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4-1三维GIS空间数据模型-概念

4-1三维GIS空间数据模型-概念
4-1三维GIS空间数据模型-概念

第三章

3D-GIS空间数据模型

——c原理与分析?

遥感与地理信息系

2011.5

GIS原理与算法

主要内容

对3D-GIS的重新认识?

实际意义如何?

3D数据的建模分类

空间拓扑关系问题?

发展方向

1、对3D-GIS的重新认识

人类生存环境及几乎所有人造物体均具有三维尺寸。

1、对3D-GIS的重新认识

现有GIS通过投影方式在平面二维表达现实世界中的各类对象,可以解决很多实际应用问题,

1、对3D-GIS的重新认识

但在处理第三维空间信息时遇到了困难,如城市表达、地质、矿山、石油等典型应用领域;

需要建立三维模型来表达现实世界中的各类对象

城市立交桥地质钻空模拟

1、对3D-GIS的重新认识

复杂的三维空间(拓扑)关系;

三维对象的模型表达就是一个非常困难的问题;

在研究过程中发现:要建立一个具备现有GIS 各方面功能的3DGIS,在现有条件下几乎是不可能的。

1、对3D-GIS的重新认识

困难在于:

试图找到一个全新的3D数据模型替代现有GIS中点、线、面表达的二维模型,

将Z值从属性数据变为空间数据,即由表达(X, Y);Z改为(X, Y, Z),

在现有点、线、面三要素的基础上增加体要素;

试图在一个模型中表达现实世界中的各类三维对象; 试图强调对复杂对象表达的精确性。

1、对3D-GIS的重新认识

试图建立一个三维通用模型,解决对现实世界各类复杂对象的三维建模问题,包括地质、矿山、石油、地震、海洋、大气、城市环境等等。

然而在长时间的探索中,这一问题基本没有得到实质性的进展。

2、

2-1、3D的应用

GIS的发展已有三十多年的历史,其应用已深入到很多领域,就中国的GIS应用现状来看:

GIS已在农、林、水、牧、渔、地质普查及勘探、交通运输、房地产管理、公用事业、居民服务及咨询、科学研究与综合技术服务等行业均有应用;

这些行业涉及的应用领域主要有:宏观决策、环境保护、基础数据库、资源管理、规划管理、综合性GIS、电力电信公路等事业、城市建设、公安消防、投资咨询、土地管理、制图等[陈常松,1996]; 80%和地理信息有关。

2-1、3D的应用

但这些应用中涉及对空间第三维信息的应用需求目前还较少。

虽然许多应用发展迫切需要GIS处理空间第三维信息,

但这种需求推动是否意味着必须将整个GIS系统向三维转变?

2-1、

2-2、概念的定义

国内外学者对GIS的认识:

Goodchild[1992]认为GIS主要研究应用计算机技术对地理信息进行处理、存贮、提取以及管理和分析过程中所提出的一系列基本问题:

如数据的获取和集成、分布式计算、地理信息的认知和表

达、空间分析;

地理信息基础设施建设、地理数据的不确定性及其对于地理

信息系统操作的影响、地理信息系统的社会实践等。

马蔼乃[2000]从地理学的发展角度认为:

GI系统主要是研究用计算机如何编制图形图像库与属性库的

软件,具有对这些数据进行采集、加工、处理和输出地理信

息的功能。

而GI科学除了研究地理图形图像与属性信息外,还要研究地

理知识信息、地理逻辑信息、地理模型信息等深层次问题。

2-2、概念的定义

从权威学者对地理信息科学的论述中,可以看出:

无论在哪种概念中,人们并没有指出地理信息的空间维度,即GIS中的空间数据既可以是二维的也可以是三维的,

“三维GIS”概念的提法应该强调的是系统对空间第三维信息的处理功能,

3DGIS研究者对“3DGIS”的理解:

