地理实体相关知识

地理实体

一、基本概念

图元

  空间内单一、连通并用于表达实体几何特征的图形对象，一般表达为点、线、面、体。注：点、线、面图元属于二维图元；体图元属于三维图元。（可以简单理解为各类具有特定属性的SHP）

图元形状示意

图元分类

点图元

  形式上表示为GIS中的点要素。通过点表示的基础地理实体，具体可采用定位点、有向点、标注点表示。其中，定位点表达的实体具有较为准确的地理位置，如灯塔、烟囱等；有向点表达的实体具有方向性，如泉、水闸等；标注点表达的实体在现实世界中无具体的表现形式，如地名点等。

线图元

  形式上表示为GIS中的线要素。通过线表示的基础地理实体，具体可采用简单线、中心线、有向线表示。其中，简单线表达的实体在现实世界中无具体的表现形式，如境界线等；中心线表达的实体具有较为准确的空间位置及形态特征，如地铁、道路等；有向线表达的实体具有方向性，如河流、滑道等。线图元应保持连通性和拓扑一致性。

面图元

  形式上表示为GIS中的面要素。通过面表示的基础地理实体，具体可采用范围面、轮廓面表示。其中，范围面表达的实体无法确定准确边界，仅以概略范围的边界线围成的面对实体进行表示，如院落等。轮廓面表达的实体具有准确边界，以实体准确空间位置及形态特征的边界线围成的面对实体进行表示，如单幢房屋等。面图元应保持完整性和封闭性。

体图元

  正常没有。通过体表示的基础地理实体，具体可采用三维模型单体、仿真三维模型表示。其中，三维模型单体是通过倾斜摄影三维模型、激光点云等地理场景通过切割、重建、矢量叠加等操作处理构建的体模型对实体进行表示，仿真三维模型是基于人工仿真建模技术构建的体模型对实体进行表示。体图元应保持表面的完整性和封闭性，不要求保证内部连通。

图元的编码

  图元标识码（TYID）是在基础地理实体分类码的基础上，结合图元的所在政区、精度等级、几何类型进行顺序编码，共24位，由6位行政区划码、6位实体分类码、2位精度等级码、2位几何类型码、8位顺序码组成。

图元编码结构

1. 行政区划码，若图元在区县范围内，沿用县（区）级行政区划代码；若图元跨区县，但在设区市范围内，则使用地市级行政区划代码；若图元跨设区市，则使用省级行政区划代码。

2. 实体分类码，沿用地理实体的分类代码，采用《江苏省基础地理实体分类、粒度及精度基本要求》规定的6位十进制数字码。

3. 精度等级码，参考《江苏省基础地理实体分类、粒度及精度基本要求》中对于实体的几何精度分级，将二维地形级、城市级实体对应图元的几何精度等级分别赋值21、22，三维LOD1、LOD2、LOD3、LOD4对应的模型精度等级分别赋值31、32、33、34。

4. 几何类型码，图元的几何类型代码分别代表二维的点、线、面和三维的体。

   

   图元几何类型码约定

5. 顺序码，设计为8位，从1开始，依据同一县（区）级行政区划范围内的图元依次编码，保证图元标识码的唯一性。范围为00000001～99999999。

图元模型

定义

  图元按照在实体构成中的作用，分为普通图元、交汇图元、共用图元、示意图元、主体图元、构件图元。在图元的属性表中，通过图元类型（TYLX）字段，标注图元的类型。

图元组成

  交汇图元特指两条及以上河流或道路的相交处，如道路的交叉路口、河流的交汇面等。

  共用图元特指两条及以上河流或道路的共用段，如道路的共用路段、河流的共用河段等。

  示意图元特指河流穿越湖泊或道路在匝道处的非真实线路的表示，如河流穿越湖泊示意线、道路匝道示意线等。

  主体图元特指建（构）筑物的主要部分，如屋顶面，能够较为完整表达地理实体空间特征的图元。

  构件图元特指建（构）筑物实体主要部分屋顶面以外的部分，如阳台等，仅能够部分表达地理实体空间特征的图元。

  注意：（一个简单房屋实体，可以由主体图元和构件图元共同构成，也可由主体图元构成，不一定需要构件图元。）

  普通图元指上述类型以外的图元。一个地理实体（建构筑物除外）至少由一个（类）或多个（类）普通图元构成，不一定需要交汇图元、共用图元、示意图元。

解释

  图元自身，在表达形式上分为点、线、面、体。图元自身于其他图元之间的关系，决定了图元的类型。若图元独立于其他图元：类型属性为普通图元。

  在处理房屋图元时：图元与其他图元之间存在附属关系：图元类型填写主体图元（房屋）或构件图元（阳台等）。

  在处理河流、道路图元时：两个图元之间存在交汇（简化为线后，相交于点），则需要将交汇图元单独表示，类型属性填写为交汇图元；两个图元之间存在共用（简化为线后，存在线重叠），则需要将共用图元单独表示。

