第1講 空間數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1、空間數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) l目標(biāo)要求：了解、掌握目標(biāo)要求：了解、掌握GISGIS空間數(shù)據(jù)模型的空間數(shù)據(jù)模型的概念；了解、掌握常用的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵概念；了解、掌握常用的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型 柵格數(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)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)換兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)換 1 1 空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型l模型模型是對現(xiàn)實(shí)世界的簡化表達(dá)。是對現(xiàn)實(shí)世界的簡化表達(dá)。l空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的概念，它為描述空間數(shù)據(jù)的其相互間聯(lián)系的概念，它為描述空間數(shù)據(jù)

2、的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫模式提供基本方法。組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫模式提供基本方法。1.1 1.1 概述概述 lGISGIS空間數(shù)據(jù)模型由空間數(shù)據(jù)模型由概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型據(jù)模型和和物理數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型三個(gè)有機(jī)聯(lián)系的層次三個(gè)有機(jī)聯(lián)系的層次組成。組成。概念數(shù)據(jù)模型概念數(shù)據(jù)模型是關(guān)于實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的抽象是關(guān)于實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的抽象概念集概念集邏輯數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型是表達(dá)概念數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)實(shí)體是表達(dá)概念數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)實(shí)體（或記錄）及其間關(guān)系（或記錄）及其間關(guān)系物理數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型是描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的物理組是描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的物理組織、存儲路徑和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)織、存儲路

3、徑和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 外模式 1 物理數(shù)據(jù)模型 邏輯數(shù)據(jù)模型 空間概念數(shù)據(jù)模型 外模式 2 外模式 3 現(xiàn)實(shí)空間世界 圖3-1-1 空間數(shù)據(jù)模型的三個(gè)層次概念數(shù)據(jù)模型概念數(shù)據(jù)模型l由于職業(yè)、專業(yè)等的不同，人們所關(guān)心的問題、研究對象、由于職業(yè)、專業(yè)等的不同，人們所關(guān)心的問題、研究對象、期望的結(jié)果等方面存在著差異，因而對現(xiàn)實(shí)世界的描述和期望的結(jié)果等方面存在著差異，因而對現(xiàn)實(shí)世界的描述和抽象也是不同的，形成了不同的用戶視圖，稱之為外模式。抽象也是不同的，形成了不同的用戶視圖，稱之為外模式。GISGIS空間數(shù)據(jù)模型的概念模型是考慮用戶需求的共性，用空間數(shù)據(jù)模型的概念模型是考慮用戶需求的共性，用統(tǒng)一的語言描述

4、和綜合、集成各用戶視圖。統(tǒng)一的語言描述和綜合、集成各用戶視圖。l概念數(shù)據(jù)模型是關(guān)于實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的抽象概念集。概念數(shù)據(jù)模型是關(guān)于實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的抽象概念集。 場模型場模型-柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 要素模型要素模型-矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型 網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型 空間邏輯數(shù)據(jù)模型空間邏輯數(shù)據(jù)模型l邏輯數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型是根據(jù)概念數(shù)據(jù)模型確定的空間數(shù)據(jù)庫信息是根據(jù)概念數(shù)據(jù)模型確定的空間數(shù)據(jù)庫信息內(nèi)容（空間實(shí)體及相互關(guān)系），具體地表達(dá)數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄內(nèi)容（空間實(shí)體及相互關(guān)系），具體地表達(dá)數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄等之間的關(guān)系，可以有若干不同的實(shí)現(xiàn)方法。等之間的關(guān)系，可以有若干不同的實(shí)現(xiàn)方法。l結(jié)構(gòu)化邏輯數(shù)據(jù)模型結(jié)

5、構(gòu)化邏輯數(shù)據(jù)模型 層次數(shù)據(jù)模型：層次數(shù)據(jù)模型：按樹型結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)記錄，以反映數(shù)據(jù)之間的隸按樹型結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)記錄，以反映數(shù)據(jù)之間的隸屬或?qū)哟侮P(guān)系。屬或?qū)哟侮P(guān)系。 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型 l面向操作的邏輯數(shù)據(jù)模型面向操作的邏輯數(shù)據(jù)模型 關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型 ：用二維表格表達(dá)數(shù)據(jù)實(shí)體之間的關(guān)系，用關(guān)系操用二維表格表達(dá)數(shù)據(jù)實(shí)體之間的關(guān)系，用關(guān)系操作提取或查詢數(shù)據(jù)實(shí)體之間的關(guān)系作提取或查詢數(shù)據(jù)實(shí)體之間的關(guān)系 l對象數(shù)據(jù)模型對象數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型l邏輯數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型并不涉及最底層的物理實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，但計(jì)算機(jī)并不涉及最底層的物理實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，但計(jì)算機(jī)處理的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，必須將邏輯數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)

6、換為處理的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，必須將邏輯數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為物理數(shù)物理數(shù)據(jù)模型據(jù)模型，即要設(shè)計(jì)，即要設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)的物理組織、空間存取方法、空間數(shù)據(jù)的物理組織、空間存取方法、數(shù)據(jù)庫總體存儲結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫總體存儲結(jié)構(gòu)等。等。 l物理表示與組織：物理表示與組織：物理組織主要是考慮如何在外存儲器上物理組織主要是考慮如何在外存儲器上以最優(yōu)的形式存放數(shù)據(jù)，通常要考慮操作效率、響應(yīng)時(shí)間、以最優(yōu)的形式存放數(shù)據(jù)，通常要考慮操作效率、響應(yīng)時(shí)間、空間利用和總的開銷?？臻g利用和總的開銷。 層次邏輯數(shù)據(jù)模型的物理表示方法主要有物理鄰接法、表結(jié)構(gòu)法、層次邏輯數(shù)據(jù)模型的物理表示方法主要有物理鄰接法、表結(jié)構(gòu)法、目錄法。目錄法。 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型

7、的物理表示方法主要有變長指針表、位圖法、目錄網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型的物理表示方法主要有變長指針表、位圖法、目錄法等。法等。 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的物理表示是用關(guān)系表進(jìn)行的。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的物理表示是用關(guān)系表進(jìn)行的。數(shù)據(jù)建模過程數(shù)據(jù)建模過程l數(shù)據(jù)建模過程分為三步：數(shù)據(jù)建模過程分為三步： 選擇一種數(shù)據(jù)模型來對現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織；選擇一種數(shù)據(jù)模型來對現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織； 選擇一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)該數(shù)據(jù)模型；選擇一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達(dá)該數(shù)據(jù)模型； 選擇一種適合于記錄該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的文件格式。選擇一種適合于記錄該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的文件格式。l例如，表示地表高程的空間數(shù)據(jù)可以選用例如，表示地表高程的空間數(shù)據(jù)可以選用 柵格模型柵格模型進(jìn)

