第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)化其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)組織的形式，是適合于計(jì)算機(jī)存儲、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)；對空間數(shù)據(jù)而言則是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述，是對數(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。第一節(jié)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：柵格結(jié)構(gòu)是最簡單最直接的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)象元或象素，由行、列定義，并包含一個(gè)代碼表示該象素的屬性類型或量值，或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。因此，柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。柵格數(shù)據(jù)實(shí)際就是像元陣列，每個(gè)像元由行列確定它的位置。由于柵格結(jié)構(gòu)是按一定的規(guī)則排列的，所表示的實(shí)體位置很容易隱含在數(shù)據(jù)文件的存儲結(jié)構(gòu)中，且行列坐標(biāo)可以很容易地轉(zhuǎn)為其它坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。遙感影像是典型的柵格結(jié)構(gòu)，每個(gè)象元的數(shù)值表示影像的灰度等級。點(diǎn)線面點(diǎn)：為一個(gè)像元線：在一定方向上連接成串的相鄰像元集合。面：聚集在一起的相鄰像元集合。B,B,B,B,B,R,B,B,E,E,B,E,H,B,R,B,B,B,E,E,B,E,B,B,R,P,P,B,E,B,

E,B,B,B,R,P,P,B,B,B,B,B,B,R,P,P,B,B,B,B,B,B,B,R,B,B,B,B,B,B,B,B,B,R,B,B,B,B,B,B,B,B,R,B,B,B,B,B,H,B,B,B,R,B,B,B,B,B,B,B,B,R,R,B,B,B,B,B,B,B柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)離散的量化柵格值表示空間對象。位置隱含，屬性明顯。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于擴(kuò)充、修改，易于與遙感數(shù)據(jù)結(jié)合，但數(shù)據(jù)量大。適合于高級語言作文件或矩陣處理。存在幾何和屬性誤差。獲得柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的途徑目讀法：在地圖上均勻劃分網(wǎng)格，逐個(gè)網(wǎng)格地確定其代碼；矢量數(shù)字化法：用數(shù)字化儀得到矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，再轉(zhuǎn)換成柵格結(jié)構(gòu)；掃描數(shù)字化：逐點(diǎn)掃描地圖，將掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣和再編碼；分類影像輸入：將經(jīng)過分類解譯的遙感影像數(shù)據(jù)直接或重采樣后輸入系統(tǒng)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和重采樣的方法1、決定柵格代碼時(shí)盡量保持地表的真實(shí)性，保證最大的信息容量。2、縮小單個(gè)柵格單元的面積，即增加?xùn)鸥駟卧倲?shù)，行列數(shù)也相應(yīng)增加。原則：需盡可能保持原圖或原始數(shù)據(jù)精度！柵格數(shù)據(jù)的幾何誤差

在下圖中，ac的距離應(yīng)為5，但在柵格結(jié)構(gòu)中，如以像元邊線計(jì)算則為7，以像元為單位則為4。三角形abc的面積應(yīng)為6個(gè)平方單位，而在柵格結(jié)構(gòu)中則為7個(gè)平方單位，這種誤差隨像元的增大而增加。abc345abcac距離:7/4(5)面積:7(6)4柵格數(shù)據(jù)的屬性誤差在一個(gè)柵格的地表范圍內(nèi)，可能存在具有不同屬性的地理實(shí)體，如可能存在多于一種的地物，而表示在相應(yīng)的柵格結(jié)構(gòu)中常常只能是一個(gè)代碼，因此出現(xiàn)屬性誤差。如何選取主要地物的問題？柵格數(shù)據(jù)單元屬性值確定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。決定柵格單元代碼的方式在決定柵格代碼時(shí)盡量保持地表的真實(shí)性，保證最大的信息容量。下圖所示的一塊矩形地表區(qū)域，內(nèi)部含有A、B、C三種地物類型，O點(diǎn)為中心點(diǎn)，將這個(gè)矩形區(qū)域近似地表示為柵格結(jié)構(gòu)中的一個(gè)柵格單元。決定柵格單元代碼的方式

——中心點(diǎn)法用處于柵格中心處的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格代碼，在上圖所示的矩形區(qū)域中，中心點(diǎn)O落在代碼為C的地物范圍內(nèi)，按中心點(diǎn)法的規(guī)則，該矩形區(qū)域相應(yīng)的柵格單元代碼為C。中心點(diǎn)法常用于具有連續(xù)分布特性的地理要素，如降雨量分布、人口密度圖等。決定柵格單元代碼的方式

