第二章 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1、NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 地理信息系統(tǒng) 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 地理信息系統(tǒng)系 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 目 錄 o一、地理空間及其表達 o二、地理空間數(shù)據(jù)及其特征 o三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立 o四、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 一、地理空間及其表達一、地

2、理空間及其表達 1、地理空間的概念 n 在地理學(xué)上，地理空間地理空間是指物質(zhì)、能量、信息的存在方式在形態(tài)、結(jié)構(gòu)過 程、 功能關(guān)系上的分布方式和格局及其在時間上的延續(xù)。 n 地理信息系統(tǒng)中的地理空間地理空間概念一般包括地理空間定位框架地理空間定位框架及其所連所連 接的特征實體。接的特征實體。 地理空間定位框架即大地測量控制大地測量控制，由平面控制網(wǎng)平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)高程控制網(wǎng)組成。 n 目前，我國采用的大地坐標(biāo)系為19801980年中國國家大地坐標(biāo)系。年中國國家大地坐標(biāo)系。 n 現(xiàn)在規(guī)定的高程起算基準面為19851985國家高程基準國家高程基準，該基準比原國務(wù)院 批準啟用的“黃海平均海平面”

3、高29mm。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 一、地理空間及其表達一、地理空間及其表達 2、空間實體及其表達 地理空間特征實體地理空間特征實體指具有形狀、屬性和時序特征的空間對象或地理實 體，包括點、線、面、曲面和體。 空間實體的兩種數(shù)據(jù)表達方法：矢量表示法矢量表示法和柵格表示法。柵格表示法。 湖泊 河 道 居民地 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 NANJING UNI

4、VERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 二、地理空間數(shù)據(jù)及其特征二、地理空間數(shù)據(jù)及其特征 1、GIS的空間數(shù)據(jù) （1） GIS空間數(shù)據(jù)的來源 （2） GIS空間數(shù)據(jù)的類型 2、空間數(shù)據(jù)的基本特征 （1） 空間數(shù)據(jù)的基本特征：空間特征空間特征、屬性特征屬性特征和時間特征。時間特征。 （2）空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系：鄰接關(guān)系鄰接關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)系、包含關(guān)系包含關(guān)系。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （3）

5、 空間數(shù)據(jù)的計算機表示：指通過利用確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型來表達指通過利用確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型來表達 空間對象的空間位置、拓撲關(guān)系和屬性信息?？臻g對象的空間位置、拓撲關(guān)系和屬性信息。 以以ARC/INFO基于矢量數(shù)據(jù)模型的系統(tǒng)為例基于矢量數(shù)據(jù)模型的系統(tǒng)為例: 1）從邏輯上將空間數(shù)據(jù)抽象為不同的專題或?qū)印?2）將一個專題層的地理要素或?qū)嶓w分解為點、線或面狀目標(biāo)，并以 弧段為基本存儲目標(biāo)。 2、空間數(shù)據(jù)的基本特征 二、地理空間數(shù)據(jù)及其特征二、地理空間數(shù)據(jù)及其特征 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)

6、構(gòu) 遙感學(xué)院 3）對目標(biāo)進行數(shù)字化表示： n對每個弧段目標(biāo)分配一個用戶標(biāo)識碼； n定位數(shù)據(jù)由一系列坐標(biāo)定義； n弧段的拓撲關(guān)系由該弧段的始結(jié)點、終結(jié)點，左多邊形和右多 邊形四個數(shù)據(jù)項組成； n弧段的屬性數(shù)據(jù)則存儲在相應(yīng)的屬性表中。 二、地理空間數(shù)據(jù)及其特征二、地理空間數(shù)據(jù)及其特征 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是指數(shù)據(jù)組織的形式，是適合計算機存儲、管理和處理的 數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。 一般分為基于矢量模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基于矢量模型的

7、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 矢量模型中，點點用空間坐標(biāo)來表示； 線線由一串坐標(biāo)對組成； 面面是由線所形成的閉合多邊形。 柵格模型中，點點是一個像元； 線線由一定方向上連接成串的相鄰像元組成； 面面由聚集在一起的相鄰像元集合來表示。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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。 主要分為三種類型： 簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 曲面數(shù)

8、據(jù)結(jié)構(gòu)曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （1）簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，空間數(shù)據(jù)按照以基本的空間對象（點、線、 多邊形）為單元進行單獨組織單獨組織，不含有拓撲關(guān)系。 Spaghetti結(jié)構(gòu)：點、線、多邊形有各自的坐標(biāo)表，互相之間并不 相連。 1、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICEN

