空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1、2022-5-41第二章 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教師：楊勇華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院22022-5-4一、地理實(shí)體（空間實(shí)體）一、地理實(shí)體（空間實(shí)體）定義定義： 指自然界現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)事件中不能再分指自然界現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)事件中不能再分割的單元割的單元，它是一個(gè)具體有，它是一個(gè)具體有概括性，復(fù)雜概括性，復(fù)雜性，相對(duì)意義性，相對(duì)意義的概念。的概念。32022-5-4理解地理實(shí)體理解地理實(shí)體n抽象抽象：地理現(xiàn)象 抽象成 地理實(shí)體n抽象的程度與研究區(qū)域的大小、規(guī)模不同而有所不同，也和研究尺度相關(guān)。42022-5-452022-5-4概括性概括性n地理實(shí)體概括了所表示地理現(xiàn)象的內(nèi)容和屬性，包括空間屬性、類型屬性

2、、性質(zhì)屬性等內(nèi)容。62022-5-4復(fù)雜性復(fù)雜性n地理實(shí)體內(nèi)容復(fù)雜，包含的屬性眾多n地理實(shí)體相互間關(guān)系復(fù)雜n地理實(shí)體表達(dá)方式復(fù)雜72022-5-4二、地理實(shí)體的描述空間數(shù)據(jù) 1 1、描述的內(nèi)容、描述的內(nèi)容 3 3、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)類型 4 4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)幾何數(shù)據(jù)（空間幾何數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)） 關(guān)系數(shù)據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)實(shí)體實(shí)體間的鄰接、關(guān)聯(lián)間的鄰接、關(guān)聯(lián)包含等相互關(guān)系包含等相互關(guān)系 屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)各種各種屬性特征和時(shí)間屬性特征和時(shí)間元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù) 矢量、柵格、矢量、柵格、TINTIN（專用于地（專用于地表或特殊造型）表或特殊造型） RDBMSRDBMS屬性表屬性表- -采用采

3、用MISMIS較成熟較成熟 空間元數(shù)據(jù)空間元數(shù)據(jù)位置、形狀、尺位置、形狀、尺寸寸 、識(shí)別碼（名稱）識(shí)別碼（名稱）實(shí)體的角色、功實(shí)體的角色、功能、行為、實(shí)體能、行為、實(shí)體的衍生信息的衍生信息時(shí)間時(shí)間測(cè)量方法、編碼測(cè)量方法、編碼方法、空間參考方法、空間參考系等系等 空間特征：地理空間特征：地理位置和空間關(guān)系位置和空間關(guān)系屬性特征屬性特征名稱、名稱、等級(jí)、類別等等級(jí)、類別等時(shí)間特征時(shí)間特征2 2、基本特征、基本特征 82022-5-4空間數(shù)據(jù)的基本特征空間數(shù)據(jù)的基本特征92022-5-4三、實(shí)體的空間特征n點(diǎn)狀實(shí)體n線狀實(shí)體n面狀實(shí)體n體狀實(shí)體102022-5-4三、實(shí)體的空間特征1、點(diǎn)狀實(shí)體點(diǎn)或節(jié)

4、點(diǎn)、點(diǎn)狀實(shí)體。點(diǎn)：有特定位置，維數(shù)為點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)、點(diǎn)狀實(shí)體。點(diǎn)：有特定位置，維數(shù)為0 0的物體。的物體。 4 4）角點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)）角點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)VertexVertex：表示線段和弧段上的連接點(diǎn)。表示線段和弧段上的連接點(diǎn)。 1）實(shí)體點(diǎn)）實(shí)體點(diǎn)：用來代表一個(gè)實(shí)體。：用來代表一個(gè)實(shí)體。2）注記點(diǎn)）注記點(diǎn)：用于定位注記。：用于定位注記。3）內(nèi)點(diǎn)：）內(nèi)點(diǎn)：用于負(fù)載多邊形的屬性，用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)。存在于多邊形內(nèi)。112022-5-4三、實(shí)體的空間特征2、線狀實(shí)體1）實(shí)體長(zhǎng)度）實(shí)體長(zhǎng)度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)2）彎曲度）彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度。用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲

5、的程度。3）方向性）方向性：如：水流方向，上游如：水流方向，上游下游，下游， 公路，單、雙向之分。公路，單、雙向之分。具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，線或折線，由一系列的有序坐標(biāo)表示，并有如下具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，線或折線，由一系列的有序坐標(biāo)表示，并有如下特性特性：線狀實(shí)體包括線狀實(shí)體包括：線段，邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等。線段，邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等。122022-5-4三、實(shí)體的空間特征3、面狀實(shí)體（多邊形）面狀實(shí)體的如下面狀實(shí)體的如下特征特征：1 1）面積范圍面積范圍 2 2）周長(zhǎng)周長(zhǎng)3 3）獨(dú)立性或與其它地物相鄰獨(dú)立性或與其它地物相鄰如中國(guó)及其周邊國(guó)家如中國(guó)及其周邊國(guó)家4 4）內(nèi)島嶼或鋸齒狀外形

6、內(nèi)島嶼或鋸齒狀外形：如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域。如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域。5 5）重疊性與非重疊性）重疊性與非重疊性： 如學(xué)校的分區(qū)，菜市場(chǎng)的服務(wù)范圍等如學(xué)校的分區(qū)，菜市場(chǎng)的服務(wù)范圍等都有可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，而一個(gè)城都有可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，而一個(gè)城市的各個(gè)城區(qū)一般說來不會(huì)出現(xiàn)重疊。市的各個(gè)城區(qū)一般說來不會(huì)出現(xiàn)重疊。 是對(duì)湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。是對(duì)湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。在數(shù)據(jù)庫中由在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來表示。來表示。132022-5-4什么是空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)什么是空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n描述地理實(shí)體的數(shù)據(jù)的組織方法，稱為內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空

7、間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指適合于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)、管理和處理的地學(xué)圖形的邏輯結(jié)構(gòu)，是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。n它是對(duì)數(shù)據(jù)的一種理解和解釋，不說明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)是毫無用處的，不僅用戶無法理解，計(jì)算機(jī)程序也不能正確處理。n對(duì)同一組數(shù)據(jù)，按不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)去處理，得到的可能是截然不同的內(nèi)容。（矢量，柵格）n空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是GIS溝通信息的橋梁，只有充分理解GIS所采用的特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，才能正確地使用系統(tǒng)。(數(shù)據(jù)輸出，操作)142022-5-4什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)才是好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)才是好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n組織的數(shù)據(jù)能夠表示要素之間的層次關(guān)系，便于不同數(shù)據(jù)連接和覆蓋n能正確反映地理實(shí)體的空間排列方式

