第3章+GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1、http:/www.esrichina- 有位置，無方向、寬度和長度；有位置，無方向、寬度和長度； 抽象的點(diǎn)抽象的點(diǎn)美國佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測站2002年9月該洲可能的500個(gè)地震位置 有長度，但無寬度和高度有長度，但無寬度和高度 用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多 度量實(shí)體距離度量實(shí)體距離香港城市道路網(wǎng)分布香港城市道路網(wǎng)分布 具有長和寬的目標(biāo)具有長和寬的目標(biāo) 通常用來表示自然或人工的封閉多邊形通常用來表示自然或人工的封閉多邊形 一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面中國土地利用分布圖（不連續(xù)面）中國土地利用分布圖（不連續(xù)面）連續(xù)變化曲面

2、連續(xù)變化曲面：如地形：如地形起伏，整個(gè)曲面在空間起伏，整個(gè)曲面在空間上曲率變化連續(xù)。上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面不連續(xù)變化曲面：如土壤、：如土壤、森林、草原、土地利用等，森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。面的內(nèi)部是同質(zhì)的。有長、寬、高的目標(biāo)有長、寬、高的目標(biāo)通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦體等三維目標(biāo)建筑、礦體等三維目標(biāo)香港理工大學(xué)校園建筑香港理工大學(xué)校園建筑 來源于地形等高線圖的數(shù)字化，已建立的數(shù)來源于地形等高線圖的數(shù)字化，已建立的數(shù)字高程模型字高程模型(DEM)和其他實(shí)測的地形數(shù)據(jù)等。和其

3、他實(shí)測的地形數(shù)據(jù)等。 來源于由各類純數(shù)據(jù)通過調(diào)查、推理、分析來源于由各類純數(shù)據(jù)通過調(diào)查、推理、分析和總結(jié)得到的和總結(jié)得到的有關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)來源、，例如數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)權(quán)屬、數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)權(quán)屬、數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)分辨率、源數(shù)據(jù)比例尺、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法等。分辨率、源數(shù)據(jù)比例尺、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法等。類型數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)：居民點(diǎn)、交通線、土地類型分布等：居民點(diǎn)、交通線、土地類型分布等面域數(shù)據(jù)面域數(shù)據(jù)：多邊形中心點(diǎn)、行政區(qū)域界限和行政單元：多邊形中心點(diǎn)、行政區(qū)域界限和行政單元網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：道路交叉點(diǎn)、街道和街區(qū)等：道路交叉點(diǎn)、街道和街區(qū)等樣本數(shù)據(jù)樣本數(shù)據(jù)：氣象

4、站、航線和野外樣方的分布區(qū)等：氣象站、航線和野外樣方的分布區(qū)等曲面數(shù)據(jù)曲面數(shù)據(jù) ：高程點(diǎn)、等高線和等值區(qū)域：高程點(diǎn)、等高線和等值區(qū)域文本數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)：如地名、河流名和區(qū)域名稱：如地名、河流名和區(qū)域名稱符號數(shù)據(jù)符號數(shù)據(jù)：點(diǎn)狀符號、線狀符號和面狀符號等：點(diǎn)狀符號、線狀符號和面狀符號等圖象數(shù)據(jù)圖象數(shù)據(jù)：航空、航天圖象，野外攝影照片等：航空、航天圖象，野外攝影照片等多媒體數(shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)：音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)：音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)拓?fù)溧徑油負(fù)溧徑樱?元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)潢P(guān)聯(lián)拓?fù)潢P(guān)聯(lián)： 元素之間的拓?fù)潢P(guān)系元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)浒負(fù)浒?元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。不

5、不 同同 類類同同 類類同類不同級同類不同級基本的拓?fù)潢P(guān)系基本的拓?fù)潢P(guān)系N11256473P1P3P2P4N4N3N5N2拓?fù)溧徑油負(fù)溧徑樱篘1/ /N2 , ,N1/ /N3 , ,N1/ /N4 ; ;P1/ /P3 ; ;P2/ /P3拓?fù)潢P(guān)聯(lián)拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：N1/ /1、3 、6 ；P1/ /1、5 、6 拓?fù)浒負(fù)浒篜3與與P4相鄰相鄰相交相交重合相離相離包含包含點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)線線點(diǎn)點(diǎn)面面線線面面面面面面線線線線復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系（1）確定地理實(shí)體間的相對空間位置，無需坐）確定地理實(shí)體間的相對空間位置，無需坐標(biāo)和距離標(biāo)和距離（2）利于空間要素查詢）利于空間要素查詢（3）重建地

6、理實(shí)體）重建地理實(shí)體面域與弧段的拓?fù)潢P(guān)系面面 域域弧弧 段段P P1 1a, b, c, -ga, b, c, -gP P2 2b, d, fb, d, fP P3 3c, f, ec, f, eP P4 4g g結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)結(jié) 點(diǎn)點(diǎn)弧弧 段段A Aa, c, ea, c, eB Ba, d, ba, d, bC Cd, e, fd, e, fD Db, f, cb, f, cE Eg g 弧段與結(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系弧段與結(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系弧弧 段段結(jié)結(jié) 點(diǎn)點(diǎn)a aA , BA , Bb bB , DB , Dc cD , AD , Ad dB , CB , Ce eC ,