  如图所示，两条道路的中心线相交于点，道路相交处的图元为交汇图元。

道路面_EPS导出结果

道路面_图元结果

道路图元属性表

图元字段属性

#--------------------------1.定义图元公有属性（附录D1-1）--------------------------
#结构：[(字段名称,字段别名,字段类型,字段长度/精度,约束条件),...]
#字段类型对应：TEXT=字符串,LONG=长整型,SHORT=短整型,DOUBLE=双精度
primitive_public_fields=[
("TYID","图元标识码","TEXT",26,"M"),
("TYMC","图元名称","TEXT",100,"O"),
("CJSJ","采集时间","TEXT",8,"M"),#格式YYYYMMDD
("XWSJ","消亡时间","TEXT",8,"O"),#格式YYYYMMDD
("JHLY","几何来源","TEXT",100,"O"),#省级基础测绘/市县级基础测绘等
("SXLY","属性来源","TEXT",100,"O"),#省级基础测绘/交通/水利等
("GB","国标分类码","LONG",None,"M"),#无对应填0
("TYLX","图元类型","TEXT",50,"M")#道路/河流:普通/交汇/共用/示意图元；房屋:主体/构件图元；其他:普通图元
]

#--------------------------2.定义图元私有属性（附录D1-2）--------------------------
#结构：{图元层前缀:[(字段名称,字段别名,字段类型,字段长度/精度,值域说明,约束条件),...]}
primitive_private_fields={
#河流､运河､水渠等（HL开头图元层）-HL_A、HL_L
"HL":[
("TXXZ","通行性质","TEXT",10,"明确通航的填写\"通航\"","O")
],
#公路､城市道路､乡村道路等（DL开头图元层）-DL_L、DL_A
"DL":[
("DLBH","道路编号","TEXT",100,"城际公路填写","O"),
("JSDJ","技术等级","TEXT",8,"城际公路:一级/二级/三级/四级/高速","O"),
("PSCL","铺设材料","TEXT",10,"沥混/沥青/泥混/水泥","O"),
("CDS","车道数","LONG",None,"城际公路､城市道路填写","O"),
("DSX","单双向","TEXT",6,"城际公路､城市道路:单/双","O"),
("KD","宽度","DOUBLE",(18,2),"单位:m，城际公路､城市道路填写","O"),
("SXXFX","上下行方向","TEXT",4,"上行/下行","O")
],
#房屋（FW开头图元层）-FW_A
"FW":[
("CS","层数","SHORT",None,"主体图元层数","O")
]
}

地理实体

定义

  现实世界中占据一定且连续空间位置和范围、单独具有同一属性或完整功能的地理对象。基础地理实体数据在计算机中通过图元、实体属性及实体关系数据三部分。

  一个地理实体（建构筑物除外）至少由一个（类）或多个（类）普通图元构成，不一 定需要交汇图元、共用图元、示意图元。

实体的编码

  实体标识码（STID）作为基础地理实体的身份识别码，体现唯一性，是数据提取、分析、共享等用途的唯一表示，在一定程度上反映其地理位置和类别属性。基础地理实体标识码采用“专有标识域+标准域+扩展域”进行规范。其中，专有标识域由2位根标识符码（MA）、4位基础地理实体专用码（1001）组成，用以基于MA国际标识体系进行基础地理实体的专有标识；标准域由26位位置码、6位分类代码、6位顺序码组成，用以实现对于基础地理实体的唯一标识；“扩展域”为不定长码，用于与其他编码进行交互关联或记录基础地理实体相关信息。

STID实体编码

1. 根节点标识，根标识符码采用国际标准ISO/IEC15459进行设定，为2位字母编码，取值为MA。
2. 专用码，基础地理实体在国际标识体系MA中的专属编码，为4位数字编码，取值为1001。
3. 位置码，沿用北斗网格位置码网格编码规则（GB/T39409-2020），为26位数字、字母混合编码。
4. 分类码，基础地理实体的分类代码，采用《江苏省基础地理实体分类、粒度及精度基本要求》规定的6位十进制数字码。
5. 顺序码，设计为6位，从1开始，依据同一地理网格中不同地理实体产生的时间先后顺序依次编码，保证地理实体标识码的唯一性。范围为000001～999999。
6. 拓展码，是根据需要扩充基础地理实体的功能或属性而进行的编码，为数字、字母混合编码，编码位数不定长。

图元与实体间关系

一对一关系

  地理实体是由一个图元单独构成，是对现实世界单一对象的抽象，如一个路灯实体由其对应的一个路灯图元单独构成。（路灯的TYID只能检索出一个对应的STID，同样这个STID也只能检索出一个路灯的TYID）