8、和各實(shí)體間的相互關(guān)系n便于存儲(chǔ)和檢索n節(jié)省存儲(chǔ)空間，減少數(shù)據(jù)冗余n存取速度快n足夠的靈活性，數(shù)據(jù)組織應(yīng)具有插入新的數(shù)據(jù)、刪除或修改部分?jǐn)?shù)據(jù)的基本功能152022-5-4162022-5-42.1 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 柵格結(jié)構(gòu)用密集正方形（或三角形，多邊形）柵格結(jié)構(gòu)用密集正方形（或三角形，多邊形）將地理區(qū)域?qū)⒌乩韰^(qū)域劃分劃分為網(wǎng)格陣列。為網(wǎng)格陣列。位置由行，列號(hào)定義，屬性為柵格單元的值。位置由行，列號(hào)定義，屬性為柵格單元的值。點(diǎn)點(diǎn)：由：由單個(gè)柵格單個(gè)柵格表達(dá)。表達(dá)。線線：由沿線走向有相同屬性取值的：由沿線走向有相同屬性取值的一組相鄰柵格一組相鄰柵格表達(dá)。表達(dá)。面面：由沿線走向有相同屬性取值

9、的：由沿線走向有相同屬性取值的一片柵格一片柵格表達(dá)。表達(dá)。 柵格數(shù)據(jù)表示的是二維表面上的地理數(shù)據(jù)的離散化柵格數(shù)據(jù)表示的是二維表面上的地理數(shù)據(jù)的離散化數(shù)值。在柵格數(shù)據(jù)中，地表被分割為相互鄰接、規(guī)則數(shù)值。在柵格數(shù)據(jù)中，地表被分割為相互鄰接、規(guī)則排列的地塊，每個(gè)地塊與一個(gè)象元相對(duì)應(yīng)。因此，柵排列的地塊，每個(gè)地塊與一個(gè)象元相對(duì)應(yīng)。因此，柵格數(shù)據(jù)的格數(shù)據(jù)的比例尺比例尺就是就是柵格柵格( (象元象元) )的大小與地表相應(yīng)單的大小與地表相應(yīng)單元的大小之比元的大小之比，當(dāng)象元所表示的面積較大時(shí)，對(duì)長(zhǎng)度、，當(dāng)象元所表示的面積較大時(shí)，對(duì)長(zhǎng)度、面積等的量測(cè)有較大影響。每個(gè)象元的屬性是地表相面積等的量測(cè)有較大影響。每

10、個(gè)象元的屬性是地表相應(yīng)區(qū)域內(nèi)地理數(shù)據(jù)的近似值，因而有可能產(chǎn)生應(yīng)區(qū)域內(nèi)地理數(shù)據(jù)的近似值，因而有可能產(chǎn)生屬性方屬性方面的偏差面的偏差。22122332333233323332333172022-5-4柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)SPOT XS 20m*20m 牡丹水庫band G, R, IR182022-5-4柵格數(shù)據(jù)層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)層2 222 2aaaaa2 2土壤土壤植被植被組織方法組織方法空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫192022-5-4202022-5-4柵格數(shù)據(jù)層組織方法柵格數(shù)據(jù)層組織方法方法方法c c：以層為基礎(chǔ)，以層為基礎(chǔ)，每層內(nèi)以多邊形為序每層內(nèi)以多邊形為序記錄多邊形的屬性值記錄多邊形的屬性值和多

11、邊形內(nèi)各象元的和多邊形內(nèi)各象元的坐標(biāo)坐標(biāo)。節(jié)約用于存儲(chǔ)。節(jié)約用于存儲(chǔ)屬性的空間。將同一屬性的空間。將同一屬性的制圖單元的屬性的制圖單元的n n個(gè)個(gè)象元的屬性只記錄一象元的屬性只記錄一次，便于地圖分析和次，便于地圖分析和制圖處理。制圖處理。 方法方法a a：以象元為記錄序列，不同層上同一象元位置上的各以象元為記錄序列，不同層上同一象元位置上的各屬性值表示為一個(gè)列數(shù)組。屬性值表示為一個(gè)列數(shù)組。N層中層中只記錄一層的象元位置，只記錄一層的象元位置，節(jié)約大量存儲(chǔ)空間，節(jié)約大量存儲(chǔ)空間，柵格個(gè)數(shù)很多。柵格個(gè)數(shù)很多。方法方法b b：每層每個(gè)象元的位置、屬性一一記錄，每層每個(gè)象元的位置、屬性一一記錄，結(jié)構(gòu)最

12、簡(jiǎn)單，但浪費(fèi)存儲(chǔ)。結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，但浪費(fèi)存儲(chǔ)。212022-5-4柵格數(shù)據(jù)的建立柵格數(shù)據(jù)的建立1、 手工獲取手工獲取，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個(gè)決定其網(wǎng)格代碼。逐個(gè)決定其網(wǎng)格代碼。2、掃描儀掃描掃描儀掃描專題圖的圖像數(shù)據(jù)專題圖的圖像數(shù)據(jù)行、行、列、顏色（灰度）列、顏色（灰度），定義顏色與屬性，定義顏色與屬性對(duì)應(yīng)表，用相應(yīng)屬性代替相應(yīng)顏色，得對(duì)應(yīng)表，用相應(yīng)屬性代替相應(yīng)顏色，得到（行、列、屬性）再進(jìn)行柵格編碼、到（行、列、屬性）再進(jìn)行柵格編碼、存貯，即得該專題圖的柵格數(shù)據(jù)。存貯，即得該專題圖的柵格數(shù)據(jù)。3、 由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來。4、 遙感影像數(shù)據(jù)，遙感影像數(shù)據(jù)，

13、對(duì)地面景象的輻射對(duì)地面景象的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來的象譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來的象素值序列。素值序列。5、 格網(wǎng)格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，當(dāng)屬性值為地面高，當(dāng)屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)程，則為格網(wǎng)DEM，通過，通過DEM內(nèi)插得內(nèi)插得到。到。（一）建立途徑（一）建立途徑（二）柵格系統(tǒng)的確定（二）柵格系統(tǒng)的確定(三三)柵格代碼的確定柵格代碼的確定222022-5-4柵格數(shù)據(jù)的建立柵格數(shù)據(jù)的建立（一）建立途徑（一）建立途徑（二）柵格系統(tǒng)的確定（二）柵格系統(tǒng)的確定(三三)柵格代碼的確定柵格代碼的確定1 1、 柵格坐標(biāo)系的確