9、CE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 Spagetti結(jié)構(gòu)中，點的坐標(biāo)表：結(jié)構(gòu)中，點的坐標(biāo)表： X,Y是位置坐標(biāo)，A1, A2, , An是專題屬性。 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 Spagetti結(jié)構(gòu)中，線的坐標(biāo)表：結(jié)構(gòu)中，線的坐標(biāo)表： 線表由線段記錄相連而成，每條線 段由順次相連的點或中間點來定義。 線表記錄信息分為兩類： ID號、中間點數(shù)目和其他屬性特征 每個中間點的坐標(biāo) NANJING UNIVERS

10、ITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 Spagetti結(jié)構(gòu)中，多邊形的坐標(biāo)表：結(jié)構(gòu)中，多邊形的坐標(biāo)表： 與線表相似，但它最后一個結(jié)點坐 標(biāo)值與第一個結(jié)點坐標(biāo)值相同。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 2）主要特點： A、數(shù)據(jù)編排很直觀； B、數(shù)據(jù)冗余、不一致； C、沒有拓撲數(shù)據(jù)，互相之間不關(guān)聯(lián)； D、島只作為一個單個圖形，與外界多邊形沒有聯(lián)系。 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 1、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （

11、1）簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，點是互相獨立的。點連成線，線構(gòu)成面。 線又稱為弧段或鏈段弧段或鏈段； 兩條以上的弧段相交的點稱為結(jié)點結(jié)點； 由一條弧段組成的多邊形稱為島。島。 弧段是數(shù)據(jù)組織的基本對象?；《问菙?shù)據(jù)組織的基本對象。 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 1、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （2）拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNO

12、LOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 C4 N4 C8 C6 C7 N6 C10 N3 C3 N1 C2 N2 C1 C5 N5 C9 N7 拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形基本元素 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 弧段號起結(jié)點終結(jié)點左多邊形右多邊形 拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的弧段文件構(gòu)成 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （2）拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2）主要特點： 具有拓撲編輯功能：

13、能保證數(shù)字化原始數(shù)據(jù)的自動查錯編輯； 可以自動形成封閉的多邊形邊界。 拓撲編輯功能包括： （1）多邊形連接編輯：指順序連接組成封閉多邊形的一組線段的編輯。 （2）結(jié)點連接編輯：指順序連接環(huán)繞某個結(jié)點的所有多邊形的編輯。 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 1、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （3）曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又稱為TIN（Triangulated Irregular Network)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 即采用不規(guī)則三角網(wǎng)來擬和連續(xù)分布現(xiàn)象的覆

14、蓋表面。 x, y 坐標(biāo)表示三角網(wǎng)中三角形頂點的空間位置；z軸一般用于表示現(xiàn) 象的屬性，如地形高程。 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 1、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 每個三角形構(gòu)成一條記錄，每個三角形構(gòu)成一條記錄， 包括：包括： n三角形標(biāo)識碼； n相鄰三角形號； n三角形頂點號； n各頂點的空間坐標(biāo)值（x,y,z）。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

15、遙感學(xué)院 （1）定義）定義 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指將空間分割為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列， 每個網(wǎng)格作為一個像元或像素由行、列定義，并包含一個代碼來表示 該像元的屬性類型或量值。 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 2、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 三角形三角形六邊形六邊形 菱形菱形 柵格數(shù)據(jù)的形狀 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 2 2 湖

16、泊 河 道 居民地 流 路 1 1 11 1 1 1 11 4 2 2 2 2 2 2 2 33 3 3 柵格原點的確定 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （2）柵格數(shù)據(jù)精度）柵格數(shù)據(jù)精度 柵格數(shù)據(jù)精度由網(wǎng)格邊長決定。 A A 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 2、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2 1 min 2 1 AiH ； Ai Aimin H ni,.,3,2,1n 為區(qū)域多邊形數(shù)； 表示網(wǎng)格邊長； 表示研究區(qū)域內(nèi)的所有多邊形的面積序列； 表示研究區(qū)域內(nèi)的最小的多邊形的面積，圖中用A

17、表示。 一般采用以下公式計算出合適的網(wǎng)格邊長一般采用以下公式計算出合適的網(wǎng)格邊長 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 柵格矩陣結(jié)構(gòu)柵格矩陣結(jié)構(gòu) 游程編碼結(jié)構(gòu)游程編碼結(jié)構(gòu) 四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 2、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 1）柵格矩陣結(jié)構(gòu)）柵格矩陣結(jié)構(gòu) 柵格矩