7、 AC , Af fC , DC , Dg gE , EE , E弧段與面域的拓?fù)潢P(guān)系弧段與面域的拓?fù)潢P(guān)系弧段弧段 左鄰面左鄰面 右鄰面右鄰面b bP2P2 P1 P1c cP3P3 P1 P1d dP0P0 P2 P2e eP0P0 P3 P3f fP3P3 P2 P2g gP1P1abcdefgACBDEP4P1P2P3- disjoint- inside- touch- equals- covers- overlapAA A BABABABABABABABABABAI, A的內(nèi)部和的內(nèi)部和B的內(nèi)部的交，記作的內(nèi)部的交，記作BA A的內(nèi)部和的內(nèi)部和B的邊界的交，記作的邊界的交，記作BA A

8、的內(nèi)部和的內(nèi)部和B的的外部外部的交，記作的交，記作BA A的邊界和的邊界和B的內(nèi)部的交，記作的內(nèi)部的交，記作 BA A的邊界和的邊界和B的邊界的交，記作的邊界的交，記作BA A的邊界和的邊界和B的的外部外部的交，記作的交，記作BA A的外部和的外部和B的內(nèi)部的交，記作的內(nèi)部的交，記作 BA A的外部和的外部和B的邊界的交，記作的邊界的交，記作BA A的外部和的外部和B的外部的交，記作的外部的交，記作BA 111100100111111111100100111100010001111011001111001001100110111111110100面與面面與面間有效間有效的拓?fù)涞耐負(fù)潢P(guān)系共關(guān)系共

9、有有8個(gè)個(gè)111100100101110100111110100100111100111101100101111100111111100100110101100100111100110111100111101100101111100111111111101101101111101111111101101101111111101111101111111線與面線與面間有效間有效的拓?fù)涞耐負(fù)潢P(guān)系共關(guān)系共有有19個(gè)個(gè)1111001001111001011011001101111001101001001111011001111111001111110011001110010011110011011010

10、01110111001110101001111111001111111101100111101101101101110111101110101101111111101111101010100線與線線與線間有效間有效的拓?fù)涞耐負(fù)潢P(guān)系共關(guān)系共有有33個(gè)，個(gè)，這里只這里只給出了給出了21個(gè)個(gè) 九交模型的缺點(diǎn)：九交模型的缺點(diǎn)： 九交模型中的外部太大。對于一個(gè)面積有限九交模型中的外部太大。對于一個(gè)面積有限的空間目標(biāo)而言，它的外部是無限的。這導(dǎo)致的空間目標(biāo)而言，它的外部是無限的。這導(dǎo)致任意兩個(gè)目標(biāo)的外部的交總是非空。任意兩個(gè)目標(biāo)的外部的交總是非空。ABABBA11110010011110010011110

11、0100C 外部的無限性，導(dǎo)致目標(biāo)的外部與邊界和內(nèi)外部的無限性，導(dǎo)致目標(biāo)的外部與邊界和內(nèi)部是線性相關(guān)的，使得外部在九交模型中的作部是線性相關(guān)的，使得外部在九交模型中的作用不是很明顯。用不是很明顯。 只能描述簡單目標(biāo)（不帶洞而單一的實(shí)體）只能描述簡單目標(biāo)（不帶洞而單一的實(shí)體）間的拓?fù)潢P(guān)系，而不能描述復(fù)雜目標(biāo)（帶洞或間的拓?fù)潢P(guān)系，而不能描述復(fù)雜目標(biāo)（帶洞或由幾個(gè)分離目標(biāo)組成的目標(biāo)）間的拓?fù)潢P(guān)系。由幾個(gè)分離目標(biāo)組成的目標(biāo)）間的拓?fù)潢P(guān)系。 空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系比較復(fù)雜，通過分析知道空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系比較復(fù)雜，通過分析知道，在這些拓?fù)潢P(guān)系中，在這些拓?fù)潢P(guān)系中有些關(guān)系要存儲，有些關(guān)系有些關(guān)系要存儲，有些關(guān)系

12、不必要存儲不必要存儲，而是在應(yīng)用時(shí)，通過實(shí)時(shí)操作運(yùn)算，而是在應(yīng)用時(shí)，通過實(shí)時(shí)操作運(yùn)算求解出來。求解出來。但通過操作運(yùn)算求解拓?fù)潢P(guān)系所要計(jì)但通過操作運(yùn)算求解拓?fù)潢P(guān)系所要計(jì)算工作量較大。算工作量較大。 歐幾里德距離歐幾里德距離 曼哈頓距離曼哈頓距離 時(shí)間距離時(shí)間距離 在相對較小的地理空間中，采用笛卡兒坐標(biāo)系，定義地理在相對較小的地理空間中，采用笛卡兒坐標(biāo)系，定義地理空間中所有點(diǎn)的集合，組成笛卡兒平面，記為空間中所有點(diǎn)的集合，組成笛卡兒平面，記為R2。在。在R2中，任中，任意兩點(diǎn)（意兩點(diǎn)（i i,i i）和（）和（j j,j j）間的）間的歐幾里德距離歐幾里德距離d（i，j）如下：如下： 地理空間中

