第二章1 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1、空間數(shù)據(jù)庫原理GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2-12-1空間實體及空間實體及其描述其描述 2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2-22-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu) 2-4 2-4 矢柵一體矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 二、二、地理實體的描述地理實體的描述 四、四、實體間空間關(guān)系實體間空間關(guān)系 一、一、地理實體地理實體 三、三、實體的空間特征實體的空間特征 一、圖形表示一、圖形表示 二、數(shù)據(jù)組織二、數(shù)據(jù)組織四、柵格四、柵格數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)編碼編碼 三、柵格結(jié)構(gòu)的建立三、柵格結(jié)構(gòu)的建立五、四叉樹編碼五、四叉樹編碼 2-5 2-5 三維數(shù)據(jù)三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 二、八叉樹結(jié)構(gòu)二、八叉樹結(jié)構(gòu)一、概述一、概述三、三維邊

2、界表示法三、三維邊界表示法空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2-22-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu) 一、圖形表示一、圖形表示 二、獲取方式二、獲取方式三、組織三、組織 四、編碼方式四、編碼方式 返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2-4 2-4 矢柵一體矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 二、矢柵一體化概念二、矢柵一體化概念 一、矢、柵比較一、矢、柵比較 四、一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計四、一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、三、三個約定和細分三個約定和細分格網(wǎng)法格網(wǎng)法 返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、地理實體（空間實體）一、地理實體（空間實體）-GIS-GIS處理對象處理對

3、象 1、定義、定義： 指自然界現(xiàn)象和社會經(jīng)濟事件中不能再分割的單元指自然界現(xiàn)象和社會經(jīng)濟事件中不能再分割的單元，它是一個具體有，它是一個具體有概概括性，復雜性，相對意義括性，復雜性，相對意義的概念。的概念。2 2、理解、理解： 地理實體類別及實體內(nèi)容的確定是從地理實體類別及實體內(nèi)容的確定是從具體需要具體需要出發(fā)的，例如，在全國地出發(fā)的，例如，在全國地圖上由于比例尺很小，武漢就是一個點，這個點不能再分割，可以把武漢圖上由于比例尺很小，武漢就是一個點，這個點不能再分割，可以把武漢定為一個空間實體，而在大比例尺的武漢市地圖上，武漢的許多房屋，街定為一個空間實體，而在大比例尺的武漢市地圖上，武漢的許多

4、房屋，街道都要表達出來，所以武漢必須再分割，不能作為一個空間實體，應將房道都要表達出來，所以武漢必須再分割，不能作為一個空間實體，應將房屋，街道等作為研究的地理實體，由此可見，屋，街道等作為研究的地理實體，由此可見，GISGIS中的空間實體是一個概括，中的空間實體是一個概括，復雜，相對的概念。復雜，相對的概念。返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS二、地理實體的描述二、地理實體的描述空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù) 2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1 1、描述的內(nèi)容、描述的內(nèi)容 反映了實體的三個特征反映了實體的三個特征 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)

5、以什么形式存儲和處理以什么形式存儲和處理幾何數(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)實體實體間的鄰接、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間屬性特征和時間元數(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- -采用采用MISMIS較成熟較成熟 同物理、化學等學科使用的數(shù)據(jù)類型相比，空間數(shù)據(jù)是一種較復雜的數(shù)據(jù)類型，涉同物理、化學等學科使用的數(shù)據(jù)類型相比，空間數(shù)據(jù)是一種較復雜的數(shù)據(jù)類型，涉及到空間特征、屬性特征及它們之間關(guān)系的描述及到空

6、間特征、屬性特征及它們之間關(guān)系的描述空間元數(shù)據(jù)空間元數(shù)據(jù)返回返回位置、形狀、尺位置、形狀、尺寸寸 、識別碼（名稱）識別碼（名稱）實體的角色、功實體的角色、功能、行為、實體能、行為、實體的衍生信息的衍生信息時間時間測量方法、編碼測量方法、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、類別等等級、類別等時間特征時間特征2 2、基本特征、基本特征 空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2、空間數(shù)據(jù)基本特征、空間數(shù)據(jù)基本特征返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS3、空間數(shù)據(jù)類型、空間數(shù)據(jù)類型1）依據(jù)數(shù)據(jù)來源）依據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同分為的不同分為：地

7、圖數(shù)據(jù)地圖數(shù)據(jù) 地形數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù) 屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù) 元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù) 影象數(shù)據(jù)影象數(shù)據(jù)2）依據(jù)表示對象的不同分為）依據(jù)表示對象的不同分為：空間數(shù)據(jù)庫原理GIS3、空間數(shù)據(jù)類型（續(xù)）、空間數(shù)據(jù)類型（續(xù)）返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS三、實體的空間特征三、實體的空間特征 2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（一）空間維數(shù)：（一）空間維數(shù)：有有0 0，1 1，2 2，3 3 維之分，點、線、面、體。維之分，點、線、面、體。（二）空間特征類型（二）空間特征類型（三）實體類型組合（三）實體類型組合返回返回在地圖上實體維數(shù)的表示可以改變在地圖上實體維數(shù)的表

