第一講空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

知識回顧空間對象的三種關(guān)系如何理解拓撲關(guān)系空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系有哪幾種形式1地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)31矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.1概念矢量

矢量也叫向量，數(shù)學(xué)上稱“具有大小和方向的量”為向量。在計算機圖形中，相鄰兩結(jié)點間的弧段長度表示大小，弧段兩端點的順序表示方向，因此弧段也是一個直觀的矢量。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式；矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按其是否明確表示地理實體間的空間關(guān)系分為實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩大類。5矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只記錄空間對象的位置坐標和屬性信息，不記錄拓撲關(guān)系。存儲：獨立存儲：空間對象位置直接跟隨空間對象；點位字典：點坐標獨立存儲，線、面由點號組成特征無拓撲關(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)獨立性和一致性多邊形分解和合并不易進行，鄰域處理較復(fù)雜；處理嵌套多邊形比較麻煩適用范圍：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)點：位置：（x，y）

屬性：符號線：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)

屬性：符號—形狀、顏色、尺寸思考練習(xí)：矢量數(shù)據(jù)編碼

多邊形數(shù)據(jù)項

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)（一）索引式結(jié)構(gòu)對所有點的坐標按順序建坐標文件，再建點與邊（線）、線與多邊形的索引文件,形成樹狀索引結(jié)構(gòu)。1234567891011

1213

1415PPPMap1、點文件：點號坐標1x1,y1索引文件舉例：面號弧段號P1A,B,C3、面文件：2、弧段文件:弧段號起點終點點號A527,8,9,10與實體式相比：優(yōu)點：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是否公共弧段號的方式查詢。缺點：表達拓撲關(guān)系較繁瑣，給相鄰運算、消除無用邊、處理島信息、檢索拓撲關(guān)系等帶來困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯。（二）雙重獨立編碼結(jié)構(gòu)1、點文件點號坐標1x1,y12、線文件:線文件是以線段為記錄單位

線號左多邊形

右多邊形

起點終點L210P1P22101234567891011

1213

1415PPP3、面文件面號線號P1L210,L109…關(guān)聯(lián)鄰接關(guān)聯(lián)連通拓撲關(guān)系明確在DIME中做如下改進：將以線段為記錄單位改為以弧段為單位鏈狀雙重獨立式編碼

又稱雙重獨立地圖編碼DIME(Dual

lndependentMapEncoding)是美國人口調(diào)查系統(tǒng)所采用的編碼方法。它通過有向編碼建立了多邊形、邊界、節(jié)點之間的拓撲關(guān)系，DIME是一種拓撲編碼結(jié)構(gòu)，是其它拓撲編碼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。線號左多邊形右多邊形起點終點aOA18bOA21cOB32dOB43eOB54fOC65gOC76hOC87iCA89jCB95kCD1210lCD1112mCD1011nBA92這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)除了通過線文件生成面文件外，還需要點文件

（二）雙重獨立式編碼

鏈狀雙重獨立式編碼是DIME編碼的一種改進。在DIME中，一條邊只能用直線兩端點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弧段（或鏈段），每個弧段可以有許多中間點。在鏈狀雙重獨立式編碼中，主要有四個文件：多邊形文件、弧段文件、弧段坐標文件、結(jié)點文件。（三）鏈狀雙重獨立式編碼--拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

注意：要徹底解決鄰域和島狀信息處理問題必須建立一個完整的拓撲關(guān)系結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)包括以下內(nèi)容：唯一標識，多邊形標識，外包多邊形指針，鄰接多邊形指針，邊界鏈接，范圍（最大和最小x、y坐標值）。采用拓撲結(jié)構(gòu)編碼可以較好地解決空間關(guān)系查詢等問題，但增加了算法的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)庫的大小。矢量編碼最重要的是信息的完整性和運算的靈活性，這是由矢量結(jié)構(gòu)自身的特點所決定的，目前并無統(tǒng)一的最好的結(jié)構(gòu)編碼方法，在具體工作中應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的特點和任務(wù)的要求而靈活設(shè)計。1、弧段坐標文件：弧段號坐標系列（串)Ax2,y2,X10,y10…2、弧段文件：鏈—面，鏈—結(jié)點關(guān)系

弧段號

左多邊形

右多邊形

起點終點AP1P2251234567891011

1213

1415PPP3、面文件:面號弧段號

P1A,B,-C4、點拓撲文件：結(jié)點—鏈關(guān)系

點號

弧段號

2A,B,D思考練習(xí)

如何利用拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三種編碼形式對空間實體進行編碼？弧段文件弧段號 起始點 終結(jié)點 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弧段坐標文件弧段號 點號 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