13、所有點(diǎn)間的歐幾里德距離函數(shù)組成度量空間地理空間中所有點(diǎn)間的歐幾里德距離函數(shù)組成度量空間s。度量空間具有如下特點(diǎn)：度量空間具有如下特點(diǎn)： （1）如）如i和和j代表不同的點(diǎn)，則，代表不同的點(diǎn)，則，d(i，j)0的條件在歐幾里的條件在歐幾里德空間中總得到滿足。德空間中總得到滿足。 （2）對稱性，即，）對稱性，即，d(i，j) =d(j，i)。 （3）三角不等性，即，給定）三角不等性，即，給定s中的任意中的任意3個(gè)距離個(gè)距離m，n，l，則，則存在如下關(guān)系式：存在如下關(guān)系式： mnl22),(jijiyyxxjid 曼哈頓距離曼哈頓距離是指兩點(diǎn)在南北方向上的距是指兩點(diǎn)在南北方向上的距離加上在東西方向上的

14、距離，即：離加上在東西方向上的距離，即： 曼哈頓距離又稱為出租車距離。曼哈頓曼哈頓距離又稱為出租車距離。曼哈頓距離的度量性質(zhì)與歐氏距離的性質(zhì)相同，保距離的度量性質(zhì)與歐氏距離的性質(zhì)相同，保持對稱性和三角不等式成立。持對稱性和三角不等式成立。 曼哈頓距離只適用于討論具有規(guī)則布局曼哈頓距離只適用于討論具有規(guī)則布局的城市街道的相關(guān)問題。的城市街道的相關(guān)問題。jijiyyxxjid),( 時(shí)間距離時(shí)間距離（旅行時(shí)間距離）是根據(jù)從空間中一（旅行時(shí)間距離）是根據(jù)從空間中一點(diǎn)到達(dá)另一點(diǎn)所需時(shí)間進(jìn)行度量的。時(shí)間距離不具點(diǎn)到達(dá)另一點(diǎn)所需時(shí)間進(jìn)行度量的。時(shí)間距離不具有前述歐幾里德距離和曼哈頓距離的度量空間性質(zhì)，有前

15、述歐幾里德距離和曼哈頓距離的度量空間性質(zhì)，即其對稱性，三角形不等式不一定成立。即其對稱性，三角形不等式不一定成立。 矢量和柵格結(jié)構(gòu)矢量和柵格結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)描述空間實(shí)體的兩種是計(jì)算機(jī)描述空間實(shí)體的兩種最基本的方式。最基本的方式。 Yijx1 y1x2 y2xi yixn yn定位明顯，屬性隱含定位明顯，屬性隱含 點(diǎn) （點(diǎn) （ P o i n t ） ： 又 稱 為 元 素又 稱 為 元 素（Element），是一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，具有），是一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，具有一對（一對（x、y）坐標(biāo)和至少一個(gè)屬性。）坐標(biāo)和至少一個(gè)屬性。 線（線（Line）：是具有相同屬性的點(diǎn)的是具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，由一個(gè)坐標(biāo)對序列表示，

16、坐標(biāo)軌跡，由一個(gè)坐標(biāo)對序列表示，坐標(biāo)對順序與線的開頭有關(guān)，線上每個(gè)點(diǎn)對順序與線的開頭有關(guān)，線上每個(gè)點(diǎn)有不多于二個(gè)鄰點(diǎn)。有不多于二個(gè)鄰點(diǎn)。 面（面（Area）：是具有相同屬性的點(diǎn)的是具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，以（軌跡，以（x、y）坐標(biāo)對的集合表示，）坐標(biāo)對的集合表示，起點(diǎn)坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)相同，面內(nèi)點(diǎn)具起點(diǎn)坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)相同，面內(nèi)點(diǎn)具有至少一個(gè)相同屬性。有至少一個(gè)相同屬性。 區(qū)域（區(qū)域（Region）：空間上相鄰或重疊空間上相鄰或重疊的點(diǎn)、線、面要素可以按一定的地理的點(diǎn)、線、面要素可以按一定的地理意義組成區(qū)域。意義組成區(qū)域。(X,Y)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)(X5,Y5)LinePo

17、int(X5,Y5)(X,Y)(X2,Y2)(X4,Y4)(X3,Y3)Polygon(X,Y)p 點(diǎn)目標(biāo)點(diǎn)目標(biāo)（x,y) p 線目標(biāo)線目標(biāo) (x1y1,x2y2,.xnyn) p 面目標(biāo)面目標(biāo) (x1y1,x2y2,.xnyn,x1y1)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，直觀，便于用戶接受；）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，直觀，便于用戶接受；（2）便于系統(tǒng)的維護(hù)和更新。）便于系統(tǒng)的維護(hù)和更新。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)冗余度大，如多邊形公共邊重復(fù)存儲，但）數(shù)據(jù)冗余度大，如多邊形公共邊重復(fù)存儲，但沒有存儲多邊形之間的關(guān)系。相鄰多邊形易產(chǎn)生偽沒有存儲多邊形之間的關(guān)系。相鄰多邊形易產(chǎn)生偽多邊形。解決的辦法是建立多邊形邊