14、定柵格坐標(biāo)系的確定表示具有空間分布特征的地理要素，不論采用什么編碼系統(tǒng)，什么表示具有空間分布特征的地理要素，不論采用什么編碼系統(tǒng)，什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)( (矢、柵矢、柵) )都應(yīng)在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)下，而坐標(biāo)系的確定實(shí)質(zhì)都應(yīng)在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)下，而坐標(biāo)系的確定實(shí)質(zhì)是坐標(biāo)系原點(diǎn)和坐標(biāo)軸的確定。是坐標(biāo)系原點(diǎn)和坐標(biāo)軸的確定。 由于柵格編碼一般用于區(qū)域性由于柵格編碼一般用于區(qū)域性GISGIS，原點(diǎn)的選擇常具有局部性，原點(diǎn)的選擇常具有局部性質(zhì)，但為了便于區(qū)域的拼接，柵格系統(tǒng)的質(zhì)，但為了便于區(qū)域的拼接，柵格系統(tǒng)的起始坐標(biāo)應(yīng)與國(guó)家基本比起始坐標(biāo)應(yīng)與國(guó)家基本比例尺地形圖公里網(wǎng)的交點(diǎn)相一致例尺地形圖公里網(wǎng)的交點(diǎn)相一致

15、，并分別采用，并分別采用公里網(wǎng)的縱橫坐標(biāo)軸公里網(wǎng)的縱橫坐標(biāo)軸作為柵格系統(tǒng)的坐標(biāo)軸作為柵格系統(tǒng)的坐標(biāo)軸。22122332333233323332232022-5-4柵格數(shù)據(jù)的建立柵格數(shù)據(jù)的建立2 2、 柵格單元的尺寸柵格單元的尺寸1）原則）原則：應(yīng)能：應(yīng)能有效地逼近空間對(duì)象的分有效地逼近空間對(duì)象的分布特征，又減少數(shù)據(jù)的冗余度布特征，又減少數(shù)據(jù)的冗余度。格網(wǎng)太大，忽略較小圖斑，信息丟失。格網(wǎng)太大，忽略較小圖斑，信息丟失。一般講實(shí)體特征愈復(fù)雜，柵格尺寸越小，一般講實(shí)體特征愈復(fù)雜，柵格尺寸越小，分辨率愈高，然而柵格數(shù)據(jù)量愈大（按分辨率愈高，然而柵格數(shù)據(jù)量愈大（按分辨率的平方指數(shù)增加）計(jì)算機(jī)成本就分辨率

16、的平方指數(shù)增加）計(jì)算機(jī)成本就越高，處理速度越慢。越高，處理速度越慢。2）方法）方法：用保證最小多邊形的精度標(biāo)準(zhǔn)：用保證最小多邊形的精度標(biāo)準(zhǔn)來確定尺寸經(jīng)驗(yàn)公式：來確定尺寸經(jīng)驗(yàn)公式： h h為柵格單元邊長(zhǎng)為柵格單元邊長(zhǎng) AiAi為區(qū)域所有多邊形的面積。為區(qū)域所有多邊形的面積。（一）建立途徑（一）建立途徑（二）柵格系統(tǒng)的確定（二）柵格系統(tǒng)的確定(三三)柵格代碼的確定柵格代碼的確定242022-5-4柵格結(jié)構(gòu)精度偏差柵格結(jié)構(gòu)精度偏差252022-5-4柵格數(shù)據(jù)的建立柵格數(shù)據(jù)的建立 當(dāng)一個(gè)柵格單元內(nèi)有多個(gè)可選屬性值時(shí)，按一當(dāng)一個(gè)柵格單元內(nèi)有多個(gè)可選屬性值時(shí)，按一定方法來確定柵格屬性值。定方法來確定柵格屬

17、性值。1、中心點(diǎn)法、中心點(diǎn)法：取位于柵格中心的屬性值為該柵格：取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。的屬性值。 2、面積占優(yōu)法、面積占優(yōu)法：柵格單元屬性值為面積最大者，：柵格單元屬性值為面積最大者，常用于分類較細(xì)，地理類別圖斑較小時(shí)。常用于分類較細(xì)，地理類別圖斑較小時(shí)。 3、 重要性法重要性法：定義屬性類型的重要級(jí)別，取重要：定義屬性類型的重要級(jí)別，取重要的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積較小的要素，特別是點(diǎn)、線地理要素。較小的要素，特別是點(diǎn)、線地理要素。 4、百分比法百分比法：根據(jù)格網(wǎng)中各地理要素所占面積的根據(jù)格網(wǎng)中各地理要素所占面積的

18、百分比確定柵格單元的代碼參與。百分比確定柵格單元的代碼參與。（一）建立途徑（一）建立途徑（二）柵格系統(tǒng)的確定（二）柵格系統(tǒng)的確定(三三)柵格代碼的確定柵格代碼的確定262022-5-4柵格數(shù)據(jù)取值方法柵格數(shù)據(jù)取值方法272022-5-4柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼直接?xùn)鸥窬幋a直接?xùn)鸥窬幋a：將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行記錄代碼數(shù)據(jù)。逐行記錄代碼數(shù)據(jù)。1）每行都從左到右記錄；）每行都從左到右記錄； AAAAABBBAABBAABB2）奇數(shù)行從左到右，偶數(shù)行從右到左；）奇數(shù)行從左到右，偶數(shù)行從右到左；特點(diǎn)特點(diǎn)：最直觀、最基本的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進(jìn)行任最

19、直觀、最基本的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進(jìn)行任何壓縮數(shù)據(jù)處理何壓縮數(shù)據(jù)處理。AAAAABBBAABBAABB柵格數(shù)據(jù)量大，格網(wǎng)數(shù)多，由于地理數(shù)據(jù)往往有較強(qiáng)的相關(guān)性，即相鄰象元柵格數(shù)據(jù)量大，格網(wǎng)數(shù)多，由于地理數(shù)據(jù)往往有較強(qiáng)的相關(guān)性，即相鄰象元的值往往是相同的。的值往往是相同的。因此該文件存在大量的數(shù)據(jù)冗余。當(dāng)柵格越小，表示的因此該文件存在大量的數(shù)據(jù)冗余。當(dāng)柵格越小，表示的空間精度越高時(shí)，這種冗余越嚴(yán)重，因此，對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼非常重空間精度越高時(shí)，這種冗余越嚴(yán)重，因此，對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼非常重要。要。所以，出現(xiàn)了各種柵格數(shù)據(jù)壓縮方法。所以，出現(xiàn)了各種柵格數(shù)據(jù)壓縮方法。數(shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)表示成更緊湊