8、示可以改變 點點-面面 線線（單線河）（單線河）-面（雙線河），通過地圖綜合。面（雙線河），通過地圖綜合。1 1、點狀實體、點狀實體2 2、線狀實體、線狀實體3 3、面狀實體、面狀實體4 4、體狀實體、體狀實體空間數(shù)據(jù)庫原理GIS1 1、點狀實體、點狀實體2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點或節(jié)點、點狀實體。點：有特定位置，維數(shù)為點或節(jié)點、點狀實體。點：有特定位置，維數(shù)為0 0的物體。的物體。 4 4）角點、節(jié)點）角點、節(jié)點VertexVertex：表示線段和弧段上的連接點。表示線段和弧段上的連接點。 1）實體點）實體點：用來代表一個實

9、體。：用來代表一個實體。2）注記點）注記點：用于定位注記。：用于定位注記。3）內(nèi)點：）內(nèi)點：用于負載多邊形的屬性，用于負載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)。存在于多邊形內(nèi)。返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2 2、線狀實體、線狀實體1）實體長度）實體長度：從起點到終點的總長從起點到終點的總長2）彎曲度）彎曲度：用于表示像道路拐彎時彎曲的程度。用于表示像道路拐彎時彎曲的程度。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。2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有相同屬性的點的軌跡，線或折線

10、，由一系列的有序坐標表示，并有如下具有相同屬性的點的軌跡，線或折線，由一系列的有序坐標表示，并有如下特性特性：線狀實體包括線狀實體包括：線段，邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡等。線段，邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡等。返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS3 3、面狀實體（多邊形）、面狀實體（多邊形）2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)面狀實體的如下面狀實體的如下特征特征：1 1）面積范圍面積范圍 2 2）周長周長3 3）獨立性或與其它地物相鄰獨立性或與其它地物相鄰如中國及其周邊國家如中國及其周邊國家4 4）內(nèi)島嶼或鋸齒狀外形內(nèi)島嶼或鋸齒狀外形：如島嶼的海岸線封閉所圍成

11、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： 如學校的分區(qū)，菜市場的服務范圍等如學校的分區(qū)，菜市場的服務范圍等都有可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，而一個城都有可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，而一個城市的各個城區(qū)一般說來不會出現(xiàn)重疊。市的各個城區(qū)一般說來不會出現(xiàn)重疊。 是對湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。是對湖泊、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)點一封閉曲線加內(nèi)點來表示。來表示。返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS4、體、立體狀實體、體、立體狀實體2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回

12、立體狀實體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長度、寬度及高度等立體狀實體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長度、寬度及高度等屬性，立體狀實體一般具有以下一些空間屬性，立體狀實體一般具有以下一些空間特征特征：體積，如工程開控和填充的土方量。體積，如工程開控和填充的土方量。每個二維平面的面積。每個二維平面的面積。周長。周長。內(nèi)島。內(nèi)島。含有弧立塊或相鄰塊。含有弧立塊或相鄰塊。 斷面圖與剖面圖。斷面圖與剖面圖。 空間數(shù)據(jù)庫原理GIS（三）實體類型組合（三）實體類型組合2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回 現(xiàn)實世界的各種現(xiàn)象比較復

13、雜，往往由不同的空間單元組合而成，例如根現(xiàn)實世界的各種現(xiàn)象比較復雜，往往由不同的空間單元組合而成，例如根據(jù)某些空間單元或幾種空間單元的組合將空間問題表達出來，復雜實體由簡據(jù)某些空間單元或幾種空間單元的組合將空間問題表達出來，復雜實體由簡單實體組合表達。單實體組合表達。點、線、面兩兩之間組合表達復雜的空間問題：點、線、面兩兩之間組合表達復雜的空間問題：如：線如：線面面 面面-面面 可見，用各要素之間的空間關(guān)系，可描述諸多空間問題。可見，用各要素之間的空間關(guān)系，可描述諸多空間問題?？臻g關(guān)系是空間關(guān)系是GIS數(shù)據(jù)描述和表達的重要內(nèi)容數(shù)據(jù)描述和表達的重要內(nèi)容，一方面它為，一方面它為GIS數(shù)據(jù)庫的有效建

14、立，空間查詢，數(shù)據(jù)庫的有效建立，空間查詢，空間分析，輔助決策等提供了最基本的關(guān)系，另一方面有助于形成標準的空間分析，輔助決策等提供了最基本的關(guān)系，另一方面有助于形成標準的SQL空間查詢語言，便于空間特征的存儲，提取，查詢，更新等?？臻g查詢語言，便于空間特征的存儲，提取，查詢，更新等。 空間數(shù)據(jù)庫原理GIS線線面面2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回1、區(qū)域包含線：計算區(qū)域內(nèi)線、區(qū)域包含線：計算區(qū)域內(nèi)線的密度，某省的水系分布情況。的密度，某省的水系分布情況。2、線通過區(qū)域：公路上否通過、線通過區(qū)域：公路上否通過某縣。某縣。3、線環(huán)繞

15、區(qū)域：區(qū)域邊界，搜、線環(huán)繞區(qū)域：區(qū)域邊界，搜索左右區(qū)域名稱，中國與哪些國索左右區(qū)域名稱，中國與哪些國家接壤。家接壤。4、線與區(qū)域分離：距離。、線與區(qū)域分離：距離。 空間數(shù)據(jù)庫原理GIS面面面面2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、 包含包含：島：島,某省的湖泊分布。某省的湖泊分布。2、 相合相合：重疊，學校服務范圍與：重疊，學校服務范圍與菜場服務范圍重疊區(qū)。菜場服務范圍重疊區(qū)。3、 相交相交：劃分子區(qū)。：劃分子區(qū)。4、 相鄰相鄰：計算相鄰邊界性質(zhì)和長：計算相鄰邊界性質(zhì)和長度，公共連接邊界。度，公共連接邊界。分離分離：計算距離。：計算距離