8、行組織，柵格模型選用游程編碼這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表進(jìn)行組織，柵格模型選用游程編碼這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表達(dá)，處理后的數(shù)據(jù)則以文件形式進(jìn)行存儲。達(dá)，處理后的數(shù)據(jù)則以文件形式進(jìn)行存儲。 地表也可用地表也可用矢量模型矢量模型來組織，即以等高線來表示地表，數(shù)據(jù)以拓來組織，即以等高線來表示地表，數(shù)據(jù)以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行安排并且以撲結(jié)構(gòu)進(jìn)行安排并且以 DLGDLG文件格式存儲。文件格式存儲。 不規(guī)則三角網(wǎng)不規(guī)則三角網(wǎng)（TINTIN）模型，是另一種能很好地表達(dá)高程數(shù)據(jù)的數(shù)）模型，是另一種能很好地表達(dá)高程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型。據(jù)模型。l因此，一種空間數(shù)據(jù)建?？赡苡袔追N可選的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而因此，一種空間數(shù)據(jù)建?？赡苡袔追N可選的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

9、，而每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又可能有多種文件格式進(jìn)行存儲。每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又可能有多種文件格式進(jìn)行存儲。l地理信息系統(tǒng)中最常用的數(shù)據(jù)組織方式為矢地理信息系統(tǒng)中最常用的數(shù)據(jù)組織方式為矢量模型和柵格模型。在矢量模型中，用點(diǎn)、量模型和柵格模型。在矢量模型中，用點(diǎn)、線、面表達(dá)世界，在柵格模型中用空間單元線、面表達(dá)世界，在柵格模型中用空間單元（CellCell）或像元（）或像元（PixelPixel）來表達(dá)。）來表達(dá)。1.2 1.2 基于場的柵格模型基于場的柵格模型l場模型用于模擬一定空間內(nèi)連續(xù)變化的地場模型用于模擬一定空間內(nèi)連續(xù)變化的地理現(xiàn)象。理現(xiàn)象。l例如，空氣中污染物的集中程度、地表的例如，空氣中污染物的集中

10、程度、地表的溫度、土壤的濕度水平以及空氣與水的流溫度、土壤的濕度水平以及空氣與水的流動速度和方向。動速度和方向。l柵格數(shù)據(jù)模型是場模型的典型代表，它是將連續(xù)空間離散柵格數(shù)據(jù)模型是場模型的典型代表，它是將連續(xù)空間離散化，即用柵格單元劃分整個(gè)連續(xù)空間；柵格單元可以分為化，即用柵格單元劃分整個(gè)連續(xù)空間；柵格單元可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的；規(guī)則的和不規(guī)則的；l柵格單元的特征參數(shù)柵格單元的特征參數(shù)有尺寸、形狀、方位和間距。有尺寸、形狀、方位和間距。l在邊數(shù)從在邊數(shù)從3 3到到N N的規(guī)則柵格單元中，方格、三角形和六角形的規(guī)則柵格單元中，方格、三角形和六角形是空間數(shù)據(jù)處理中最常用的。是空間數(shù)據(jù)處理中最常用的

11、。 柵格模型的分層表達(dá)柵格模型的分層表達(dá)1.3 1.3 基于要素的矢量模型基于要素的矢量模型 l基于要素的矢量模型將現(xiàn)實(shí)世界抽象為各類基于要素的矢量模型將現(xiàn)實(shí)世界抽象為各類要素的集合，要素的空間位置用一系列特征要素的集合，要素的空間位置用一系列特征點(diǎn)的點(diǎn)的X X、Y Y（、（、Z Z）坐標(biāo)來表達(dá)，要素之間的）坐標(biāo)來表達(dá)，要素之間的空間關(guān)系主要通過拓?fù)潢P(guān)系來表達(dá)?？臻g關(guān)系主要通過拓?fù)潢P(guān)系來表達(dá)。l矢量數(shù)據(jù)模型已經(jīng)歷了矢量數(shù)據(jù)模型已經(jīng)歷了CADCAD模型、地理相關(guān)模型、地理相關(guān)數(shù)據(jù)模型（數(shù)據(jù)模型（CoverageCoverage模型）和面向?qū)ο蟮臄?shù)模型）和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型（據(jù)模型（Geodata

12、baseGeodatabase模型）模型）三個(gè)發(fā)展階段。三個(gè)發(fā)展階段。1.4 1.4 網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型 l網(wǎng)絡(luò)模型用于描述現(xiàn)實(shí)世界中的線性系統(tǒng)，如道路網(wǎng)絡(luò)模型用于描述現(xiàn)實(shí)世界中的線性系統(tǒng)，如道路交通網(wǎng)絡(luò)、給排水系統(tǒng)、電力網(wǎng)絡(luò)等。交通網(wǎng)絡(luò)、給排水系統(tǒng)、電力網(wǎng)絡(luò)等。l網(wǎng)絡(luò)模型將線性系統(tǒng)抽象為邊線（網(wǎng)絡(luò)模型將線性系統(tǒng)抽象為邊線（EdgesEdges）和交匯）和交匯點(diǎn)（點(diǎn)（JunctionsJunctions）的集合；邊線和邊線之間通過交匯）的集合；邊線和邊線之間通過交匯點(diǎn)相連，流（點(diǎn)相連，流（flowflow）（如汽車流、電流和水流）可）（如汽車流、電流和水流）可以從一條邊線傳輸?shù)搅硪粭l邊線。以從一

13、條邊線傳輸?shù)搅硪粭l邊線。 l邊線邊線如街道、傳輸線路、管道以及河段等；如街道、傳輸線路、管道以及河段等；l交匯點(diǎn)交匯點(diǎn)如街道交叉點(diǎn)、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、服務(wù)中心以如街道交叉點(diǎn)、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、服務(wù)中心以及河流的匯合點(diǎn)等。及河流的匯合點(diǎn)等。lGeodatabaseGeodatabase 對線性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有兩種描述模型：對線性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有兩種描述模型：幾何幾何網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型（ geometric networkgeometric network）和）和邏輯網(wǎng)絡(luò)模型邏輯網(wǎng)絡(luò)模型（logical networklogical network）。幾何網(wǎng)絡(luò)模型幾何網(wǎng)絡(luò)模型是組成線性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要素的集合，是由是組成線