——面積占優(yōu)法以占矩形區(qū)域面積最大的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格單元的代碼，在上圖所示的例子中，顯見B類地物所占面積最大，故相應(yīng)柵格代碼定為B。面積占優(yōu)法常用于分類較細(xì)，地物類別斑塊較小的情況。決定柵格單元代碼的方式

——重要性法根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性，選取最重要的地物類型決定相應(yīng)的柵格單元代碼，假設(shè)上圖中A類最重要的地物類型，即A比B和C類更為重要，則柵格單元的代碼應(yīng)為A。重要性法常用于具有特殊意義而面積較小的地理要素，特別是點(diǎn)、線狀地理要素，如城鎮(zhèn)、交通樞紐、交通線、河流水系等，在柵格中代碼應(yīng)盡量表示這些重要地物。決定柵格單元代碼的方式

——百分比法根據(jù)矩形區(qū)域內(nèi)各地理要素所占面積的百分比數(shù)確定柵格單元的代碼，如可記面積最大的兩類BA，也可以根據(jù)B類和A類所占面積百分比數(shù)在代碼中加入數(shù)字。柵格數(shù)據(jù)的編碼方式直接?xùn)鸥窬幋a壓縮編碼方式直接?xùn)鸥窬幋a（1）這是最簡單直觀而又非常重要的一種柵格結(jié)構(gòu)編碼方法，通常稱這種編碼的圖像文件為網(wǎng)格文件或柵格文件，柵格結(jié)構(gòu)不論采用何種壓縮編碼方法，其邏輯原型都是直接編碼網(wǎng)格文件。直接?xùn)鸥窬幋a（2）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，可以每行都從左到右逐個(gè)象元記錄，也可以奇數(shù)行地從左到右而偶數(shù)行地從右向左記錄，為了特定目的還可采用其他特殊的順序。一些常用的柵格排列順序柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法壓縮編碼的目的是用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可能多的信息，其類型又有信息無損編碼和信息有損編碼之分。在地理信息系統(tǒng)中多采用信息無損編碼，而對原始遙感影像進(jìn)行壓縮編碼時(shí)，有時(shí)也采取有損壓縮編碼方法。柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法信息無損編碼是指編碼過程中沒有任何信息損失，通過解碼操作可以完全恢復(fù)原來的信息；信息有損編碼是指為了提高編碼效率，最大限度地壓縮數(shù)據(jù)，在壓縮過程中損失一部分相對不太重要的信息，解碼時(shí)這部分難以恢復(fù)。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（1）

——鏈?zhǔn)骄幋a(ChainCodes)又稱為弗里曼鏈碼（Freeman）或邊界鏈碼。該方法將線狀地物和面狀地物的邊界表示為：由某一起點(diǎn)開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈。鏈?zhǔn)骄幋a的前兩位數(shù)字表示起點(diǎn)的行、列數(shù)，從第三個(gè)數(shù)字開始表示單位矢量的方向。前提：規(guī)定單位矢量的方向！柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（1）

——鏈?zhǔn)骄幋a(ChainCodes)如果右圖中面狀地物的起點(diǎn)為像元(10，1)，則其邊界按順時(shí)針方向的鏈?zhǔn)骄幋a為：

10，1，7，0，1，0，7，1，7，0，0，2，3，2，2，1，0，7，0，0，0，0，2，4，3，4，4，3，4，4，5，4，5，4，5，4，5，4，6，6。01234567柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（1）

——鏈?zhǔn)骄幋a(ChainCodes)優(yōu)點(diǎn)：可有效地壓縮柵格數(shù)據(jù)，對于估算面積、長度、轉(zhuǎn)折方向的凹凸度等運(yùn)算十分方便，比較適合于存儲圖形數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：對邊界進(jìn)行合并和插入等修改編輯工作比較困難，對局部的修改將改變整體結(jié)構(gòu)，效率較低，而且由于鏈碼以每個(gè)區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯吔纾噜弲^(qū)域的邊界將被重復(fù)存儲而產(chǎn)生冗余。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（2）

——游程長度編碼(Run—LengthCodes)游程長度編碼是柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法，它的基本思路是：對于一幅柵格圖像，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點(diǎn)具有相同的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復(fù)的記錄內(nèi)容。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（2）