16、。 返回返回學校學校菜場菜場空間數(shù)據(jù)庫原理GIS四、四、實體間空間關(guān)系實體間空間關(guān)系2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回（一）空間關(guān)系類型（一）空間關(guān)系類型（二）拓撲關(guān)系（二）拓撲關(guān)系1 1、 拓撲空間關(guān)系拓撲空間關(guān)系： 2 2、 順序空間關(guān)系順序空間關(guān)系： （方向空間關(guān)系方向空間關(guān)系） 用上下左右、前后、東南西北等方向性名稱來描述空間實體的順序關(guān)系，用上下左右、前后、東南西北等方向性名稱來描述空間實體的順序關(guān)系，算法復雜，至今沒有很好的解決方法。算法復雜，至今沒有很好的解決方法。3 3、 度量空間關(guān)系度量空間關(guān)系，主要指實體間的

17、距離關(guān)系，遠近。，主要指實體間的距離關(guān)系，遠近。1 1）在地理空間中兩點間的距離有在地理空間中兩點間的距離有兩種度量方法兩種度量方法。a a、沿真實的地球表面進行、沿真實的地球表面進行, ,除與兩點的地理坐標有關(guān)外，還與所通過路徑的除與兩點的地理坐標有關(guān)外，還與所通過路徑的地形起伏有關(guān)，復雜地形起伏有關(guān)，復雜, ,引入第二種。引入第二種。b b、沿地球旋轉(zhuǎn)橢球體的距離量算。、沿地球旋轉(zhuǎn)橢球體的距離量算。2 2） 距離類別距離類別：歐氏距離（笛卡爾坐標系）、曼哈頓（出租車）距離、時間距離（緯度差）、歐氏距離（笛卡爾坐標系）、曼哈頓（出租車）距離、時間距離（緯度差）、大地測量距離（大地線）（沿地球

18、大圓經(jīng)過兩個城市中心的距離）。大地測量距離（大地線）（沿地球大圓經(jīng)過兩個城市中心的距離）。 北北ab空間數(shù)據(jù)庫原理GIS（二）拓撲關(guān)系（二）拓撲關(guān)系2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回1、定義、定義： 指指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。將橡皮任意拉伸，壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)或折疊。將橡皮任意拉伸，壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)或折疊。 拓撲變換拓撲變換（橡皮變換）（橡皮變換） 非拓撲屬性非拓撲屬性（幾何）（幾何）拓撲屬性（拓撲屬性（沒發(fā)生變化的屬性）沒發(fā)生變化的屬性）兩點間距離兩點間距離一

19、點指向另一點的方向一點指向另一點的方向弧段長度、區(qū)域周長、弧段長度、區(qū)域周長、面積面積 等等一個點在一條弧段的端點一個點在一條弧段的端點 一條弧是一簡單弧段（自身不相交）一條弧是一簡單弧段（自身不相交） 一個點在一個區(qū)域的邊界上一個點在一個區(qū)域的邊界上一個點在一個區(qū)域的內(nèi)部一個點在一個區(qū)域的內(nèi)部/外部外部一個點在一個環(huán)的內(nèi)一個點在一個環(huán)的內(nèi)/外部外部一個面是一個簡單面一個面是一個簡單面一個面的連通性一個面的連通性 面內(nèi)任兩點從一點面內(nèi)任兩點從一點可在面的內(nèi)部走向另一點可在面的內(nèi)部走向另一點1、定義、定義 2、種類、種類 3、拓撲關(guān)系的表達、拓撲關(guān)系的表達 4、意義、意義空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2

20、2、種類、種類 2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1）關(guān)聯(lián)性）關(guān)聯(lián)性： （不同類不同類要素之間）要素之間）結(jié)點與弧段：如結(jié)點與弧段：如V9與與L5,L6,L3多邊形與弧段：多邊形與弧段：P2與與L3,L5,L22）鄰接性）鄰接性： (同類同類元素之間元素之間)多邊形之間、結(jié)點之間。多邊形之間、結(jié)點之間。鄰接矩陣鄰接矩陣 重疊：重疊：- 鄰接：鄰接：1 不鄰接：不鄰接：0P1P2P3P4P1-111P21-10P311-0P4100-空間數(shù)據(jù)庫原理GIS3）連通性：）連通性：與鄰接性相類似，指對與鄰接性相類似，指對弧段連接弧段連接的判別，

21、如用于網(wǎng)絡分析中確定路徑、的判別，如用于網(wǎng)絡分析中確定路徑、 街道是否相通。街道是否相通。2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)連通矩陣連通矩陣：重疊：重疊：- 連通：連通：1 不連通：不連通：0 V1V2V3V1-10V21-1V301-空間數(shù)據(jù)庫原理GIS4）方向性）方向性2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 一條弧段的起點、終點確定了弧段的方向。用于表達現(xiàn)實中的有向弧段，如城一條弧段的起點、終點確定了弧段的方向。用于表達現(xiàn)實中的有向弧段，如城市道路單向，河流的流向等。市道路單向，