14、性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要素的集合，是由邊線和交匯點(diǎn)相連組成的系統(tǒng)邊線和交匯點(diǎn)相連組成的系統(tǒng) 。一條邊線有兩個(gè)交匯點(diǎn)，。一條邊線有兩個(gè)交匯點(diǎn)，而一個(gè)交匯點(diǎn)可以與任何數(shù)量的邊線相連。幾何網(wǎng)絡(luò)模而一個(gè)交匯點(diǎn)可以與任何數(shù)量的邊線相連。幾何網(wǎng)絡(luò)模型是從要素集合的視角來看網(wǎng)絡(luò)模型。型是從要素集合的視角來看網(wǎng)絡(luò)模型。網(wǎng)絡(luò)要素類（網(wǎng)絡(luò)要素類（network feature classnetwork feature class）：）： 簡單交匯點(diǎn)要素（簡單交匯點(diǎn)要素（simple junction featuresimple junction feature） 復(fù)雜交匯點(diǎn)要素（復(fù)雜交匯點(diǎn)要素（complex juncti

15、on featurecomplex junction feature） 簡單邊線要素（簡單邊線要素（simple edge featuresimple edge feature） 復(fù)雜邊線要素（復(fù)雜邊線要素（complex edge featurecomplex edge feature）邏輯網(wǎng)絡(luò)模型邏輯網(wǎng)絡(luò)模型是一個(gè)由邊線元素和交匯點(diǎn)元素組成的網(wǎng)是一個(gè)由邊線元素和交匯點(diǎn)元素組成的網(wǎng)絡(luò)圖表。絡(luò)圖表。 邏輯網(wǎng)絡(luò)與幾何網(wǎng)絡(luò)相似，也是相連的邊線和交匯點(diǎn)的邏輯網(wǎng)絡(luò)與幾何網(wǎng)絡(luò)相似，也是相連的邊線和交匯點(diǎn)的集合。主要的區(qū)別在于邏輯網(wǎng)絡(luò)沒有坐標(biāo)值。它的主要集合。主要的區(qū)別在于邏輯網(wǎng)絡(luò)沒有坐標(biāo)值。它的主要目標(biāo)

16、是用特定的屬性表存儲網(wǎng)絡(luò)的連通性信息。既然邏目標(biāo)是用特定的屬性表存儲網(wǎng)絡(luò)的連通性信息。既然邏輯網(wǎng)絡(luò)中的邊線和交匯點(diǎn)沒有幾何屬性，因此它們不是輯網(wǎng)絡(luò)中的邊線和交匯點(diǎn)沒有幾何屬性，因此它們不是要素，而是元素（要素，而是元素（elementselements）。）。一個(gè)幾何網(wǎng)絡(luò)總是與一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系，在編輯幾何一個(gè)幾何網(wǎng)絡(luò)總是與一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系，在編輯幾何網(wǎng)絡(luò)要素的時(shí)候，相應(yīng)的邏輯網(wǎng)絡(luò)元素會自動更新。網(wǎng)絡(luò)要素的時(shí)候，相應(yīng)的邏輯網(wǎng)絡(luò)元素會自動更新。邏輯網(wǎng)絡(luò)不直接出現(xiàn)在邏輯網(wǎng)絡(luò)不直接出現(xiàn)在ArcInfoArcInfo 的應(yīng)用中，與你直接接觸的應(yīng)用中，與你直接接觸的是幾何網(wǎng)絡(luò)。邏輯網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)要素進(jìn)行復(fù)

17、雜行為的基的是幾何網(wǎng)絡(luò)。邏輯網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)要素進(jìn)行復(fù)雜行為的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。 2 2 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) l簡單柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) l柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式2.1 2.1 簡單柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) l柵格結(jié)構(gòu)柵格結(jié)構(gòu)是指將研究區(qū)域劃分為大小均勻緊是指將研究區(qū)域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、列號定義，并包含一個(gè)代碼或象素，由行、列號定義，并包含一個(gè)代碼, ,表示該象素的屬性類型或量值。表示該象素的屬性類型或量值。l柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地

18、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。示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。l點(diǎn)點(diǎn)用一個(gè)柵格單元表示用一個(gè)柵格單元表示l線狀地物線狀地物用沿線走向的一組相鄰柵格單元表示用沿線走向的一組相鄰柵格單元表示l面或區(qū)域面或區(qū)域用記有區(qū)域?qū)傩缘南噜彇鸥駟卧募媳硎?，每用記有區(qū)域?qū)傩缘南噜彇鸥駟卧募媳硎?，每個(gè)柵格單元可有多于兩個(gè)的相鄰單元同屬一個(gè)區(qū)域。任何個(gè)柵格單元可有多于兩個(gè)的相鄰單元同屬一個(gè)區(qū)域。任何以面狀分布的對象以面狀分布的對象( (土地利用、土壤類型、地勢起伏、環(huán)境土地利用、土壤類型、地勢起伏、環(huán)境污染等污染等) )，都可以用

19、柵格數(shù)據(jù)逼近。遙感影像就屬于典型的，都可以用柵格數(shù)據(jù)逼近。遙感影像就屬于典型的柵格結(jié)構(gòu)，每個(gè)象元的數(shù)字表示影像的灰度等級。柵格結(jié)構(gòu)，每個(gè)象元的數(shù)字表示影像的灰度等級。 圖圖3-6 3-6 點(diǎn)線面的柵格表達(dá)點(diǎn)線面的柵格表達(dá)柵格結(jié)構(gòu)特點(diǎn)柵格結(jié)構(gòu)特點(diǎn)l屬性明顯，定位隱含屬性明顯，定位隱含：即數(shù)據(jù)直接記錄屬性的指：即數(shù)據(jù)直接記錄屬性的指針或?qū)傩员旧?，而所在位置則根據(jù)行列號轉(zhuǎn)換為針或?qū)傩员旧?，而所在位置則根據(jù)行列號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)給出。相應(yīng)的坐標(biāo)給出。l結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，算法簡單，且易于擴(kuò)充、修改，結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，算法簡單，且易于擴(kuò)充、修改，也很直觀，特別是易于同遙感影像結(jié)合處理也很直觀，特別是易于同遙感影像

20、結(jié)合處理。l誤差較大：誤差較大：由于柵格結(jié)構(gòu)對區(qū)域的量化，在計(jì)算由于柵格結(jié)構(gòu)對區(qū)域的量化，在計(jì)算面積、長度、距離、形狀等空間指標(biāo)時(shí)，若柵格面積、長度、距離、形狀等空間指標(biāo)時(shí)，若柵格尺寸較大，則會造成較大的誤差，同時(shí)由于在一尺寸較大，則會造成較大的誤差，同時(shí)由于在一個(gè)柵格的范圍內(nèi)，可能存在多于一種的地物，而個(gè)柵格的范圍內(nèi)，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。表示在相應(yīng)的柵格結(jié)構(gòu)中常常只能是一個(gè)代碼。 確定柵格單元代碼的方式確定柵格單元代碼的方式 l當(dāng)一個(gè)柵格單元中有多個(gè)地物要素時(shí)，可根當(dāng)一個(gè)柵格單元中有多個(gè)地物要素時(shí)，可根據(jù)需要用下列方法來確定柵格單元的代碼：據(jù)需

