梯形面片数据模型及其空间运算应用.pdf

262 挑战与机遇 .2010高校GIS论坛论文集第二章 GI S 理论、方法与技术创新挑战与机遇 .2010高校GIS论坛论文集第二章 GI S 理论、方法与技术创新 1、引言随着地理信息系统(GIS)理论与应用的不断发展,其空间分析功能日益受到人们关注。近年来,GIS 已从基本的空间数据存储管理发展至高级空间数据分析阶段,为此一系列更高、更新的空间分析应用需求开始出现[1]。GIS为用户提供一系列相关空间数据操作功能,以从已有的空间信息中获取新信息[2]。空间操作和空间建模是实现更高级的数据挖掘的基础,它为精细化和科学化的决策分析提供支持,也为现实中的复杂空间应用问题提供有效的解决方案。 GIS中涉及的主要空间操作包括:缓冲区分析、叠置分析、空间查询、空间统计等,这些空间操作是实现不同领域中多元化应用模型需求的前提。空间数据在众多GIS空间操作方法中起着举足轻重的作用,而空间数据模型则用来描述和组织一系列抽象的空间对象集合[3],其不仅代表着数据本身,更为重要的是它规定着这些空间数据的格式。空间数据模型的目的是探讨如何将现实世界中的实体进行抽象描述,并形成具有一定体系结构的相关数据集合,它在一定程度上影响着GIS软件相关空间分析功能的执行效率[4] 。本文中,我们提出一种基于梯形面片的空间数据模型,并用于GIS中多种空间操作的实现。该数据模型具有矢栅一体化的结构特点,它拥有矢量数据模型下的高精度优势,以及栅格数据所具备的数据结构简单、计算速度快等特点。因此,该梯形面片数据模型在处理空间操作中将发挥较为重要的作用。 2、研究背景空间数据模型是GIS基础理论的核心,其对现实世界中的地理实体进行抽象化定义和描述,并给出便于计算机识别与处理的抽象实体间的相互关系[5]。空间数据模型主要可分为栅格和矢量两种基本类型,栅格数据模型将空间实体表示为连续空间内一系列特定形状的矩阵元素,每个矩阵元素均有特定的坐标位置和属性值;矢量数据模型则以点、线、面为基本单元描述空间信息,这些基本单元以单个或一系列具有空间坐标信息的点组合而成。地理空间数据库中的数据存储组织主要采用这两种基本的空间数据模型,这也决定了空间数据的操作方式。GIS中的空间分析功能也主要设计为针对栅格数据和矢量数据两种格式,如叠置分析就分别针对这两类数据格式进行设计。梯形面片数据模型及其空间运算应用王结臣 崔璨 陈刚 蒲英霞南京大学地理信息科学系【摘 要】本文提出一种新的基于梯形面片的空间运算方法,该方法将多边形要素预先分解成一系列的梯形面片,后续的空间运算将不再基于原始多边形要素进行操作,而是对分解产生的梯形面片进行更为简便的计算处理。梯形面片模型结合了常见矢量数据模型数据精度高、栅格数据模型运算简单等优点,在执行相关空间运算中与常见矢量和栅格模型相比具有优势。本文详述了该数据模型,并以点面包含分析和多边形叠置分析等实例探讨了其在空间运算中的应用,测试与分析表明该方法兼具数据精度高、算法实现简单等优点,能较有效地提高空间运算的执行效率。【关键词】梯形面片;空间数据模型;多边形叠置分析;空间运算;GIS 挑战与机遇 .2010高校GIS论坛论文集第二章 GI S 理论、方法与技术创新 263 挑战与机遇 .2010高校GIS论坛论文集第二章 GI S 理论、方法与技术创新相对矢量而言,栅格数据更