22、河流的流向等。5）包含性）包含性：指面狀實體包含了哪些線、點或面狀實體。：指面狀實體包含了哪些線、點或面狀實體。6）區(qū)域定義）區(qū)域定義：多邊形由一組封閉的線來定義。：多邊形由一組封閉的線來定義。7）層次關(guān)系）層次關(guān)系：相同元素之間的等級關(guān)系，武漢市有各個區(qū)組成。：相同元素之間的等級關(guān)系，武漢市有各個區(qū)組成。主要的主要的拓撲關(guān)系：拓撲關(guān)系：拓撲鄰接、拓撲關(guān)聯(lián)、拓撲包含拓撲鄰接、拓撲關(guān)聯(lián)、拓撲包含。空間數(shù)據(jù)庫原理GIS拓撲關(guān)系具體可由拓撲關(guān)系具體可由4個關(guān)系表來表示：個關(guān)系表來表示：（1） 面面-鏈關(guān)系：鏈關(guān)系： 面面 構(gòu)成面的弧段構(gòu)成面的弧段（2） 鏈鏈-結(jié)點關(guān)系：結(jié)點關(guān)系： 鏈鏈 鏈兩端的結(jié)點

23、鏈兩端的結(jié)點（3） 結(jié)點結(jié)點-鏈關(guān)系：鏈關(guān)系： 結(jié)點結(jié)點 通過該結(jié)點的鏈通過該結(jié)點的鏈（4） 鏈鏈面關(guān)系：面關(guān)系： 鏈鏈 左面左面 右面右面3、拓撲關(guān)系的表達、拓撲關(guān)系的表達對于數(shù)據(jù)處理和對于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義，因為：空間分析具有重要的意義，因為：1）拓撲關(guān)系能）拓撲關(guān)系能清楚地反映清楚地反映實體之間的實體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定，它比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。性，不隨地圖投影而變化。2）有助于空間要素的查詢有助于空間要素的查詢，利用拓撲關(guān)系可以解決許多實際問題。，利用拓撲關(guān)系可以解決許多實際問題。如某縣的鄰接縣，如某縣

24、的鄰接縣，-面面相鄰問題。又如供水管網(wǎng)系統(tǒng)中某段水管破裂找關(guān)閉它的閥門，就需要查詢該面面相鄰問題。又如供水管網(wǎng)系統(tǒng)中某段水管破裂找關(guān)閉它的閥門，就需要查詢該線（管道）與哪些點（閥門）關(guān)聯(lián)。線（管道）與哪些點（閥門）關(guān)聯(lián)。3）根據(jù)拓撲關(guān)系可）根據(jù)拓撲關(guān)系可重建地理實體重建地理實體。2-12-1空間實體及其描述空間實體及其描述 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回4、拓撲關(guān)系的意義、拓撲關(guān)系的意義：空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回 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

25、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，列號定義，屬性為柵格單元的值。位置由行，列號定義，屬性為柵格單元的值。一、圖形表示一、圖形表示22122332333233323332點點：由：由單個柵格單個柵格表達。表達。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。表達。面面：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片柵格一片柵格表達。表達。 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

26、為相互鄰接、規(guī)則排列的地塊，每個地塊與一個象元相對應。因此，柵排列的地塊，每個地塊與一個象元相對應。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) )的大小與地表相應單的大小與地表相應單元的大小之比元的大小之比，當象元所表示的面積較大時，對長度、，當象元所表示的面積較大時，對長度、面積等的量測有較大影響。每個象元的屬性是地表相面積等的量測有較大影響。每個象元的屬性是地表相應區(qū)域內(nèi)地理數(shù)據(jù)的近似值，因而有可能產(chǎn)生應區(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。333空間數(shù)據(jù)庫原理GIS二、二、柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)組織組織2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)

27、結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回針對針對一個柵格單元對應多個屬性值的多層柵格文件一個柵格單元對應多個屬性值的多層柵格文件?？臻g數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫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)庫原理GIS組織方法組織方法2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回方法方法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邊形內(nèi)各象元的和多邊形內(nèi)各象元的坐標坐標。節(jié)約用于存儲。節(jié)約用于存儲屬性的空間。將同一屬性的空間。將同一屬性的制圖單元的

28、屬性的制圖單元的n n個個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列數(shù)組。屬性值表示為一個列數(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)約大量存儲空間，節(jié)約大量存儲空間，柵格個數(shù)很多。柵格個數(shù)很多。方法方法b b：每層每個象元的位置、屬性一一記錄，每層每個象元的位置、屬性一一記錄，結(jié)構(gòu)最簡單，但浪費存儲。結(jié)構(gòu)最簡單，但浪費存儲?？臻g數(shù)據(jù)庫原理GIS三、柵格結(jié)構(gòu)的建立三、柵格結(jié)構(gòu)的建立2-3 2-3 柵格數(shù)

29、據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回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，逐個決定其網(wǎng)格代碼。逐個決定其網(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，定義顏色與屬性對應表，用相應屬性代替相應顏色，得對應表，用相應屬性代替相應顏色，得到（行、列、屬性）再進行柵格編碼、到（行、列、屬性）再進行柵格編碼、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)，對地面景象的輻射

30、對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)，當屬性值為地面高，當屬性值為地面高程，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空間數(shù)據(jù)庫原理GIS（二）柵格系統(tǒng)的確定（二）柵格系統(tǒng)的確定2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1 1、 柵格坐標系的確定柵格坐標系的確定表