2-2、概念的定义

Pigot[1998]指出3DGIS应具有量测、逻辑、归纳与合并操作以及缓冲、最短路径分析等功能,由于除量测功能外其它均与拓扑关系相关,3DGIS数据模型必须具备拓扑功能。

Pfund 和Carosio[1999]认为目前3DGIS为了便于应用和更好地操作,通常省略了拓扑信息,因此其功能通常限于可视化,支持少量分析功能。

2-2、概念的定义

Kofler(1998)在其博士论文中指出3DGIS与2DGIS的区别在于数据量与用户界面,在他研究的维也纳漫步系统中用到了CAD模型,同时维也纳漫步系统并不具备各种空间分析功能,但毫无疑问该系统仍然属于地理信息系统;

Lee等人(1998)研究开发了一个网上3DGIS,该系统数据由2D转换得到,使用VRML以点(nodes)为基本要素进行建模,尽管仅具有部分2D与3D的操作功能,但研究者仍将该系统称为3DGIS;

Deunis等(1989)指出将一个二维的工具应用到三维情形中会在许多方面限制人们的工作,必须专门研究用于地球科学的3DGIS;从这些观点来看,3DGIS并不具有与GIS一样的通用性。

2-2、

2-3、模型的构建

GIS应用于很多领域,基本上与空间数据有关的领域均可以找到GIS的应用;

GIS表达对象的空间比例尺度可以从1:500连续变化到1:1,000,000甚至更小,即在这样一个比例尺

度范围内均可以找到GIS数据模型所表达对象的实

际含义;

但对于3DGIS,情形则会有所不同:

2-3、模型的构建

现有GIS基本建立在点、线、面为主的矢量数据模型之上,其中点构成线,线构成面。

点要素P(x, y)可以表达任一具有空间点位置的个体对象,也可以表达占有二维空间位置的对象,如从街灯、路口、车站到整个城市;

线要素L(P1,P2,P3,…)可以表达任一占有一维或二维空间的对象,如从管线、道路、到河流;

面要素S(L1, L2, L3,…)可以表达任一占有二维空间的对象,从个体位置到小区域乃至于大范围,如从房屋、广场、城市、到整个国家地域;

因而,GIS的点线面模型可表达平面任意尺度的对象,能应用于很多空间领域。

地下管线空间数据模型及三维可视化

地下管线空间数据模型及 三维可视化 Prepared on 22 November 2020

地下管线空间数据模型及三维可视化 摘要:伴随新城镇建设,地下管线规模日益庞大,种类日益繁多,对其进行科学高效的信息化管理尤为重要。为更好表现各类管线的地下空间分布关系,在二维地下管线信息化的基础上,探索管线信息的三维建模及可视化管理。通过构建地下管线三维数据模型,利用空间数据库引擎技术,结合ArcGIS Engine组件技术,搭建专业应用系统开发框架,生成地下管线三维模型,并实现三维可视化的信息查询与动态管理功能。 关键词关键词:地下管线;空间数据模型;三维可视化;ArcGIS DOIDOI: 中图分类号:TP319 0引言 地下管线信息是城镇现代化建设过程中不可或缺的基础资料,也是城市决策的重要基础资源之一。地下管线的隐蔽性、多变性和不确定性使地下管线信息成为城镇建设、安全、应急、防灾减灾面临的挑战。因此,地下管线信息的即时获取和科学高效的管理受到社会持续关注。近年来,地下管线信息化建设工作从逐渐进入人们视线过渡到了需求紧迫的阶段。 城镇地下管线包括给水、排水、电力、电信、燃气等多种管线及其附属设施,是城市的血脉和神经。地下管线信息化是

