第二章MapInfo空间数据的拓扑关系模型

第二章 MapInfo数据的空间组织 2.1 MapInfo空间数据的拓扑关系模型 空间数据的拓扑关系模型是地理信息系统的基石。当前商用地理信息系统中，主要采用POLYVRT结构和“空间实体+空间索引”两种模型。 MapInfo采用称作“空间实体+空间索引”的拓扑关系模型。80年代中后期出现的商用地理信息系统，尤其是桌面地理信息系统大多采用这种方式，包括 ESRI的ArcView。而采用POLYVRT模型的系统主要是以Arc/Info、GeoMedia等为代表的一些专业 GIS产品。 “空间实体+空间索引”模型的基础是“空间实体”。空间实体是地理实体的抽象，主要包括点、线、面三种类型。每个空间实体（图元 Feature）对象都维护着自己的所有属性。多个空间实体组成一个图层（Layer）。如图： 图 2.1 MapInfo实体结构 图 2.2 MapInfo中图层构成 “空间实体+空间索引”模型的空间查询功能是通过“空间索引”技术来实现的。空间索引的目的是对给定的空间坐标，能够以尽快的速度搜索到坐标范围内的空间对象。MapInfo采用R-Tree技术将空间实体的最小外接矩形 MBR (Minimum Bounding Rectangle)存储在索引中，并按从大到小的顺序进行索引搜索。建立了空间索引，就能快速地进行空间分析了。 R-Tree最早是由A. Gunman在1984年提出的，是一种采用对象界定技术的高度平衡树，是B树向多维空间发展的另一种形式，是目前最流行的动态空间索引结构之一。索引是一种有效的检索手段。它是通过比较运算逐步追踪到检索的对象。如果比较运算的开销很大,则索引的效率很低,所起作用就不大。为此,现有的空间索引一般按点和MBR作为搜索对象。MBR是不规则区域的最小限定矩形。该矩形的数据结构为：RECT(ID，x1，x2，y1，y2)，其中,ID为矩形对象标识；x1、x2、y1、y2 表示最大、最小范围。这样，空间查询可以分为两步： ①用MBR 排除不满足查询要求的对象,检查出一个候选对象集； ②用精确方法对候选对象集中的对象逐个进行校检,找出真正查询的对象集。 R-Tree空间索引方法进一步延伸了上述概念，设计一些虚拟的矩形目标，将一些空间位置相近的目标包含在这个矩形内，这些虚拟的矩形作为空间索引，它含有所包含的空间对象的指针,称为目录MBR，对应于R 树的中间结点。而具体的对应于每个目标的矩形，称为对象MBR，对应于R-Tree的叶结点,如图： 图 2.3 R-Tree 其中结点有以下结构: L ：( E1,„, En) Ei：(MBR, p) 即一个结点包括索引项E1，„，En(L min ≤n ≤L max)...