31、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) )都應在統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)下，而坐標系的確定實質(zhì)都應在統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)下，而坐標系的確定實質(zhì)是坐標系原點和坐標軸的確定。是坐標系原點和坐標軸的確定。 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，原點的選擇常具有局部性，原點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)的起始坐標應與國家基本比起始坐標應與國家基本比例尺地形圖公里網(wǎng)的交點相一致例尺地形圖公里網(wǎng)的交點相一致，并分別采用，并分別

32、采用公里網(wǎng)的縱橫坐標軸公里網(wǎng)的縱橫坐標軸作為柵格系統(tǒng)的坐標軸作為柵格系統(tǒng)的坐標軸。22122332333233323332空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2 2、 柵格單元的尺寸柵格單元的尺寸2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回1）原則）原則：應能：應能有效地逼近空間對象的分有效地逼近空間對象的分布特征，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。一般講實體特征愈復雜，柵格尺寸越小，一般講實體特征愈復雜，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

33、愈大（按分辨率的平方指數(shù)增加）計算機成本就分辨率的平方指數(shù)增加）計算機成本就越高，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準：用保證最小多邊形的精度標準來確定尺寸經(jīng)驗公式：來確定尺寸經(jīng)驗公式： h h為柵格單元邊長為柵格單元邊長 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?？臻g數(shù)據(jù)庫原理GIS (三三)柵格代碼（屬性值）的確定柵格代碼（屬性值）的確定2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回 當一個柵格單元內(nèi)有多個可選屬性值時，按一當一個柵格單元內(nèi)有多個可選屬性值時，按一定方法來確定柵格屬性值。

34、定方法來確定柵格屬性值。1、中心點法、中心點法：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，地理類別圖斑較小時。常用于分類較細，地理類別圖斑較小時。 3、 重要性法重要性法：定義屬性類型的重要級別，取重要：定義屬性類型的重要級別，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、線地理要素。較小的要素，特別是點、線地理要素。 4、長度占優(yōu)法長度占優(yōu)法每個柵格單元的值由該柵格中每個柵格單元的

35、值由該柵格中線段最長的實體的屬性來確定。線段最長的實體的屬性來確定。AB baa2 2 1 1空間數(shù)據(jù)庫原理GIS四、柵格數(shù)據(jù)編碼方法四、柵格數(shù)據(jù)編碼方法2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回 1、直接柵格編碼、直接柵格編碼：將柵格數(shù)據(jù)看作一個數(shù)據(jù)矩陣，將柵格數(shù)據(jù)看作一個數(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；特點特點：最直觀、最基本的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進行任何壓縮最直觀、最基本的網(wǎng)

36、格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進行任何壓縮數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理。 A A A A A B B B A A B B A A B B 柵格數(shù)據(jù)量大，格網(wǎng)數(shù)多，由于地理數(shù)據(jù)往往有較強的相關(guān)性，即相鄰象元的值往往柵格數(shù)據(jù)量大，格網(wǎng)數(shù)多，由于地理數(shù)據(jù)往往有較強的相關(guān)性，即相鄰象元的值往往是相同的。所以，出現(xiàn)了各種柵格數(shù)據(jù)壓縮方法。是相同的。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)表示成更緊湊的格式以減少存儲空間的一項技術(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空間的一項技術(shù)。分為：。分為：無損壓縮無損壓縮：在編碼過程中信息沒有丟失，經(jīng)過解碼可恢復原有的信息：在編碼過程中信息沒有丟失，經(jīng)過解碼可恢復原有的信息

37、-信息信息 保持編碼保持編碼。有損壓縮有損壓縮：為最大限度壓縮數(shù)據(jù)，在編碼中損失一些認為不太重要的信息，解碼后，：為最大限度壓縮數(shù)據(jù)，在編碼中損失一些認為不太重要的信息，解碼后，這部分信息無法恢復。這部分信息無法恢復。-信息不保持編碼信息不保持編碼。 空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2、行程編碼（變長編碼）、行程編碼（變長編碼）：2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回將原圖表示的數(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)對數(shù)據(jù)對：1）屬性碼，長度，行號（可不要）屬性碼，長度，行號（可不要） 長度：連續(xù)相同碼值的柵格個數(shù)。長度：連續(xù)相同碼值的柵格個數(shù)。

38、2）屬性碼，點位）屬性碼，點位特點：特點： 對于游程長度編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強，則壓對于游程長度編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強，則壓縮越大，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，而不適合于類，而不適合于類型連續(xù)變化或類別區(qū)域分散的分類圖（壓縮比與圖的復雜程型連續(xù)變化或類別區(qū)域分散的分類圖（壓縮比與圖的復雜程度成反比）。度成反比）。 這種編碼在這種編碼在柵格加密時，數(shù)據(jù)量不會明顯增加柵格加密時，數(shù)據(jù)量不會明顯增加，壓縮率高，壓縮率高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼運算簡單，且易并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼運算簡單，且易于檢索，疊加，合