20、的格式以減少存儲(chǔ)空間的一項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)表示成更緊湊的格式以減少存儲(chǔ)空間的一項(xiàng)技術(shù)。數(shù)據(jù)壓縮要求數(shù)據(jù)壓縮要求：不失真，變換簡(jiǎn)單，壓縮、解壓迅速可靠：不失真，變換簡(jiǎn)單，壓縮、解壓迅速可靠282022-5-4柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼1、鏈?zhǔn)骄幋a、鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman 鏈碼、邊界鏈碼鏈碼、邊界鏈碼返回返回1）首先定義一個(gè)）首先定義一個(gè)3x3窗口，中間柵格的走向有窗口，中間柵格的走向有8種可能，并將這種可能，并將這8種可能種可能07進(jìn)行編碼。進(jìn)行編碼。2）記下地物屬性碼和起點(diǎn)行、列后，進(jìn)行追）記下地物屬性碼和起點(diǎn)行、列后，進(jìn)行追蹤，得到矢量鏈蹤，得到矢量鏈.將柵格數(shù)據(jù)（線

21、狀地物面域邊界）表示為將柵格數(shù)據(jù)（線狀地物面域邊界）表示為矢量鏈?zhǔn)噶挎湹挠涗浀挠涗涙準(zhǔn)骄幋a表鏈?zhǔn)骄幋a表aaaaaaab屬性碼起點(diǎn)行起點(diǎn)列鏈碼鏈碼a14556656b37576654323 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：鏈碼可有效地存貯壓縮柵格數(shù)據(jù)，便于面積、長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)折方向和：鏈碼可有效地存貯壓縮柵格數(shù)據(jù)，便于面積、長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)折方向和邊界、線段凹凸度的計(jì)算。邊界、線段凹凸度的計(jì)算。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：不易做邊界合并，插入操作、編輯較困難（對(duì)局部修改將改變整：不易做邊界合并，插入操作、編輯較困難（對(duì)局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)）。區(qū)域空間分析困難，相鄰區(qū)域邊界被重復(fù)存儲(chǔ)。體結(jié)構(gòu)）。區(qū)域空間分析困難，相鄰區(qū)域邊界被重復(fù)存儲(chǔ)。 2920

22、22-5-4鏈碼編碼鏈碼編碼： 2，2 ，6 ，7，6，0，6，5123450760 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 鏈?zhǔn)骄幋a的前兩個(gè)數(shù)字鏈?zhǔn)骄幋a的前兩個(gè)數(shù)字表示起點(diǎn)的行、列數(shù)，從第表示起點(diǎn)的行、列數(shù)，從第三個(gè)數(shù)字開始的每個(gè)數(shù)字表三個(gè)數(shù)字開始的每個(gè)數(shù)字表示單位矢量的方向，八個(gè)方示單位矢量的方向，八個(gè)方向以向以0 07 7的整數(shù)代表。的整數(shù)代表。 302022-5-4鏈

23、式編碼示例鏈?zhǔn)骄幋a示例76543012007 0 121 07 7 0312022-5-4柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼2、行程編碼、行程編碼將原圖表示的數(shù)據(jù)矩陣變?yōu)閷⒃瓐D表示的數(shù)據(jù)矩陣變?yōu)閿?shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)方法一：只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次記錄該代碼以及相同代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)。3334444433334444133344421133322211113222111122221111122211111222第一行：（3，3）（4，5）第二行：（3，4）（4，4）第三行：（1，1）（3，3） （4，3）（2，1）第四行：（1，2）（3，3）（2，3）第五行：（1，4）（3，1）（

24、2，3）322022-5-4柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼2、行程編碼、行程編碼方法二：逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼，即按（位置，屬性值）編碼3 3 3 4 4 4 4 43 3 3 3 4 4 4 41 3 3 3 4 4 4 21 1 3 3 3 2 2 21 1 1 1 3 2 2 21 1 1 1 2 2 2 21 1 1 1 1 2 2 21 1 1 1 1 2 2 2第一列：（1，3）（3，1）第二列：（1，3）（4，1）第三列：（1，3）（5，1）第四列：（1，4）（2，3）（5，1）第五列：（1，4）（4，3）（6，2） （7，1）332022

25、-5-4柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼2、行程編碼、行程編碼方法三：按行（或列）記錄相同代碼的始末像元的列號(hào)（或行號(hào)）和相應(yīng)代碼，即按（起位，止位，屬性值）編碼3 3 3 4 4 4 4 43 3 3 3 4 4 4 41 3 3 3 4 4 4 21 1 3 3 3 2 2 21 1 1 1 3 2 2 21 1 1 1 2 2 2 21 1 1 1 1 2 2 21 1 1 1 1 2 2 2第一行：（1，3，3）（4，8，4）第二行：（1，3，3）（5，8，4）第三行：（1，1，1）（2，4，3） （5，7，4）（8，8，2）第四行：（1，2，1）（3，5，3） （6，8，

26、2）第五行：（1，4，1）（5，5，3） （6，8，2）342022-5-4柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼特點(diǎn)：特點(diǎn)： 對(duì)于游程長(zhǎng)度編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強(qiáng)，則對(duì)于游程長(zhǎng)度編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強(qiáng)，則壓縮越大，壓縮越大，適用于類型區(qū)域面積較大的專題圖適用于類型區(qū)域面積較大的專題圖，而不適合，而不適合于類型連續(xù)變化或類別區(qū)域分散的分類圖（壓縮比與圖的于類型連續(xù)變化或類別區(qū)域分散的分類圖（壓縮比與圖的復(fù)雜程度成反比）。復(fù)雜程度成反比）。 這種編碼在這種編碼在柵格加密時(shí)，數(shù)據(jù)量不會(huì)明顯增加?xùn)鸥窦用軙r(shí)，數(shù)據(jù)量不會(huì)明顯增加，壓縮率壓縮率高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼

27、解碼運(yùn)算簡(jiǎn)單，高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼運(yùn)算簡(jiǎn)單，且易于檢索，疊加，合并等操作且易于檢索，疊加，合并等操作，這種編碼應(yīng)用廣泛。，這種編碼應(yīng)用廣泛。2、行程編碼、行程編碼352022-5-4柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼3、塊式編碼、塊式編碼采用采用方形區(qū)域方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的若干柵格作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的若干柵格。數(shù)據(jù)對(duì)組成數(shù)據(jù)對(duì)組成：（初始行、列，半徑，屬性值）：（初始行、列，半徑，屬性值）特點(diǎn)特點(diǎn)： 具有具有可變分辨率可變分辨率，即當(dāng)屬性變化小時(shí)圖塊大，即當(dāng)屬性變化小時(shí)圖塊大，對(duì)于大塊圖斑記錄單元大，分辨率低，壓縮比高。對(duì)

