《GIS数据结构》课件

数据结构GIS数据的基本特点GIS空间位置空间属性空间关系动态特性数据具有明确的地理位置信数据包含与空间位置相关的数据之间存在空间关系，例数据随时间变化，反映了地息，可用于空间分析和可视属性信息，例如海拔、人口如相邻、包含、交叉等，用理现象的动态性，例如交通化密度等于进行空间查询和分析流量、人口迁移等空间数据模型矢量模型1点、线、面栅格模型2网格单元混合模型3矢量栅格+矢量数据模型点线面用于表示地理空间中的单个点，例用于表示地理空间中的线状特征，用于表示地理空间中的区域，例如如城市、道路交叉口或建筑物例如河流、道路或边界湖泊、森林或省份栅格数据模型将空间划分为规则的网格单元每个单元格代表一个像素，存储属性适用于连续地貌、图像分析等应用值混合数据模型矢量和栅格的结合地理空间分析的扩展混合模型利用矢量数据和栅混合模型提供了更强大的分格数据的优势，将它们整合析能力，能够处理更复杂的在一起空间问题应用领域广泛混合模型在环境监测、城市规划和自然资源管理等领域得到广泛应用空间数据类型点数据线数据面数据体数据点数据表示空间中独立的线数据表示空间中的线性面数据表示空间中的区域体数据表示空间中的三维点位置，例如城市、道路特征，例如道路、河流、特征，例如湖泊、森林、特征，例如建筑物、地下交叉口、建筑物等边界线等行政区域等水层等空间数据结构数据组织方式1如何存储和管理地理空间数据空间关系2描述地理对象之间的空间位置关系空间索引3提高空间数据的检索效率空间操作4支持地理空间数据的分析和处理点数据结构坐标属性应用场景点数据结构通过经度和纬度坐标来定每个点可以关联属性信息，例如名称用于表示城市、道路交叉口、兴趣点义位置、高度或分类等空间对象线数据结构线数据结构表示线状地理要素，如河线数据结构可以由一系列点坐标构成常见的线数据结构有线段、折线、曲流、道路、管道等，或使用拓扑关系进行描述线等，可用于空间分析和建模面数据结构多边形边界属性由一系列闭合的线段构成表示连由多边形的外边界和内边界组成描述面的特征信息如面积、海拔,,,续的区域用于区分不同区域等体数据结构三维空间数据体素数据存储123体数据结构用于表示三维空间体数据结构由多个体素组成，体数据结构可以使用多种方式中的物体，例如建筑物、地形每个体素代表三维空间中的一存储，例如栅格数据模型和三和地下水个点维网格模型地理编码地址转换数据整合空间查询将地址信息转换为地理坐标，用于定将不同数据源的地址信息整合到统一根据地址信息进行空间查询，例如查位和空间分析的空间坐标系下找特定区域内的地址空间查询机制空间数据查询1通过指定地理位置、形状或其他空间属性来检索空间数据属性查询2基于非空间属性（如名称、类别或日期）进行数据检索空间关系查询3查询对象之间的空间关系，如相交、包含、邻接等空间索引技术加速查询减少搜索范围提高性能空间索引技术通过构建数据结构，快索引将空间数据组织成层次结构，缩空间索引技术在处理大规模空间数据速定位目标数据，提高查询效率小查询范围，避免遍历所有数据时尤为重要，显著提升应用性能GIS树R-多维空间索引结构用于空间数据快速检索支持范围查询和最近邻查询Quadtree空间划分数据组织12将空间递归地划分为四个每个子区域存储属于该区相同大小的子区域域内的空间数据快速查询3通过对树进行遍历，可以快速找到与特定区域相交的数据空间数据库数据管理空间分析数据可视化空间数据库用于存储、管理和分析地空间数据库支持各种空间分析功能，空间数据库可与软件集成，将数据GIS理空间数据，提供高效的数据管理能例如缓冲区分析、叠加分析和网络分可视化成地图、图表等，方便用户理力析等解数据对象关系型数据库整合优势复杂数据支持将关系型数据库的结构化数有效处理空间数据、多媒体据管理能力与面向对象数据数据和文本数据等复杂数据库的灵活性和可扩展性相结类型合面向对象特性支持继承、多态和封装等面向对象编程概念，提高数据模型的可复用性和可扩展性空间数据存储关系型数据库面向对象数据库数据库NoSQL结构化数据，表结构清晰，易于管理支持复杂的空间对象，如多边形和曲灵活存储空间数据，支持大规模数据和查询线存储和查询空间数据交换格式GML KMLGeographyMarkup LanguageKeyhole MarkupLanguageGeoJSONJavaScript ObjectNotation forGeographicDataGML地理标记语言应用领域是用于表示和交换地理空间信息的语言它提广泛应用于各种地理空间数据交换和存储场景，例如GML XMLGML供了丰富的功能来描述地理特征和它们之间的关系，并与地图数据、传感器数据和地理信息系统其他地理空间数据标准兼容KMLKeyhole MarkupGoogle EarthXML-basedLanguageKML isprimarily usedwith GoogleKML isan XML-based language,KML isa fileformat usedto defineEarth todisplay geographicmaking iteasily readableandgeographic dataand associatedinformation,such aspoints,lines,extensible.visualizations.and polygons.GeoJSON轻量级数据格式广泛使用可读性强是一种基于的地它被广泛应用于地图服务、采用人类可读的GeoJSON JSONWeb GeoJSONJSON理空间数据格式，用于表示地理应用程序和空间数据交换中格式，易于解析和处理GIS特征的几何形状和属性空间数据检索算法区域查询根据特定的地理区域来检索数据，例如，查询某个城市内的所有建筑物邻近查询检索与指定位置或特征距离一定范围内的所有数据最近邻查询找到距离指定位置或特征最近的一个或多个数据对象区域查询算法空间范围数据检索定义一个目标区域，并查找落入该区域内的所有数据点利用空间索引或其他检索方法快速找到符合条件的数据邻近查询算法距离计算排序筛选12使用欧几里德距离或其他根据距离排序结果，筛选距离度量来计算空间对象出距离目标对象最近的若之间的距离干个对象效率优化3使用空间索引技术可以提高邻近查询的效率，减少计算量最近邻查询算法空间距离计算空间索引技术基于空间距离计算来确定最利用空间索引来加速查询效近的点，例如欧氏距离、曼率，例如树、等R-Quadtree哈顿距离等算法优化通过算法优化来提高查询效率，例如树、等k-d BallTree空间数据可视化地图投影图层叠加将地球表面上的地理坐标转换为平面坐标，便于在二维地将多个空间数据层叠加在一起，展现不同数据之间的关系图上展示和相互作用1234符号化交互式可视化使用不同的符号、颜色和大小来表示空间数据的不同属性允许用户通过鼠标点击、拖拽等操作来探索和分析空间数和特征据制图2D地图投影比例尺将地球表面曲面转换为平面，以地图上距离与实际距离的比率绘制地图符号系统使用符号来表示地图上的地理特征制图3D真实感渲染空间分析交互式体验制图技术可以创建逼真的城市、通过模型，可以进行更深入的空地图可以实现用户交互，例如旋3D3D3D地形和其他地貌的模型，为用户提供间分析，例如可视化建筑物之间的阴转、缩放和移动视图，以探索地图的更直观的体验影、分析建筑物的高度和密度等不同角度和细节空间数据应用实例地理信息系统的应用范围广泛，涵盖各个领域，例如城市规划GIS、资源管理、环境监测和灾害预警等技术可以帮助人们更好地了解和管理地球资源，并为决策提供可GIS靠的数据支撑。