39、并等操作于檢索，疊加，合并等操作，這種編碼應用廣泛。，這種編碼應用廣泛。 A A A A A B B B A A B B A A B B 空間數(shù)據(jù)庫原理GIS3 3、塊碼、塊碼 - - 游程編碼向二維擴展游程編碼向二維擴展2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回采用采用方形區(qū)域方形區(qū)域作為記錄單元，每個記錄單元包括相鄰的若干柵格作為記錄單元，每個記錄單元包括相鄰的若干柵格。數(shù)據(jù)對組成數(shù)據(jù)對組成：（初始行、列，半徑，屬性值）：（初始行、列，半徑，屬性值）特點特點： 具有具有可變分辨率可變分辨率，即當屬性變化小時圖塊大，即當屬性變化小時圖塊大

40、，對于大塊圖斑記錄單元大，分辨率低，壓縮比高。對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，隨圖形復雜程度的提高所以，與行程編碼類似，隨圖形復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。依次掃描，編過的不重復。 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 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

41、88 0 0 0 0 0 8 8 8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)空間數(shù)據(jù)庫原理GIS4、鏈式編碼、鏈式編碼、Freeman 鏈碼、邊界鏈碼鏈碼、邊界鏈碼2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回1）首先定義一個）首先定義一個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進行編碼。進行編碼。2）記下地物屬性碼和起點行、列后，進行追）記下地物屬性碼和起點行、列后

42、，進行追蹤，得到矢量鏈蹤，得到矢量鏈.將柵格數(shù)據(jù)（線狀地物面域邊界）表示為將柵格數(shù)據(jù)（線狀地物面域邊界）表示為矢量鏈矢量鏈的記錄的記錄鏈式編碼表鏈式編碼表aaaaaaab屬性碼起點行起點列鏈碼鏈碼a14556656b37576654323 優(yōu)點優(yōu)點：鏈碼可有效地存貯壓縮柵格數(shù)據(jù)，便于面積、長度、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、長度、轉(zhuǎn)折方向和邊界、線段凹凸度的計算。邊界、線段凹凸度的計算。 缺點缺點：不易做邊界合并，插入操作、編輯較困難（對局部修改將改變整：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)域邊界被重復存儲。體結(jié)構(gòu)）。

43、區(qū)域空間分析困難，相鄰區(qū)域邊界被重復存儲。 5 5、四叉樹編碼、四叉樹編碼空間數(shù)據(jù)庫原理GIS五、四叉樹編碼五、四叉樹編碼2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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( (不足的用背景補上不足的用背景補上) ) 按四個象限進行遞歸分割，按四個象限進行遞歸分割，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

44、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：整個區(qū)域：整個區(qū)域高高：深度、分幾級，幾次分割：深度、分幾級，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 每個樹叉均有每個樹叉均有4 4個分叉，叫四叉樹。個分叉，叫四叉樹。（一）四叉樹概述（一）四叉樹概述： 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 AAABAAAA0123空間數(shù)據(jù)庫原理GIS3 3、 編碼方法編碼方法2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)

45、據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回1 1）常規(guī)四叉樹）常規(guī)四叉樹 記錄這棵樹的葉結(jié)點外，中記錄這棵樹的葉結(jié)點外，中間結(jié)點，結(jié)點之間的聯(lián)系用指間結(jié)點，結(jié)點之間的聯(lián)系用指針聯(lián)系，針聯(lián)系，每個結(jié)點需要每個結(jié)點需要6 6個變量：個變量：父結(jié)點指針、四個子結(jié)點的指父結(jié)點指針、四個子結(jié)點的指針和本結(jié)點的屬性值針和本結(jié)點的屬性值。指針不僅指針不僅增加了數(shù)據(jù)的存儲量增加了數(shù)據(jù)的存儲量，還增加了操作的，還增加了操作的復雜性復雜性：如層次數(shù)（分割次數(shù)）由：如層次數(shù)（分割次數(shù)）由從父結(jié)點移到根結(jié)點的次數(shù)來確定，結(jié)點所代表的圖像塊的位置需要從根節(jié)點開始從父結(jié)點移到根結(jié)點的次數(shù)來確定，結(jié)點所代表的圖像塊的位置需要從根節(jié)點開始逐步推算下來。

46、所以，逐步推算下來。所以，常規(guī)四叉樹并不廣泛用于存儲數(shù)據(jù)常規(guī)四叉樹并不廣泛用于存儲數(shù)據(jù)，其價值在于建立索引文，其價值在于建立索引文件，進行數(shù)據(jù)檢索。件，進行數(shù)據(jù)檢索?？臻g數(shù)據(jù)庫原理GIS2 2）線性四叉樹）線性四叉樹2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回記錄葉結(jié)點的記錄葉結(jié)點的位置，深度位置，深度（幾次分割）和屬性。（幾次分割）和屬性。地址碼（定位碼、地址碼（定位碼、MortonMorton碼）碼） 四進制、十進制四進制、十進制優(yōu)點優(yōu)點：存貯量小，只對葉結(jié)點編碼，節(jié)省了大量中間結(jié)點的存貯量小，只對葉結(jié)點編碼，節(jié)省了大量中間結(jié)點的存儲，地

47、址碼隱含著結(jié)點的分割路徑和分割次數(shù)。存儲，地址碼隱含著結(jié)點的分割路徑和分割次數(shù)。線性四叉樹可直接尋址，通過其坐標值直接計算其線性四叉樹可直接尋址，通過其坐標值直接計算其MortonMorton碼，而不用建立四叉樹。碼，而不用建立四叉樹。定位碼容易存儲和執(zhí)行實現(xiàn)集合相加等組合操作。定位碼容易存儲和執(zhí)行實現(xiàn)集合相加等組合操作。 空間數(shù)據(jù)庫原理GIS（二）四進制的（二）四進制的MortonMorton碼碼2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回1 1、 方法方法1 1：四叉樹從上而下（形成）（從整體開始）四叉樹從上而下（形成）（從整體開始）由葉

