《空间关系》PPT课件

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1、空 间 关 系周 晓 光Z测 绘 与 国 土 信 息 工 程 系 内 容 空 间 拓 扑 关 系 的 描 述 四 元 交 模 型 （ 4I模 型 ） 九 元 交 模 型 （ 9I模 型 ） 基 于 Voronoi图 的 九 元 交 模 型 （ V9I模 型 ） 空 间 拓 扑 关 系 的 表 达 空 间 拓 扑 关 系 的 计 算 与 查 询 时 空 拓 扑 关 系 及 其 应 用 空 间 方 向 关 系 的 描 述 空 间 关 系 的 概 念 空 间 关 系 是 数 字 环 境 下 空 间 认 知 、 空 间 分 析 、 空间 推 理 的 前 提 和 基 础 。 空 间 关 系 包 括 由

2、空 间 物 体 的 几 何 特 性 （ 如 空 间 物 体 的 地 理 位 置 与 形状 ） 引 起 的 空 间 关 系 ， 如 ： 距 离 、 方 位 、 邻 近 、 包 含 、连 通 性 、 相 似 性 等 ； 由 空 间 对 象 的 几 何 和 非 几 何 属 性 共 同 引 起 的 空 间 关 系 ，如 空 间 分 布 现 象 中 的 统 计 相 关 、 空 间 自 相 关 、 空 间 相互 作 用 、 空 间 依 赖 等 。 时 间 上 的 先 后 关 系 ； 成 因 上 的 因 果 关 系 等 。 空 间 拓 扑 关 系 描 述陈 军 , 2002,Voronoi动 态 空 间 数

3、 据模 型 空 间 拓 扑 关 系 描 述 交 互 模 型 ： 是 运 用 空 间 目 标 的 整 体 ， 而 不 是 将 目标 分 解 为 更 细 的 组 成 部 分 ， 去 区 分 和 定 义 空 间 关系 ， 最 具 代 表 性 的 是 Randell等 人 提 出 的 空 间 逻辑 （ spatial logic） 。 缺 点 ： 需 要 预 先 假 设 目 标 间 的 可 能 的 关 系 ， 不 可 能 保证 完 备 性 ， 但 对 每 一 种 可 能 的 关 系 ， 描 述 结 果 是 唯 一的 。 交 叉 模 型 ： 4元 组 9元 组 模 型 基 于 Voronoi图 的 9元

4、 组 模 型 （ V9I） 交 叉 模 型 的 内 部 、 边 界 、 外 部 的 定 义补 A-边 界 A内 部 A 全 域 X对 于 二 维 简 单 面 状 目 标 而 言 ， 其 边 界 A为 连 续 曲线 ， 内 部 A应 是 连 通 的 ， 且 A为 一 个 闭 包 ，A A A -1 = X， X为 整 个 连 续 空 间 。 交 叉 模 型 的 不 包 括 的 情 况a. 目 标 不 连 通 b. 目 标 为 非 闭 包 四 元 组 模 型 四 元 组 模 型 将 空 间 目 标 看 作 是 点 集 ， 利 用两 个 点 集 间 边 界 、 内 部 之 间 的 交 ， 构 成 如

5、下 式 所 示 的 4元 组 ：R4I(A,B)= 其 中 A、 A是 目 标 A的 边 界 和 内 部 ， B和 B是 目 标 B的 边 界 和 内 部 。 ooo oBABA BABA 4元 组 区 分 的 简 单 面 域 间 的 8种 空 间 拓 扑 关 系 A BA BA BB A A BA BA BB A 序 号 图 例 语 义 解 释 4元 组 值1 A、 B相 离 （ 不 相 交 ）2 A、 B相 接3 A、 B相 等4 A包 含 于 B， 且 两 者 边界 不 交5 A包 含 B， 且 两 者 边 界不 交6 A包 含 于 B， 且 两 者 边界 相 交7 A包 含 B， 且

6、两 者 边 界 相 交8 A、 B部 分 重 叠 ooo oBABA BABA 四 元 组 模 型 对 线 目 标 的 内 部 、 边 界 的 定 义外 部 A -1内 部 A边 界 A简 单 线 状 目 标 应 满 足 以 下 条 件 ：(a) 有 且 仅 有 两 个 端 点 ， A=pa, pb， 且 pa pb(b) 边 界 A与 内 部 A不 相 交 ， 即 A A=。(c) 内 部 A与 A不 相 交 ， 即 A A=。 非 简 单 线 性 目 标 举 例 16种 简 单 线 状 目 标 间 的 拓 扑 空 间 关 系 1 序号 图 例 语 义 解 释 4元 组 值 其 它 4元 组