21、要用下列方法來確定柵格單元的代碼：中心點(diǎn)法：中心點(diǎn)法： 面積占優(yōu)法面積占優(yōu)法重要性法重要性法2.2 2.2 柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式 鏈?zhǔn)骄幋a鏈?zhǔn)骄幋a(Chain Codes)(Chain Codes)游程長度編碼（游程長度編碼（run-length coderun-length code） 塊狀編碼塊狀編碼(block code) (block code) 四叉樹編碼四叉樹編碼(quad-tree code) (quad-tree code) 八叉樹編碼（八叉樹編碼（octreeoctree code code）2.2.1 2.2.1 鏈?zhǔn)骄幋a鏈?zhǔn)骄幋a(Chain Cod

22、es)(Chain Codes)l鏈?zhǔn)骄幋a主要是記錄線狀地物和面狀地物的鏈?zhǔn)骄幋a主要是記錄線狀地物和面狀地物的邊界。它把線狀地物和面狀地物的邊界表示邊界。它把線狀地物和面狀地物的邊界表示為：由某一起始點(diǎn)開始并按某些基本方向確為：由某一起始點(diǎn)開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈?；痉较蚩啥x為：定的單位矢量鏈?；痉较蚩啥x為：6701234532233233246676021起始點(diǎn)起始點(diǎn)線狀地物確定其起始點(diǎn)線狀地物確定其起始點(diǎn)為像元為像元(1(1，5)5)，則其鏈?zhǔn)骄?，則其鏈?zhǔn)骄幋a為：碼為：32233233223323面狀地物其起始點(diǎn)為像面狀地物其起始點(diǎn)為像元元（5 5，8 8），），則該多

23、邊形則該多邊形邊界按順時(shí)針方向的鏈?zhǔn)竭吔绨错槙r(shí)針方向的鏈?zhǔn)骄幋a為：編碼為：3244667602132446676021鏈?zhǔn)骄幋a的優(yōu)缺點(diǎn)鏈?zhǔn)骄幋a的優(yōu)缺點(diǎn)l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)對線狀和多邊形的表示具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)壓縮能力對線狀和多邊形的表示具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)壓縮能力具有一定的運(yùn)算功能，如面積和周長計(jì)算等，探測邊界具有一定的運(yùn)算功能，如面積和周長計(jì)算等，探測邊界急彎和凹進(jìn)部分等都比較容易急彎和凹進(jìn)部分等都比較容易比較適于存儲圖形數(shù)據(jù)。比較適于存儲圖形數(shù)據(jù)。l缺點(diǎn)缺點(diǎn)對疊置運(yùn)算如組合、相交等則很難實(shí)施對疊置運(yùn)算如組合、相交等則很難實(shí)施對局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)，效率較低，而且由于鏈碼對局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)，效率較低，而

24、且由于鏈碼以每個(gè)區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯吔?，相鄰區(qū)域的邊界則被重復(fù)以每個(gè)區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯吔?，相鄰區(qū)域的邊界則被重復(fù)存儲而產(chǎn)生冗余。存儲而產(chǎn)生冗余。 2.2.2 2.2.2 游程長度編碼（游程長度編碼（run-length coderun-length code） l對于一幅柵格圖像，常常有行對于一幅柵格圖像，常常有行( (或列或列) )方向上方向上相鄰的若干點(diǎn)具有相同的屬性代碼，因而可相鄰的若干點(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。采取某種方法壓縮那些重復(fù)的記錄內(nèi)容。l只在各行只在各行( (或列或列) )數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次記錄該代碼以及相同代碼重

25、復(fù)的個(gè)數(shù)，從而記錄該代碼以及相同代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。 l其游程長度編碼為：其游程長度編碼為：l(9,4)(9,4)，(0,4)(0,4)l(9,3)(9,3)，(0,5)(0,5)l(0,1)(0,1)，(9,2)(9,2)，(0,1)(0,1)，(7,2)(7,2)，(0,2)(0,2)l(0,4)(0,4)，(7,2)(7,2)，(0,2)(0,2)l(0,4)(0,4)，(7,4)(7,4)l(0,4)(0,4)，(7,4)(7,4)l(0,4)(0,4)，(7,4)(7,4)l(0,4)(0,4)，(7,4)(7,4)999900009909000090

26、09770000007700000077770000777700007777000077779999000000099999007070000007777770000000777777770000770070700000游程長度編碼的特點(diǎn)游程長度編碼的特點(diǎn)l壓縮比的大小是與圖的復(fù)雜程度成反比的，在變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)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。就少，圖件越簡單，壓縮效率就越高。l游程長度編碼在柵格加密時(shí)，數(shù)據(jù)量沒有明顯增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，且

27、易于檢索，疊加合并等操加，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)器存貯容量小，數(shù)據(jù)需作，運(yùn)算簡單，適用于機(jī)器存貯容量小，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。處理和操作時(shí)間的情況。 2.2.3 2.2.3 塊狀編碼塊狀編碼(block code) (block code) l采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元采用方形區(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)結(jié)構(gòu)由初始位置包括相鄰的若干柵格，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置( (行、列號行、列號) )和半徑，再加上記錄單元的代碼和半徑，再加上記錄單

28、元的代碼組成。組成。l用用1212個(gè)單位正方形，個(gè)單位正方形，5 5個(gè)個(gè)4 4單位的正方形和單位的正方形和2 2 個(gè)個(gè)16 16 單位的正方形就單位的正方形就能完整表示，具體編能完整表示，具體編碼如下：碼如下：l(1,1,2,9)(1,1,2,9)，(1,3,1,9)(1,3,1,9)，(1,4,1,9)(1,4,1,9)，(1,5,2,0)(1,5,2,0)，(1,7,2,0)(1,7,2,0)，(2,3,1,9)(2,3,1,9)，(2,4,1,0)(2,4,1,0)，(3,1,1,0)(3,1,1,0)，(3,2,1,9)(3,2,1,9)，(3,3,1,9)(3,3,1,9)，(3,4

29、,1,0)(3,4,1,0)， (3,5,2,7)(3,5,2,7)， (3,7,2,0)(3,7,2,0)， (4,4,1,0)(4,4,1,0)，(4,2,1,0)(4,2,1,0)， (4,3,1,0)(4,3,1,0)， (4,4,1,0)(4,4,1,0)， (5,1,4,0)(5,1,4,0)，(5,5,4,7)(5,5,4,7)99990000990900009009770000007700000077770000777700007777000077779999000000099999007070000007777770000000777777770000770070700000