48、結(jié)點找由葉結(jié)點找MortonMorton碼。碼。 A A、分割一次，增加一位數(shù)字、分割一次，增加一位數(shù)字，大分割在前，小分割在，大分割在前，小分割在后。所以，后。所以，碼的位數(shù)表示分割的次數(shù)碼的位數(shù)表示分割的次數(shù)。 B B、每一個位均是不大于每一個位均是不大于3 3的四進制數(shù)，表達位置。的四進制數(shù)，表達位置。由由MortonMorton找出四叉樹葉結(jié)點的具體位置。找出四叉樹葉結(jié)點的具體位置。02AAA BAAA A AA0303B BA A空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2 2、 方法方法2 2：四叉樹自下而上合并的方法：四叉樹自下而上合并的方法2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GI

49、S GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回 1 1）計算每個柵格對應的）計算每個柵格對應的MQMQ MQ=2 MQ=2* *Ib+Jb Ib+Jb I,JI,J化為二進制化為二進制Ib,Jb Ib,Jb 看最大的看最大的I,J,I,J,不足在前補零。不足在前補零。 其其始行列號從始行列號從0 0計。計。2) 2) 按碼的升序排成線性表，放在連續(xù)的內(nèi)存塊中。按碼的升序排成線性表，放在連續(xù)的內(nèi)存塊中。3 3）依次檢查每四個相鄰的）依次檢查每四個相鄰的MQMQ對應的屬性值，相同合對應的屬性值，相同合并（不同碼位去掉），不同則存盤并（不同碼位去掉），不同則存盤, ,直到?jīng)]有能夠合直到?jīng)]有能夠合并的子塊為止。

50、并的子塊為止。AAA BAAAA空間數(shù)據(jù)庫原理GIS（三）十進制的（三）十進制的MortonMorton碼碼-MDMD2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回1 1、一種按位操作的方法、一種按位操作的方法：如行為如行為2 2、列為、列為3 3的柵格的的柵格的MDMD步驟：步驟： (1)(1)行、列號為二進制行、列號為二進制 Ib= 1 0 Jb= 1 1Ib= 1 0 Jb= 1 1(2)I(2)I行行J J列交叉列交叉 1 1 0 1 = 131 1 0 1 = 13(3)(3)再化為十進制再化為十進制. . 實質(zhì)上是按左上、右上、左下

51、、右下的順序，從零開始對實質(zhì)上是按左上、右上、左下、右下的順序，從零開始對每個柵格進行自然編碼。每個柵格進行自然編碼。 A 0A 1A 4A 5A 2 B 3B 6B 7A 8A 9B 12B 13A 10A 11B 14B 15四進制四進制MortonMorton碼直觀上切合四叉樹分割，但許多語言不支持四進制變量，需用碼直觀上切合四叉樹分割，但許多語言不支持四進制變量，需用十進制表示十進制表示MortonMorton碼碼. .空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2 2、把一幅把一幅2 2n n2 2n n的圖像壓縮成線性四叉樹的過程的圖像壓縮成線性四叉樹的過程2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章

52、第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回 1 1、按、按MortonMorton碼把圖象讀入一維數(shù)組。碼把圖象讀入一維數(shù)組。 2 2、相鄰的四個象元比較，一致的合并，只記錄第一個象、相鄰的四個象元比較，一致的合并，只記錄第一個象元的元的MortonMorton碼。循環(huán)比較所形成的大塊，相同的再合并，直到碼。循環(huán)比較所形成的大塊，相同的再合并，直到不能合并為止。不能合并為止。 3 3、進一步用游程長度編碼壓縮。壓縮時只記錄第一個象、進一步用游程長度編碼壓縮。壓縮時只記錄第一個象元的元的Morton碼。碼。A 0A 1A 4A 5A 2 B 3B 6B 7A 8A 9B 12B 13A 1

53、0A 11B 14B 15右圖的壓縮處理過程為：右圖的壓縮處理過程為：1、按、按Morton碼讀入一維數(shù)組。碼讀入一維數(shù)組。 Morton碼：碼：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15象象 元元 值：值： A A A B A B B B A A A A B B B B2、四相鄰象元合并，只記錄第一個象元的、四相鄰象元合并，只記錄第一個象元的Morton碼。碼。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 12 A A A B A A B B A B3、由于不能進一步合并，則用游程長度編碼壓縮。、由于不能進一步合并，則用游程長度編碼壓縮。 0 3 4 6 8 12 A

54、 B A B A B A 0A 1A 4A 5A 2 B 3B 6B 7A 8A 9B 12B 13A 10A 11B 14B 15空間數(shù)據(jù)庫原理GIS（四）四叉樹優(yōu)缺點（四）四叉樹優(yōu)缺點2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點優(yōu)點：1 1）對于團塊圖像，四叉樹表示法占用空間比網(wǎng)絡法要少得多，四叉樹對于團塊圖像，四叉樹表示法占用空間比網(wǎng)絡法要少得多，四叉樹表示法基本上是一種表示法基本上是一種非冗余表示法非冗余表示法。2 2）四叉樹具有可變率或多重分辯率的特點使得它有很好的應用前景，四叉樹具有可變率或多重分辯率的特點使得它有很好的應用前景，適用