7、 值 等价 图 例1 A与 B相 离 （ 不 相 交 ） 2 A的 两 边 界 点 分 别 与 B的 两边 界 点 相 接3 A的 一 个 边 界 点 与 B的 内 部相 接4 B的 一 个 边 界 点 与 A的 内 部相 接 5 A的 内 部 与 B的 内 部 相 交6 A的 一 个 边 界 点 与 B的 一 个边 界 点 相 接 ， 且 A的 另 一个 边 界 点 与 B的 内 部 相 接 7 B的 一 个 边 界 点 与 A的 一 个边 界 点 相 接 ， 且 B的 另 一个 边 界 点 与 A的 内 部 相 接 A BA BA BA BA BBAA B A BA BA BA B ooo

8、 oBABA BABA 16种 简 单 线 状 目 标 间 的 拓 扑 空 间 关 系 2 ooo oBABA BABA A BA BA BA BBAA BAA BA BB A B A BA BABA BA BA BA B 8 A的 一 个 边 界 点 与 B的 一 个 边 界 点 相 接 ，且 A的 内 部 与 B的 内 部 相 交9 A的 一 个 边 界 点 与 B的 内 部 相 接 ， 且 B的一 个 边 界 点 与 A的 内 部 相 接 10 A的 一 个 边 界 点 与 B的 内 部 相 接 ， 且 A的内 部 与 B的 内 部 相 交11 B与 A的 内 部 重 合 12 A的 一

9、 个 边 界 点 与 B的 一 个 边 界 点 相 接 ，A的 另 一 个 边 界 点 与 B的 内 部 相 接 ， 且 B的 另 一 个 边 界 点 与 A的 内 部 相 接 ， 13 A的 一 个 边 界 点 与 B的 一 个 边 界 点 相 接 ，A的 另 一 个 边 界 点 与 B的 内 部 相 接 ， 且 A的 内 部 与 B的 内 部 相 交 14 A的 边 界 点 与 B的 内 部 相 接 ， B的 一 个 边界 点 与 A的 内 部 相 接 ， 且 A的 内 部 与 B的内 部 相 交 15 A的 一 个 边 界 点 与 B的 一 个 边 界 点 相 接 ，A的 另 一 个 边

10、 界 点 与 B的 内 部 相 接 ， 且 A的 内 部 与 B的 内 部 相 交 16 A的 一 个 边 界 点 与 B的 一 个 边 界 点 相 接 ，A的 另 一 个 边 界 点 与 B的 内 部 相 接 ， B的 另 一 个 边 界 点 与 A的 内 部 相 接 ， 且 A的内 部 与 B的 内 部 相 交 基 于 边 界 、 内 部 和 外 部 的 9元 组 Egenhofer等 （ 1991） 提 出 将 空 间 目 标 的补 （ complements） 引 入 空 间 关 系 描 述 框架 。 其 理 由 是 ， 对 于 一 个 拓 扑 空 间 的 点 集A， 其 边 界 （

11、A） 、 内 部 （ A） 和 补 （ A-）构 成 整 个 拓 扑 空 间 ， 只 有 把 补 纳 入 拓 扑 空间 关 系 描 述 框 架 ， 才 可 能 得 到 完 备 的 拓 扑空 间 关 系 描 述 。 9元 组 表 达 式 用 空 间 物 体 A的 边 界 （ A） 、 内 部 （ A） 、 补 （ A-）与 空 间 物 体 B的 边 界 （ B） 、 内 部 （ B） 、 补 （ B-）两 两 之 间 的 交 集 ， 构 成 下 式 所 示 的 空 间 关 系 描 述的 9元 组 框 架 ： BABABA BABABA BABABABAR o oooo oI ),(9 9元 组