30、塊狀編碼的特點(diǎn)塊狀編碼的特點(diǎn)l一個(gè)多邊形所包含的正方形越大，多邊形的一個(gè)多邊形所包含的正方形越大，多邊形的邊界越簡單，塊狀編碼的效率就越好。塊狀邊界越簡單，塊狀編碼的效率就越好。塊狀編碼對大而簡單的多邊形更為有效，而對那編碼對大而簡單的多邊形更為有效，而對那些碎部較多的復(fù)雜多邊形效果并不好。些碎部較多的復(fù)雜多邊形效果并不好。l塊狀編碼在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算塊狀編碼在合并、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。然而對某些面積等操作時(shí)有明顯的優(yōu)越性。然而對某些運(yùn)算不適應(yīng)，必須在轉(zhuǎn)換成簡單數(shù)據(jù)形式才運(yùn)算不適應(yīng)，必須在轉(zhuǎn)換成簡單數(shù)據(jù)形式才能順利進(jìn)行。能順利進(jìn)行。 2.2.4 2.2

31、.4 四叉樹編碼四叉樹編碼(quad-tree code) (quad-tree code) l四叉樹結(jié)構(gòu)的基本思想是四叉樹結(jié)構(gòu)的基本思想是將一幅柵格地圖或?qū)⒁环鶘鸥竦貓D或圖像等分為四部分，逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值圖像等分為四部分，逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值( (或灰度或灰度) )，如果某個(gè)子區(qū)的所有格網(wǎng)值都具，如果某個(gè)子區(qū)的所有格網(wǎng)值都具有相同的值，則這個(gè)子區(qū)就不再繼續(xù)分割，有相同的值，則這個(gè)子區(qū)就不再繼續(xù)分割，否則還要把這個(gè)子區(qū)再分割成四個(gè)子區(qū)。這否則還要把這個(gè)子區(qū)再分割成四個(gè)子區(qū)。這樣依次地分割，直到每個(gè)子塊都只含有相同樣依次地分割，直到每個(gè)子塊都只含有相同的屬性值或灰度為止。的屬性值或灰度為止。

32、 四叉樹結(jié)構(gòu)的基本思想四叉樹結(jié)構(gòu)的基本思想9999000099090000900977000000770000007777000077770000777700007777999900000009999900707000000777777000000077777777000077007070000007007099 9 9 0 0 9 0 0 9000NWNESWSE四叉樹的生成算法四叉樹的生成算法l從上而下的分割算法：從上而下的分割算法：需要大量的運(yùn)算，因?yàn)榇罅繑?shù)據(jù)需需要大量的運(yùn)算，因?yàn)榇罅繑?shù)據(jù)需要重復(fù)檢查才能確定劃分。當(dāng)矩陣比較大，且區(qū)域內(nèi)容要要重復(fù)檢查才能確定劃分。當(dāng)矩陣比較大，且區(qū)域內(nèi)容

33、要素又比較復(fù)雜時(shí)，建立這種四叉樹的速度比較慢。素又比較復(fù)雜時(shí)，建立這種四叉樹的速度比較慢。l從下而上的合并算法：從下而上的合并算法：如果每相鄰四個(gè)網(wǎng)格值相同則進(jìn)行如果每相鄰四個(gè)網(wǎng)格值相同則進(jìn)行合并，逐次往上遞歸合并，直到符合四叉樹的原則為止。合并，逐次往上遞歸合并，直到符合四叉樹的原則為止。這種方法重復(fù)計(jì)算較少，運(yùn)算速度較快。這種方法重復(fù)計(jì)算較少，運(yùn)算速度較快。l為了保證四叉樹能不斷的分解下去，要求圖像必須為為了保證四叉樹能不斷的分解下去，要求圖像必須為2 2n n* *2 2n n的柵格陣列，的柵格陣列，n n為極限分割次數(shù)，為極限分割次數(shù)，n+1n+1是四叉樹的最大高度是四叉樹的最大高度或

34、最大層數(shù)?；蜃畲髮訑?shù)。四叉樹編碼的特點(diǎn)四叉樹編碼的特點(diǎn)容易而有效地計(jì)算多邊形的數(shù)量特征；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，邊界復(fù)雜部陣列各部分的分辨率是可變的，邊界復(fù)雜部分四叉樹較高即分級多，分辨率也高，而不需分四叉樹較高即分級多，分辨率也高，而不需表示許多細(xì)節(jié)的部分則分級少，分辨率低，因表示許多細(xì)節(jié)的部分則分級少，分辨率低，因而既可精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存貯量；而既可精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存貯量；柵格到四叉樹及四叉樹到簡單柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)柵格到四叉樹及四叉樹到簡單柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換比其它壓縮方法容易；換比其它壓縮方法容易；多邊形中嵌套異類小多邊形的表示較方便。多邊形中

35、嵌套異類小多邊形的表示較方便。四叉樹結(jié)構(gòu)分類四叉樹結(jié)構(gòu)分類l常規(guī)四叉樹常規(guī)四叉樹常規(guī)四叉樹除了記錄葉結(jié)點(diǎn)之外，還要記錄中常規(guī)四叉樹除了記錄葉結(jié)點(diǎn)之外，還要記錄中間結(jié)點(diǎn)。間結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)之間借助指針聯(lián)系，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要用六個(gè)結(jié)點(diǎn)之間借助指針聯(lián)系，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要用六個(gè)量表達(dá)：四個(gè)葉結(jié)點(diǎn)指針，一個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針和量表達(dá)：四個(gè)葉結(jié)點(diǎn)指針，一個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針和一個(gè)結(jié)點(diǎn)的屬性或灰度值。一個(gè)結(jié)點(diǎn)的屬性或灰度值。這些指針不僅增加了數(shù)據(jù)貯存量，而且增加了這些指針不僅增加了數(shù)據(jù)貯存量，而且增加了操作的復(fù)雜性。常規(guī)四叉樹主要在數(shù)據(jù)索引和操作的復(fù)雜性。常規(guī)四叉樹主要在數(shù)據(jù)索引和圖幅索引等方面應(yīng)用。圖幅索引等方面應(yīng)用。l線性四叉樹線性