18、界表；多邊形。解決的辦法是建立多邊形邊界表；（2）缺乏拓?fù)湫畔?，如鄰域信息等，不便于拓?fù)浞郑┤狈ν負(fù)湫畔?，如鄰域信息等，不便于拓?fù)浞治觯ㄅR時(shí)建立拓?fù)潢P(guān)系）；析（臨時(shí)建立拓?fù)潢P(guān)系）；（3）對島處理能力差，無法建立外多邊形的關(guān)系。）對島處理能力差，無法建立外多邊形的關(guān)系。起點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)終點(diǎn)中間點(diǎn)中間點(diǎn)弧段弧段1弧段弧段3弧段弧段2弧段弧段4點(diǎn)點(diǎn):面面:弧弧: 雙重獨(dú)立地圖編碼，雙重獨(dú)立地圖編碼，簡稱簡稱DIME結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)（Dual Independent Map Encoding）。它是由美國人口調(diào)查局。它是由美國人口調(diào)查局建立起來的為人口調(diào)查目的而設(shè)計(jì)的一種拓?fù)渚幋a方法，是建立起來的為人口調(diào)查目的

19、而設(shè)計(jì)的一種拓?fù)渚幋a方法，是一種把幾何量度信息（直角坐標(biāo)）與拓?fù)溥壿嬓畔⒔Y(jié)合起來一種把幾何量度信息（直角坐標(biāo)）與拓?fù)溥壿嬓畔⒔Y(jié)合起來的系統(tǒng)。也可用于土地利用等多種信息系統(tǒng)的編輯和分析，的系統(tǒng)。也可用于土地利用等多種信息系統(tǒng)的編輯和分析，是是GIS發(fā)展早期使用的一種拓?fù)渚幋a方式。發(fā)展早期使用的一種拓?fù)渚幋a方式。 DIME文件的基本元素是連接兩個(gè)端點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）的一條文件的基本元素是連接兩個(gè)端點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）的一條線段（街段）、線段始結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)標(biāo)識符、這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的線段（街段）、線段始結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)標(biāo)識符、這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)及線段兩側(cè)的區(qū)域代碼（左區(qū)號和右區(qū)號）坐標(biāo)及線段兩側(cè)的區(qū)域代碼（左區(qū)號和右區(qū)號）。在這種

20、結(jié)在這種結(jié)構(gòu)中，線段通常被認(rèn)為是直線型的，復(fù)雜的曲線由一系列逼構(gòu)中，線段通常被認(rèn)為是直線型的，復(fù)雜的曲線由一系列逼近曲線的直線段來表示。結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)或者面域與面域之間為近曲線的直線段來表示。結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)或者面域與面域之間為鄰接關(guān)系，而結(jié)點(diǎn)與線段或面域與線段之間為關(guān)聯(lián)關(guān)系，利鄰接關(guān)系，而結(jié)點(diǎn)與線段或面域與線段之間為關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用這種拓?fù)潢P(guān)系來組織數(shù)據(jù)，可以有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲正確用這種拓?fù)潢P(guān)系來組織數(shù)據(jù)，可以有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲正確性檢查，同時(shí)便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和檢索。性檢查，同時(shí)便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和檢索。 曲面是指連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，曲面是指連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，具有這種覆蓋具有這種覆蓋表面的要

21、素有地形、降水量、溫度、磁場等。表面的要素有地形、降水量、溫度、磁場等。表示和存表示和存儲這些要素的基本要求是必須便于連續(xù)現(xiàn)象在任一點(diǎn)的儲這些要素的基本要求是必須便于連續(xù)現(xiàn)象在任一點(diǎn)的內(nèi)插計(jì)算，因此常采用不規(guī)則三角網(wǎng)來擬合連續(xù)分布現(xiàn)內(nèi)插計(jì)算，因此常采用不規(guī)則三角網(wǎng)來擬合連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，稱為象的覆蓋表面，稱為TIN(Triangulated Irregular Network)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 這種基于這種基于TIN的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常用于數(shù)字地形的的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常用于數(shù)字地形的表示，或者按照曲面要素的實(shí)測點(diǎn)分布，將它們連成三表示，或者按照曲面要素的實(shí)測點(diǎn)分布，將它們連成三角網(wǎng)，角

22、網(wǎng)，三角網(wǎng)中的每個(gè)三角形要求盡量接近等邊形狀，三角網(wǎng)中的每個(gè)三角形要求盡量接近等邊形狀，并保證由最臨近的點(diǎn)構(gòu)成的三角形，即三角形的邊長之并保證由最臨近的點(diǎn)構(gòu)成的三角形，即三角形的邊長之和最小。和最小。在所有可能的三角網(wǎng)中，狄洛尼在所有可能的三角網(wǎng)中，狄洛尼(Delaunay)三三角網(wǎng)在地形擬合方面表現(xiàn)最為出色，因此常用于角網(wǎng)在地形擬合方面表現(xiàn)最為出色，因此常用于TIN的生的生成。成。泰森多邊形（泰森多邊形（Thiessen polygon）泰森多邊形是荷蘭氣候?qū)W家泰森多邊形是荷蘭氣候?qū)W家A.H.Thiessen提出的提出的一種計(jì)算區(qū)域降雨量的方法。在某個(gè)區(qū)域內(nèi)雨量觀一種計(jì)算區(qū)域降雨量的方法。在