12、描 述 框 架 的 特 点 与 4元 组 相 比 ： 9元 组 增 加 了 A B-， A B-， A- B， A- B和 A- B- 5个 与 “ 补 ” 有 关 的 交 集 9元 组 所 区 分 的 面 面 拓 扑 关 系 的 数 目 与 4元 组一 样 在 描 述 两 组 线 线 目 标 、 线 、 面 目 标 时 ， 其 描述 能 力 比 4元 组 要 强 ， 9元 组 区 分 出 33种 不 同的 线 线 关 系 9元 组 比 4元 组 能 区 分 更 多 线 线 关 系 AB AB AB A B A B R4I(A,B)R 9I(A,B) 补 在 区 分 线 线 关 系 中 的 特

13、 点 当 两 个 简 单 线 状 目 标 具 有 相 离 、 相 接 、 穿越 （ cross） 和 部 分 重 叠 关 系 时 ， 与 “ 补 ”有 关 的 5个 交 集 均 为 非 空 当 一 个 线 状 目 标 落 入 另 一 个 线 状 目 标 的 内部 （ 如 equal， cover） 时 ， 与 “ 补 ” 有 关的 某 些 元 素 会 为 非 空 值 ， 与 “ 补 ” 有 关 的 交 集 发 挥 作 用 补 在 区 分 线 线 关 系 中 的 作 用 A B A A BA B A B disjoint A Boverlapmeet (2) B cross equal cove

14、r A B meet (1)9员 组 模 型 区 分 了 33种 线 线 目 标 之 间 的 空 间 拓 扑 关 系 在 4元 组 下 不 能 区 分 、 在 9元 组 下 可 以 区 分 的 线 与 线 关 系 示 例 A BA BA BA BAB A B 编号 图 示 4 元 组 取值 9元 组 取 值 简 单 语 意 解 释1 A的 两 个 边 界 点 与 B的 两 个边 界 点 重 合 A的 一 个 边 界 点 在 B的 一 个边 界 点 上2 A的 两 个 边 界 点 在 B的 内 部 A的 一 个 边 界 点 在 B的 内 部 3 B的 两 个 边 界 点 在 A的 内 部 B的

15、一 个 边 界 点 在 A的 内 部 补 在 区 分 面 状 目 标 间 空 间 关 系 的 作 用 A B A B A B A B B A A Bdisjoint meet overlap equal cover-by cover BA BA contains inside当 两 个 面 状 目 标 之 间 的 拓 扑 关 系 由 相 离 （ disjoint） 、 相 接 （ meet）逐 步 地 转 化 为 部 分 重 叠 （ partially overlap） 时 ， 与 “ 补 ” 有 关 的 5个 交 集 均 为 非 空 补 在 区 分 线 面 关 系 中 的 作 用 AB AB

16、 ABABAB AB AB disjoint meet (1) meet (2) cover(3)overlap cover(2)cover(1)9员 组 模 型 区 分 了 19种 线 面 目 标 之 间 的 空 间 拓 扑 关 系 9元 组 模 型 存 在 的 若 干 问 题 1 两 个 目 标 的 “ 补 ” 高 度 重 叠 B CDA RAB RAC RADA- B- 无 法 区 分 不 同 的 空 间 相 离 关 系 A B A B C B A A的 “ 补 ” 是 C及 其 自 身 的 线 性 函 数 当 C为 常 量 时 ， A的 外 部 （ 定 义 为 补 ） 与 其 自 身

17、线性 相 关 .这 就 解 释 了 为 什 么 在 一 些 情 况 下 9元 组 与4元 组 效 果 相 同 （ Chen et al.,2000） 。 ( )( )( ) ( ) ( ) ( ) BBCAACBAACBAAC BBCABABA BBCABABA)B,A(R 00000 00000 009 线 目 标 的 内 部 与 其 外 部 相 接 一 维 空 间 中 线 目 标 的 边 界 将 其 内 部 与 外 部 隔 离 开 ； 根 据 点 集 拓 扑 的 定 义 ， 一 个 空 间 目 标 的 边 界 将 其内 部 与 外 部 隔 离 开 来 ， 这 意 味 着 二 维 空 间 中

18、 的 线目 标 只 有 边 界 ， 内 部 应 为 空 ， 且 其 边 界 为 线 目 标本 身 ， 而 不 是 其 两 个 边 界 点 。边 界 （ 端 点 ） 内 部 （ 线 ） 外 部 （ 晕 渲 部 分 ） 线 目 标 的 内 部 与 其 外 部 相 接 简 单 空 间 目 标 的 限 制 9元 组 框 架 将 所 研 究 的 空 间 目 标 限 定 为 ： 简 单 点 （ 无 大 小 、 无 形 状 ） 、 简 单 线 （ 不 能 够 自 交 ， 有 且 有 两 个 不 重 合 的边 界 点 ） 、 简 单 面 （ 区 域 边 界 必 须 连 通 ） 9元 组 不 能 区 分 含 空