36、四叉樹線性四叉樹則只存貯最后葉結(jié)點(diǎn)的信息。包括線性四叉樹則只存貯最后葉結(jié)點(diǎn)的信息。包括葉結(jié)點(diǎn)的位置、深度和本結(jié)點(diǎn)的屬性或灰度值。葉結(jié)點(diǎn)的位置、深度和本結(jié)點(diǎn)的屬性或灰度值。線性四叉樹葉結(jié)點(diǎn)的編號需要遵循一定的規(guī)則，線性四叉樹葉結(jié)點(diǎn)的編號需要遵循一定的規(guī)則，這種編號稱為地址碼，它隱含了葉結(jié)點(diǎn)的位置這種編號稱為地址碼，它隱含了葉結(jié)點(diǎn)的位置和深度信息。最常用的地址碼是四進(jìn)制或十進(jìn)和深度信息。最常用的地址碼是四進(jìn)制或十進(jìn)制的制的MortonMorton碼。碼?；谑M(jìn)制的基于十進(jìn)制的MortonMorton碼及四叉樹的建立碼及四叉樹的建立 0 01 14 45 51616 1717 2020 21212

37、 23 36 67 71818 1919 2222 23238 89 91212 1313 2424 2525 2828 29291010 1111 1414 1515 2626 2727 3030 31313232 3333 3636 3737 4848 4949 5252 53533434 3535 3838 3939 5050 5151 5454 55554040 4141 4444 4545 5656 5757 6060 61614242 4343 4646 4747 5858 5959 6262 6363（a a）四叉樹分割示意圖）四叉樹分割示意圖(b) (b) 基于十進(jìn)制的線性四叉

38、樹基于十進(jìn)制的線性四叉樹MortonMorton碼碼基于按位操作的運(yùn)算計(jì)算基于按位操作的運(yùn)算計(jì)算MortonMorton碼碼l設(shè)十進(jìn)制表示的行、列號在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二設(shè)十進(jìn)制表示的行、列號在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制數(shù)字分別為：進(jìn)制數(shù)字分別為：l十進(jìn)制的十進(jìn)制的MortonMorton碼實(shí)際上是碼實(shí)際上是II II、JJJJ中的二進(jìn)中的二進(jìn)制數(shù)字交叉結(jié)合的結(jié)果，即制數(shù)字交叉結(jié)合的結(jié)果，即2123121231).().(jjjjjJJiiiiiIInnnn211223311D).(MjijijijijinnnnMortonMorton碼碼 屬性值屬性值0 09 94 49 95 59 96 69 97 7

39、0 08 80 09 99 910100 011110 0MortonMorton碼碼 屬性值屬性值12129 913130 014140 015150 016160 020200 024247 728280 032320 048487 7線性四叉樹存儲結(jié)構(gòu)線性四叉樹存儲結(jié)構(gòu)0 01 14 45 51 16 61 17 72 20 02 21 12 23 36 67 71 18 81 19 92 22 22 23 38 89 91 12 21 13 32 24 42 25 52 28 82 29 91 10 01 11 11 14 41 15 52 26 62 27 73 30 03 31 1

40、3 32 23 33 33 36 63 37 74 48 84 49 95 52 25 53 33 34 43 35 53 38 83 39 95 50 05 51 15 54 45 55 5二維行程編碼二維行程編碼l在生成的線性四叉樹表中，仍存在前后葉在生成的線性四叉樹表中，仍存在前后葉結(jié)點(diǎn)的值相同的情況，因而可以采取進(jìn)一結(jié)點(diǎn)的值相同的情況，因而可以采取進(jìn)一步的壓縮表達(dá)，即將格網(wǎng)值相同的前后結(jié)步的壓縮表達(dá)，即將格網(wǎng)值相同的前后結(jié)點(diǎn)合并成一個(gè)值，形成二維行程編碼點(diǎn)合并成一個(gè)值，形成二維行程編碼（Two Dimensional Run EncodingTwo Dimensional Run En

41、coding，簡稱，簡稱 2DRE2DRE）表。在這種二維行程編碼中，前后）表。在這種二維行程編碼中，前后兩個(gè)地址碼之差表達(dá)了該行程段的格網(wǎng)數(shù)，兩個(gè)地址碼之差表達(dá)了該行程段的格網(wǎng)數(shù)，它可以表示該子塊的大小。它可以表示該子塊的大小。MortonMorton碼碼 屬性值屬性值0 09 97 70 09 99 910100 012129 913130 024247 732320 048487 7MortonMorton碼碼 屬性值屬性值0 09 94 49 95 59 96 69 97 70 08 80 09 99 910100 011110 0MortonMorton碼碼 屬性值屬性值12129

42、913130 014140 015150 016160 020200 024247 728280 032320 048487 7線性四叉樹存儲結(jié)構(gòu)線性四叉樹存儲結(jié)構(gòu)二維行程編碼存儲結(jié)構(gòu)二維行程編碼存儲結(jié)構(gòu)2.2.5 2.2.5 八叉樹結(jié)構(gòu)八叉樹結(jié)構(gòu)l八叉樹結(jié)構(gòu)是四叉樹結(jié)構(gòu)在三維空間的擴(kuò)展。八叉樹結(jié)構(gòu)是四叉樹結(jié)構(gòu)在三維空間的擴(kuò)展。l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的小立方體) )，分解的次數(shù)越多，子區(qū)域就越小，一直到，分解

43、的次數(shù)越多，子區(qū)域就越小，一直到同同區(qū)域的屬性單一為止。按從下而上合并的方式來說，區(qū)域的屬性單一為止。按從下而上合并的方式來說，就是將研究區(qū)空間先按就是將研究區(qū)空間先按定的分辨率將三維空間劃分為定的分辨率將三維空間劃分為三維柵格網(wǎng)，然后按規(guī)定的順序每次比較三維柵格網(wǎng)，然后按規(guī)定的順序每次比較3 3個(gè)相鄰的柵格個(gè)相鄰的柵格單元，如果其屬性值相同則合并，否則就記盤。依次遞單元，如果其屬性值相同則合并，否則就記盤。依次遞歸運(yùn)算，直到每個(gè)子區(qū)域均為單值為止。歸運(yùn)算，直到每個(gè)子區(qū)域均為單值為止。 3 3 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) l矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)體式實(shí)體式索引式索引式雙重獨(dú)立式雙重獨(dú)立式鏈狀

44、雙重獨(dú)立式鏈狀雙重獨(dú)立式3.1 3.1 實(shí)體式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)體式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)l實(shí)體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指實(shí)體式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成多邊形邊界的各構(gòu)成多邊形邊界的各個(gè)線段，以多邊形為單元進(jìn)行組織個(gè)線段，以多邊形為單元進(jìn)行組織。l按照這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，邊界坐標(biāo)數(shù)據(jù)和多邊按照這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，邊界坐標(biāo)數(shù)據(jù)和多邊形單元實(shí)體一一對應(yīng)，各個(gè)多邊形邊界都形單元實(shí)體一一對應(yīng)，各個(gè)多邊形邊界都單獨(dú)編碼和數(shù)字化。單獨(dú)編碼和數(shù)字化。 12345678910111213141516171819202122232425262728293031多邊形多邊形數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)A(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,