充分利用地理信息技术,采集、管理、更新、维护地下管线数据,开发利用地下管线信息资源,促进地下管线信息交流与资源共享,并推动地下管线信息在城市运维中发挥重要作用的过程,它是推动城市现代化建设与管理的重要技术手段之一\[12\]。 随着城市管线建设快速发展,二维地下管线信息已经不能够很好地满足需求。特别是在城市大规模建设并利用城市地下空间的背景下,建设了大量与地下管线相关的地下建筑物,这些地下建筑物中出现了管线共沟、多空管道、一井多盖,以及垂直管道等大量地下管线设备交叠的空间投影信息重叠现象,这些现象二维地下管线信息难以完整表达\[12\]。此外,二维地下管线图具有很强的专业技术特征,不能满足城市发展进程中普通人员对地下管线数据直观显示日益强烈的需求。因此,有必要将地下管线数据的表示方法在二维的基础上扩展到三维。三维地下管线信息能够更加直观地展示隐蔽于地面之下的、不可见的管线要素的空间分布、空间结构及空间关系,并与周围地面建筑物匹配显示,使城市管理者及非专业用户都能够更好地浏览、查询并使用地下管线信息,是未来城市地下管线信息化工作的发展方向之一。 目前,针对地下管线三维可视化的研究与应用还比较少,本文构建了地下管线空间数据模型,实现了地下管线三维可视化,并在此基础上搭建管线专用系统开发框架。

地理空间的三维建模和分析

国家高技术研究发展计划(863计划)地球观测与导航技术领域“地理空间的三维建模和分析软件及其应用示范” 重点项目申请指南 一、指南说明 国家863计划地球观测与导航技术领域重点项目“地理空间的三维建模和分析软件及其应用示范”针对三维空间建模与分析应用的重大需求,突破三维空间实体的高效建模、一体化数据管理、高性能空间分析和可视化等关键技术,研发具有自主知识产权的高性能、高可用性的三维空间信息可视化分析组件,集成开发自主产权的三维GIS软件平台,并结合典型城市进行系统集成、综合测试与应用示范,占领新一代地理信息系统技术的战略制高点,实现我国三维地理信息系统技术的创新和跨越式发展。 为公正、公平、公开地选择项目牵头单位,充分发挥相关企业、科研院所及高等院校的优势,集成全国三维空间建模分析与应用技术的优势力量开展本项目的工作,特此发布本重点项目申请指南。 二、指南内容 1.项目名称 地理空间的三维建模和分析软件及其应用示范 2.项目总体目标

设计可扩展的真三维GIS软件体系结构,研究地上与地下目标统一的三维空间数据模型与数据结构;研究高效的三维空间索引、海量数据并行存储管理、高可用性的人机协同交互等关键技术;研发多源数据建模、模型转换与模型简化工具、高性能的三维地理空间信息分析组件、三维信息无缝集成可视化组件,并建立相关的技术标准和规范草案;集成开发真三维GIS软件平台,显著提高我国地理信息软件的技术水平和国际竞争力;选择在地上和地下三维城市建模方面已有良好基础的典型城市进行应用示范,并对真三维GIS软件进行综合测试,积极探索地上与地下、室内与室外真三维城市空间信息应用的新模式,提高我国三维城市信息管理的技术水平与应用能力。 3.项目主要研究内容 (1)三维GIS软件系统总体框架与数据模型研究:建立可扩展的、高可用性的三维GIS软件体系结构,设计具有灵活扩展接口和二次开发平台的系统软件框架;发展地上下空间实体且顾及空间关系与语义关系的数据模型、符合地质体空间特性的三维地质模型与地下设施的多模式表达模型、综合表达空间与专题语义的多层次三维建筑模型;提出和制定多源、多尺度三维空间信息的集成表示研究及其技术规范与标准。 (2)三维空间数据存储与管理系统研究:研究基于文件系统和典型商业数据库管理系统的高效三维实体数据存储结构;发展大规模地上地下三维空间数据并行存储与管理、动态调度和应用缓存等关键技术;研究高效的三维空间索引和数据一致性维护技术。 (3)三维空间分析组件研发:研发具有高性能通用三维空间分析组件,

基于立体像对的三维模型空间精度 (详细)