19、 洞 目 标 间 的 空 间 关 系 AB B AB A A AB AB A B A B A B AB 空 间 目 标 的 “ 补 ” 难 以 计 算 难 以 计 算 与 “ 补 ” 有 关 的 5个 交 集 A B-，A0 B-， A- B， A- B0和 A- B-。 难 以 根 据 空 间 目 标 的 几 何 数 据 直 接 计 算 两个 目 标 间 的 交 集 难 以 根 据 9元 组 值 去 检 索 那 些 具 有 某 种 空间 关 系 的 目 标 这 给 基 于 9元 组 的 空 间 关 系 操 作 带 来 了 较 大 困难 基 于 Voronoi图 的 9元 组 描 述 框 架

20、用 每 一 空 间 目 标 的 “ 势 力 范 围 ” 作 为 其 外部 Chen, Li, Li,.Gold, 1997。 在 给 定 空 间 边 界 的 情 况 ， 空 间 目 标 的Voronoi势 力 范 围 一 般 是 有 限 的 ， 每 一 个目 标 的 Voronoi势 力 范 围 与 有 限 个 目 标 的Voronoi势 力 范 围 相 邻 平 面 普 通 Voronoi图 的 定 义 对 P=p1, p2, . pi, pj, . pn， (2 n ,，i j， i， jIn)， 由 给 出 的 区 域 称 为 生 长 点 pi 的 Voronoi 多 边 形 , 而所 有

21、 生 长 点 p1, p2, .,pn 的 Voronoi多 边 形 的 集 构 成 了 P的 Voronoi图 。 nj IjijppdippdpipV ,),(),()( )(),.,3(),2(),1( npVpVpVpVV 离 散 生 长 点 的 Voronoi图 若 用 形 象 的 比 喻 来 说 ， 可 看 作 是 这 组 生 长 点 以 等 同 速度 向 四 周 扩 张 ， 直 到 相 遇 为 止 ， 扩 张 过 程 全 部 结 束 点 状 生 长 目 标 的 Voronoi图 及 其 基 本 元 素 pi pk pj v(pi) Voronoi 边 Voronoi 结 点 相

22、邻 生 长 点 同 心 圆 B(pi, pj) 由 B(pi, pj)所 围 的 半 平 面 Voronoi 图 的 若 干 重 要 性 质 势 力 范 围 特 性 （ influence region） 侧 向 邻 近 特 性 （ lateral adjacency） 线 性 特 性 （ linear behaviour） 局 域 动 态 特 性 （ local dynamization） 与 Delaunay 三 角 网 对 偶 (Dual of Delaunay triangulation) 势 力 范 围 特 性 对 一 个 空 间 生 长 目 标 而 言 ， 凡 落 在 其Voron

23、oi多 边 形 范 围 内 的 空 间 点 均 距 其 最近 。 因 此 ， 该 Voronoi多 边 形 在 一 定 程 度上 反 映 了 其 影 响 范 围 ， 或 称 势 力 范 围 Voronoi势 力 范 围 的 定 义 点 目 标 ： 指 点 的 Voronoi区 域 自 身 ； 线 目 标 ： 指 线 的 Voronoi区 域 自 身 ； 不 含 空 洞 的 实 心 面 目 标 ： 指 面 的 Voronoi区 域 自 身 ； 含 有 空 洞 的 面 目 标 （ 环 状 目 标 ） ： 指 环 的Voronoi区 域 自 身 及 环 的 空 洞 区 域 的 并 集 。 点 、 线

24、 、 面 的 Voronoi势 力 范 围 侧 向 邻 近 特 性 房 屋Voronoi边道 路 线 性 特 性 Voronoi 图 是 具 有 n个 多 边 形 和 至 少 三 个节 点 的 平 面 图 (planar graph) nv 2n-5 这 表 明 Voronoi 图 的 size 随 空 间 生 长 目标 个 数 n成 线 性 比 例 增 加 ， 具 有 并 不 复 杂的 结 构 。 这 种 线 性 特 性 是 Voronoi 图 得 以广 泛 应 用 的 主 要 原 因 之 一 。 最 大 空 圆 对 Voronoi 图 中 的 每 一个 节 点 （ vertex）qiQq1