45、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

46、,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)實(shí)體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)實(shí)體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)l優(yōu)點(diǎn)：編碼容易、數(shù)字化操作簡單和數(shù)據(jù)編排直優(yōu)點(diǎn)：編碼容易、數(shù)字化操作簡單和數(shù)據(jù)編排直觀等。觀等。l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 相鄰多邊形的公共邊界要數(shù)字化兩遍，造成數(shù)據(jù)冗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；余存儲，可能導(dǎo)致輸出的公共邊界出現(xiàn)間隙或重疊； 缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓?fù)潢P(guān)系

47、；缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓?fù)潢P(guān)系； 島只作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒有建立與外界多邊形的島只作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒有建立與外界多邊形的聯(lián)系。聯(lián)系。l實(shí)體式編碼只用在簡單的系統(tǒng)中。實(shí)體式編碼只用在簡單的系統(tǒng)中。3.2 3.2 索引式索引式l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加鄰域信息l具體方法是具體方法是對所有邊界點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對以順序?qū)λ羞吔琰c(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)。多邊形相聯(lián)系，形成樹狀索

48、引結(jié)構(gòu)。12345678910111213141516171819202122232425262728293031樹狀索引結(jié)構(gòu)消除了樹狀索引結(jié)構(gòu)消除了相鄰多邊形邊界的數(shù)相鄰多邊形邊界的數(shù)據(jù)冗余和不一致的問據(jù)冗余和不一致的問題。題。BCDEabcfghefibcij文件結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)點(diǎn)號點(diǎn)號坐坐 標(biāo)標(biāo)1 1X X1 1,y ,y1 12 2X X2 2,y ,y2 23131X X3131,y ,y3131線號線號 起點(diǎn)起點(diǎn) 終點(diǎn)終點(diǎn) 點(diǎn)號點(diǎn)號a a1 15 51,2,3,4,5 1,2,3,4,5 b b5 58 85,6,7,85,6,7,8j j2424242424,25,26,24,25,

49、26,31,31多邊形多邊形編號編號多邊形多邊形邊界邊界A Aa,b,ha,b,hB BE E點(diǎn)文件結(jié)構(gòu)點(diǎn)文件結(jié)構(gòu)線文件結(jié)構(gòu)線文件結(jié)構(gòu)多邊形文件結(jié)構(gòu)多邊形文件結(jié)構(gòu)3.3 3.3 雙重獨(dú)立式雙重獨(dú)立式l這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最早是由美國人口統(tǒng)計(jì)局研制來進(jìn)這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最早是由美國人口統(tǒng)計(jì)局研制來進(jìn)行人口普查分析和制圖的行人口普查分析和制圖的DIME(DualDIME(Dual Independent Independent Map Encoding)Map Encoding)系統(tǒng)或雙重獨(dú)立式的地圖編碼法。系統(tǒng)或雙重獨(dú)立式的地圖編碼法。l它以城市街道為編碼的主體。它以城市街道為編碼的主體。l其特點(diǎn)是采用了拓?fù)?/p>

50、編碼結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是采用了拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)。l雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對圖上網(wǎng)狀或面狀要素的對圖上網(wǎng)狀或面狀要素的任何一條線段，用其兩端的結(jié)點(diǎn)及相鄰面域來予任何一條線段，用其兩端的結(jié)點(diǎn)及相鄰面域來予以定義。以定義。 雙重獨(dú)立式（雙重獨(dú)立式（DIMEDIME）編碼）編碼 ABCDOabcdefghijklmn123456789101112線號線號 左多邊形左多邊形 右多邊形右多邊形 起點(diǎn)起點(diǎn) 終點(diǎn)終點(diǎn)a aO OA A1 18 8b bO OA A2 21 1c cO OB B3 32 2d dO OB B4 43 3e eO OB B5 54 4f fO OC C6 65 5g gO

51、 OC C7 76 6h hO OC C8 87 7i iC CA A8 89 9j jC CB B9 95 5k kC CD D12121010l lC CD D11111212m mC CD D10101111n nB BA A9 92 23.4 3.4 鏈狀雙重獨(dú)立式鏈狀雙重獨(dú)立式l鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是DIMEDIME數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。的一種改進(jìn)。l在在DIMEDIME中，一條邊只能用直線兩端點(diǎn)的序中，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)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（或鏈構(gòu)中，將若干直線

52、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)。段），每個(gè)弧段可以有許多中間點(diǎn)。l在鏈狀雙重獨(dú)立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，主要有四個(gè)文在鏈狀雙重獨(dú)立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，主要有四個(gè)文件：件：多邊形文件多邊形文件弧段文件弧段文件弧段節(jié)點(diǎn)文件弧段節(jié)點(diǎn)文件結(jié)點(diǎn)文件結(jié)點(diǎn)文件多邊多邊形號形號弧段號弧段號周長周長 面積面積中心中心點(diǎn)坐點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)A Ah,b,ah,b,aB Bg,f,c,h,-jg,f,c,h,-jC Cj jD De,i,fe,i,fE Ee,i,d,be,i,d,b弧弧段段號號起始起始點(diǎn)點(diǎn)終結(jié)終結(jié)點(diǎn)點(diǎn)左多邊左多邊形形右多邊右多邊形形a a5 51 1O OA Ab b8 85 5E EA Ac c16168

53、 8E EB Bd d19195 5O OE Ee e15151919O OD Df f15151616D DB Bg g1 11515O OB Bh h8 81 1A AB Bi i16161919D DE Ej j31313131B BC C弧段號弧段號點(diǎn)點(diǎn) 號號a a5,4,3,2,15,4,3,2,1b b8,7,6,58,7,6,5c c16,17,816,17,8d d19,18,519,18,5e e15,23,22,21,20,1915,23,22,21,20,19還有點(diǎn)文件還有點(diǎn)文件3.5 3.5 矢量、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較矢量、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

54、特點(diǎn)l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： （1 1）它是面向目標(biāo)的，不僅能表達(dá)屬性編碼，而且容易定義和）它是面向目標(biāo)的，不僅能表達(dá)屬性編碼，而且容易定義和操作單個(gè)空間實(shí)體。操作單個(gè)空間實(shí)體。 （2 2）能完整地描述拓?fù)潢P(guān)系；）能完整地描述拓?fù)潢P(guān)系； （3 3）表示地理數(shù)據(jù)的精度較高；）表示地理數(shù)據(jù)的精度較高； （4 4）圖形輸出精確美觀；）圖形輸出精確美觀； （5 5）嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量小；）嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量??； （6 6）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)；）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)； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： （1 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜； （2 2）矢量多邊形的疊置算法較

