GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

精選2021版課件1第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3-1空間實(shí)體及其描述

§3-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。精選2021版課件2§3-1空間實(shí)體及其描述一、地理實(shí)體（空間實(shí)體）---GIS處理對(duì)象1、定義：

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，它是一個(gè)具體有概括性，復(fù)雜性，相對(duì)意義的概念。2、理解：地理實(shí)體類別及實(shí)體內(nèi)容的確定是從具體需要出發(fā)的，例如，在全國(guó)地圖上由于比例尺很小，武漢就是一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)不能再分割，可以把武漢定為一個(gè)空間實(shí)體，而在大比例尺的武漢市地圖上，武漢的許多房屋，街道都要表達(dá)出來(lái)，所以武漢必須再分割，不能作為一個(gè)空間實(shí)體，應(yīng)將房屋，街道等作為研究的地理實(shí)體，由此可見，GIS中的空間實(shí)體是一個(gè)概括，復(fù)雜，相對(duì)的概念。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。精選2021版課件3二、地理實(shí)體的描述——空間數(shù)據(jù)

1、描述的內(nèi)容反映了實(shí)體的三個(gè)特征

3、數(shù)據(jù)類型

4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以什么形式存儲(chǔ)和處理幾何數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)）關(guān)系數(shù)據(jù)—實(shí)體間的鄰接、關(guān)聯(lián)包含等相互關(guān)系屬性數(shù)據(jù)—各種屬性特征和時(shí)間元數(shù)據(jù)

矢量、柵格、TIN（專用于地表或特殊造型）

RDBMS屬性表----采用MIS較成熟

空間元數(shù)據(jù)位置、形狀、尺寸、識(shí)別碼（名稱）實(shí)體的角色、功能、行為、實(shí)體的衍生信息時(shí)間測(cè)量方法、編碼方法、空間參考系等空間特征：地理位置和空間關(guān)系屬性特征—名稱、等級(jí)、類別等時(shí)間特征2、基本特征GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。精選2021版課件43、空間數(shù)據(jù)類型1）依據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源的不同分為：地圖數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)影象數(shù)據(jù)2）依據(jù)表示對(duì)象的不同分為：GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。精選2021版課件53、空間數(shù)據(jù)類型（續(xù)）GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。精選2021版課件6三、實(shí)體的空間特征

（一）空間維數(shù)：有0，1，2，3維之分，點(diǎn)、線、面、體。（二）空間特征類型在地圖上實(shí)體維數(shù)的表示可以改變點(diǎn)---面線（單線河）---面（雙線河），通過(guò)地圖綜合。1、點(diǎn)狀實(shí)體2、線狀實(shí)體3、面狀實(shí)體4、體狀實(shí)體GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。精選2021版課件71、點(diǎn)狀實(shí)體點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)、點(diǎn)狀實(shí)體。點(diǎn)：有特定位置，維數(shù)為0的物體。4）角點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)Vertex：表示線段和弧段上的連接點(diǎn)。1）實(shí)體點(diǎn)：用來(lái)代表一個(gè)實(shí)體。2）注記點(diǎn)：用于定位注記。3）內(nèi)點(diǎn)：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。精選2021版課件82、線狀實(shí)體1）實(shí)體長(zhǎng)度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)2）彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度。3）方向性：如：水流方向，上游—下游，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，并有如下特性：線狀實(shí)體包括：線段，邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。精選2021版課件93、面狀實(shí)體（多邊形）面狀實(shí)體的如下特征：1）面積范圍

2）周長(zhǎng)3）獨(dú)立性或與其它地物相鄰如中國(guó)及其周邊國(guó)家4）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。5）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(shuō)來(lái)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。在數(shù)據(jù)庫(kù)中由一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來(lái)表示。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。精選2021版課件104、體、立體狀實(shí)體