基于立体像对的三维模型空间精度 一、动态RTK(Real - time kinematic)测量 1.1概述 RTK(Real - time kinematic)实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。 高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值,RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。 由于RTK测量的实时性和高精度,已经广泛应用于施工放样、实时导航定位、图根控制点布设以及变形监测等。 1.2 RTK实验精度研究 1.2.1控制点的选择和控制网的布设 (1)本次实验共选择了8个控制点,在选点过程中尽量让点位满足以下要求: ①点位设在视野开阔的地点上,对于楼房和树木密集的地方,选择相比较而言最佳的信号接受位置。 ②与无线电发射台距离不得小于200m。 ③与高压的距离不得小于50m,从而避免磁场对卫星信号的干扰。 ④观测站附近不应有大面积的水域等对电磁波反射(或吸收)强烈的物体,以减弱多路径效应的影响。 (2)选择的控制点基本都在水泥道路上,所以用水泥钉子代替控制点。由于是实验,所以并没有埋设点位的标石和标志,但是所选择的控制点位置稳定、坚固,完全不会因为点位的移动而影响本次实验。 (3)点位分布图如下:

图4.1 控制点点位分布图 从上图我们不难看出,G001、G002和G003点周围视野开阔,基本不受其他因素的影响。G005和G007点周围不仅有高楼还有大树, 视野不开阔,测量受较大的影响。G004、G006和G008点只是在某个方向上受高楼影响,所以在测量过程中一定要注意选择好观测时间,根据卫星星历的预报情况,选择卫星状态分布较好的时间进行测量。 1.2.2独立坐标系的建立 图4.2 建立的独立坐标系图 如图4.2所示,以G002点为坐标原点,以G002-G009的方向为坐标北方向,