——游程長度編碼(Run—LengthCodes)其方法有兩種方案：一種編碼方案是，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的代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。沿行方向編碼：（0，1），（4，2），（7，5）；（4，5），（7，3）；（4，4），（8，2），（7，2）；（0，2），（4，1），（8，3），（7，2）；（0，2），（8，4），（7，1），（8，1）；(0，3)，(8，5)；(0，4)，(8，4)；(0，5)，(8，3)。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（2）

——游程長度編碼(Run—LengthCodes)另一種游程長度編碼方案就是逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼。編碼如下（沿列方向）：（1，0），（2，4），（4，0），（1，4），（4，0）；（1，4），（5，8），（6，0）；（1，7），（2，4），（4，8），（7，0）；（1，7），（2，4），（3，8），（8，0）；（1，7），（3，8）；（1，7），（6，8）；（1，7），（5，8）柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（2）

——游程長度編碼(Run—LengthCodes)游程長度編碼壓縮數(shù)據(jù)是十分有效又簡便的。事實(shí)上，壓縮比的大小是與圖的復(fù)雜程度成反比的，在變化多的部分，游程數(shù)就多，變化少的部分游程數(shù)就少，圖件越簡單，壓縮效率就越高。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（2）

——游程長度編碼(Run—LengthCodes)游程長度編碼在柵格壓縮時(shí)，數(shù)據(jù)量沒有明顯增加，壓縮效率較高，且易于檢索，疊加合并等操作，運(yùn)算簡單，適用于機(jī)器存儲容量小，數(shù)據(jù)需大量壓縮，而又要避免復(fù)雜的編碼解碼運(yùn)算增加處理和操作時(shí)間的情況。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（3）

——塊式編碼(BlockCodes)塊式編碼是將游程長度編碼擴(kuò)大到二維的情況，把多邊形范圍劃分成由像元組成的正方形，然后對各個(gè)正方形進(jìn)行編碼。如圖：塊式編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置（行號，列號）和邊長，再加上記錄單元的代碼組成。根據(jù)這一編碼原則，上述多邊形只需12個(gè)單位正方形。5個(gè)4單位的正方形和2個(gè)16單位的正方形就能完整表示，總共要41個(gè)數(shù)據(jù)，其中19對坐標(biāo)，3個(gè)塊的半徑。具體編碼如下（1，1，2，9），（1，3，1，9），（1，4，1，9），（1，5，2，0），（1，7，2，0），（2，3，1，9）……柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（3）

——塊式編碼(BlockCodes)

在實(shí)際應(yīng)用中，柵格劃分細(xì)，數(shù)據(jù)冗余多的多，才能顯出壓縮編碼的效果，而且還可以作一些技術(shù)處理，如行號可以通過行間標(biāo)記而省去記錄，行號和半徑等也不必用雙字節(jié)整數(shù)來記錄，可進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)冗余。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（3）

——塊式編碼(BlockCodes)

塊碼具有可變的分辨率，即代碼變化小時(shí)圖塊大，就是說在區(qū)域圖斑內(nèi)部分辨率低；反之，分辨率高以小塊記錄區(qū)域邊界地段，以此達(dá)到壓縮的目的。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（3）

——塊式編碼(BlockCodes)

塊碼與游程長度編碼相似，隨著圖形復(fù)雜程度的提高而降低效率，就是說圖斑越大，壓縮比越高；圖斑越碎，壓縮比越低。塊碼在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作時(shí)有明顯的優(yōu)越性。然而在某些操作時(shí)，則必須把游程長度編碼和塊碼解碼，轉(zhuǎn)換為基本柵格結(jié)構(gòu)進(jìn)行。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

四叉樹又稱四元樹或四分樹，是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一，絕大部分圖形操作和運(yùn)算都可以直接在四叉樹結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)，因此四叉樹編碼既壓縮了數(shù)據(jù)量，又可大大提高圖形操作的效率。四叉樹將整個(gè)圖像區(qū)逐步分解為一系列被單一類型區(qū)域內(nèi)含的方形區(qū)域，最小的方形區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)柵格象元。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

分割的原則：將圖像區(qū)域劃分為四個(gè)大小相同的象限，而每個(gè)象限又可根據(jù)一定規(guī)則判斷是否繼續(xù)等分為次一層的四個(gè)象限，其終止判據(jù)是，不管是哪一層上的象限，只要?jiǎng)澐值絻H代表一種地物或符合既定要求的少數(shù)幾種地物時(shí)，則不再繼續(xù)劃分，否則一直劃分到單個(gè)柵格象元為止。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

