第五章GIS数据组织与结构第一节数据模型（1）概念模型E-R图提供了表示实体、属性和联系的方法（基本要素）。实体：现实世界中一组具有某些共同特性和行为的对象可抽象为一个实体。如，在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象为学生实体。对象与实体是“memberof”的关系。注：对象类型的组成部分可抽象为实体的属性。实体与属性是相对而言的。一般来说，属性不能再具有需要描述的性质，即属性必须不可分的数据项；属性不能和其他实体具有联系，即联系只能发生在实体之间。根据需求分析，要考察实体之间是否存在联系，有无多余联系。E－R图举例：实体：班主任、学生、班级、宿舍。第二节数据与文件组织空间数据库与一般数据库相比，具有：数据量特别大；不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据；数据应用广泛。数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、基本项、字段等，数据项与现实世界实体的属性相对应，数据项有一定的取值范围，称为域。记录：是由若干相关联的数据项组成，是处理和存储信息的基本单位，是关于一个实体的数据总和，构成该记录的数据项表示实体的若干属性。为了标识每条记录，都必须有记录的标识符，也叫“关键字”。文件：是一给定类型记录的全部具体值的集合，文件用文件名称标识。数据库顺序文件：是最简单的文件组织形式，对记录按照主关键字的顺序进行组织。当主关键字是数字型时，以其数值的大小为序；若主关键字是文字型的，则以字母的排列为序。索引文件：除了存储记录本身（主文件）以外，还建立了若干索引表，这种带有索引表的文件叫索引文件。索引表中列出记录关键字和记录在文件中的位置（地址）。读取记录时，只要提供记录的关键字值，系统通过查找索引表获得记录的位置，然后取出该记录。直接文件：又称随机文件，其存储是根据记录关键字的值，通过某种转换方法得到一个物理存储位置，然后把记录存储在该位置上。查找时，通过同样的转换方法，可以直接得到所需要的记录。倒排文件：是带有辅索引的文件，其中辅索引是按照一些辅关键字来组织索引的。倒排文件是一种多关键字的索引文件，其中的索引不能唯一标识记录，往往同一索引指向若干记录。因而，索引往往带有一个指针表，指向所有该索引标识的记录。通过辅索引不能直接读取记录，而要通过主关键字才能查到记录的位置。数据库结构（a）关系结构表第三节空间数据组织与结构数据结构：指的是数据之间的相互关系，即数据的组织形式。数据元素之间的逻辑关系，也称数据的逻辑结构，是从逻辑关系上描述数据，与数据的存储无关，是独立于计算机的。数据的逻辑结构可看作是从具体问题抽象出来的数学模型。数据元素及其关系在计算机存储器上的表示，称为数据的存储结构（物理结构），是逻辑结构用计算机语言的实现，它依赖于计算机语言。对机器语言而言，存储结构是具体的。描述地理实体的数据本身的组织方法，称为内部数据结构。数据结构即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。空间数据结构则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。GIS的内部数据结构基本上可分为两大类：矢量结构和栅格结构。两类结构都可用来描述地理实体的点、线、面三种基本类型。一、数据模型一、数据模型一、数据模型栅格结构和矢量结构栅格结构表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数据。栅格数据的比例尺就是栅格大小与地表相应单元大小之比。二、栅格数据结构及其编码2.决定栅格单元代码的方式栅格数据的组织方法主要有以下三种：（1）以栅格单元为记录的序列，不同层上同一像元位置上的各属性值表示为一个列数组（图(a)）；（2）以层为基础，每一层又以像元顺序记录它的坐标和属性值，一层记录完后再记录第二层（图(b)）这种方法较为简单，但需要的存贮空间最大；（3）以层为基础，但每一层内则以多边形为序记录多边形的属性值和充满多边形的各栅格单元的坐标（图（c））。方法(a)比(b)占用的存储空间少，因为N层中实际只存贮了一层的像元坐标，而方法(b)则要存储多次（与属性个数相同）。方法(c)则节省了许多用于存贮属性的空间，因为同一属性的制图单元中几个栅格单元只记录一次属性值。4.栅格结构编码方法压缩数据编码：压缩数据编码压缩数据编码（3）常规四叉树编码在常规四叉树中，为了保证四叉树能不断地进行下去，要求图像必须为2n2n的栅格阵列，n为极限分割数，n+1为四叉树最大高度或最大层数。上图为为23×23的栅格，因此最多划分三次，最大层数为4。常规四叉树的特点：（1）运算量较大。（2）占用的存储空间较大。三、矢量数据结构及其编码点实体，矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；线实体，就是用一系列足够短的直线首尾相接表示一条曲线，当曲线被分割成多而短的线段后，这些小线段可以近似地看成直线段，而这条曲线也可以足