矢量和柵格數(shù)據(jù)模型

電子地圖分析與導航矢量和柵格數(shù)據(jù)模型《電子地圖分析與導航》課程組目錄CONTENTS矢量數(shù)據(jù)結構柵格數(shù)據(jù)結構0102矢量數(shù)據(jù)結構011.簡單數(shù)據(jù)結構在簡單數(shù)據(jù)模型中，空間實體以基本的空間對象（點、線、面）為單元進行單獨組織，不存儲任何空間關系。其中應用最簡單的是面條（spaghetti)結構，構成多邊形邊界的各個線段，以多邊形為單位進行組織，對點、線、面都單獨編碼并記錄坐標的一種數(shù)據(jù)結構。01矢量數(shù)據(jù)結構1.簡單數(shù)據(jù)結構【優(yōu)點】編碼容易、數(shù)字化操作簡單和數(shù)據(jù)編排直觀【缺點】相鄰多邊形的公共邊界要被數(shù)字化和存儲兩遍，節(jié)點在數(shù)據(jù)庫中被多次記錄，不僅造成數(shù)據(jù)冗余，還容易造成數(shù)據(jù)的不一致，引起嚴重的匹配誤差，可能導致輸出的公共邊界出現(xiàn)間隙或重疊每個多邊形自成體系，缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓撲關系島只作為一個單圖形，沒有建立與外界多邊形的聯(lián)系難以檢查多邊形邊界的拓撲關系正確與否，如是否存在間隙、重疊、不完整的多邊形（死點）或拓撲學上不能接受的環(huán)（奇異多邊形）等問題01矢量數(shù)據(jù)結構1.簡單數(shù)據(jù)結構【具體實現(xiàn)】方法1：點數(shù)據(jù)文件（點號、XY坐標）+多邊形數(shù)據(jù)文件（多邊形ID、點號串、類別碼）方法2：點數(shù)據(jù)文件（點號、XY坐標）+多邊形數(shù)據(jù)文件（多邊形ID、坐標串、類別碼）01矢量數(shù)據(jù)結構1.簡單數(shù)據(jù)結構01矢量數(shù)據(jù)結構1.拓撲數(shù)據(jù)模型特點：點是相互獨立的，點連成線，線構成面。每條線起始于起始結點（FN),止于終止結點（TN),并與左右多邊形(LP和RP)相鄰接。構成多邊形的線又稱為鏈段或弧段，兩條以上的弧段相交的點稱為結點，由一條弧段組成的多邊形稱為島，不含島的多邊形稱為簡單多邊形，含島的稱為復合多邊形優(yōu)點：編輯和查詢的速度快，有利于空間分析，消除了重復線。缺點：顯示速度慢，創(chuàng)建拓撲需要耗費比較長的時間，01矢量數(shù)據(jù)結構2.拓撲數(shù)據(jù)模型01矢量數(shù)據(jù)結構柵格數(shù)據(jù)結構0202柵格數(shù)據(jù)結構1.完全柵格數(shù)據(jù)結構【原理】完全柵格數(shù)據(jù)結構（也稱編碼）將柵格看作一個數(shù)據(jù)矩陣，逐行逐個記錄柵格單元的值【方法】可以每行都從左到右，也可奇數(shù)行從左到右而偶數(shù)行從右到左，或者采用其他特殊的方法【優(yōu)點】1.它不采用任何壓縮數(shù)據(jù)的處理，因此這是最簡單、最直接、最基本的柵格組織方式2.通常這種編碼為柵格文件或格網(wǎng)文件02柵格數(shù)據(jù)結構1.完全柵格數(shù)據(jù)結構02柵格數(shù)據(jù)結構2.普通柵格的存儲方式基于柵格方式：以柵格為存儲單元，只存一個矩陣，矩陣中的一個格子存多個屬性值（層屬性）基于層方式：以層為存儲單元，存儲多個矩陣，矩陣中的一個格子只存一個屬性值基于面域的方式：以層為存儲單位的基礎上，再以多邊形為存儲單元，一個多邊形存儲它區(qū)域內(nèi)的所有柵格值02柵格數(shù)據(jù)結構2.普通柵格的存儲方式02柵格數(shù)據(jù)結構3.游程長度編碼【游程】相鄰同值網(wǎng)格的數(shù)量【游程長度編碼結構】柵格數(shù)據(jù)無損壓縮的重要方法【基本思想】對于一幅柵格數(shù)據(jù)，常有行、列方向相鄰的若干點具有相同的屬性代碼，因而采取某種方法壓縮重復的個數(shù)【目的】壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余【壓縮過程】叫二元組映射02柵格數(shù)據(jù)結構3.游程長度編碼02柵格數(shù)據(jù)結構4.四叉樹數(shù)據(jù)結構what：柵格數(shù)據(jù)壓縮的方式what：四分之一的劃分，直到子區(qū)內(nèi)屬性相同【思路】對柵格數(shù)據(jù)進行壓縮的一種方法將一幅是柵格數(shù)據(jù)層分為四個部分，逐塊檢查格網(wǎng)屬性值如果子區(qū)所有格網(wǎng)屬性相同，則停止再分，此時該子區(qū)不論大小，均作為最后的存儲單元。否則，便繼續(xù)將子區(qū)分為4個子區(qū)，依次檢查下去通過這樣，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的壓縮02柵格數(shù)據(jù)結構4.四叉樹數(shù)據(jù)結構02柵格數(shù)據(jù)結構4.四叉樹數(shù)據(jù)結構線性四叉樹（Morton碼）線性四叉樹則只存貯最后葉結點的信息，包括葉結點的位置編碼/地址碼、屬性或灰度值線性四叉樹地址碼，通常采用十進制Morton碼（MD碼）【優(yōu)點】壓縮效率高，壓縮和解壓縮比較方便陣列各部分的分辨率可不同，既可精確地表示圖形結構，又可減少存儲量，易于進行大部分圖形操作和運算【缺點】不利于形狀分析和模式識別，即具有圖形編碼的不定性如同一形狀和大小的多邊形可得出完全不同的四叉樹結構02柵格數(shù)據(jù)結構4.四叉樹數(shù)據(jù)結構線性四叉樹（Morton碼）MD碼對一個位置進行唯一的標識行列二進制進行交替獲得一個二進制的MD碼（列是第一位），然后再將二進制的MD碼轉成十進制02柵格數(shù)據(jù)結構5.鏈碼結構鏈碼數(shù)據(jù)結構首先采用弗里曼（Freeman）碼對柵格中的線或多邊形邊界進行編碼，然后再組織為鏈碼結構【優(yōu)點】有效地壓縮了柵格數(shù)據(jù)，尤其對多邊形的表示最為顯著鏈式編碼還有一定的運算能力，對計算長度、面積或轉折方向的凹凸度更為方便比較適于