23、某個(gè)區(qū)域內(nèi)雨量觀測站總是以孤立點(diǎn)散布的，測站總是以孤立點(diǎn)散布的，在地圖上作所有相鄰觀在地圖上作所有相鄰觀測點(diǎn)連線的垂直平分線，由這些平分線構(gòu)成的包圍測點(diǎn)連線的垂直平分線，由這些平分線構(gòu)成的包圍每個(gè)觀測點(diǎn)的多邊形就是所謂的泰森多邊形。每個(gè)觀測點(diǎn)的多邊形就是所謂的泰森多邊形。在泰在泰森多邊形的邊界上任取一點(diǎn)，到相鄰兩個(gè)觀測點(diǎn)的森多邊形的邊界上任取一點(diǎn)，到相鄰兩個(gè)觀測點(diǎn)的距離是相同的，距離是相同的，而多邊形內(nèi)的任意點(diǎn)到該多邊形內(nèi)而多邊形內(nèi)的任意點(diǎn)到該多邊形內(nèi)的觀測點(diǎn)距離最近。的觀測點(diǎn)距離最近。阜陽春運(yùn)：車站吸引區(qū)劃分阜陽春運(yùn)：車站吸引區(qū)劃分 基于基于Voronoi圖的九交模型圖的九交模型 每一個(gè)空間

24、對象的每一個(gè)空間對象的Voronoi圖都可以被分成三部分，即圖都可以被分成三部分，即Voronoi區(qū)域，空間對象的邊界，空間對象的內(nèi)部。區(qū)域，空間對象的邊界，空間對象的內(nèi)部。 V9I模模型用對象的型用對象的Voronoi區(qū)域代替九交模型中的外部，而對象的區(qū)域代替九交模型中的外部，而對象的邊界和內(nèi)部與九交模型保持一致。邊界和內(nèi)部與九交模型保持一致。V9I定義：定義： VVVVVVBABABABABABABABABA 若兩個(gè)空間對象相鄰時(shí)，若兩個(gè)空間對象相鄰時(shí)， 非空；若被其它目標(biāo)隔開，非空；若被其它目標(biāo)隔開，則則 為空，因而空為空，因而空V9I模型用可以區(qū)分相鄰和相離兩種模型用可以區(qū)分相鄰和相離

25、兩種拓?fù)潢P(guān)系，而拓?fù)潢P(guān)系，而9交模型把二者均描述為相離。交模型把二者均描述為相離。VVBA VVBA Real worldGridPointLineAreaValue=0=1=2=3RowColumnTrianglesHexagons點(diǎn)點(diǎn)線線面面柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：坐標(biāo)系與描述參數(shù)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：坐標(biāo)系與描述參數(shù)Y：列：列X：行：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率格網(wǎng)分辨率 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

26、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 6 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 4 4 4 4 4 4 7 7 7 7 4 7 7 7 4 4 4 4 8 7 7 8 0 8 4 0 8 7 7 8 0 8 8 0 0 8 0 0 8 8 7 8 8 8 8 8 0 0 0 0 8 8 8 8 0 0 0 0 0 8 8 8 （a）點(diǎn)）點(diǎn) （b）線）線 （c）面）

27、面SPOT XS 20m*20m 牡丹水庫牡丹水庫band G, R, IRA.OBC中心點(diǎn)中心點(diǎn)法法重要性重要性法法長度占優(yōu)法長度占優(yōu)法面積占優(yōu)面積占優(yōu)法法柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中混合像元的處理柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中混合像元的處理方案方案二二方案方案一一：縮小柵格單元的面積縮小柵格單元的面積0 1 2 3 colrow32100150 1 2 3 colrow32100150 1 2 3 colrow32100150150 1 2 3 colrow32100150 1 2 3 colrow32100150 1 2 3 col015row32100 1 2 3 col015row3210RowRow prime

28、SpiralPeanoGrayHilbertCantor/DiagonalSierpinski/Triangle0000444022288882222888824228888244288882440488804404488040044440直接?xùn)鸥窬幋a直接?xùn)鸥窬幋a鏈碼鏈碼(chain Encoding)游程長編碼游程長編碼(Run_length Encoding)四叉樹編碼四叉樹編碼(quad_tree Encoding) 直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個(gè)記錄代碼，可以每行從左到右逐像元記錄，（或逐列）逐個(gè)記錄代碼，可以每行

29、從左到右逐像元記錄，也可奇數(shù)行從左到右而偶數(shù)行由右向左記錄，為了特定的也可奇數(shù)行從左到右而偶數(shù)行由右向左記錄，為了特定的目的還可采用其他特殊的順序。目的還可采用其他特殊的順序。 0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 30，2，2，5，5，5，5，5；2，2，2，2，2，5，5，5；2，2，2，2，3，3，5，5；0，0，2，3，3，3，5，5；0，0，3，3，3，3，5，3；0，0，0，3，3，3

30、，3，3；0，0，0，0，3，3，3，3；0，0，0，0，0，3，3，3。由由起點(diǎn)位置起點(diǎn)位置和和一系列在基本方向的單位矢量一系列在基本方向的單位矢量給出每給出每個(gè)后續(xù)點(diǎn)相對其前繼點(diǎn)的可能的個(gè)后續(xù)點(diǎn)相對其前繼點(diǎn)的可能的8 8個(gè)基本方向之一表個(gè)基本方向之一表示。示。8 8個(gè)基本方向自個(gè)基本方向自0 0開始按逆時(shí)針方向代碼分別開始按逆時(shí)針方向代碼分別為為0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7。單位矢量的長度默認(rèn)。單位矢量的長度默認(rèn)為一個(gè)柵格單元。為一個(gè)柵格單元。12345076001 0 767 01 1 0 0鏈碼編碼鏈碼編碼： 2，2 ，6 ，7，6，0，6，51234