基于三维城市模型的空间分析

基于三维城市模型的空间分析 发表时间:2017-10-16T18:01:29.010Z 来源:《基层建设》2017年第18期作者:张祥1 殷元峰2 [导读] 摘要:三维城市模型的构建与应用是目前国际GIS及其相关科学研究的热点,具有多功能的三维城市模型在建筑。 1.身份证号码:13112819870610xxxx; 2.身份证号码:32102219731221xxxx 摘要:三维城市模型的构建与应用是目前国际GIS及其相关科学研究的热点,具有多功能的三维城市模型在建筑。土木工程、交通、地质、测绘、城市规划、市政工程设计、网络与多媒体等许多领域有着广泛的应用前景。另外,随着“数字地球”、“数字城市”等概念的提出,三维城市模型的构建方法显得越来越重要。 关键词:三维城市建模;三角剖分及分层组合方法;TIN;可视化 引言: 三维城市模型不仅仅可以可视化,还必须可以交互操作和进行空间分析,基于这样的一个三维模型,便能提供一个动态的环境,用以在相应氛围的空间中逼真地显示、管理和创建复杂物体(如建筑物),并未进一步空间分析和决策服务。诸如:环境仿真、洪水淹没、城市规划、市政管理等等、作者基于建立的三维模型实现了三维场景的空间坐标查询、任意两点间的剖面绘制、空间距离量算、面积量算、建筑物的属性查询、三维模型的动态漫游等功能。 1三维空间坐标查询 1.1可见点的判别与保存 显示在计算机屏幕上的3D模型上的像点(x,y)和3D模型的用户坐标(如大地坐标)(x,y,z)不是—对应关系。因此,必须确定鼠标点扑捉到的2D屏幕坐标所对应的唯一可见的3D大地坐标才能进行正确的空间分析和查询操作。 1.2三维空间坐标查询 在基于三维城市模型的可视化场景中,最基本的空间查询就是空间点的三维坐标查询,它是其他交互操作和空间分析的基础。实现这一点实际上就是将计算机的2维屏幕坐标反解为三维空间坐标,是透视投影的一个逆过程。主要有两种:正解变换和反解变换两种方法。 2任意两点间剖面的生成 在三维可视化系统中,经常要做剖面的应用。例如:在三维库区信息系统中库容的计算,在三维漫游的过程中任意切割两个剖面来计算两个剖面之间的库容等等。 根据上述的空间点三维坐标的获取方法,便可得到任意两点的三维坐标(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)。根据它们的平面位置(x1,y1)、(x2,y2)和TIN模型存储的数据结构采用一定的算法可知道它们所在TIN模型中的三角形号,由起点和终点的三角形位置和它们的连线,运用线段求交算法,从而得到一系列的三维坐标点(xi,yi,zi)。根据所求交点的平面位置可以判断其是否位于建筑物上,如果是,则求出该连线与建筑物相交的交点。 3空间距离查询和面积量算 用鼠标在模型上任意选取两个不同的点,其间的距离为该连线与模型的一系列交点(xi,yi,zi)间的距离之和,使用上一节的算法可以得到连线与模型的一系列交点的三维坐标,利用以下公式可以计算空间两点的距离: ;(1-1) (1-2) 剖面切割后需要计算投影面积,即任意多边形在水平面上的面积。可以采用海伦公式进行计算,但通常采用梯形法则来计算投影面积,如果一个多边形有顺序排列的N个点(Xi,Yi,i=1,2,3,…,n)组成并且第n个点与第一个点相同,则计算公式如下:(1-3) 如果多边形顶点按顺时针方向排列,则计算的面积为负,反之,为正。 4土石方量的计算 建立DEM模型之后,通常会遇到象场地平整等土石方量的计算,实际上就是计算DEM体积。DEM体积可由四棱柱和三棱柱表面可用斜平台拟合,下表面为水平面或参考平面,计算公式如下: V=(Z1+Z2+Z3)/3*S3 (4-3) V=(Z1+Z2+Z3+Z4)/4*S4 (4-4) 其中,S3、S4分别是三棱柱和四棱柱的底面积。 5坡度、坡向分析 坡度、坡向分析是一种描述地形表面特征的重要变量。坡度是指表示地表面在某点的倾斜程度的一个量,它是矢量。坡度矢量从数学上讲,其模等于第表面曲面函数在该点的切平面与水平面的夹角的正切,其方向等于在该切平面上沿最大倾斜方向的某一矢量在水平上的投影方向也即坡向。 在军事地形分析中,坡度、坡向是影响武器性能、部队机动、阵地设置的重要因素。基于DEM进行坡度、坡向计算方法较多,其精度与计算效率各不相同。 6建筑物的属性查询 在三维场景中,经常要对建筑物的属性进行编辑以及更换建筑物的墙面纹理,那么首先必须选中建筑物,查询出建筑物的属性。实际上就是判断用鼠标捕捉到的点是不是建筑物的点,如果是建筑物上的点,那么读取建筑物ID号,利用简单的SQL语句:Select*From建筑物属性表Where ID=“*********”;从建筑物的属性数据库中查询建筑物的属性信息,通过对话框进行显示。 7建筑物的增加和删除 为了保证三维城市模型的实时性,使其能够真实地反映当前的最新信息,通常根据实际的情况在增加或删除建筑物。由上一节可知,当选取一栋建筑物后,根据建筑物ID号可以查询到该建筑物的几何数据和相应的属性信息,便可以容易地删除建筑物的几何和属性数据,同时在三维场景中删除该建筑物。当在三维场景中增加建筑物时,同时也把建筑物的几何数据增加到数据库中,通过对话框输入属性数据也把属性数据添加到了数据库中,通过对话框输入属性数据也把属性数据添加到了数据库中,从而保证了三维城市模型的实时性。

