第一章  矢量数据模型

   矢量数据模型，也称为离散对象模型，是采用离散对象来表示地球表面的空间要素的。基于这一概念，矢量数据可以用三个基本步骤制备。①在一个空的空间将空间要素分为点、线和多边形，并用点及其x，y坐标来表示这些要素的位置和形状  ②以一个逻辑框架构建这些几何对象的属性和空间关系③编码并将矢量数据以数字数据文件存储，这样它们可以被访问、解释，并由计算机进行处理。计算机通过扩展名识别数据文件的格式（也就是数据结构怎样和如何存储）。

   3.1 简单要素的表示

   矢量数据模型用点、线和面等几何对象来表示简单的空间要素，这三种集合对象及其所表示的要素间的区别在于维度和性质。点的维数是0，且只有位置性质。线是一维的，除了位置外，还有长度特性。面是二维的，除了位置之外，还有面积和周长性质。

   3.2拓扑

  拓扑是研究几何对象在弯曲或拉伸等变换下保持不变的性质。在GIS中，矢量数据可以是拓扑的，也可以是非拓扑的，取决于对数据是否建立了拓扑（即定义对象之间的关系）。

   3.2.1拓扑统一地理编码格式（TIGER）

  3.2.2拓扑的重要性

  拓扑至少有三个主要优点：首先是能确保数据的质量和完整性；其次拓扑可强化GIS分析；第三，空间要素之间的拓扑关系是的GIS用户可执行空间数据查询。

   3.3 地理关系数据模型

  地理关系数据模型用两个独立的系统分别存储空间和属性数据：用“图形文件”存储空间数据（“地理”），用关系数据库存储属性数据（“关系”）。地理关系数据模型一般用要素标识码（ID）对两者进行链接。空间和属性两部分必须同步才能进行查询、分析和数据显示。Coverage和Shapefile是地理关系数据模型的例子，但是Coverage是拓扑的，Shapefile是非拓扑的。

   3.3.1 Coverage

   Coverage支持以下三种基本拓扑关系（ESRI，1998）

1、连接性：弧段间通过节点彼此连接

2、面定义：由一系列相连的弧段定义面

3、邻接性：弧段有方向性，且有左多边形和右多边形

3.3.2 Coverage 数据结构

点的Coverage很简单，包含要素标识码（IDs）和成对的x和y坐标；线的Coverage由弧段构成，弧段由“始节点”（开始点）到“到节点”（结束点）来表示；面的Coverage由多边形/弧段显示多边形和弧段之间的关系。

3.3.3 非拓扑矢量数据

  Shapefile多边形对于共享边界实际上有重复弧段且可彼此重叠。Shapefile的几何学性质存储在两个基本文件中：以.shp为扩展名的文件存储要素几何学特征，而以.shx为扩展名的文件保留几何学特征的空间索引。

3.4 基于对象数据模型

基于对象数据模型把空间数据和属性数据存储在单一系统中。

3.4.1 类和类之间的关系

       类是一系列具有相似属性的对象。类与类之间具有以下关系。

联合（Association）：指两个类之间有多种对应关系。

聚合（Aggregation）：定义了类之间的一种整体和部分的关系

合成（Composition）：描述部分不能独立于整体而存在的一种联合

类继承（Type inheritance）：指的是父类和之类间的关系

实例化（Instantiation）：指一个类的对象可以由另一个类的对象来创建。

   3.4.2 接口

接口代表类或者对象的一系列外部可视化操作。

   3.4.3 Geodatabase

Geodatabase是基于对象矢量数据模型的一个例子

   3.4.4 拓扑规则

Geodatabase提供即时拓扑规则

3.4.5 Geodatabase 数据模型的优点

 1、Geodatabase的等级结构对于数据组织与管理十分有利

 2、Geodatabase是ArcObjects的一部分，它具有面向对象技术的优点

 3、Geodatabase提供即时拓扑，使用与要素类的要素或者两个或更多的参与要素类。

4、在ArcObjects中有许多的对象、属性和方法可供GIS用户定制应用

5、ArcObjects提供了一个可按照各行各业的需求定制对象的模型

3.5 复合要素的表示

一些空间要素表示为点、线、面的复合更利于其应用。

3.5.1 不规则三角网（TINs）

不规则三角网（TIN）把地表近似表示描绘成一组互不重叠的三角面。每个三角面在TIN中都有一个恒定的切斜度。平坦地区可用少量样点和大三角形来描绘，而高度变化大的地区则需要更密而较小的三角面来描绘。一个完成的TIN由三种几何对象组成：多边形（三角形或区域）、点（节点）和线（边界）

3.5.2 分区

分区在这里是指具有相似特征的地域范围。地表可被划分为越来越小的均匀区域，从而形成等级分区，并逐渐细分。分区模型可以处理好两个空间特征：第一，分区可以在空间上相连和分离；第二，分区可重叠或涵盖相同区域

3.5.3 路径

路径是诸如高速公路、自行车道或河流等线要素，但是它与其他线要素的不同在于它有度量系统，可使线性测量用于投影坐标系统中。

重要概念和术语

弧段（Arc）：有两个端点的线段

ArcObjects：ArcGIS Desktop中采用的对象的集合

面定义（Area definition）：用于Esri的Coverage数据格式中的拓扑关系，保证一个面由一系列连接弧段所定义

事件（Event）：与路径关联并可用于路径显示的属性。

方法（Method）：对象可执行的特定操作