55、于處理凝聚性或呈塊狀分布的空間數(shù)據(jù)，特別適用于處理分布不均適用于處理凝聚性或呈塊狀分布的空間數(shù)據(jù)，特別適用于處理分布不均勻的塊狀空間數(shù)據(jù)，但不適用于連續(xù)表面（如地形）或線狀地物。勻的塊狀空間數(shù)據(jù)，但不適用于連續(xù)表面（如地形）或線狀地物。此外，目前應用四叉樹還存下列此外，目前應用四叉樹還存下列問題問題：1) 1) 矢矢/ /柵正反變換還不理想。柵正反變換還不理想。2)2) 建立四叉樹耗費機時很多。建立四叉樹耗費機時很多。3)3) 四叉樹雖可修改，但很費事四叉樹雖可修改，但很費事（具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中會提到）（具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中會提到）空間數(shù)據(jù)庫原理GIS4)4) 四叉樹四叉樹未能直接未能直接表示物體間

56、的拓撲關(guān)系。表示物體間的拓撲關(guān)系。2-3 2-3 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回返回5)5) 與非樹表示法比較，四叉樹表示法的缺點在于與非樹表示法比較，四叉樹表示法的缺點在于轉(zhuǎn)換的不穩(wěn)定性或叫轉(zhuǎn)換的不穩(wěn)定性或叫滑動變異滑動變異例如，兩個圖像的差異僅由于平移，就會構(gòu)成極為例如，兩個圖像的差異僅由于平移，就會構(gòu)成極為不同的四叉樹，因而很難根據(jù)四叉樹來判斷這兩個不同的四叉樹，因而很難根據(jù)四叉樹來判斷這兩個圖像是否全同，故不利于做形狀分析和模式識別，圖像是否全同，故不利于做形狀分析和模式識別， A 0A 1A 4A 5A 2 B 3B 6B 7A 8A 9

57、B 12B 13A 10A 11B 14B 15AAAAABBBAABBAABB6)6) 一個一個物體物體的圖像的圖像在在構(gòu)成四叉樹時會被分割構(gòu)成四叉樹時會被分割到若干個象限中，使它到若干個象限中，使它失去了內(nèi)在的相關(guān)性失去了內(nèi)在的相關(guān)性。AAAAABBBAABBAABB空間數(shù)據(jù)庫原理GIS2-2 2-2 矢量矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、圖形表示一、圖形表示 返回返回摘自摘自 張超張超空間數(shù)據(jù)庫原理GIS二、矢量數(shù)據(jù)的獲取方式二、矢量數(shù)據(jù)的獲取方式2-2 2-2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1) 由外業(yè)測量獲

58、得由外業(yè)測量獲得 可利用測量儀器自動記錄測量成果可利用測量儀器自動記錄測量成果(常稱為電子手薄常稱為電子手薄)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫中。庫中。2)由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。3)跟蹤數(shù)字化跟蹤數(shù)字化用跟蹤數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。用跟蹤數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS三、矢量數(shù)據(jù)組織三、矢量數(shù)據(jù)組織 2-2 2-2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點：坐標對（點：坐標對（x,y） +識

59、別符識別符線：坐標對系列線：坐標對系列(x1,y1).(xn,yn) 及及有關(guān)屬性、其它屬性有關(guān)屬性、其它屬性面：首尾相同的坐標串面：首尾相同的坐標串關(guān)系表關(guān)系表幾何位置坐標文件幾何位置坐標文件連連接接矢量數(shù)據(jù)表示時矢量數(shù)據(jù)表示時應考慮以下問題應考慮以下問題：矢量數(shù)據(jù)自身的存貯和處理。矢量數(shù)據(jù)自身的存貯和處理。與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系。與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系。矢量數(shù)據(jù)之間的空間關(guān)系矢量數(shù)據(jù)之間的空間關(guān)系(拓撲關(guān)系拓撲關(guān)系)?？臻g數(shù)據(jù)庫原理GIS以點為例：以點為例：2-2 2-2 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第二章第二章 GIS GIS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 坐標坐標 識別符識別符 若是簡單點要素如獨立樹、電線竿、三

60、角點，符號、若是簡單點要素如獨立樹、電線竿、三角點，符號、 有關(guān)屬性有關(guān)屬性中包括中包括 比例尺、方向比例尺、方向 若是注記點，記錄有關(guān)字符的大小、方向、字體、排列等若是注記點，記錄有關(guān)字符的大小、方向、字體、排列等 若是結(jié)點若是結(jié)點Vertex：符號：指針、與線相交的角度。：符號：指針、與線相交的角度。其它屬性其它屬性 : 三角點設(shè)立年代、材料等三角點設(shè)立年代、材料等線（符號、方向）、面（符號）都有相應的相關(guān)屬性，在此，看看矢量結(jié)線（符號、方向）、面（符號）都有相應的相關(guān)屬性，在此，看看矢量結(jié)構(gòu)中關(guān)于幾何位置坐標的編碼方式構(gòu)中關(guān)于幾何位置坐標的編碼方式返回返回空間數(shù)據(jù)庫原理GIS四、矢量數(shù)據(jù)