18、陣結(jié)構(gòu)柵格矩陣結(jié)構(gòu)是指一種全柵格陣列的數(shù)據(jù)組織形式。是指一種全柵格陣列的數(shù)據(jù)組織形式。 每個網(wǎng)格對應(yīng)一種屬性； 空間位置用行和列來標(biāo)識。 存儲空間存儲空間 = 每個元素的存儲空間 x 行數(shù) x 列數(shù) （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 2）游程編碼結(jié)構(gòu)）游程編碼結(jié)構(gòu) A、壓縮規(guī)則：、壓縮規(guī)則： 逐行讀取柵格矩陣數(shù)據(jù)，逐行讀取柵格矩陣數(shù)據(jù)， 將相鄰的同值網(wǎng)格合并，并記將相鄰的同值網(wǎng)格合并，并記 錄合并后的網(wǎng)格值及被合并的錄合并后的網(wǎng)格值及

19、被合并的 網(wǎng)格數(shù)。網(wǎng)格數(shù)。 2255 2755 7775 5555 （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 具體的數(shù)據(jù)記錄方法如下：具體的數(shù)據(jù)記錄方法如下： 用一個二元組來表示一個記錄，用一個二元組來表示一個記錄， （A，P） 合并網(wǎng)格的屬性值游程（合并的網(wǎng)格數(shù)） 經(jīng)過壓縮后的所有記錄組成二元組序列（經(jīng)過壓縮后的所有記錄組成二元組序列（Ai，Pi），），i=1，K，且，且KN. 2255 2755 7775 5555 2）游程編碼結(jié)構(gòu)）游程

20、編碼結(jié)構(gòu) （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 2255 2755 7775 5555 數(shù)據(jù)冗余度數(shù)據(jù)冗余度 壓縮比壓縮比 nm Q Re 1 KNS/ 2）游程編碼結(jié)構(gòu)）游程編碼結(jié)構(gòu) （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 B、差分映射預(yù)處理、差分映射預(yù)處理 某些類型數(shù)據(jù)的相鄰數(shù)據(jù)某

21、些類型數(shù)據(jù)的相鄰數(shù)據(jù) 具有高度的相關(guān)性，可先通過差具有高度的相關(guān)性，可先通過差 分映射進行預(yù)處理，然后再采用分映射進行預(yù)處理，然后再采用 游程長度壓縮編碼。游程長度壓縮編碼。 100110120130 110120130140 120130140150 130140150160 2）游程編碼結(jié)構(gòu)）游程編碼結(jié)構(gòu) （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 C、文件組織方法、文件組織方法 分別建立分別建立“索引文件索引文件”和和“數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件”

22、 索引文件索引文件中，記錄了柵格矩陣結(jié)構(gòu)中的每一行所對應(yīng)的游程累計數(shù)中，記錄了柵格矩陣結(jié)構(gòu)中的每一行所對應(yīng)的游程累計數(shù)K。 數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件中，記錄著每個游程序號所對應(yīng)的二元組的屬性值。中，記錄著每個游程序號所對應(yīng)的二元組的屬性值。 從位置參數(shù)訪從位置參數(shù)訪 問屬性特征問屬性特征 從屬性查訪從屬性查訪 分布位置分布位置 2）游程編碼結(jié)構(gòu)）游程編碼結(jié)構(gòu) （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型

23、3）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) A、原理：、原理：將空間區(qū)域按照四個象限進行遞歸分割，將空間區(qū)域按照四個象限進行遞歸分割， 直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止。凡數(shù)值呈單調(diào)的單元，直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止。凡數(shù)值呈單調(diào)的單元， 不論單元大小，均作為最后的存儲單元。不論單元大小，均作為最后的存儲單元。 這種數(shù)據(jù)這種數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)可以用樹結(jié)構(gòu)可以用樹 狀圖來表示：狀圖來表示： 樹根代表樹根代表 整個區(qū)域；樹整個區(qū)域；樹 的每個結(jié)點有的每個結(jié)點有 四個分枝。四個分枝。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)

24、院 B、四分化的方式、四分化的方式 自上而下方式：自上而下方式：先檢驗全區(qū)域，其值 不單調(diào)時再四分劃，直到數(shù)值或內(nèi)容 單調(diào)為止。 2255 2755 7775 5555 （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 3）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 B、四分化的方式、四分化的方式 自下而上方式：自下而上方式：對柵格矩陣結(jié)構(gòu)的 每四個網(wǎng)格進行順序掃描，如果四 個網(wǎng)格值相同，則合并；不同，則 作為四個葉結(jié)點記錄。依此逐層向 上，直到 生成根結(jié)點。

25、2255 2755 7775 5555 （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 3）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 C、建立四叉樹的方法 常規(guī)四叉樹編碼：常規(guī)四叉樹編碼：每個結(jié)點存儲6個量，即4個子結(jié)點指針， 1個父結(jié)點指針和1個結(jié)點值。 線性四叉樹線性四叉樹編碼編碼：每個結(jié)點存儲3個量，即地址、深度和 結(jié)點值。 （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 3）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) NANJING UNIVERSITY OF