立體狀實(shí)體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長(zhǎng)度、寬度及高度等屬性，立體狀實(shí)體一般具有以下一些空間特征：·體積，如工程開控和填充的土方量?！っ總€(gè)二維平面的面積?！ぶ荛L(zhǎng)?！?nèi)島?！ず谢×K或相鄰塊?！?/p>

斷面圖與剖面圖。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。精選2021版課件11三、實(shí)體間空間關(guān)系（一）空間關(guān)系類型（二）拓?fù)潢P(guān)系1、

拓?fù)淇臻g關(guān)系：2、

順序空間關(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(lái)描述空間實(shí)體的順序關(guān)系，算法復(fù)雜，至今沒有很好的解決方法。3、

度量空間關(guān)系，主要指實(shí)體間的距離關(guān)系，遠(yuǎn)近。1）在地理空間中兩點(diǎn)間的距離有兩種度量方法。a、沿真實(shí)的地球表面進(jìn)行,除與兩點(diǎn)的地理坐標(biāo)有關(guān)外，還與所通過(guò)路徑的地形起伏有關(guān)，復(fù)雜,引入第二種。b、沿地球旋轉(zhuǎn)橢球體的距離量算。2）

距離類別：歐氏距離（笛卡爾坐標(biāo)系）、曼哈頓（出租車）距離、時(shí)間距離、大地測(cè)量距離（大地線）（沿地球大圓經(jīng)過(guò)兩個(gè)城市中心的距離）。北abGIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。精選2021版課件12（二）拓?fù)潢P(guān)系1、定義：指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。將橡皮任意拉伸，壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)或折疊。

拓?fù)渥儞Q（橡皮變換）

非拓?fù)鋵傩裕◣缀危┩負(fù)鋵傩裕]發(fā)生變化的屬性）兩點(diǎn)間距離一點(diǎn)指向另一點(diǎn)的方向弧段長(zhǎng)度、區(qū)域周長(zhǎng)、面積等一個(gè)點(diǎn)在一條弧段的端點(diǎn)一條弧是一簡(jiǎn)單弧段（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)域的內(nèi)部/外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)/外部一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單面一個(gè)面的連通性面內(nèi)任兩點(diǎn)從一點(diǎn)可在面的內(nèi)部走向另一點(diǎn)1、定義2、種類3、拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)4、意義GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。精選2021版課件132、種類

1）關(guān)聯(lián)性：（不同類要素之間）結(jié)點(diǎn)與弧段：如V9與L5,L6,L3多邊形與弧段：P2與L3,L5,L22）鄰接性：(同類元素之間)多邊形之間、結(jié)點(diǎn)之間。鄰接矩陣

重疊：--鄰接：1不鄰接：0P1P2P3P4P1--111P21--10P311--0P4100--GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。精選2021版課件143）連通性：與鄰接性相類似，指對(duì)弧段連接的判別，如用于網(wǎng)絡(luò)分析中確定路徑、街道是否相通。連通矩陣：重疊：--連通：1不連通：0V1V2V3…V1--10V21--1V301--GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。精選2021版課件154）方向性

一條弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)確定了弧段的方向。用于表達(dá)現(xiàn)實(shí)中的有向弧段，如城市道路單向，河流的流向等。5）包含性：指面狀實(shí)體包含了哪些線、點(diǎn)或面狀實(shí)體。6）區(qū)域定義：多邊形由一組封閉的線來(lái)定義。7）層次關(guān)系：相同元素之間的等級(jí)關(guān)系，武漢市有各個(gè)區(qū)組成。主要的拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)溧徑?、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)、拓?fù)浒?。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。精選2021版課件16拓?fù)潢P(guān)系具體可由4個(gè)關(guān)系表來(lái)表示：（1）