28、于大塊圖斑記錄單元大，分辨率低，壓縮比高。 小塊圖斑記錄單元小，分辨率高，壓縮比低小塊圖斑記錄單元小，分辨率高，壓縮比低所以，與行程編碼類似，隨圖形復(fù)雜程度的提高所以，與行程編碼類似，隨圖形復(fù)雜程度的提高而降低分辯率。而降低分辯率。依次掃描，編過的不重復(fù)。依次掃描，編過的不重復(fù)。如：如：（1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7)1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7) 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 4 4 7 7 7 7 72 4 4 4 4 4 7 7 73 4 4 4 4 8 8 7 7 4 0 0 4 8

29、8 8 7 75 0 0 8 8 8 8 7 86 0 0 0 8 8 8 8 87 0 0 0 0 8 8 8 88 0 0 0 0 0 8 8 8362022-5-4塊式編碼示例塊式編碼示例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），（），（1 1，5 5，1 1，5 5），），（

30、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 1，3 3），），（5 5，4 4，2 2，3

31、 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）。）。372022-5-4柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼返回返回1、 基本思想基本思想：將將2 2n n2 2n n象元組成的圖像象元組成的圖像( (不足的用背景補(bǔ)上不足的用背景補(bǔ)上) ) 按四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分

32、割，按四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割，并判斷屬性是否單一，并判斷屬性是否單一， 單一：不分。單一：不分。 不單一：遞歸分割。不單一：遞歸分割。最后得到一顆四分叉的倒向樹。最后得到一顆四分叉的倒向樹。2 2、 四叉樹的樹形表示四叉樹的樹形表示： 用一倒立樹表示這種分割和分割結(jié)果。用一倒立樹表示這種分割和分割結(jié)果。根根：整個(gè)區(qū)域：整個(gè)區(qū)域高高：深度、分幾級(jí)，幾次分割：深度、分幾級(jí)，幾次分割葉葉：不能再分割的塊：不能再分割的塊樹叉樹叉：還需分割的塊：還需分割的塊 每個(gè)樹叉均有每個(gè)樹叉均有4 4個(gè)分叉，叫四叉樹。個(gè)分叉，叫四叉樹。四叉樹四叉樹： 一種一種可變分率可變分率的的非均勻網(wǎng)格非均勻網(wǎng)格系統(tǒng)。系統(tǒng)。是最有

33、效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一 AAAAABBBAABBAABB0123382022-5-4柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓縮編碼3、 編碼方法1 1）常規(guī)四叉樹）常規(guī)四叉樹 記錄這棵樹的葉結(jié)點(diǎn)外，中記錄這棵樹的葉結(jié)點(diǎn)外，中間結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系用指間結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系用指針聯(lián)系，針聯(lián)系，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要6 6個(gè)變量：個(gè)變量：父結(jié)點(diǎn)指針、四個(gè)子結(jié)點(diǎn)的指父結(jié)點(diǎn)指針、四個(gè)子結(jié)點(diǎn)的指針和本結(jié)點(diǎn)的屬性值針和本結(jié)點(diǎn)的屬性值。指針不僅指針不僅增加了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量增加了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，還增加了操作的，還增加了操作的復(fù)雜性復(fù)雜性：如層次數(shù)（分割次數(shù)）由：如層次數(shù)（分

34、割次數(shù)）由從父結(jié)點(diǎn)移到根結(jié)點(diǎn)的次數(shù)來確定，結(jié)點(diǎn)所代表的圖像塊的位置需要從根節(jié)點(diǎn)開始從父結(jié)點(diǎn)移到根結(jié)點(diǎn)的次數(shù)來確定，結(jié)點(diǎn)所代表的圖像塊的位置需要從根節(jié)點(diǎn)開始逐步推算下來。所以，逐步推算下來。所以，常規(guī)四叉樹并不廣泛用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)常規(guī)四叉樹并不廣泛用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其價(jià)值在于建立索引文，其價(jià)值在于建立索引文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索。件，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索。392022-5-4四叉樹編碼示例四叉樹編碼示例402022-5-4四叉樹編碼示例四叉樹編碼示例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

35、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 2 0 22 2 2 5 2 5 5 53 33 5 5西南東南西北東北 412022-5-4n四叉樹四叉樹( (也稱四分樹也稱四分樹) )數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常常先把地?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常常先把地圖看成是一個(gè)正方形的單元如圖所示（這圖看成是一個(gè)正方形的單元如圖所示（這是個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在實(shí)際使用中，一幅地是個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在實(shí)際使用中，一

36、幅地圖上總有很多多邊形圖上總有很多多邊形 ）：）：如果該單元內(nèi)有不同性質(zhì)的多邊形，則將如果該單元內(nèi)有不同性質(zhì)的多邊形，則將單元分成四個(gè)大小相同的二級(jí)單元，然后單元分成四個(gè)大小相同的二級(jí)單元，然后再分別判斷這四個(gè)二級(jí)單元中是否還有不再分別判斷這四個(gè)二級(jí)單元中是否還有不同性質(zhì)的多邊形，若其中某個(gè)二級(jí)單元中同性質(zhì)的多邊形，若其中某個(gè)二級(jí)單元中有不同性質(zhì)的多邊形，則再劃分成四個(gè)大有不同性質(zhì)的多邊形，則再劃分成四個(gè)大小相同的三級(jí)單元。這種逐級(jí)小相同的三級(jí)單元。這種逐級(jí)一分為四一分為四的的方法，一直分到預(yù)定的最高分辨率為止。方法，一直分到預(yù)定的最高分辨率為止。 422022-5-4四叉樹(也稱四分樹)數(shù)據(jù)

