地理信息系统教程（汤国安）—

近日，再读地理信息系统原理的书，读书的目的有所不同，不是为自己了解专业知识，也不是为了应付考试，而是教别人学习GIS，所以学习的动力有所不一样，自己学习包括考研的时候学习，有个陋习，学习都是浅尝辄止，很少深入的学习，所以感谢有这么一个机会，可以诚惶诚恐的尽力将专业知识学精。下面整理了下，当初学的不好的地方，现在再次学习，不一样的感觉，真的应了那个道理：书读百遍，其义自见！学习中，看不懂的地方，反复看吧，没有一次是无用的阅读，首先读不懂也没关系，形成感性的认识，然后再次的阅读，感性上升到知识本身。

讲课的过程中，要根据学生的接受程度，站在学生的角度想问题，有时会讲的很细，用很通俗的例子讲解，偶尔都会把自己绕进去，不得不说这是个锻炼思维的过程。才明白一小时原来可以过的这么快，做学生时很少会有这种感觉，因为要控制时间，把握进度，又想说的更多来讲清楚，做老师的不易，现在才真正的体会。

第4章空间数据结构

空间数据结构是指对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式，对地理信息系统中数据存储、查询检索和应用分析等操作处理的效率有着至关重要的影响。空间数据结构是地理信息系统沟通信息的桥梁，只有充分理解地理信息系统所采用的特定数据结构，才能正确有效地使用地理信息系统。空间数据结构的选择取决于数据的类型、性质和使用的方式，应根据不同的任务目标，选择最有效和最合适的数据结构。

4.1、矢量数据结构

矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据的组织。它通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。矢量书籍结构直接以几何空间坐标为基础，记录取样点坐标。按其是否明确表示地理实体间的空间关系分为实体数据结构和拓扑数据结构两大类。

4.1.1实体数据结构

是指构成多边形边界的各个线段，以多边形为单元进行组织，边界坐标数据和多边形单元实体一一对应，各个多边形边界点都单独编码并记录坐标。

上面这个表文件记录的是多边形和点坐标的关系。

、

上面这个表记录的是点的坐标信息。

上面这个表记录的是多边形和点的关系。

实体数据结构优点编码容易、数字化操作简单和数据编排直观等。

缺点：（1）相邻多边形的公共边界要数字化两遍，造成数据冗余存储，可能导致输出的公共边界出现间隙或重叠；

（2）缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系；

（3）岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。

注：通俗的讲：实体数据结构作为矢量数据的一种，是面向实体的一种数据组装和编码方式，是数据结构最简单一种，相应的也是数据量存储最大的，只是简单的记录多边形的坐标数据，却没有体现点线面之间的拓扑关系。

4.1.2拓扑数据结构

具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构。拓扑数据结构是GIS分析和应用功能所必须的。点是相互独立的，点连成线，线构成面。每条线起始于起始节点，止于终止节点，并与左右多边形相邻接。最重要的特征是具有拓扑编辑功能，不但保证数字化原始数据的自动差错编辑，而且可以自动形成封闭的多边形边界。

可分为索引式结构，双重独立编码结构，链状双重独立编码结构。

1、索引式结构

采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息，具体方法是对所有边界点进行数字化，将坐标对以顺序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与个多边形相联系，形成树状索引结构。

图4.2和图4.3分别为图4.1的多边形文件和线文件树状索引图。下面是组织的表文件：

图4.4记录每个顶点的坐标

图4.5记录边界弧段由哪些点组成

记录多边形和边界弧段的关系。

树状索引结构消除了相邻多边形边界的数据冗余和不一致的问题

注：索引式结构采用了树状索引，其结构图为倒置的树结构，文件表体现了点线面的关系，进而体现出了拓扑关系。

2.双重独立编码结构

DIME（dual independent map encoding）,是对图上网状或面状要素的任何一条线段，用顺序的两点定义以及相邻多边形来予以定义。

上图为线段拓扑关系，还需要点文件面文件。

注：双重独立编码中，节点和节点或多边形和多边形为邻接关系，节点与线段或多边形与线段为关联关系，利用拓扑关系组织数据，可以有效地进行数据存储正确性检查，同时便于对数据进行更新和检索。