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Introduction to GIS —— Chapter 3（Vector Data Model）

news 2025/9/4 6:55:24

Key Concepts and Terms

Vector data model
矢量数据模型：用点、线、多边形来表示地理要素。

Topology
拓扑：描述空间要素之间的关系，而不是形状本身。例如，两个省份共享一条边界，或者道路和道路交叉，这些关系不受地图比例尺或拉伸影响。

Georelational data model
地理关系数据模型：空间位置和属性信息分开存储，通过 ID 关联。例如，一个河流的几何形状（线段坐标）存放在空间文件里，而它的河名、长度、流域信息存放在属性表里，两者通过 ID 号对应起来。

Coverage
Coverage：Esri 早期的拓扑矢量格式，能明确表达要素间的关系。例如，在 Coverage 中，一条道路弧段和相邻两个地块之间的左右关系会被记录下来。

Shapefile
Shapefile：非拓扑矢量格式，显示快，兼容性强，但不记录空间关系。例如，一个 Shapefile 文件只保存河流的线形，但不会知道它和行政区边界是否相交或相邻。

Geodatabase
地理数据库：Esri 的面向对象数据模型，把几何和属性存放在一个系统中，可以设置规则和查询。例如，可以在 Geodatabase 中规定县界之间不能有空隙，否则系统会提示错误。

Arc
弧：有方向的线段，表示边界或路径。例如，从 A 村到 B 村的一段道路就是一条弧。

Node
节点：弧的起点或终点。例如，道路交叉口就是一个节点。

Face
面：由弧围成的区域。例如，一个湖泊边界用多条弧闭合后形成一个面。

Connectivity
连通性：描述弧之间通过节点相连的关系。例如，公路 A 和公路 B 在一个路口相交，这就是连通性。

Contiguity
邻接性：描述弧与左右多边形的关系。例如，一条省界线的左边是“陕西”，右边是“甘肃”，这种就是邻接性。

Area definition
区域定义：拓扑规则，区域由相连弧形成。例如，一个行政区边界必须由一圈连续的边界线组成，不能断开。

Feature class
要素类：存储相同类型的空间数据。例如，一个“学校”要素类里存放所有学校点，一个“道路”要素类里存放所有道路线。

Interface
接口：对象对外提供的操作方式。例如，一个地图对象可能提供获取坐标范围的接口。

Encapsulation
封装：隐藏内部细节，只通过接口访问。例如，用户在 GIS 软件中输入“查询城市面积”，并不需要知道软件内部是如何计算的。

ArcObjects
ArcObjects：ArcGIS 的底层对象集合，可以编程操作。例如，开发者可以用 Python 调用 ArcObjects 来实现自动批量导入 shapefile 并生成地图。

Questions

1. Name the three types of simple features used in GIS and their geometric properties.

a) Points: location
b) Lines: location, length
c) Polygons: location, perimeter, area(size)

To indicate its location, a point is represented by a pair of x- and y-coordinates, geographic or projected. Likewise, a line or a polygon is represented by a series of x- and y-coordinates.

GIS 中有三种基本要素：

点（Point）：只有位置，比如公交站、井口。它用一对坐标 (x,y) 表示。
线（Line）：有位置和长度，比如道路、河流。它由一系列坐标连接而成。
多边形（Polygon）：有位置、周长和面积，比如行政区、湖泊。它由首尾相连的坐标点围成。

2. Explain the importance of topology in GIS.

First, it ensures data quality and integrity.
Second, topology can enhance GIS analysis (e.g., directional analysis).
Third, topological relationships between spatial features allow GIS users to perform spatial data query.

拓扑在 GIS 中的重要性体现在：

保证数据质量：避免错误，例如两个县界不能有缝隙。
增强空间分析：比如可以分析河流流向或道路通达性。
支持空间查询：例如查询“与某条道路相邻的地块”。

比如城市规划中，如果拓扑正确，系统能发现两个小区边界是否重叠或漏画。

3. What are the main advantages of using shapefiles?

a) They can display more quickly.
b) They are nonproprietary and interoperable.

Shapefile 的优势：

显示快：比如加载全国道路数据时，Shapefile 比拓扑型数据要快。
兼容性强：不同 GIS 软件都能打开，方便共享，比如从 ArcGIS 导出 shapefile 给 QGIS 使用。

4. Describe the difference between the geodatabase and the coverage in terms of the geometric representation of spatial features.

Coverage: georelational (geometry + attributes separately)
Geodatabase: object-based (geometry + attributes in one system)

Coverage：空间和属性分开存，像两个文件，一个放边界，一个放名称。
Geodatabase：把空间和属性一起存，更像一个数据库表格。

在 Coverage 中，道路的线和“道路等级”是分开存的；在 Geodatabase 里，它们存在一个对象里。

5. Explain the relationship between the geodatabase, feature dataset, and feature class.

The geodatabase can contain multiple feature datasets. A feature dataset contains feature classes. The feature class contains features that have similar characteristics.

geodatabase > feature datasets > feature classes > features

中文解释：