25、, qnv来 说 ,至 少 有 三 条 Voronoi边 通过 。 换 言 之 ， 若 过 qi作一 圆 Ci， 则 Ci将 通 过 三 个或 更 多 的 生 长 点 。 而 Ci是 过 q i的 最 大 空 圆 （ the largest empty circle） 局 域 动 态 特 性 每 一 个 Voronoi 多 边 形 的 平 均 边 数 不 超 过6。 这 表 明 删 除 或 增 加 一 个 空 间 生 长 目 标 ，一 般 只 影 响 6个 左 右 的 相 邻 空 间 生 长 目 标 。换 言 之 ， 对 Voronoi图 的 修 改 只 影 响 局 部范 围 。 与 Dela

26、unay 三 角 网 对 偶 Delaunay三 角 形的 边 数 和Voronoi图 的 边数 是 相 同 的 。 若将 Delaunay边 的端 点 称 为Delaunay结 点 ，其 实 际 上 就 是 对应 的 Voronoi图的 生 长 点 。 基 于 Voronoi 图 的 9元 组 （ V9I） Av、 Bv分 别 为 A、 B的 Voronoi区 域 VVVV VVBAoBABA BoAoBoABoA BAoBABA B)(A,R V9I V9I区 分 相 离 关 系 A B A BC V9I区 分 其 余 几 种 区 域 空 间 关 系 A B ABA B a b cB A

27、AB A B A B d e f g 基 于 Voronoi距 离 的 k阶 邻 近 设 任 意 两 个 空 间 目 标 Pi， Pj之 间 的 Voronoi区 域 的最 少 个 数 k为 其 间 的 Voronoi距 离 ， 记 为 vd(Pi, Pj)，一 般 地 vd(Pi, Pj) 0， 当 Pi = Pj时 ， vd(Pi, Pj)=0；我 们 规 定 当 Pi Pj 或 Pi Pj时 ， vd(Pi, Pj)=0。 对于 图 330来 说 ， vd(A， A)=0， vd（ A， B） =1，vd（ A， C） =1， vd（ A， D） =2， vd（ A， G）=3。 当 V

28、oronoi距 离 值 为 0时 ， 两 目 标 最 邻 近 ， 值为 1时 两 目 标 较 邻 近 ， 值 越 大 说 明 邻 近 程 度 越 弱 。 面 状 目 标 的 Voronoi距 离 图 AC D EFGB vd(A， A)=0vd（ A， B） =1vd（ A， C） =1vd（ A， D） =2vd（ A， G） =3。 当Voronoi距 离 值 为 0时 ，两 目 标 最 邻 近 ， 值 为1时 两 目 标 较 邻 近 ，值 越 大 说 明 邻 近 程 度越 弱 。 k阶 邻 近 关 系 设 Pi,Pj 是 空 间 目 标 集 合 P中 的 任 意 两 个 目标 ， 如 果

29、 其 Voronoi区 域 V（ Pi） ， V（ Pj）存 在 ， 且 vd(Pi,Pj)为 k， 则 称 Pi与 Pj之 间 存在 k阶 邻 近 关 系 。 vd(Pi,Pj) = k 空 间 拓 扑 关 系 描 述 存 在 的 问 题 包 含 空 洞 等 复 杂 对 象 的 空 间 拓 扑 关 系 的 描述 问 题 ； 对 线 状 目 标 间 空 间 拓 扑 关 系 的 描 述 方 法 ； 对 体 状 目 标 间 空 间 拓 扑 关 系 的 描 述 方 法 ； B A BABA一 个 连 续 边 界 区 域 与 一 非 连 续 边 界 区 域 之 间 的 三 种 拓 扑 关 系Three

30、 topologically distinct relations between two-dimensional objects with holes 体 状 目 标 间 空 间 拓 扑 关 系 的 描 述(郭 薇 ,陈 军 ,1997） 现 有 方 法 无 法 区 分 地 块 间 的 三 种 相 邻 关 系BA a b四 元 组 模 型 无 法 区 分 地 块 间 的 三 种 相 邻 关 系BA a b BA a b（ 1） （ 2） （ 3） B B0A0 相 邻 （ meet ） A 空 间 拓 扑 关 系 的 表 达陈 军 , 2002,Voronoi动 态 空 间 数 据 模 型