55、為復(fù)雜；）矢量多邊形的疊置算法較為復(fù)雜； （3 3）數(shù)學(xué)模擬比較困難；）數(shù)學(xué)模擬比較困難； （4 4）技術(shù)復(fù)雜，特別是更加復(fù)雜的硬、軟件。）技術(shù)復(fù)雜，特別是更加復(fù)雜的硬、軟件。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： （1 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單；）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單； （2 2）空間數(shù)據(jù)的疊置和組合十分容易方便；）空間數(shù)據(jù)的疊置和組合十分容易方便； （3 3）各類空間分析都很易于進(jìn)行；）各類空間分析都很易于進(jìn)行； （4 4）數(shù)學(xué)模擬方便。）數(shù)學(xué)模擬方便。l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： （1 1）圖形數(shù)據(jù)量大；）圖形數(shù)據(jù)量大； （2 2）用大像元減少數(shù)據(jù)量時(shí)，精度和信息量受損失；）用大像元減少數(shù)據(jù)量時(shí)，精度和信息量

56、受損失； （3 3）地圖輸出不精美；）地圖輸出不精美； （4 4）沒有表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系沒有表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系； （5 5）投影變換花的時(shí)間多。）投影變換花的時(shí)間多。柵格、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單比較柵格、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單比較 比較內(nèi)容比較內(nèi)容 矢量格式矢量格式 柵格格式柵格格式 數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)量 小小 大大 圖形精度圖形精度 高高 低低 圖形運(yùn)算圖形運(yùn)算 復(fù)雜、高效復(fù)雜、高效 簡單、低效簡單、低效 遙感影像格式遙感影像格式 不一致不一致 一致或接近一致或接近 輸出表示輸出表示 抽象、昂貴抽象、昂貴 直觀、便宜直觀、便宜 數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)共享 不易實(shí)現(xiàn)不易實(shí)現(xiàn) 容易實(shí)現(xiàn)容易實(shí)現(xiàn) 拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)分析拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)分析 容易實(shí)現(xiàn)容易

57、實(shí)現(xiàn) 不易實(shí)現(xiàn)不易實(shí)現(xiàn) 4 4 矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4.1 4.1 矢柵一體化的概念矢柵一體化的概念l一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念基本概念：無論是點(diǎn)狀地物、無論是點(diǎn)狀地物、線狀地物、還是面狀地物均采用線狀地物、還是面狀地物均采用面向目標(biāo)面向目標(biāo)的描述的描述方法，因而它可以完全保持矢量的特性，而方法，因而它可以完全保持矢量的特性，而元子元子空間充填空間充填表達(dá)建立了位置與地物的聯(lián)系，使之具表達(dá)建立了位置與地物的聯(lián)系，使之具有柵格的性質(zhì)。有柵格的性質(zhì)。l每個(gè)線狀目標(biāo)每個(gè)線狀目標(biāo)除記錄原始取樣點(diǎn)外，還記錄路徑除記錄原始取樣點(diǎn)外，還記錄路徑所通過的柵格；所通過的柵格

58、；l每個(gè)面狀地物每個(gè)面狀地物除記錄它的多邊形周邊以外，還包除記錄它的多邊形周邊以外，還包括中間的面域柵格。括中間的面域柵格。4.2 4.2 三個(gè)約定和細(xì)分格網(wǎng)法三個(gè)約定和細(xì)分格網(wǎng)法4.2.1 4.2.1 三個(gè)約定三個(gè)約定l為了設(shè)計(jì)點(diǎn)、線、面狀地物具體的一體化數(shù)據(jù)結(jié)為了設(shè)計(jì)點(diǎn)、線、面狀地物具體的一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，首先作如下約定：構(gòu)，首先作如下約定：1 1、地面上的、地面上的點(diǎn)狀地物點(diǎn)狀地物是地球表面上的點(diǎn)，它僅有空間是地球表面上的點(diǎn)，它僅有空間位置，沒有形狀和面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部僅有一個(gè)位置數(shù)位置，沒有形狀和面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部僅有一個(gè)位置數(shù)據(jù)。據(jù)。2 2、地面上的、地面上的線狀地物線狀地物是地球表面

59、的空間曲線，它有形是地球表面的空間曲線，它有形狀但沒有面積，它在平面上的投影是一連續(xù)不間斷的直狀但沒有面積，它在平面上的投影是一連續(xù)不間斷的直線或曲線，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需要用一組元子填滿整個(gè)路徑。線或曲線，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需要用一組元子填滿整個(gè)路徑。3 3、地面上的、地面上的面狀地物面狀地物是地球表面的空間曲面，并具有是地球表面的空間曲面，并具有形狀和面積，它在平面上的投影是由邊界包圍的緊致空形狀和面積，它在平面上的投影是由邊界包圍的緊致空間和一組填滿路徑的元子表達(dá)的邊界組成。間和一組填滿路徑的元子表達(dá)的邊界組成。4.2.2 4.2.2 細(xì)分格網(wǎng)法細(xì)分格網(wǎng)法l由于一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是基于柵格的，表達(dá)目由于

60、一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是基于柵格的，表達(dá)目標(biāo)的精度必然受柵格尺寸的限制?？蓸?biāo)的精度必然受柵格尺寸的限制?？衫眉?xì)利用細(xì)分格網(wǎng)法提高分格網(wǎng)法提高點(diǎn)、線（包括面狀地物邊界）點(diǎn)、線（包括面狀地物邊界）數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的表達(dá)精度表達(dá)精度，使一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精度，使一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精度達(dá)到或接近矢量表達(dá)精度。達(dá)到或接近矢量表達(dá)精度。 細(xì)分格網(wǎng)的思想細(xì)分格網(wǎng)的思想l在有點(diǎn)、線通過的基本格網(wǎng)內(nèi)再細(xì)分成在有點(diǎn)、線通過的基本格網(wǎng)內(nèi)再細(xì)分成256256 256256細(xì)細(xì)格網(wǎng)格網(wǎng)（精度要求低時(shí)，可細(xì)分為（精度要求低時(shí)，可細(xì)分為1616 1616個(gè)細(xì)格網(wǎng)）。個(gè)細(xì)格網(wǎng)）。l基本格網(wǎng)和細(xì)格網(wǎng)均采用十進(jìn)制線性四叉樹編碼基本格網(wǎng)和細(xì)格網(wǎng)均