GIS课件第3章 空间数据模型

第3章空间数据模型 为了能够利用地理信息系统工具解决现实世界中的问题,首先必需将复杂的地理事物和现象简化和抽象到计算机中进行表示、处理和分析。本章从空间认知的角度讲述了对现实世界进行抽象建模的过程,其结果就是空间数据模型;空间数据模型可以归纳为空间概念模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个层次。空间概念数据模型包括:场模型:用于描述空间中连续分布的现象;对象模型:用于描述各种空间地物;网络模型:可以模拟现实世界中的各种网络。常用的空间逻辑数据模型有矢量数据模型、栅格数据模型和面向对象模型等。在讲述空间数据模型的同时,又介绍了空间实体和空间关系等相关概念。 3.1地理空间与空间抽象 3.1.1地理空间与空间实体 在地理学上,地理空间(Geographic Space)是指地球表面及近地表空间,是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域,地球上最复杂的物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程就发生在该区域。在地理空间中存在着复杂的空间事物或地理现象,它们可能是物质的,也可能是非物质的,如山脉、水系、土地类型、城市分布、资源分布、道路网系、环境变迁等。地理空间中的这些空间事物或地理现象就代表了现实世界;而地理信息系统即是人们通过对各种各样的地理现象的观察抽象、综合取舍,编码和简化,以数据形式存入计算机内进行操作处理,从而达到对现实世界规律进行再认识和分析决策的目的。地理空间实体就是对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果,简称空间实体,它们的一个典型特征是与一定的地理空间位置有关,都具有一定的几何形态,分布状况以及彼此之间的相互关系。空间实体具有4个基本特征:空间位置特征、属性特征、时间特征和空间关系。 1.空间位置特征 表示空间实体在一定的坐标系中的空间位置或几何定位,通常采用地理坐标的经纬度、空间直角坐标、平面直角坐标和极坐标等来表示。空间位置特征也称为几何特征,包括空间实体的位置、大小、形状和分布状况等。 2.属性特征 属性特征也称为非空间特征或专题特征,是与空间实体相联系的、表征空间实体本身性质的数据或数量,如实体的类型语义定义、量值等。属性通常分为定性和定量两种,定性属性包括名称、类型、特性等;定量属性包括数量、等级等。 3.时间特征 时间特征是指空间实体随着时间变化而变化的特性。空间实体的空间位置和属性相对于时间来说,可能会存在空间位置和属性同时变化的情况,如旧城区改造中,房屋密集区拆迁新建商业中心;也存在空间位置和属性独立变化的情况,即实体的空间位置不变,但属性发生变化,如土地使用权转让,或者属性不变而空间位置发生变化,如河流的改道。 4.空间关系特征 在地理空间中,空间实体一般都不是独立存在的,而是相互之间存在着密切的联系。这种相互联系的特性就是空间关系。空间关系包括拓扑关系(topological spatial relation)、顺

李建松《地理信息系统原理》课后习题(地理空间数据模型)【圣才出品】

第6章地理空间数据模型 1.数据模型的含义是什么?为什么要建立数据模型? 答:(1)数据模型是描述数据库的概念集合,包括精确描述数据、数据关系、数据语义及完整性约束条件等概念。根据GIS中存在的数据类型,空间数据模型也分为矢量数据模型、栅格数据模型和数字高程模型三个主要类型。 (2)数据模型决定了GIS中的空间数据是如何组织、存储、处理和分析的,通过数据模型对复杂的地理事物和现象进行抽象,并在计算机中进行表达。 2.地理空间数据模型和地理空间数据结构概念的区别和联系是什么? 答:(1)地理空间数据模型和地理空间数据结构的区别 ①地理空间数据模型是以概念方式对客观世界进行的抽象,是一组由相关关系联系在一起的实体集,包括几何数据模型和语义数据模型。 ②地理空间数据结构强调地理空间数据模型的实现手段,即在计算机中的编码、存储和表现方法。 (2)地理空间数据模型和地理空间数据结构的联系 ①地理空间数据结构为地理空间数据模型提供了操作方法,并将操作映射到数据结构特定的代码上。地理空间数据结构是地理空间数据模型的物理描述,因此也常被称为地理空间物理模型。 ②地理空间数据模型是定义地理空间数据结构的基础,地理空间数据结构是地理空间数据模型的具体实现。