31、50760 5 0 0 0 0 0 00 0 5 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 5 0 0 0 0 0 00 0 5 5 0 0 0 00 0 0 5 0 0 0 00 0 5 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0鏈碼編碼示例鏈碼編碼示例(1)只在各行（或列）數(shù)據(jù)的只在各行（或列）數(shù)據(jù)的屬性屬性發(fā)生變化時(shí)依次發(fā)生變化時(shí)依次記錄該記錄該屬性屬性以及相同以及相同屬性重復(fù)的個(gè)數(shù)（游程編碼）屬性重復(fù)的個(gè)數(shù)（游程編碼）；0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50

32、 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3沿沿行行方向進(jìn)行編碼方向進(jìn)行編碼：( 0，1），），（2，2），（），（5，5）；（）；（2，5），），（5，3）；（）；（2，4），（），（3，2），），（5，2）；（）；（0，2），（），（2，1），），（3，3），（），（5，2）；（）；（0，2），），（3，4），（），（5，1），（），（3，1）；）；（0，3），（），（3，5）；（）；（0，4），），（3，4）；（）；（0，5），（），（3，3）。）。（2）逐個(gè)記錄各行（或列）逐個(gè)記錄各行（或列）屬性屬性發(fā)生變化的位置和發(fā)生變化的位置和相應(yīng)相應(yīng)屬

33、性屬性。0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3沿列方向進(jìn)行編碼沿列方向進(jìn)行編碼：( 1，0），），（2，2），（），（4，0）；（）；（1，2），），（4，0）；（）；（1，2），（），（5，3），），（6，0）；（）；（1，5），（），（2，2），），（4，3），（），（7，0）；（）；（1，5），），（2，2），（），（3，3），（），（8，0）；）；（1，5），（），（3，3）；（）；（1

34、，5），），（6，3）；（）；（1，5），（），（5，3）。）。 采用方形區(qū)域作為記錄單元，數(shù)據(jù)編碼由采用方形區(qū)域作為記錄單元，數(shù)據(jù)編碼由初始位初始位置行列號加上半徑置行列號加上半徑，再加上記錄單元的，再加上記錄單元的屬性屬性組成。組成。0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3（1 1，1 1，1 1，0 0），（），（1 1，2 2，2 2，2 2），），（1 1，4 4，1 1，5 5），（）

35、，（1 1，5 5，1 1，5 5），），（1 1，6 6，2 2，5 5），（），（1 1，8 8，1 1，5 5）；）；（2 2，1 1，1 1，2 2），（），（2 2，4 4，1 1，2 2），），（2 2，5 5，1 1，2 2），（），（2 2，8 8，1 1，5 5）；）；（3 3，3 3，1 1，2 2），（），（3 3，4 4，1 1，2 2），），（3 3，5 5，2 2，3 3），（），（3 3，7 7，2 2，5 5）；）；（4 4，1 1，2 2，0 0），（），（4 4，3 3，1 1，2 2），），（4 4，4 4，1 1，3 3）；（）；（5 5，3 3，1 1

36、，3 3），），（5 5，4 4，2 2，3 3），（），（5 5，6 6，1 1，3 3），），（5 5，7 7，1 1，5 5），（），（5 5，8 8，1 1，3 3）；）；（6 6，1 1，3 3，0 0），（），（6 6，6 6，3 3，3 3）；）；（7 7，4 4，1 1，0 0），（），（7 7，5 5，1 1，3 3）；）；（8 8，4 4，1 1，0 0），（），（8 8，5 5，1 1，0 0）。）。 是根據(jù)柵格數(shù)據(jù)二維空間分布的特點(diǎn)，將空間區(qū)域是根據(jù)柵格數(shù)據(jù)二維空間分布的特點(diǎn)，將空間區(qū)域按照按照4個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割（個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割（2n2n，且，且n1），直），直到

37、子象限的數(shù)值單調(diào)為止，最后得到一棵四分叉的倒向到子象限的數(shù)值單調(diào)為止，最后得到一棵四分叉的倒向樹。四叉樹分解，各子象限大小不完全一樣，但都是同樹。四叉樹分解，各子象限大小不完全一樣，但都是同屬性屬性柵格單元組成的子塊，其中最上面的一個(gè)結(jié)點(diǎn)叫做柵格單元組成的子塊，其中最上面的一個(gè)結(jié)點(diǎn)叫做根結(jié)點(diǎn)根結(jié)點(diǎn)，它對應(yīng)于整個(gè)圖形。不能再分的結(jié)點(diǎn)稱為，它對應(yīng)于整個(gè)圖形。不能再分的結(jié)點(diǎn)稱為葉子葉子結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)，可能落在不同的層上，該結(jié)點(diǎn)代表子象限單一的，可能落在不同的層上，該結(jié)點(diǎn)代表子象限單一的代碼，所有葉子結(jié)點(diǎn)所代表的方形區(qū)域覆蓋了整個(gè)圖形。代碼，所有葉子結(jié)點(diǎn)所代表的方形區(qū)域覆蓋了整個(gè)圖形。從上到下，從左到右為葉