優(yōu)點(diǎn)：便于計(jì)算多邊形的數(shù)量特征；陣列各部分的分辨率可變，既可以精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可以減少存儲量；柵格到四叉樹的結(jié)構(gòu)互換比其它壓縮方法容易；對多邊形中嵌套的異類小多邊形表示較為方便。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換的不確定性，用同一形狀和大小的多邊形可能得出多種不同的四叉樹結(jié)構(gòu)，故不利于形狀分析和模式識別。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（5）

——八叉樹編碼

八叉樹結(jié)構(gòu)就是將空間區(qū)域不斷地分解為八個(gè)同樣大小的子區(qū)域（即將一個(gè)六面的立方體再分解為八個(gè)相同大小的小立方體），同一區(qū)域的屬性相同。八叉樹主要用來解決地理信息系統(tǒng)中的三維問題。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)分層土壤地貌森林建筑物ZYX柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)組織柵格數(shù)據(jù)文件像元1X坐標(biāo)Y坐標(biāo)層2屬性值層1屬性值…層n屬性值…像元2像元n柵格數(shù)據(jù)文件層1像元1層2…X,Y,屬性值像元2X,Y,屬性值……像元nX,Y,屬性值層n柵格數(shù)據(jù)文件層1多邊形1層2…屬性值像元1坐標(biāo)…多邊形N像元n坐標(biāo)層n柵格數(shù)據(jù)的各種壓縮編碼方式的比較壓縮編碼方式特點(diǎn)鏈?zhǔn)骄幋a

對線狀和面狀地理實(shí)體的表示有很強(qiáng)的壓縮能力；具有一定的運(yùn)算功能；探測邊界急彎和凹進(jìn)部分等比較容易；類似矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比較適合存儲圖形數(shù)據(jù)。對疊置運(yùn)算很難實(shí)施；對局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)；效率較低；相鄰多邊形的邊界被重復(fù)存儲從而產(chǎn)生冗余。游程長度編碼

在柵格加密時(shí)，數(shù)據(jù)量沒有明顯增加，壓縮效率較高，易于進(jìn)行檢索、疊加、合并等操作，運(yùn)算簡單。塊狀編碼

對大而簡單的多邊形更有效；在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作有明顯的優(yōu)勢。四叉樹編碼

能容易而有效地計(jì)算多邊形的數(shù)量特征；陣列各部分的分辨率是可變的，既精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存儲量；與簡單柵格的相互轉(zhuǎn)換比較容易；多邊形中嵌套小多邊形比較方便。具有轉(zhuǎn)換的不確定性，不利于形狀分析和模式識別。第二節(jié)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過記錄空間對象的坐標(biāo)及空間關(guān)系來表達(dá)空間對象的位置。即通過記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線、多邊形等地理實(shí)體，坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長度和面積的精確定義。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標(biāo)的方式，盡可能地將點(diǎn)、線、面地理實(shí)體表現(xiàn)得精確無誤。其坐標(biāo)空間假定為連續(xù)空間，不必象柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)那樣進(jìn)行量化處理。因此矢量數(shù)據(jù)能更精確地定義位置、長度和大小。