3.解释概念模型、逻辑模型和物理存储模型的关系。 答:地理空间认知模型(概念模型)、地理空间数据模型(逻辑模型)和地理空间数据结构(物理模型)这三个模型构成了对地理实体、地理现象及其关系的描述体系,构成了从地理现实世界到计算机世界(数据世界)的三个表达层次,具体来说: (1)概念模型由地理认知理论和方法决定,通过地理学语言定义和描述,传递给逻辑模型; (2)逻辑模型由建模角度与数据库决定,通过计算机形式化语言定义和描述,传递给物理模型; (3)物理存储模型由数据库决定,通过计算机数据库语言定义和描述。 这三个抽象表达的层次由上到下,由抽象到具体。 4.简述空间数据的三个基本特征及其描述的内容。 答:(1)空间位置特征 空间位置特征是表示地理实体或现象在空间参照系中的位置特征,其绝对位置由空间坐标定义,相对位置由空间关系定义。 (2)空间属性特征 空间属性特征是对所对应的空间实体或现象的说明信息,它从定性角度和定量角度来描述和区分不同的地理实体或现象。 (3)时间特征,是描述地理实体或现象随时间变化的特征。 5.要完整地描述地理空间数据,应从哪几个方面进行?

李建松《地理信息系统原理》考研真题(地理空间数据模型)【圣才出品】

第6章地理空间数据模型 一、选择题。 下列中______的空间数据结构不是栅格数据模型具有的优点。[2012年中山大学研] A.数据结构简单 B.提供有效的拓扑编码 C.叠加操作易实现 D.能有效表达空间可变性 E.可以对图像进行增强处理 【答案】B 【解析】栅格数据模型的优点在于:数据存储量大、数据结构简单、易共享、易实现叠合分析、具有空间可变性、易于和遥感影像结合,进行图像增强处理等。栅格数据模型的缺点在于:不易进行拓扑分析、数据输出精度差,费用低。 二、名词解释。 1.九交模型。[2012年北京大学研] 答:1991年,在基于拓扑关系思想的基础上,Egenhofer在点集关系中引入了对象的边界与内部以进一步描述对象间的空间关系,而后建立了描述两个集合对象的拓扑空间关系模型,即四交模型。1994年,在四交模型的基础上,加上两对象外部的相交关系来表达实体间更为复杂的空间关系即形成了9-交模型。

九交模型以代数拓扑空间数据模型的基本几何对象为基准,几何对象被称作元素,元素通过维数进行划分:0维元素即一个结点;1维元素即链,其两端点为两个结点;2维元素即面,由一系列互不相交的链构成,任何包含在n维元素中的元素被称为子部。 九交模型将地理空间中的每个元素都分为内部、边界和余三部分,这样任意两个n 维元素的空间关系可通过这三部分相互组合来详细描述,以此构成了拓扑关系描述的基本框架。 若有两个简单实体A与B,B(A)和B(B)表示A和B的边界,I(A)和I(B)表示A和B的内部,E(A)和E(B)表示A和B的外部,则利用九交模型可以得到矩阵: 2.空间索引。[2011年电子科技大学研] 答:空间索引是指依据空间对象的位置和形状,或空间对象之间的某种空间关系,按一定的顺序排列的一种数据结构,其中包含空间对象的概要信息,如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。 空间索引作为一种辅助性的空间数据结构,介于空间操作算法和空间对象之间。它通过筛选作用,使得大量与特定空间操作无关的空间对象被排除从而提高空间操作的速度和效率。代表性的空间索引数据结构包括BSP树、K-D-B树、R树、R+树和CELL树等。 3.Spatial Data.[2013年中国地质大学(北京)研] 答:Spatial Data即空间数据,是指一种用点、线、面以及实体等基本空间数据结构来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。空间数据可以用来描述来自现实世界的目标,它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。

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