面--鏈關(guān)系：面構(gòu)成面的弧段（2）

鏈--結(jié)點(diǎn)關(guān)系：鏈鏈兩端的結(jié)點(diǎn)（3）

結(jié)點(diǎn)--鏈關(guān)系：結(jié)點(diǎn)通過(guò)該結(jié)點(diǎn)的鏈\（4）鏈—面關(guān)系：鏈左面右面3、拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)4、拓?fù)潢P(guān)系的意義：對(duì)于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義，因?yàn)椋?）拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，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。2）有助于空間要素的查詢，利用拓?fù)潢P(guān)系可以解決許多實(shí)際問(wèn)題。如某縣的鄰接縣，--面面相鄰問(wèn)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?cè)摼€（管道）與哪些點(diǎn)（閥門）關(guān)聯(lián)。3）根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。精選2021版課件17四、空間實(shí)體的表達(dá)——空間數(shù)據(jù)模型

在GIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個(gè)，即基于對(duì)象（要素）（Feature）的模型、場(chǎng)（Field）模型以及網(wǎng)絡(luò)（Network）模型。基于對(duì)象（要素）的模型強(qiáng)調(diào)了離散對(duì)象，根據(jù)它們的邊界線以及組成它們或者與它們相關(guān)的其它對(duì)象，可以詳細(xì)地描述離散對(duì)象。場(chǎng)模型表示了在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)模型表示了特殊對(duì)象之間的交互，如水或者交通流。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第17頁(yè)。精選2021版課件18要素（對(duì)象）模型

基于要素的空間模型強(qiáng)調(diào)了個(gè)體現(xiàn)象，該現(xiàn)象以獨(dú)立的方式或者以與其它現(xiàn)象之間的關(guān)系的方式來(lái)研究。任何現(xiàn)象，無(wú)論大小，都可以被確定為一個(gè)對(duì)象（Object），假設(shè)它可以從概念上與其鄰域現(xiàn)象相分離。一個(gè)實(shí)體必須符合三個(gè)條件：可被識(shí)別；重要（與問(wèn)題相關(guān)）；可被描述（有特征）。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第18頁(yè)。精選2021版課件19場(chǎng)模型

（把空間現(xiàn)象作為連續(xù)變量看待）對(duì)于模擬具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，基于場(chǎng)的觀點(diǎn)是合適的。根據(jù)應(yīng)用的不同，場(chǎng)可以表現(xiàn)為二維或三維。一個(gè)二維場(chǎng)就是在二維空間中任何已知的地點(diǎn)上，都有一個(gè)表現(xiàn)這一現(xiàn)象的值；而一個(gè)三維場(chǎng)就是在三維空間中對(duì)于任何位置來(lái)說(shuō)都有一個(gè)值。一些現(xiàn)象，諸如空氣污染物在空間中本質(zhì)上講是三維的，但是許多情況下可以由一個(gè)二維場(chǎng)來(lái)表示。場(chǎng)模型可以表示為如下的數(shù)學(xué)公式：z:sz(s)上式中，z為可度量的函數(shù)，s表示空間中的位置，因此該式表示了從空間域（甚至包括時(shí)間坐標(biāo)）到某個(gè)值域的映射。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第19頁(yè)。精選2021版課件20空間數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)—對(duì)象模型與場(chǎng)模型比較對(duì)象模型和場(chǎng)模型的比較現(xiàn)實(shí)世界選擇實(shí)體它在哪里數(shù)據(jù)選擇一個(gè)位置

那里怎么樣對(duì)象模型場(chǎng)模型

兩種模型相互之間并不排斥，各有特點(diǎn)，各有應(yīng)用長(zhǎng)處。通常需要有機(jī)地綜合應(yīng)用這兩種方法來(lái)建模。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。精選2021版課件21§3-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、圖形表示

摘自張超GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第21頁(yè)。精選2021版課件22二、矢量數(shù)據(jù)的獲取方式1)由外業(yè)測(cè)量獲得可利用測(cè)量?jī)x器自動(dòng)記錄測(cè)量成果(常稱為電子手薄)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫(kù)中。2)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)。3)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)。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第22頁(yè)。精選2021版課件23三、矢量數(shù)據(jù)組織