由于以下原因，不可能得到絕對精確的值：表示坐標(biāo)的計(jì)算機(jī)字長有限；所有矢量輸出設(shè)備的分辨率比柵格設(shè)備高，但也有一定的步長；矢量法輸入時(shí)選取的點(diǎn)不可能太多；人工輸圖時(shí)存在不可避免的定位誤差。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)用離散的點(diǎn)描述空間對象與特征，定位明顯，屬性隱含。用拓?fù)潢P(guān)系描述空間對象之間的關(guān)系。面向目標(biāo)操作，精度高，數(shù)據(jù)冗余度小。與遙感等圖象數(shù)據(jù)難以結(jié)合。輸出圖形質(zhì)量好，精度高。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)通過記錄空間對象的坐標(biāo)及空間關(guān)系來表達(dá)空間對象的位置。點(diǎn)：空間的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)；線：多個(gè)點(diǎn)組成的弧段；面：多個(gè)弧段組成的封閉多邊形；點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體包括由單獨(dú)一對x，y坐標(biāo)定位的一切地理或制圖實(shí)體。在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，除點(diǎn)實(shí)體的x，y坐標(biāo)外還應(yīng)存儲其它一些與點(diǎn)實(shí)體有關(guān)的數(shù)據(jù)來描述點(diǎn)實(shí)體的類型、制圖符號和顯示要求等。點(diǎn)是空間上不可再分的地理實(shí)體，可以是具體的也可以是抽象的，如地物點(diǎn)、文本位置點(diǎn)或線段網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)等。線實(shí)體線實(shí)體可以定義為直線元素組成的各種線性要素，直線元素由兩對以上的x，y坐標(biāo)定義。最簡單的線實(shí)體只存儲它的起止點(diǎn)坐標(biāo)、屬性、顯示符等有關(guān)數(shù)據(jù)。例如，線實(shí)體輸出時(shí)可能用實(shí)線或虛線描繪，這類信息屬符號信息，它說明線實(shí)體的輸出方式。雖然線實(shí)體并不是以虛線存儲，仍可用虛線輸出。線實(shí)體主要用來表示線狀地物(公路、水系、山脊線)、符號線和多邊形邊界，有時(shí)也稱為“弧”、“鏈”、“串”等。唯一標(biāo)識是系統(tǒng)排列序號：線標(biāo)識碼可以標(biāo)識線的類型；起始點(diǎn)和終止點(diǎn)可以用點(diǎn)號或直接用坐標(biāo)表示；顯示信息是顯示線的文本或符號等；與線相聯(lián)的非幾何屬性可以直接存儲于線文件中，也可單獨(dú)存儲，而由標(biāo)識碼聯(lián)接查找。面實(shí)體多邊形（區(qū)域）數(shù)據(jù)是描述地理信息的最重要的一類數(shù)據(jù)。在區(qū)域?qū)嶓w中，具有名稱屬性和分類屬性的，多用多邊形表示，如行政區(qū)、土地類型、植被分布等；具有標(biāo)量屬性的，有時(shí)也用等值線描述（如地形、降雨量等）。

多邊形矢量編碼，不但要表示位置和屬性，更重要的是能表達(dá)區(qū)域的拓?fù)涮卣鳎缧螤?、鄰域和層次結(jié)構(gòu)等，以便使這些基本的空間單元可以作為專題圖的資料進(jìn)行顯示和操作，由于要表達(dá)的信息十分豐富，基于多邊形的運(yùn)算多而復(fù)雜，因此多邊形矢量編碼比點(diǎn)和線實(shí)體的矢量編碼要復(fù)雜得多，也更為重要。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式按功能和方法分為：實(shí)體式索引式雙重獨(dú)立式鏈狀獨(dú)立式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（1）

—實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）構(gòu)成多邊形邊界的各個(gè)線段，以多邊形為單位進(jìn)行組織，只記錄空間對象的位置坐標(biāo)和屬性信息，不記錄拓?fù)潢P(guān)系。實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）——多邊形數(shù)據(jù)實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）——多邊形數(shù)據(jù)文件實(shí)體式編碼優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)點(diǎn)：（1）編碼容易；（2）數(shù)字化操作簡單（3）數(shù)據(jù)編排直觀缺點(diǎn)：(1)相鄰多邊形的公共邊界要數(shù)字化兩遍，造成數(shù)據(jù)冗余存儲，可能導(dǎo)致輸出的公共邊界出現(xiàn)間隙或重疊；(2)缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓?fù)潢P(guān)系；(3)島只作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒有建立與外界多邊形的聯(lián)系；（4）不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤。實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）編碼方式特征無拓?fù)潢P(guān)系，主要用于顯示、輸出及一般查詢；公共邊重復(fù)存儲，存在數(shù)據(jù)冗余，難以保證數(shù)據(jù)獨(dú)立性和一致性；多邊形分解和合并不易進(jìn)行，鄰域處理較復(fù)雜；處理嵌套多邊形比較麻煩。實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）編碼方式

存儲及適用范圍存儲：獨(dú)立存儲：空間對象位置直接跟隨空間對象；點(diǎn)位字典：點(diǎn)坐標(biāo)獨(dú)立存儲，線、面由點(diǎn)號組成適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復(fù)雜的空間分析矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（2）

