ArcGIS基础——地理数据模型

技术文章4年前 (2021-04-26)2697

ArcGIS 以多种格式管理和存储地理数据。ArcGIS使用的三种基本数据模型是矢量(vector)、栅格(raster)和不规则三角网(TIN)。此外，也可以将表格数据导入到GIS中。

矢量模型

地理现象可以用点、线和多边形来表达，这种对地球的表达统称为矢量数据模型。矢量模型对于表示和存储离散要素，如建筑物、管线或地块边界线等特别有用。

点是x, y坐标对；线是定义形状的坐标集；多边形是定义封闭区域边界线的坐标集。

坐标大多是指二维(x, y)或三维(x, y, z)(其中z值代表一个类似高程的值)。

坐标值取决于地理坐标系统中存储的数据。

ArcGIS将矢量数据存储为要素类和具有拓扑关联的要素类集，与要素有关的属性存储在数据表中。

ArcGIS使用三种不同的矢量模型表示地理要素数据：coverage，shape文件和地理数据库 (geodatabase)。

栅格模型

在栅格模型中，地球表面被分割成规则的网格单元。

如果我们要将栅格定位在地理空间中，至少需要知道栅格数据中一个顶点的坐标(x, y)。

栅格模型特别适合存储和分析空间连续的数据。栅格模型中的每个网格都含有一个值，代表一类、一个测量值或一个影像解译值。

栅格数据包括影像和格网。影像如航片、卫片或扫描地图，常用来产生GIS数据。

格网是派生数据，经常用于分析和模型模拟。网格产生的途径有几种：从采样点，比如土壤化学沉积面的采样点，生成格网；对影像进行分类生成格网，如土地覆盖格网；

将矢量数据进行转换，也可以生成格网。

格网可以存储如高程表面之类的连续数值。

格网也能存储分类数据，如植被类型数据。

存储分类信息的格网还可以存储每个分类的属性。例如，存储植被类型的格网，可以为每一类存储一个数值代码，植被类型的名称、环境对某些野生生物的适宜度，以及一个通用的类型编码。这与要素数据不同，要素数据只能为每个要素存储属性。

栅格图层的网格单元越小，地图的分辨率就越高，地图越详细。不过，由于整个栅格图像是由规则的格网组成的，为了存储高精度的信息而减小格网大小的做法就会增加信息的存储量。

ArcGIS能识别和使用从多种类型的影像文件中获取的栅格数据。就像添加要素一样，我们可以向地图中添加栅格数据集，也可用ArcCatalog对其进行检查和组织。

不规则三角网(TIN)模型

在不规则三角网(TIN)模型中，图像以相互链接的三角形组成的网络进行表达，三角形的顶点是不规则分布的，每个点都有x、y、z坐标。不规则三角网(TIN)模型是一种存储和分析表面的有效方法。

对有的地方地表起伏很大而有的地方地表平坦的异质性表面，在给定的数据量下，用三角网表面模型比用栅格模型更能精确地对其进行模拟表达。这是因为TIN模型可以在地势起伏大的地方用很多点表示，而在地势平坦的地方用较少的点来表示。ArcGIS以TIN数据集来存储这些不规则的三角网表面信息。与栅格数据一样，可以在ArcMap地图中添加TIN数据，并用ArcCatalog来管理这些数据。

表格数据

可以认为GIS是一种用几何（特征）表现世界的数据库。与其他数据库一样，ArcGIS可以实现数据表间的链接。如果具有公共属性，几乎所有的数据表都可以连接到要素类或栅格数据集。例如，有一个人口统计单元的shape文件和人口统计数据表文件，两者都包含了tract数值型字段，就可以将人口统计表格数据和shape文件的属性表连接起来，并绘制人口统计地图。