31、龚 健 雅 ， 2001， 地 理 信 息 系 统 基 础 传 统 GIS中 拓 扑 关 系 的 显 式 表 达 空 间 对 象 GIS 数 据 输 入 数 据 存 储 数 据 编 辑 数 据 输 出 数 据 检 索 空 间 分 析 图 形 数 据 库 矢 量 数 据 珊 格 数 据 拓 扑 关 系 集 连 通 相 交 包 含 属 性 数 据 库 纯 属 性 数 据 关 联 数 据 管 理 数 据 图 形 数 据 提 取 属 性 数 据 提 取拓 扑关 系建 立 拓 扑关 系维 护 拓 扑 关 系 的 表 达 拓 扑 关 系 的 表 达 方 法 ： 全 显 式 部 分 显 式 隐 式 表 达

32、全 全 显 式 表 达 一 般 包 括 ： 结 点 弧 段 关 系 表 弧 段 面 域 关 系 表 面 域 弧 段 关 系 表 弧 段 结 点 关 系 表 弧 段 结 点 -面 域 关 系 表 面 域 弧 段 关 系 表 弧 段 结 点 关 系 表 结 点 弧 段 关 系 表 弧 段 面 块 关 系 表 弧 段 结 点 -面 块 关 系 表 ARC/INFO图 层 下 的 点 、 弧 段 和 多 边 形 数 据 组 织 空 间 数 据 文 件 LAB点 文 件 ARC弧 段 文 件 PAL多 边 形 文 件 PAXPAL的 索 引 属 性 数 据 文 件ARX弧 段 索 引 AAT弧 段 属

33、性 PAT多 边 形 属 性 TIC配 准 点 文 件 BND边 界 文 件 Coverage图 层 文 件 ARCINFO的 拓 扑 数 据 结 构 ARC/INFO软 件 记 录 空 间 数 据 及 其 拓 扑 关 系的 文 件 主 要 有 LAB、 ARC、 PAL、 AAT、 NAT、PAT等 组 成 . (1) 点 文 件 LAB - LAB文 件 用 来 记 录 点 要 素 (如 井 位 、电 线 杆 和 水 塔 等 )的 信 息 点 文 件 LAB - LAB文 件 用 来 记 录 点 要 素 (如 井 位 、 电 线杆 和 水 塔 等 )的 信 息用 户 标 识 码 内 部 标

34、 识 码 XY坐 标 弧 段 文 件 ARC弧 段 内 部标 识 码 标 志信 息 弧 段 用 户标 识 码 起 始结 点 码 终 止结 点 码 左 多边 形 右 多边 形 点数 坐 标 串 ARC文 件 用 来 表 示 线 状 要 素 、 多 边 形 的 边 界 或 二 者同 时 表 示 .一 个 线 状 要 素 可 以 由 许 多 弧 段 组 成- 每 个 弧 段 都 分 配 一 个 用 户 标 识 码 ,其 位 置 和 形 状则 由 一 系 列 (X,Y)坐 标 对 来 表 示 . 多 边 形 信 息 文 件 PAL/ AAT 一 个 多 边 形 信 息 由 一 组 拓 扑 上 组 成

35、多 边形 的 弧 段 及 于 多 边 形 内 的 一 个 标 识 点 来定 义 .用 标 识 点 给 多 边 形 指 定 一 个 用 户 标识 码 ,并 通 过 标 识 码 与 多 边 形 属 性 文 件 中的 相 应 记 录 建 立 联 系 .多 边 形 拓 扑 信 息 主要 存 在 PAL文 件 中 ,其 存 贮 结 构 为 : 多 边 形内 部标识 码 标 志信 息 组 成 多边 形 的弧 段 数 n 弧 段 1内部 标 识 码 始 (终 )结 点码 左 (右 )多 边形 内部 标识 码 弧 段 n内 部标 识码 始 (终 )结 点码 左 (右 )多 边形 内部 标识 码 属 性 数 据