—索引式

索引式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用樹狀索引以減少數(shù)據(jù)冗余并間接增加鄰域信息。具體方法：對所有邊界點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對以順序方式存儲，由點(diǎn)索引與邊界線號相聯(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)。索引式編碼方式——樹狀索引圖線與多邊形之間的樹狀索引點(diǎn)與線之間的樹狀索引索引式編碼優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)點(diǎn)：（1）相鄰多邊形邊界無數(shù)據(jù)冗余；（2）簡化或合并復(fù)雜邊界線或多邊形時(shí)可不必改造索引表；（3）鄰域信息和島狀信息可以通過對多邊形文件的線索引處理得到。缺點(diǎn)：(1)線索引處理比較繁瑣，給鄰域函數(shù)運(yùn)算、消除無用邊、處理島狀信息以及檢查拓?fù)潢P(guān)系等帶來一定的困難；（2）編碼表要以人工方式建立，工作量大且容易出錯(cuò)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（3）

——雙重獨(dú)立式對任何一條線段，用其兩端的節(jié)點(diǎn)及相鄰面域來表示；（拓?fù)洌├眠@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。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（3）

——雙重獨(dú)立式

——雙重獨(dú)立式

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（3）線號左多邊形右多邊形起點(diǎn)終點(diǎn)aOA18bOA21cOB32dOB43eOB54fOC65gOC76hOC87iCA89jCB95kCD1210lCD1112mCD1011nBA92

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（4）

——鏈狀雙重獨(dú)立式

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)。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。多邊形矢量數(shù)據(jù)多邊形文件弧段文件弧段坐標(biāo)文件矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)表達(dá)屬性特征類型類別特征：是什么說明信息：同類目標(biāo)的不同特征屬性特征表達(dá)類別特征：類型編碼說明信息：屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表格圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接通過目標(biāo)識別符或內(nèi)部記錄號實(shí)現(xiàn)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)表達(dá)點(diǎn)狀對象目標(biāo)標(biāo)識目標(biāo)標(biāo)識地物編碼坐標(biāo)關(guān)聯(lián)的線目標(biāo)精度控制點(diǎn)等級測量單位測量年限線狀對象目標(biāo)標(biāo)識目標(biāo)標(biāo)識地物編碼坐標(biāo)串起點(diǎn)、終點(diǎn)、左面、右面路面材料等級修建時(shí)間寬度管養(yǎng)單位…………面狀對象目標(biāo)標(biāo)識目標(biāo)標(biāo)識地物編碼邊界目標(biāo)號建筑日期所有者建筑面積建筑單位結(jié)構(gòu)……空間對象地物編碼地物名稱制圖顏色幾何類型制圖符號編碼屬性表明地物類型特征與制圖屬性第三節(jié)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)換矢量數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：表示地理數(shù)據(jù)的精度較高嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量小完整的描述空間關(guān)系圖形輸出精確美觀圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新、綜合都能實(shí)現(xiàn)面向目標(biāo)，不僅能表達(dá)屬性，而且能方便的記錄每個(gè)目標(biāo)的具體屬性信息缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜矢量疊置較為復(fù)雜數(shù)學(xué)模擬比較困難技術(shù)復(fù)雜，特別是軟硬件柵格數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單空間數(shù)據(jù)的疊置和組合方便各類空間分析很易于進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬方便缺點(diǎn)：圖形數(shù)據(jù)量大用大像元減少數(shù)據(jù)量時(shí)，精度和信息量受損地圖輸出不美觀難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系投影變換比較費(fèi)時(shí)柵格、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇原則要素還是位置？可獲取的數(shù)據(jù)定位要素的必要精度需要什么類型的要素需要什么類型的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)所需空間分析類型生產(chǎn)地圖類型矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

——點(diǎn)的變換

矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

——矢量線段的變換如下圖：先標(biāo)出兩端點(diǎn)的行數(shù)i為3和10；然后分別確定直線經(jīng)過的4，5，6，7，8，9六行中的哪一列與直線相交；以第7行為例，找到第7行（i=7)中心的y值是多少，就可求出相應(yīng)的j值；同法計(jì)算其它行的j值；用本直線的屬性值填充直線經(jīng)過的網(wǎng)格。2211(x,y)(x,y)(x,y)矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

——多邊形數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換從多邊形的起點(diǎn)依次記錄每一點(diǎn)左邊面域值；對多邊形的每一條邊轉(zhuǎn)換成柵格形式；進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理，使節(jié)點(diǎn)的柵格值唯一而準(zhǔn)確；從第一行起逐行按列的先后順序排序，使得到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等同于柵格數(shù)據(jù)壓