38、子結(jié)點(diǎn)編號，最下面的一排數(shù)從上到下，從左到右為葉子結(jié)點(diǎn)編號，最下面的一排數(shù)字表示各子區(qū)的代碼。字表示各子區(qū)的代碼。 為了保證四叉樹分解能不斷的進(jìn)行下去，要求圖形為了保證四叉樹分解能不斷的進(jìn)行下去，要求圖形必須為必須為2n2n的柵格陣列。的柵格陣列。n 為極限分割次數(shù)，為極限分割次數(shù)，n1是四叉樹最大層數(shù)或最大高度。是四叉樹最大層數(shù)或最大高度。四叉樹編碼具有四叉樹編碼具有可變的分辨率可變的分辨率，并且有，并且有區(qū)域性質(zhì)區(qū)域性質(zhì)，壓縮數(shù)據(jù)靈活，許多運(yùn)算可以在編碼數(shù)據(jù)上直接實(shí)壓縮數(shù)據(jù)靈活，許多運(yùn)算可以在編碼數(shù)據(jù)上直接實(shí)現(xiàn)，大大地提高了運(yùn)算效率，是優(yōu)秀的柵格壓縮編現(xiàn)，大大地提高了運(yùn)算效率，是優(yōu)秀的柵格

39、壓縮編碼之一。碼之一。一幅一幅2n x 2n 柵格陣列的圖用四叉樹分割時(shí)，具有柵格陣列的圖用四叉樹分割時(shí)，具有的最大深度為的最大深度為n，即可分為，即可分為 0, 1 ,2 , 3 n 層層 四叉樹的特點(diǎn)四叉樹的特點(diǎn)例：一幅例：一幅23 23 的柵格陣列，它具有的最大深度的柵格陣列，它具有的最大深度為為3，可能層次分別為，可能層次分別為0，1，2，3。其中：第其中：第0層邊長上的最大柵格數(shù)為層邊長上的最大柵格數(shù)為2(3-0)8 第第1層邊長上的最大柵格數(shù)為層邊長上的最大柵格數(shù)為2(3-1)4 第第2層邊長上的最大柵格數(shù)為層邊長上的最大柵格數(shù)為2(3-2)2 第第3層邊長上的最大柵格數(shù)為層邊長上

40、的最大柵格數(shù)為2(3-3)10層1層2層3層（1）（2）（3）（4）（5）（6） （7）（8）（9） （10） （11） （12）（13）（14） （15） （16）（17） （18） （19）從上到下從上到下遞遞歸分割歸分割 ； 常規(guī)四叉樹除了記錄葉結(jié)點(diǎn)之外，還要記錄中間結(jié)常規(guī)四叉樹除了記錄葉結(jié)點(diǎn)之外，還要記錄中間結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)之間借助點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)之間借助指針聯(lián)系指針聯(lián)系，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要用六個(gè)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要用六個(gè)量表達(dá)，即四個(gè)葉結(jié)點(diǎn)指針、一個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針和一量表達(dá)，即四個(gè)葉結(jié)點(diǎn)指針、一個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針和一個(gè)結(jié)點(diǎn)的屬性或灰度值。這些指針不僅增加了數(shù)據(jù)個(gè)結(jié)點(diǎn)的屬性或灰度值。這些指針不僅增加了數(shù)據(jù)儲存量，而且增加

41、了操作的復(fù)雜性。儲存量，而且增加了操作的復(fù)雜性。在在GIS和圖象處理中不用常規(guī)四叉樹，而用線性四叉和圖象處理中不用常規(guī)四叉樹，而用線性四叉樹。樹。0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3 1112131415161718192021222324252627282930313233363738393435400 0 00 3 3 3 0 3 3 33 3 5 3 0 0 2 2 2 3 2 2 2

42、2 0 22 2 2 5 2 5 5 53 33 5 5西南東南西北東北 l線性四叉樹同常規(guī)四叉樹不同線性四叉樹同常規(guī)四叉樹不同線性四叉樹同常規(guī)四叉樹不同在于存儲方式不同。線性四叉樹同常規(guī)四叉樹不同在于存儲方式不同。在線性四叉樹中只記錄葉結(jié)點(diǎn)信息，如葉結(jié)點(diǎn)的在線性四叉樹中只記錄葉結(jié)點(diǎn)信息，如葉結(jié)點(diǎn)的位置、大小、格網(wǎng)值，不存儲中間結(jié)點(diǎn)。位置、大小、格網(wǎng)值，不存儲中間結(jié)點(diǎn)。線性四叉樹中僅對葉結(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行編碼，這種編線性四叉樹中僅對葉結(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行編碼，這種編碼號稱地址碼碼號稱地址碼(位置碼），以表示它所處的位置。位置碼），以表示它所處的位置。地址碼隱含了葉結(jié)點(diǎn)的位置和深度信息。地址碼隱含了葉結(jié)點(diǎn)的位

43、置和深度信息。0層1層2層3層（1）（2）（3）（4）（5）（6） （7）（8）（9） （10） （11） （12）（13）（14） （15） （16）（17） （18） （19）morton碼的求解方法碼的求解方法設(shè)十進(jìn)制表示的行、列號在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)設(shè)十進(jìn)制表示的行、列號在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制數(shù)分別為制數(shù)分別為112211jijijijiMnnnn則十進(jìn)制的則十進(jìn)制的morton碼實(shí)際上是碼實(shí)際上是II、JJ的二進(jìn)制的二進(jìn)制交叉結(jié)合的結(jié)果，即交叉結(jié)合的結(jié)果，即)(),(121121jjjjJJiiiiIInnnn將得到的二進(jìn)制數(shù)將得到的二進(jìn)制數(shù)M轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)就可以得轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)就可以得