36、 的 表 达 空 间 目 标 的 属 性 特 征 分 类 ： 类 别 特 征 ： 即 该 对 象 是 什 么 一 般 用 类 别 编 码 来 表 达 说 明 信 息 ： 解 决 两 个 同 类 目 标 的 不 同 特 征问 题 ：如 道 路 的 宽 度 、 等 级 、 路 面 质 量 等用 属 性 数 据 结 构 和 表 格 说 明 来 表 达 Geostar 的 空 间 数 据 及 拓 扑 关 系 表 达 Geostar 的 属 性 数 据 及 与 空 间 数 据 的 联 接 1 Geostar 的 属 性 数 据 及 与 空 间 数 据 的 联 接 2 拓 扑 数 据 组 织 与 维 护

37、的 问 题 开 销 大 拓 扑 关 系 的 数 据 组 织 较 为 复 杂 GIS拓 扑 数 据 模 型 的 数 据 结 构 非 常 复 杂 ， 与 拓 扑 关 系 相 关 的 数 据 在 总 数 据 量 中 占 有 较 大 比 重 在 Arc/Info的 13种 数 据 文 件 中 ， 有 5 类 与 拓 扑 关 系 表 达 有 关 拓 扑 关 系 的 数 据 生 成 耗 时 费 力 仅 表 达 了 部 分 空 间 关 系 拓 扑 数 据 的 动 态 维 护 任 重 道 远 空 间 拓 扑 关 系 的 计 算 与 查 询赵 仁 亮 , 2002,基 于 Voronoi图 的 空 间关 系 计

38、 算 研 究 ， 中 南 大 学 博 士 论 文 部 分 空 间 拓 扑 关 系 可 通 过 查 询 获 得 对 于 显 式 地 存 储 了 点 、 线 、 面 目 标 间 的 一些 拓 扑 关 系 的 情 况 ， 其 拓 扑 关 系 可 通 过 查询 操 作 而 获 得 ， 实 现 简 单 的 空 间 分 析 ， 避免 对 空 间 目 标 具 体 位 置 的 度 量 和 计 算 基 于 V4T的 拓 扑 关 系 计 算 的 逻 辑 流 程 时 空 拓 扑 关 系 及 其 应 用 基 于 INTERAL的 13种 时 态 关 系 Allen 1983Interval Relation Equi

39、valent Relations Endpointsts t+ s-t=s (t- = s- ) & (t+ = s+)t overlaps s (t- s-)& (l+ s- ) & (t+ = = s- ) & (t+ s+) 基 于 INTERAL的 13种 时 态 关 系 基 于 INTERAL的 13种 时 态 关 系 图 形 表 达 Allen， 1991 基 于 时 态 区 间 8种 时 态 拓 扑 关 系 舒 红 ， 1997在 4I框 架 的 16种 拓 扑 关 系 基 础 上 剔 除 其 中 的8种 得 出 有 效 的 8种 时 态 拓 扑 关 系 ， 图 形 描 述 如

40、下 ： 两 时 态 目 标 间 的 时 态 拓 扑 关 系 时 态 关 系 与 时 态 拓 扑 关 系 对 照 表 舒 红 ， 1997将 有 效 的 8种 时 态 拓 扑 关 系 与 ALLEN提 出 的 13种 时 态 关系 的 比 较 9I框 架 和 4I框 架 的 等 价 性9 4 000 0 0 0 0 00 0 01 1I II J I J I JI J I J I JI J I J I J I J I JI J I JCo ension IR I Dim IR Dim I框 架 框 架 dim ( , ) ( ) ( ) 8种 时 空 拓 扑 关 系 CHRISTOPHE CLA

41、RAMUNT and BIN JIANG 2000， 提 出 8种 时 空 拓 扑 关 系 。 空 间 对 象 的 104 种 时 空 关 系 CHRISTOPHE CLARAMUNT and BIN JIANG 2000提 出 104 种 时空 关 系 （ 不 考 虑 时 态 方 向 为 71种 ） 。 宗 地 间 父 子 关 系 的 查 询 子 宗 地 -父 宗 地 关 系 表 父 宗 地 子 宗 地 变 更 时间 其 他 变更 属 性P1 P2 t1 P1 P3 t1 P2 P5 t 2 P4 P5 t2 王 康 弘 ， 中 国 科 学 院 地 理 科 学 与 资 源 研 究 所 200