點(diǎn)：坐標(biāo)對(duì)（x,y）+識(shí)別符線：坐標(biāo)對(duì)系列(x1,y1)..(xn,yn)及有關(guān)屬性、其它屬性面：首尾相同的坐標(biāo)串關(guān)系表幾何位置坐標(biāo)文件連接矢量數(shù)據(jù)表示時(shí)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：·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?！な噶繑?shù)據(jù)之間的空間關(guān)系(拓?fù)潢P(guān)系)。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第23頁(yè)。精選2021版課件24矢量數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的組織標(biāo)識(shí)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(kù)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)XY1112223344………n5566存儲(chǔ)方法GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第24頁(yè)。精選2021版課件25以點(diǎn)為例：

坐標(biāo)識(shí)別符若是簡(jiǎn)單點(diǎn)要素如獨(dú)立樹、電線竿、三角點(diǎn)，符號(hào)、有關(guān)屬性中包括比例尺、方向若是注記點(diǎn)，記錄有關(guān)字符的大小、方向、字體、排列若是結(jié)點(diǎn)Vertex：符號(hào)：指針、與線相交的角度。其它屬性:三角點(diǎn)設(shè)立年代、材料等線（符號(hào)、方向）、面（符號(hào)）都有相應(yīng)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(biāo)的編碼方式GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第25頁(yè)。精選2021版課件26

四、矢量數(shù)據(jù)編碼方法矢量數(shù)據(jù)編碼方式主要有以下幾種：1、實(shí)體式編碼2、索引式(樹狀)編碼3、雙重獨(dú)立式編碼4、鏈狀雙重獨(dú)立式編碼—拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第26頁(yè)。精選2021版課件27實(shí)體式編碼●實(shí)體式(spaghetti)——面條模型:以實(shí)體為單位記錄其坐標(biāo)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀、易實(shí)現(xiàn)以實(shí)體為單位的運(yùn)算和顯示。缺點(diǎn)：

1、相鄰多邊形的公共邊界被數(shù)字化并存儲(chǔ)兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和碎屑多邊形—數(shù)據(jù)不一致，浪費(fèi)空間，導(dǎo)致雙重邊界不能精確匹配。2、自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，無(wú)拓?fù)潢P(guān)系，難以進(jìn)行鄰域處理，如消除多邊形公共邊界，合并多邊形。3、島作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒有與外界多邊形聯(lián)系。不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤。所以，這種結(jié)構(gòu)只用于簡(jiǎn)單的制圖系統(tǒng)中，顯示圖形。多邊形坐標(biāo)串P1……P2……P3……GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第27頁(yè)。精選2021版課件28簡(jiǎn)單的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)－實(shí)體式多邊形 數(shù)據(jù)項(xiàng) A

(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1) B

(x1,y1),(x9,y9),(x8,y8),(x17,y17),(x16,y16),(x15,y15),(x14,y14),(x13,y13),(x12,y12),(x11,y11),(x10,y10),(x1,y1) C

(x24,y24),(x25,y25),(x26,y26),(x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30),(x31,y31),(x24,y24) D

(x19,y19),(x20,y20),(x21,y21),(x22,y22),(x23,y23),(x15,y15),(x16,y16),(x19,y19) E