一对一关系示意图

多对一关系

  地理实体由两个及以上图元构成，是对现实世界单一对象或复杂对象的抽象。从图元的类型来看，存在由普通图元、共用图元、交汇图元、示意图元组合而成实体，如河流实体或道路实体；也存在由主体图元、构件图元组合而成实体，如房屋实体；还存在由多个普通图元组合而成的其他实体，如船闸实体。对于同一基础地理实体，其不同几何表达形式通过同一实体标识码进行关联。

  基础地理实体具有多种几何表达形式，包括二维表达形式、三维表达形式，对于同一基础地理实体，其不同几何表达形式应统一关联至该实体在数据库中表现为同一地理实体的多种表达形式，如二维图元（点、线、面）与三维图元（体），采用同一实体标识码进行关联。。因此，一个STID（实体<码>）可能有多个不同形式的TYID(图元<码>)

  如图所示，多个道路的图元（码）构成（对应）了一个道路的实体（码），一个STID实体码可以检索出多个图元码。

道路图元与对应实体多对一示意图

多个TYID对应一个STID

两者关系表示方式

  图元和实体之间的关系通过关联表进行表示。通过图元码（TYID）、实体码（STID）进行关联，图元层名（TYCM）表示图元所在的SHP层，实体表名表示实体所属的实体表。例如，道路图元和道路实体的关系，通过GLB_DL进行记录。

图元与实体关联表字段及属性

实体与实体间关系

  地理实体之间存在如下关系，实体之间的关系通过实体间关系表进行记录。

空间关系

包括实体间的空间拓扑关系、空间距离关系及方位关系。

• 空间拓扑关系：包含/被包含、相交（重叠）、相邻（相离与相接）、重合（覆盖）
  • 绿地面与道路的相邻
• 空间距离关系：定性、定量、混合文字描述
• 空间方位关系：定性、定量、混合文字描述

类属关系

  对基础地理实体类别与实体类别之间、实体类别与实体属性之间、实体属性与实体属性之间的关系描述，包括整部关系、依赖关系、层级关系等。

• 整部关系：描述某一实体的集合与某一独立基础地理实体之间的关系。分为同类实体的整部关系和不同实体的整部关系。
  • 同一权属、空间连续。新通扬运河泰西段、新通扬运河泰东段与新通扬运河之间为整部关系。明发滨江新城一期、二期、三期聚合成明发滨江新城，明发滨江新城一期、二期、三期与明发滨江新城之间为整部关系。
  • 不同类地理实体之间的整部关系，如由具有同一权属、空间连续的院落、内部道路、绿地、建筑物及附属设施等组合成“江苏省人民政府”实体，上述实体与“江苏省人民政府”实体之间为整部关系。
• 依赖关系：依赖关系是指实体之间相互依赖、彼此存续的关系，即一个基础地理实体发生改变后，另一个随之改变。
  • 一定条件下的河与桥、坝与水库之间存在依赖关系；服务区、收费站与道路之间存在依赖关系。
• 层级关系：不同维度或同一维度下不同表现形式实体之间衔接转换关系的描述。

时间关联关系

  时间关联关系是同一空间区域内，实体随时间演变而产生的关联关系。

实体间关系小结

• 实体之间最常用的关系就是空间拓扑里的相邻关系、类属关系里的整部关系与依赖关系。
• 新沂的关系表里做了如下关系：
  • 出水口与河流：依赖关系
  • 道路设施与道路：依赖关系
  • 房屋与院落：整部关系
  • 房屋附属与房屋：依赖关系
  • 轨道设施与铁路：依赖关系
  • 灌输通道与河流：依赖关系
  • 绿地与道路：相邻关系
  • 绿地与院落：整部关系
  • 桥梁与河流：依赖关系
  • 桥梁与道路：连通关系
  • 隧道与道路：连通关系
  • 水里附属与河流：相邻/依赖关系
  • 院落与院落：整部关系

两者关系表示方式

基于实体关系表，通过“实体标识码A”、“实体标识码B”两个字段记录地理实体的关系。

实体与实体关系表字段及属性

易混淆点

图元与图元

• 图元与图元的关系模型可以看做是填写图元的TYSX（图元属性）的方式。若图元之间存在交汇、共面等。则需要提取相应的单独图元。
  • 如左图所示，地形图中导出的现实世界中两条道路（由道路面0，道路面1，道路面2构成），两条道路存在交汇（中心线交于点）。因此，交汇图元需要额外单独画出。最终结果如右图所示，因为交汇图元的存在，最终三个道路面构建了五个道路面图元。

  • 

    地形图SHP转图元示意图

图元与实体

• 在所有的图元构建完成后，我们构建图元与实体的关系。

• 一对一关系不在赘述，直接根据关系构建图元与实体的关联表（GLB），例如一个路灯对应一个路灯实体。

• 多对一关系解释如下

  • 例如，一条完整的路看做一个实体。但是这条路，可以有多个道路面构成，一个道路面就是一个图元。因此会出线，多个图元对应（赋值）一个实体码的情况。

  • 

    多个图元（码）对应一个实体（码）示意图