42、0年 博 士 学 位 论 文 地 块 间 的 时 空 拓 扑 关 系 常 征 1997， 父 子 地 块 间 的 时 空 拓 扑 关 系 ：1、 空 间 上 的 交 叉 性 ；2、 时 间 上 的 邻 接 性 。 两 地 块 在 时 态 区 间 上 的 拓 扑 关 系 时 空 拓 扑 关 系 问 题 讨 论 时 态 问 题 的 讨 论 ALLEN 在 提 出 两 个 时 态 区 间 的 13种 时 态 关系 时 没 有 证 明 其 完 整 性 ； 将 点 集 拓 扑 理 论 用 于 时 态 描 述 的 意 义 值 得怀 疑 ， 9I框 架 与 4I框 架 等 价 只 能 描 述 8种 所谓 时

43、 态 拓 扑 关 系 ， 不 能 完 全 的 、 唯 一 的 描述 ALLEN的 13种 时 态 关 系 。 空 间 方 向 关 系 的 描 述曹 菡 , 2002， 空 间 关 系 推 理 的 知 识 表 示 与 推 理 机 制 研 究 ,武 汉 大 学 博 士 学 位 论 文 方 向 关 系 描 述 方 向 关 系 表 示 了 两 个 空 间 实 体 间 的 一 种 空 间 顺 序 ，如 东 、 南 、 西 、 北 、 东 南 等 方 向 关 系 的 定 性 表 示 模 型 : 基 于 锥 形 的 方 向 关 系 表 示 模 型 基 于 投 影 的 方 向 关 系 表 示 模 型 将 空

44、间 目 标 的 表 示 限 制 为 一 个 抽 象 点 ， 忽 略 了 目 标 的大 小 和 形 状 对 方 向 关 系 表 示 的 影 响 而 最 小 外 接 矩 形 表 示 法 使 用 目 标 的 最 小 外 接 矩 形 代 表目 标 本 身 ， 对 目 标 间 方 向 关 系 的 表 示 欠 准 确 ， 也 容 易产 生 错 误 的 查 询 结 果 方 向 关 系 的 主 方 向 关 系 两 方 向 关 系 ： E（ 东 ） 、 W（ 西 ） ， S（ 南 ） 、 N（ 北 ） ； 四 方 向 关 系 ： E、 S、 W、 N ； 八 方 向 关 系 E、 S、 W、 N 、 SE（ 东

45、 南 ） 、 NE（ 东 北 ） 、 SW（ 西 南 ） 、 NW（ 西 北 ） ； 十 六 方 向 关 系 ： E、 S、 W、 N 、 SE（ 东 南 ） 、NE（ 东 北 ） 、 SW（ 西 南 ） 、 NW（ 西 北 ） 、SSE（ 东 南 南 ） 、 NNE（ 东 北 北 ） 、 ENE（ 东 北东 ） 、 ESE（ 东 南 东 ） 、 SSW（ 西 南 南 ） 、WSW（ 西 南 西 ） 、 WNW（ 西 北 西 ） 、 NNW（ 西 北 北 ） 等 主 方 向 关 系NW ESO SOW EN NENNWW ESW S SEO OW ESW S SENNW NEOSNOW E 以

46、 面 目 标 为 参 照 目 标 的 基 于 投 影 的 8方 向 关 系 描 述 模 型 NAWANWASWA SEAEANEASAOA NAWANWASWA SEAEANEASAOANAWANWASWA SEAEANEASAOA B 基 于 格 网 阵 列 表 达 具 有 实 际 意 义 的 218种 方 向 关 系 Allen的 基 于 区 间 的 方 向 关 系 （ 169） 以 点 目 标 为 参 照 目 标 的 8方 向 关 系 表 示 模 型 NENNWW ESW S SEO OW ESW S SENNW NE NENNWW ESW S SEO OW ESW S SENNW NE

47、 NWW ESW S SEON NE OW ESW S SENNW NE 以 线 目 标 为 参 照 目 标 的 8方 向 关 系 表 示 模 型 OW ESW S SENNW NEV2V1 OW ESW S SENNW NEV2V1OW ESW S SENNW NEV3V4 OWSW SENNW NEV3V4 ESOW ESW SENNW NEV3V4S OWSW S SENNW NEV2V1 EOW ESW S SENNW NE OW ESW S SENNW NE OW E SW S SENNW NE O NENNWW ESW S SE NENNWW ESW S SEONENNWW ESW S SEO