(x5,y5),(x18,y18),(x19,y19),(x16,y16),(x17,y17),(x8,y8),(x7,y7),(x6,y6),(x5,y5)GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第28頁(yè)。精選2021版課件292索引式編碼?對(duì)所有點(diǎn)的坐標(biāo)按順序建坐標(biāo)文件，再建點(diǎn)與邊（線）、線與多邊形的索引文件。1、點(diǎn)文件：?索引文件：3、面文件：2、弧段文件:?與實(shí)體式相比：優(yōu)點(diǎn)：用建索引的方法消除多邊形數(shù)據(jù)的冗余和不一致，鄰接信息、島信息可在多邊形文件中通過(guò)是否公共弧段號(hào)的方式查詢。缺點(diǎn)：表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系較繁瑣，給相鄰運(yùn)算、消除無(wú)用邊、處理島信息、檢索拓?fù)潢P(guān)系等帶來(lái)困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯(cuò)。點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)1x1,y1弧段號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)點(diǎn)號(hào)A527,8,9,10面號(hào)弧段號(hào)P1A,B,CMapGIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第29頁(yè)。精選2021版課件30索引式編碼實(shí)例點(diǎn)與線之間的樹狀索引

線與多邊形之間的樹狀索引

GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第30頁(yè)。精選2021版課件313雙重獨(dú)立式編碼簡(jiǎn)稱DIME(DualIndependentMapEncoding)，是美國(guó)人口統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)采用的一種編碼方式，是一種拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)。

1、點(diǎn)文件點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)1x1,y12、線文件:線文件是以線段為記錄單位線號(hào)左多邊形

右多邊形

起點(diǎn)終點(diǎn)L210P1P22103、面文件面號(hào)線號(hào)P1L210,L109…關(guān)聯(lián)鄰接關(guān)聯(lián)連通拓?fù)潢P(guān)系明確在DIME中做如下改進(jìn)：將以線段為記錄單位改為以弧段為單位鏈狀雙重獨(dú)立式編碼GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第31頁(yè)。精選2021版課件324鏈狀雙重獨(dú)立式編碼(拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu))?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(lái)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)。?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：多邊形文件、弧段文件、弧段坐標(biāo)文件、結(jié)點(diǎn)文件。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第32頁(yè)。精選2021版課件33鏈狀雙重獨(dú)立式編碼四個(gè)文件1、弧段坐標(biāo)文件：弧段號(hào)坐標(biāo)系列（串)Ax2,y2,X10,y10…2、弧段文件：鏈—面，鏈—結(jié)點(diǎn)關(guān)系弧段號(hào)

左多邊形

右多邊形

起點(diǎn)終點(diǎn)AP1P2253、多邊形文件多邊形號(hào)弧段號(hào)

P1A,B,-C4、點(diǎn)拓?fù)湮募航Y(jié)點(diǎn)—鏈關(guān)系點(diǎn)號(hào)

弧段號(hào)

2A,B,D在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，多邊形（面）的邊界被分割成一系列的線（弧、鏈、邊）和點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）等拓?fù)湟兀c(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系在屬性表中定義，多邊形邊界不重復(fù)。

MapGIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第33頁(yè)。精選2021版課件34鏈狀雙重獨(dú)立編碼實(shí)例弧段文件弧段號(hào) 起始點(diǎn) 終結(jié)點(diǎn) 左多邊形 右多邊形 a 5 1 O Ab 8 5 E Ac 16 8 E Bd 19 5 O Ee 15 19 O Df 15 16 D Bg 1 15 O Bh 8 1 A Bi 16 19 D Ej 31 31 B C 弧段坐標(biāo)文件弧段號(hào) 點(diǎn)號(hào) a 5,4,3,2,1 b 8,7,6,5 c 16,17,8 d 19,18,5 e 15,23,22,21,20,19 f 15,16, g 1,10,11,12,13,14,15 h 8,9,1 i 16,19 j 31,30,29,28,27,26,25,24,31 多邊形文件多邊形號(hào) 弧段號(hào) 周長(zhǎng)面積中心點(diǎn)坐標(biāo)

A h,b,a B g,f,c,h,-j C j D e,i,f E c,i,d,b

GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第34頁(yè)。精選2021版課件35鏈狀雙重獨(dú)立式編碼的特點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系明確，也能表達(dá)島信息，而且以弧段為記錄單位，滿足實(shí)際應(yīng)用需要。因?yàn)橐话銛?shù)字化一條街道時(shí)，必然有許多中間點(diǎn)，但我們?cè)谧隹臻g分析是卻沒有必要以這些中間點(diǎn)所組成的折線為研究對(duì)象，而應(yīng)以整條弧段（某條街道）為研究對(duì)象.