26、 INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 線性四叉樹編碼算法：線性四叉樹編碼算法： 計算地址：1）十進制Morton碼；2）四進制Morton碼。 按地址由小到大排序，正是自下而上的掃描順序； 掃描檢測，判斷相鄰四個網(wǎng)格值是否完全相同，同則合并，地址為原 來四個單元的第一個單元地址； 若不同，則作為葉結(jié)點記錄下來； 對于不是方陣的柵格數(shù)據(jù)，則以0補足進行計算。 （3 3）柵格數(shù)據(jù)的主要類型）柵格數(shù)據(jù)的主要類型 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS

27、的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （1） 矢量數(shù)據(jù)模型與柵格數(shù)據(jù)模型比較矢量數(shù)據(jù)模型與柵格數(shù)據(jù)模型比較 （2） 矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念 （3） 矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 3、矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （1）矢量數(shù)據(jù)模型與柵格數(shù)據(jù)模型比較 優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點 矢矢 量量 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嚴密，冗余度小，數(shù)據(jù)量??；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嚴密，冗余度小，數(shù)據(jù)量小

28、； 空間拓撲關(guān)系清晰，易于網(wǎng)絡(luò)分析；空間拓撲關(guān)系清晰，易于網(wǎng)絡(luò)分析； 便于面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)表示便于面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)表示 圖形顯示質(zhì)量好、精度高。圖形顯示質(zhì)量好、精度高。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處理算法復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處理算法復(fù)雜 多邊形疊置分析困難；多邊形疊置分析困難； 空間分析技術(shù)上比較復(fù)雜，需要更空間分析技術(shù)上比較復(fù)雜，需要更 復(fù)雜的軟、硬件條件；復(fù)雜的軟、硬件條件； 顯示與繪圖成本比較高。顯示與繪圖成本比較高。 柵柵 格格 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于算法實現(xiàn)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于算法實現(xiàn)； 空間數(shù)據(jù)的疊置和組合容易，有利空間數(shù)據(jù)的疊置和組合容易，有利 于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析；于與遙感數(shù)據(jù)的

29、匹配應(yīng)用和分析； 各類空間分析，地理現(xiàn)象模擬均較各類空間分析，地理現(xiàn)象模擬均較 為容易；為容易； 輸出方法快速，成本低廉。輸出方法快速，成本低廉。 圖形數(shù)據(jù)量大，用大像元減小數(shù)據(jù)圖形數(shù)據(jù)量大，用大像元減小數(shù)據(jù) 量時，精度和信息量受損失；量時，精度和信息量受損失； 難以建立空間網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系；難以建立空間網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系； 投影變化實現(xiàn)困難；投影變化實現(xiàn)困難； 圖形數(shù)據(jù)質(zhì)量低，地圖輸出不精美圖形數(shù)據(jù)質(zhì)量低，地圖輸出不精美 。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （2）矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概

30、念）矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念 理論基礎(chǔ) 1）三個基本約定）三個基本約定 分別針對點、線、面目標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲要求作三個約定。 2）多級格網(wǎng)法）多級格網(wǎng)法 所謂多級格網(wǎng)法，就是將柵格劃分為多個級別的格網(wǎng)， 主要分為基本格網(wǎng)和細格網(wǎng)。 3）線性四叉樹編碼法（）線性四叉樹編碼法（Morton碼）碼） 對基本格網(wǎng)和細格網(wǎng)都采用線性四叉樹編碼方法進行編碼。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 （3）矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計）矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）點狀目標(biāo)和弧段結(jié)點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）

31、點狀目標(biāo)和弧段結(jié)點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 基于基本約定，只需將點坐標(biāo)化為兩個Morton碼來表示它的位置。 2）線狀目標(biāo)和弧段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 以弧段為存儲單元：A、每條記錄表示一條弧段；B、建立弧段與結(jié)點的拓撲 關(guān)聯(lián)關(guān)系；C、用Morton碼表示中間點的地址。 3）面狀目標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 包含邊界和邊界所包圍的整個區(qū)域： A、邊界：由弧段組成，建立多邊形與 弧段間的拓撲關(guān)系； B、邊界包含的區(qū)域：二維行程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示。 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，形成該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS空間數(shù)據(jù)的 整個過程。 主要為以下幾個步驟： n根據(jù)用戶需求，確定數(shù)據(jù)項目；根據(jù)用戶需求，確定數(shù)據(jù)項目； n確定數(shù)據(jù)源；確定數(shù)據(jù)源； n數(shù)據(jù)分類和編碼；數(shù)據(jù)分類和編碼； n確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型；確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型； n數(shù)據(jù)輸入與編輯操作數(shù)據(jù)輸入與編輯操作。 四、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立四、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE & TECHNOLOGY 第二章 GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 遙感學(xué)院 1、系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間的關(guān)系 系統(tǒng)的功能需求決定