37、結(jié)構(gòu)常常先把地圖看成是一個(gè)正方形的單元如圖所示（這是個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在實(shí)際使用中，一幅地圖上總有很多多邊形 ）： 如果該單元內(nèi)有不同性如果該單元內(nèi)有不同性質(zhì)的多邊形，則將單元分成質(zhì)的多邊形，則將單元分成四個(gè)大小相同的二級(jí)單元，四個(gè)大小相同的二級(jí)單元，然后再分別判斷這四個(gè)二級(jí)然后再分別判斷這四個(gè)二級(jí)單元中是否還有不同性質(zhì)的單元中是否還有不同性質(zhì)的多邊形，若其中某個(gè)二級(jí)單多邊形，若其中某個(gè)二級(jí)單元中有不同性質(zhì)的多邊形，元中有不同性質(zhì)的多邊形，則再劃分成四個(gè)大小相同的則再劃分成四個(gè)大小相同的三級(jí)單元。這種逐級(jí)一分為三級(jí)單元。這種逐級(jí)一分為四的方法，一直分到預(yù)定的四的方法，一直分到預(yù)定的最高分辨率為止。

38、最高分辨率為止。 432022-5-4442022-5-4編碼方式比較編碼方式比較n直接?xùn)鸥窬幋a：簡(jiǎn)單直觀，是壓縮編碼方法的邏直接?xùn)鸥窬幋a：簡(jiǎn)單直觀，是壓縮編碼方法的邏輯原型（柵格文件）；輯原型（柵格文件）；n鏈碼：壓縮效率較高，已接近矢量結(jié)構(gòu)，對(duì)邊界鏈碼：壓縮效率較高，已接近矢量結(jié)構(gòu)，對(duì)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；較難；n游程長(zhǎng)度編碼：在很大程度上壓縮數(shù)據(jù)，又最大游程長(zhǎng)度編碼：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，限度的保留了原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼十分容易，十分適合于微機(jī)地理信息系統(tǒng)采用；十分

39、適合于微機(jī)地理信息系統(tǒng)采用；n塊碼和四叉樹編碼：具有區(qū)域性質(zhì)，又具有可變塊碼和四叉樹編碼：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，四叉樹編碼可以的分辨率，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法。前途的編碼方法。452022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標(biāo)的方式，盡可能精確地表示點(diǎn)、線、面等地理實(shí)體。其坐標(biāo)空間假定為連續(xù)空間，允許任意位置、長(zhǎng)度和面積的精確定義，事實(shí)上，其精度僅受數(shù)字化設(shè)備的精度和數(shù)值記錄字長(zhǎng)的限制，在一般情況下，比柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)精度高得多。4

40、62022-5-4矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過記錄空間對(duì)象的坐標(biāo)及空間關(guān)系來表達(dá)空間對(duì)象的位置。q點(diǎn)：空間的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)；q線：多個(gè)點(diǎn)組成的弧段；q面：多個(gè)弧段組成的封閉多邊形；472022-5-4矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容標(biāo)識(shí)碼標(biāo)識(shí)碼屬性碼屬性碼空間對(duì)象編碼唯一連接空間和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獨(dú)立編碼點(diǎn): ( x ,y )線: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , , ( xn , yn )面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , , ( x1 , y1 )點(diǎn)位字典點(diǎn): 點(diǎn)號(hào)文件線: 點(diǎn)號(hào)串面: 點(diǎn)號(hào)串點(diǎn)號(hào)XY1112223344n5566存儲(chǔ)方法存儲(chǔ)方

41、法482022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)492022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容n1、點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體惟一標(biāo)識(shí)符惟一標(biāo)識(shí)符類型類型簡(jiǎn)單點(diǎn)簡(jiǎn)單點(diǎn)文字說明文字說明節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)序列號(hào)序列號(hào)（x,y）坐標(biāo)）坐標(biāo)有關(guān)的屬性有關(guān)的屬性如果是簡(jiǎn)單點(diǎn)（符號(hào)）如果是簡(jiǎn)單點(diǎn)（符號(hào)）比例尺比例尺方向方向如果是文字說明（字符）如果是文字說明（字符）大小大小方向方向字體字體字型字型排列排列如果是節(jié)點(diǎn)（符號(hào)）如果是節(jié)點(diǎn)（符號(hào)）到線狀目標(biāo)的指針到線狀目標(biāo)的指針與線相交的角度與線相交的角度其他有關(guān)屬性其他有關(guān)屬性502022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n一、

42、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容n2、線實(shí)體線實(shí)體線實(shí)體惟一標(biāo)識(shí)碼惟一標(biāo)識(shí)碼線標(biāo)識(shí)碼線標(biāo)識(shí)碼起始點(diǎn)起始點(diǎn)終止點(diǎn)終止點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)序列坐標(biāo)對(duì)序列顯示信息顯示信息非幾何屬性非幾何屬性對(duì)于同一條線，坐標(biāo)序列對(duì)越多，則越逼近原始曲線對(duì)于同一條線，坐標(biāo)序列對(duì)越多，則越逼近原始曲線512022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容n3、面實(shí)體面實(shí)體面實(shí)體惟一標(biāo)識(shí)碼惟一標(biāo)識(shí)碼面標(biāo)識(shí)碼面標(biāo)識(shí)碼點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)坐標(biāo)對(duì)序列坐標(biāo)對(duì)序列拓?fù)涮卣魍負(fù)涮卣黠@示信息顯示信息非幾何屬性非幾何屬性522022-5-4拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系 拓?fù)潢P(guān)系是明確定義空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的拓?fù)潢P(guān)系是明確定義空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法；在

43、一種數(shù)學(xué)方法；在GISGIS中，用于空間數(shù)據(jù)的中，用于空間數(shù)據(jù)的組織、分析和應(yīng)用。組織、分析和應(yīng)用。 在在GISGIS中，為了真實(shí)反映地物，不僅包中，為了真實(shí)反映地物，不僅包括實(shí)體的大小、形狀及屬性，而且要反映括實(shí)體的大小、形狀及屬性，而且要反映出實(shí)體之間的相互關(guān)系。出實(shí)體之間的相互關(guān)系。 例如：自然與行政的分區(qū)，各種空間例如：自然與行政的分區(qū)，各種空間類型的分布及交通網(wǎng)等，都存在結(jié)點(diǎn)、弧類型的分布及交通網(wǎng)等，都存在結(jié)點(diǎn)、弧段和多邊形之間的拓?fù)潢P(guān)系。段和多邊形之間的拓?fù)潢P(guān)系。 532022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n拓?fù)潢P(guān)系： 指網(wǎng)結(jié)構(gòu)元素節(jié)點(diǎn)、弧段、面域之間的空間關(guān)系（1）拓?fù)?/p>