被一些成熟的商品化軟件采用，如ARC/INFO軟件。例：ARC文件：二進(jìn)制文件:弧段號(hào)點(diǎn)數(shù)坐標(biāo)串在GIS數(shù)據(jù)輸入中，建拓?fù)涫侵附o圖形數(shù)據(jù)（點(diǎn)、線、面）增加拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如ARC/INFO中，在ARCEDIT中輸入圖形后，需用BUILD建圖形拓?fù)洌唧w生成許多文件，如AAT，PAT等.INFO：屬性表如AAT（ArcAttributeTable）用戶標(biāo)識(shí)碼，表明地物類型當(dāng)圖形數(shù)據(jù)修改、刪除、增加點(diǎn)、線、面要素后，其拓?fù)潢P(guān)系也發(fā)生改變，所以，需重新建拓?fù)洹；《翁?hào)USER_IDLPOLYRPOLYFROM_NODETO_NODE其它屬性:(名稱)GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第35頁(yè)。精選2021版課件36§3-3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）將地理區(qū)域劃分為網(wǎng)格陣列。位置由行，列號(hào)定義，屬性為柵格單元的值。一、圖形表示22122332333233323332點(diǎn)：由單個(gè)柵格表達(dá)。線：由沿線走向有相同屬性取值的一組相鄰柵格表達(dá)。面：由沿線走向有相同屬性取值的一片柵格表達(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，柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格(象元)的大小與地表相應(yīng)單元的大小之比，當(dāng)象元所表示的面積較大時(shí)，對(duì)長(zhǎng)度、面積等的量測(cè)有較大影響。每個(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)生屬性方面的偏差。333GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第36頁(yè)。精選2021版課件37二、柵格數(shù)據(jù)組織——針對(duì)一個(gè)柵格單元對(duì)應(yīng)多個(gè)屬性值的多層?xùn)鸥裎募??？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)22222aaaaa22土壤植被組織方法GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第37頁(yè)。精選2021版課件38組織方法方法c：以層為基礎(chǔ)，每層內(nèi)以多邊形為序記錄多邊形的屬性值和多邊形內(nèi)各象元的坐標(biāo)。節(jié)約用于存儲(chǔ)屬性的空間。將同一屬性的制圖單元的n個(gè)象元的屬性只記錄一次，便于地圖分析和制圖處理。方法a：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。N層中只記錄一層的象元位置，節(jié)約大量存儲(chǔ)空間，柵格個(gè)數(shù)很多。方法b：每層每個(gè)象元的位置、屬性一一記錄，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，但浪費(fèi)存儲(chǔ)。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第38頁(yè)。精選2021版課件39三、柵格結(jié)構(gòu)的建立1、

手工獲取，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個(gè)決定其網(wǎng)格代碼。2、掃描儀掃描專題圖的圖像數(shù)據(jù){行、列、顏色（灰度）}，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)。3、

由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來(lái)。4、

遙感影像數(shù)據(jù)，對(duì)地面景象的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來(lái)的象素值序列。5、

格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)，當(dāng)屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)DEM，通過(guò)DEM內(nèi)插得到。（一）建立途徑（二）柵格系統(tǒng)的確定(三)柵格代碼的確定GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第39頁(yè)。精選2021版課件40（二）柵格系統(tǒng)的確定1、

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)，什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(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)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GIS，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，并分別采用公里網(wǎng)的縱橫坐標(biāo)軸作為柵格系統(tǒng)的坐標(biāo)軸。22122332333233323332GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第40頁(yè)。精選2021版課件412、

