第三講 GIS數據組織與結構

1、程承旗北京大學遙感與GIS研究所lGIS的主要數據為二維或三維的空間型地圖數據,包括空間位置、拓撲關系和屬性三個方面的內容。l點（Point）：又稱為元素（Element）或象元（Pixel），是一個數據點，具有一對（x、y）坐標和至少一個屬性。l線：（Line）：是具有相同屬性的點的軌跡，由一個坐標對序列表示，坐標對順序與線的開頭有關，線上每個點有不多于二個鄰點。l面（Area）：是年有具相同屬性的點的軌跡，以（x、y）坐標對的集合表示，坐標對的排列順序不影響面的形態(tài)，具內部點可以有多于三個的鄰點，面內點具有至少一個相同屬性。l區(qū)域（Region）：空間上相鄰或重疊的點、線、面要素可以按一定

2、的地理意義組成區(qū)域。l關系模型（relational model）滿足一定條件的二維表格l層次模型（hierarchical model）以記錄類型為節(jié)點的有向樹（tree），其主要特征是： （1）除根節(jié)點外，任何節(jié)點都有且 只有一個“父親”；（2）“父”節(jié)點表示的實體與“子”節(jié)點表示的實體是一對多的聯(lián)系。l網狀模型（network model）l特點：1）可以有一個以上的結點沒有“父”結點；l 2）至少有一個結點有多于一個“父”結點；l 3）結點之間可以有多種聯(lián)系；l 4）可以存在回路l柵格數據結構l矢量數據結構l柵格與矢量數據結構的選擇與轉換l空間數據分層組織描述地理實體的數據本身的組織方

3、法，稱為內部數據結構。內部數據結構基本上可分為兩大類： 即矢量結構和柵格結構。柵格模型矢量模型優(yōu)點：1、數據結構簡單2、疊加操作易實現3、能有效表達空間可變性4、柵格圖象便于做圖象的有效增強優(yōu)點：1、提供更嚴密的數據結構2、提供更有效的拓撲編碼，因而對需要拓撲信息的操作更有效，如網絡分析3、圖形輸出美觀，接近于手繪缺點：1、數據結構不嚴密不緊湊，需要用壓縮技術解決這個問題2、難以表達拓撲關系3、圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需要增加柵格數量來克服，但會增加數據量缺點：1、比柵格數據結構復雜2、疊加操作沒有柵格有效3、表達空間變化性能力差4、不能象數字圖形那樣做增強處理矢量數據模型與柵格數據模型比

4、較矢量數據模型與柵格數據模型比較l柵格數據的應用模型柵格數據的組織方法柵格數據的組織方法二、四叉樹編碼四叉樹編碼法有許多有趣的優(yōu)點：1）容易而有效地計算多邊形的數量特征；2）陣列各部分的分辯率是可變的，邊界復雜部分四叉樹較高即分級多，分辯率也高，而不需表示許多細節(jié)的部分則分級少，分辯率低，因而既可精確表示圖形結構又可減少存貯量；3）柵格到四叉樹及四叉樹到簡單柵格結構的比其它壓縮方法容易；4）多邊形中嵌套異類小多邊形的表示較方便。l點實體l線實體l面實體l一、矢量到柵格l柵格化過程包括以下操作：l1）將點和線實體的角點的笛卡爾坐標轉換到預定分辯率和已知位置值的矩陣中；l2）利用單根掃描線或一組相連的掃描線去測試線性要素與單元邊界的交叉點，并記錄有多少個柵格單元穿過交叉點；l3）對多邊形而言，測試過角點后，剩下線段處理，這時只要利用二次掃描就可以知道何時到達多邊形的邊界，度記錄其位置與屬性值。從柵格單元轉換到幾何圖形的過程稱為矢量化，矢量化過程要保證以下兩點：1）拓撲轉換，即保持柵格表示出的連通性與鄰接性；2）轉換物體正確的外形。二、柵格到矢量l矢量格式向柵格格式的轉換l內部點擴散法l復數積分算法l射線算法l掃描算法l邊界代數算法l柵格格式向矢量格式的轉換l多邊形邊界提取l邊界線追