44、鄰接：存在于空間圖形的同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點(diǎn)鄰接關(guān)系結(jié)點(diǎn)鄰接關(guān)系N1/N4，N1/N2，；多邊形鄰接關(guān)系多邊形鄰接關(guān)系P1/P3，P2/P3， 542022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n（2）拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：n 指存在于空間圖形的不同元素之間的拓?fù)潢P(guān)系 結(jié)點(diǎn)與弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系結(jié)點(diǎn)與弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系N1/C1、C3、C6；多邊形與弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系多邊形與弧段的關(guān)聯(lián)關(guān)系P1/C1、C5、C6。 552022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n（3）拓?fù)浒好媾c其他拓?fù)湓刂g的關(guān)系。如果點(diǎn)、線、面在該面內(nèi)，則稱被該面包含。P1包含包含P2,P3和和P4562022-5-42.2 矢量數(shù)

45、據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n（4）拓?fù)溥B通：拓?fù)湓刂g的通達(dá)關(guān)系，如點(diǎn)連通，面的連通。n（5）層次關(guān)系：相同拓?fù)湓刂g的等級(jí)關(guān)系。n歐拉公式： L+2=A+P572022-5-4拓?fù)潢P(guān)系的表示拓?fù)潢P(guān)系的表示n面鏈關(guān)系：n鏈結(jié)點(diǎn)關(guān)系：n結(jié)點(diǎn)鏈關(guān)系：n鏈面關(guān)系：面構(gòu)成面的鏈鏈鏈兩端點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)通過該結(jié)點(diǎn)的鏈鏈左面右面582022-5-4592022-5-4602022-5-4拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)n和簡(jiǎn)單矢量結(jié)構(gòu)相比，拓?fù)湫涂臻g數(shù)據(jù)結(jié)和簡(jiǎn)單矢量結(jié)構(gòu)相比，拓?fù)湫涂臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)有四條：構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)有四條：n(1)描述點(diǎn)、線、面的空間關(guān)系不完全依賴描述點(diǎn)、線、面的空間關(guān)系不完全依賴于具體坐

46、標(biāo)位置。于具體坐標(biāo)位置。n(2)用拓?fù)浔硭磉_(dá)的空間關(guān)系信息豐富、用拓?fù)浔硭磉_(dá)的空間關(guān)系信息豐富、簡(jiǎn)潔，若采用其他辦法會(huì)出現(xiàn)大量的重復(fù)簡(jiǎn)潔，若采用其他辦法會(huì)出現(xiàn)大量的重復(fù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(冗余冗余)。n(3)便于作多邊形和多邊形的疊合。便于作多邊形和多邊形的疊合。n(4)便于檢查數(shù)據(jù)輸入過程中的錯(cuò)誤。便于檢查數(shù)據(jù)輸入過程中的錯(cuò)誤。612022-5-4拓?fù)湫涂臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)有兩條：拓?fù)湫涂臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)有兩條：(1)(1)拓?fù)潢P(guān)系的建立比較復(fù)雜。拓?fù)潢P(guān)系的建立比較復(fù)雜。(2)(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身比較復(fù)雜。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身比較復(fù)雜。622022-5-4拓?fù)潢P(guān)系的意義 顯然，含有拓?fù)潢P(guān)系的空間數(shù)據(jù)有

47、利于顯然，含有拓?fù)潢P(guān)系的空間數(shù)據(jù)有利于GIS的的拓?fù)洳樵兒涂臻g分析。拓?fù)洳樵兒涂臻g分析。ARCINFO是典型的以是典型的以拓?fù)湫蛿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織空間數(shù)據(jù)的拓?fù)湫蛿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織空間數(shù)據(jù)的GIS軟件，這軟件，這也是為什么也是為什么ARCINFO具有強(qiáng)大空間分析功能具有強(qiáng)大空間分析功能的原因。的原因。 不需要利用坐標(biāo)或距離，可以確定空間實(shí)體的位不需要利用坐標(biāo)或距離，可以確定空間實(shí)體的位置關(guān)系置關(guān)系 利用拓?fù)潢P(guān)系便于空間要素的查詢利用拓?fù)潢P(guān)系便于空間要素的查詢 根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可以重建地理實(shí)體，例如利用弧根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可以重建地理實(shí)體，例如利用弧段構(gòu)建多邊形，最佳路徑的選擇的等。段構(gòu)建多邊形，最佳路徑的選擇的等。

48、632022-5-4空間關(guān)系n度量關(guān)系：空間對(duì)象之間的距離關(guān)系，一般度量關(guān)系：空間對(duì)象之間的距離關(guān)系，一般用歐式距離表示用歐式距離表示n順序關(guān)系：空間實(shí)體在空間上的的排列次序順序關(guān)系：空間實(shí)體在空間上的的排列次序n拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)渥儞Q下保持不變的關(guān)系拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)渥儞Q下保持不變的關(guān)系642022-5-4點(diǎn)、線、面之間的空間關(guān)系拓?fù)鋵傩酝負(fù)鋵傩砸粋€(gè)點(diǎn)在一個(gè)弧段的端點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)弧段的端點(diǎn)一個(gè)弧段是一個(gè)簡(jiǎn)單弧段一個(gè)弧段是一個(gè)簡(jiǎn)單弧段（自身不相交）（自身不相交）一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的外部一個(gè)點(diǎn)

49、在一個(gè)環(huán)的內(nèi)部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)部一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單面一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單面（面上沒有島）（面上沒有島）一個(gè)面的連接性一個(gè)面的連接性（給定面上任意兩點(diǎn)，從一點(diǎn)可以完（給定面上任意兩點(diǎn)，從一點(diǎn)可以完全在面的內(nèi)部沿任意路徑走向另一點(diǎn)）全在面的內(nèi)部沿任意路徑走向另一點(diǎn)）非拓?fù)鋵傩苑峭負(fù)鋵傩詢牲c(diǎn)之間的距離兩點(diǎn)之間的距離一個(gè)點(diǎn)指向另一個(gè)點(diǎn)的方向一個(gè)點(diǎn)指向另一個(gè)點(diǎn)的方向弧段的長(zhǎng)度弧段的長(zhǎng)度一個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)一個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)一個(gè)區(qū)域的面積一個(gè)區(qū)域的面積652022-5-4662022-5-4空間關(guān)系的應(yīng)用點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)線線點(diǎn)點(diǎn)面面住宅住宅學(xué)校學(xué)校海岸線海岸線碼頭碼頭肺癌病例肺癌病例區(qū)域區(qū)域?qū)W校和住宅接近嗎？學(xué)校和住宅接近

