arc)、结点（node）、标识点(label point)、多边形(polygon)。例如，道路、河流Coverage由线状特征(弧段)构成，地块Coverage由面状(多边形)特征构成。这些特征可以看成是对现实世界地理现象的高度抽象和概括。 2．与制图学有关的层

这里是指Layer。根据制图的需求，把相同或不同的实体类型归为一类，以利于图形的处理和管理。例如，可以把道路、河流、管道归为\线状图形\层，也可以把它们分别归为\道路\层，\河流\层，\管道\层。 一般情况下，一个Coverage可以包括多个Layer。 作业

论述2D-GIS的数据模型和数据结构。 2．6空间数据的管理

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