柵格單元的尺寸1）原則：應(yīng)能有效地逼近空間對(duì)象的分布特征，又減少數(shù)據(jù)的冗余度。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，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)成本就越高，處理速度越慢。2）方法：用保證最小多邊形的精度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定尺寸經(jīng)驗(yàn)公式：

h為柵格單元邊長(zhǎng)

Ai為區(qū)域所有多邊形的面積。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第41頁(yè)。精選2021版課件42(三)柵格代碼（屬性值）的確定

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(lái)確定柵格屬性值。1、中心點(diǎn)法：取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。2、面積占優(yōu)法：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)。

3、重要性法：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較小的要素，特別是點(diǎn)、線地理要素。

4、長(zhǎng)度占優(yōu)法——每個(gè)柵格單元的值由該柵格中線段最長(zhǎng)的實(shí)體的屬性來(lái)確定。ABbaa2

1GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第42頁(yè)。精選2021版課件43確定實(shí)例CAB百分比法面積占優(yōu)重要性中心點(diǎn)法A連續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物A分類較細(xì)、地物斑塊較小AB為了逼近原始數(shù)據(jù)精度，除了采用這幾種取值方法外，還可以采用縮小單個(gè)柵格單元的面積，增加?xùn)鸥駟卧倲?shù)的方法。GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第43頁(yè)。精選2021版課件44四、柵格數(shù)據(jù)編碼方法1、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，逐行記錄代碼數(shù)據(jù)。1）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；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。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)。分為：無(wú)損壓縮：在編碼過(guò)程中信息沒有丟失，經(jīng)過(guò)解碼可恢復(fù)原有的信息---信息保持編碼。有損壓縮：為最大限度壓縮數(shù)據(jù)，在編碼中損失一些認(rèn)為不太重要的信息，解碼后，這部分信息無(wú)法恢復(fù)。--信息不保持編碼。

GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第44頁(yè)。精選2021版課件452、行程編碼（變長(zhǎng)編碼）：將原圖表示的數(shù)據(jù)矩陣變?yōu)閿?shù)據(jù)對(duì)：1）屬性碼，長(zhǎng)度，行號(hào)（可不要）長(zhǎng)度：連續(xù)相同碼值的柵格個(gè)數(shù)。2）屬性碼，點(diǎn)位.例如:(A,4),(A,1),(B,4),(A,2),(B,2),(A,2),(B,2)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)，則壓縮越大，適用于類型區(qū)域面積較大的專題圖，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(fù)雜程度成反比）。這種編碼在柵格加密時(shí)，數(shù)據(jù)量不會(huì)明顯增加，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(yùn)算簡(jiǎn)單，且易于檢索，疊加，合并等操作，這種編碼應(yīng)用廣泛。AAAAABBBAABBAABB

GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第45頁(yè)。精選2021版課件463、塊碼----游程編碼向二維擴(kuò)展采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的若干柵格。數(shù)據(jù)對(duì)組成：（初始行、列，半徑，屬性值）特點(diǎn)：具有可變分辨率，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。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)雜程度的提高而降低分辯率。依次掃描，編過(guò)的不重復(fù)。12345678104477777244444777344448877400488877500888878600088888700008888800000888如：（1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7)…GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第46頁(yè)。精選2021版課件47練習(xí):塊狀編碼12345678104477777244444777344448877400488877500888878600088888700008888800000888GIS地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共53頁(yè)，當(dāng)前為第47頁(yè)。精選2021版課件484、鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman鏈碼、邊界鏈碼1）首先定義一個(gè)3x3窗口，中間柵格的走向有8種可能，并將這8種可能0~7進(jìn)行編碼。2）記下地物屬性碼和起點(diǎn)行、列后，進(jìn)行追蹤，得到矢量鏈.將柵格數(shù)據(jù)（線狀地物面域邊界）表示為矢量鏈的記錄鏈?zhǔn)骄幋a表aaaaaaab屬性碼起點(diǎn)行起點(diǎn)列鏈碼a14556656