50、嗎？碼頭在海岸線上嗎？碼頭在海岸線上嗎？肺癌病在區(qū)內(nèi)分布肺癌病在區(qū)內(nèi)分布672022-5-4空間關(guān)系的應(yīng)用線線點(diǎn)點(diǎn)線線線線線線面面鎮(zhèn)鎮(zhèn)乘車線路乘車線路河流河流小路小路這條線路過鎮(zhèn)上嗎？這條線路過鎮(zhèn)上嗎？小路穿過河流嗎？小路穿過河流嗎？河流在區(qū)域內(nèi)嗎？河流在區(qū)域內(nèi)嗎？682022-5-4空間關(guān)系的應(yīng)用面面點(diǎn)點(diǎn)面面線線面面面面該郵政區(qū)包括學(xué)校嗎？該郵政區(qū)包括學(xué)校嗎？該區(qū)域包括鐵路嗎？該區(qū)域包括鐵路嗎？區(qū)域彼此影響嗎？區(qū)域彼此影響嗎？區(qū)域重疊嗎？區(qū)域重疊嗎？692022-5-4矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)新山水庫10821816589111道道2道道A1道路河流地質(zhì)植被702022-5-42.2 矢量數(shù)

51、據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n3、幾種矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n（1）實(shí)體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（面條結(jié)構(gòu)）712022-5-4只記錄空間對(duì)象的位置坐標(biāo)和屬性信息，不記錄拓?fù)潢P(guān)系。0存儲(chǔ)：q獨(dú)立存儲(chǔ)：空間對(duì)象位置直接跟隨空間對(duì)象；q點(diǎn)位字典：點(diǎn)坐標(biāo)獨(dú)立存儲(chǔ)，線、面由點(diǎn)號(hào)組成0特征l無拓?fù)潢P(guān)系，主要用于顯示、輸出及一般查詢l公共邊重復(fù)存儲(chǔ)，存在數(shù)據(jù)冗余，難以保證數(shù)據(jù)獨(dú)立性和一致性l多邊形分解和合并不易進(jìn)行，鄰域處理較復(fù)雜；l處理嵌套多邊形比較麻煩0適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復(fù)雜的空間分析722022-5-412345678910111213141516171819202122232425262728293031732022

52、-5-4實(shí)體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)以多邊形為單位的運(yùn)算和顯示。這種方法的缺點(diǎn)是： 1、 多邊形之間的公共邊界被數(shù)字化和存儲(chǔ)兩次，由此產(chǎn)生冗余和碎屑多邊形； 2、每個(gè)多邊形自成體系而缺少鄰域處理，如消除兩個(gè)多邊形之間的共同邊界； 3、島只作為一個(gè)單個(gè)的圖形建造，沒有與外包多邊形的聯(lián)系；4、不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤，這種方法可用于簡(jiǎn)單的粗精度制圖系統(tǒng)中。 742022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n3、幾種矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（2）樹狀索引編碼法 該法采用樹狀索引以減少數(shù)據(jù)冗余并間接增加鄰域信息，方法是對(duì)所有邊界點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對(duì)以順序方式存

53、儲(chǔ)，由點(diǎn)索引與邊界線號(hào)相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系，形成樹狀索引結(jié)構(gòu)。 752022-5-4樹狀索引編碼法樹狀索引編碼法762022-5-4樹狀索引編碼法樹狀索引編碼法772022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（3）雙重獨(dú)立地圖編碼n簡(jiǎn)稱DIME結(jié)構(gòu)（Dual Independent Map Encoding）。它是由美國(guó)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)。DIME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(shí)符、伴有這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的（街段）

54、、線段始結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符、伴有這兩個(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(hào)和右區(qū)號(hào)）坐標(biāo)及線段兩側(cè)的區(qū)域代碼（左區(qū)號(hào)和右區(qū)號(hào)）。根據(jù)結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符和結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)建立結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)文件結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)文件。根據(jù)結(jié)點(diǎn)、線段、多邊形間的拓?fù)潢P(guān)系建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)文件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)文件。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。關(guān)聯(lián)關(guān)系。 782022-5-4雙重獨(dú)立地圖編碼雙重獨(dú)立地圖編碼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)文件節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)文件792022-5-4802022-5-42.2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n4、鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)

55、據(jù)結(jié)構(gòu)n鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是DIME數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。在DIME中，一條邊只能用直線兩端點(diǎn)的序號(hào)及相鄰的面域來表示，而在鏈狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，將若干直線段合為一個(gè)弧段（或鏈段），每個(gè)弧段可以有許多中間點(diǎn)。812022-5-4鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在鏈狀雙重獨(dú)立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，主要有四個(gè)文件：多邊多邊形文件、弧段文件、弧段坐標(biāo)文件、結(jié)點(diǎn)文件形文件、弧段文件、弧段坐標(biāo)文件、結(jié)點(diǎn)文件。 多邊形文件主要由多邊形記錄組成，包括多邊形號(hào)、包括多邊形號(hào)、組成多邊形的弧段號(hào)組成多邊形的弧段號(hào)以及周長(zhǎng)、面積、中心點(diǎn)坐標(biāo)及有關(guān)“洞”的信息等，多邊形文件也可以通過軟件自動(dòng)檢索各有關(guān)弧段生成，并同

56、時(shí)計(jì)算出多邊形的周長(zhǎng)和面積以及中心點(diǎn)的坐標(biāo)，當(dāng)多邊形中含 有“洞”時(shí)則此“洞”的面積為負(fù)，并在總面積中減去，其組成的弧段號(hào)前也冠以負(fù)號(hào)； 弧段文件主要有弧記錄組成，存儲(chǔ)弧段的起止結(jié)點(diǎn)號(hào)和弧段左右多邊形號(hào)； 822022-5-4鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 弧段坐標(biāo)文件由一系列點(diǎn)的位置坐標(biāo)組成，一般從數(shù)字化過程獲取，數(shù)字化的順序確定了這條鏈段的方向。結(jié)點(diǎn)文件由結(jié)點(diǎn)記錄組成，存儲(chǔ)每個(gè)結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)號(hào)、結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及與該結(jié)點(diǎn)連接的弧段。 結(jié)點(diǎn)文件一般通過軟件自動(dòng)生成，因?yàn)樵跀?shù)字化的過程中，由于數(shù)字化操作的誤差，各弧段在同一結(jié)點(diǎn)處的坐標(biāo)不可能完全一致，需要進(jìn)行匹配處理。當(dāng)其偏差在允許范圍內(nèi)時(shí)，可取同名結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)平均值。如果偏差過大，則弧段需要重新數(shù)字化。832022-5-412345678910111213141516171819202122232425262728293031842022-5-412345678910111213141516171819202122232425262728293031852022-5-4123456789101112131415161718192021