44、到相應(yīng)的到相應(yīng)的morton碼了。碼了。 I = 5 = 0 1 0 1 J = 7 = 0 1 1 1 Morton = 0 0 1 1 0 1 1 1 = (55)10MD碼的計(jì)算實(shí)例碼的計(jì)算實(shí)例例如，某柵格單元的行號例如，某柵格單元的行號 I=5，列號，列號 J=7， Morton碼的計(jì)算如下圖所示：碼的計(jì)算如下圖所示： （2）四叉樹的十進(jìn)制編碼四叉樹的十進(jìn)制編碼屬性值屬性值0 040 81120130141151160321361400440481490500510520560600位置碼位置碼000 001 010 011 100 101 110 111002 003 012 013

45、 102 103 112 113020 021 030 031 120 121 130 131022 023 032 033 122 123 132 133200 201 210 211 300 301 310 311202 203 212 213 302 303 312 313220 221 230 231 320 321 330 331222 223 232 233 322 323 332 333444454554 555541405505515400415 500510044054040 041 050 051 140 141 150 151004 005 014 015 104 105

46、 004 0050 12 374 5012345671234567I（X）K（Z）J（Y）直接?xùn)鸥窬幋a直接?xùn)鸥窬幋a：簡單直觀，是壓縮編碼方法的邏輯原簡單直觀，是壓縮編碼方法的邏輯原型（柵格文件）；型（柵格文件）；鏈碼鏈碼：壓縮效率較高，已接近矢量結(jié)構(gòu)，對邊界的運(yùn)壓縮效率較高，已接近矢量結(jié)構(gòu)，對邊界的運(yùn)算比較方便，但不具有區(qū)域性質(zhì)，區(qū)域運(yùn)算較難；算比較方便，但不具有區(qū)域性質(zhì)，區(qū)域運(yùn)算較難；游程長度編碼游程長度編碼：在很大程度上壓縮數(shù)據(jù)，又最大限度在很大程度上壓縮數(shù)據(jù)，又最大限度的保留了原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼十分容易，十分適的保留了原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼十分容易，十分適合于微機(jī)地理信息系統(tǒng)采用；合

47、于微機(jī)地理信息系統(tǒng)采用；塊碼和四叉樹編碼塊碼和四叉樹編碼：具有區(qū)域性質(zhì)，又具有可變的分具有區(qū)域性質(zhì)，又具有可變的分辨率，有較高的壓縮效率，四叉樹編碼可以直接進(jìn)行辨率，有較高的壓縮效率，四叉樹編碼可以直接進(jìn)行大量圖形圖象運(yùn)算，效率較高，是很有前途的編碼方大量圖形圖象運(yùn)算，效率較高，是很有前途的編碼方法。法。1.數(shù)據(jù)存儲量小數(shù)據(jù)存儲量小2.空間位置精度高空間位置精度高3.空間關(guān)系描述全面，對線空間關(guān)系描述全面，對線狀、網(wǎng)絡(luò)狀事物的分析方便狀、網(wǎng)絡(luò)狀事物的分析方便4.空間和屬性數(shù)據(jù)綜合查詢空間和屬性數(shù)據(jù)綜合查詢與更新方便與更新方便5.普通地圖可直接手工數(shù)字普通地圖可直接手工數(shù)字化化1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單數(shù)

48、據(jù)結(jié)構(gòu)簡單2.多種地圖疊合分析方便多種地圖疊合分析方便3.容易描述邊界復(fù)雜、模糊容易描述邊界復(fù)雜、模糊的事物，便于處理三維連續(xù)的事物，便于處理三維連續(xù)表面表面4.能直接處理數(shù)字圖象信息能直接處理數(shù)字圖象信息5.能直接用柵格狀設(shè)備輸出能直接用柵格狀設(shè)備輸出圖形圖形缺點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)1.數(shù)據(jù)儲存量大數(shù)據(jù)儲存量大2.空間位置精度低空間位置精度低3.難以表達(dá)線狀、網(wǎng)絡(luò)難以表達(dá)線狀、網(wǎng)絡(luò)狀的事物狀的事物4.輸出地圖不美觀輸出地圖不美觀5.普通地圖須按矢量方普通地圖須按矢量方式數(shù)字化式數(shù)字化1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜2.多種地圖疊合分析較多種地圖疊合分析較困難困難3.邊界復(fù)雜模糊的事物邊界復(fù)雜模糊的事物難以描述難以描述4.不能直接處理數(shù)字圖不能直接處理數(shù)字圖象信息象信息根據(jù)用戶需求，確定數(shù)據(jù)項(xiàng)目根據(jù)用戶需求，確定數(shù)據(jù)項(xiàng)目根據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目，確定數(shù)據(jù)源根據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目，確定數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)分類和編碼數(shù)據(jù)分類和編碼確定數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型確定數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)輸入與編輯操作數(shù)據(jù)輸入與編輯操作地圖分層地圖分層1) 什么是