第二章 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理

1、環(huán)境與水利學(xué)院第二章第二章 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理空間數(shù)據(jù)的表達(dá)和管理1內(nèi)容概覽內(nèi)容概覽 第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)管理2內(nèi)容概覽內(nèi)容概覽 第一節(jié)第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.1 2.1.1 空間數(shù)據(jù)根本特征空間數(shù)據(jù)根本特征 2.1.2 2.1.2 地理實(shí)體描述地理實(shí)體描述 2.1.3 2.1.3 地理實(shí)體間的空間關(guān)系地理實(shí)體間的空間關(guān)系 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型 第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)管理空間數(shù)據(jù)管理32.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.1 空間數(shù)據(jù)根本特征 空間特征 用以描述事物或現(xiàn)象的地理位置以及空間位置相互關(guān)系。

2、一般以坐標(biāo)數(shù)據(jù)表現(xiàn)。 空間特征數(shù)據(jù)又可再分為拓?fù)涮卣骱蛶缀翁卣鞫ㄎ惶卣鳌?屬性特征 非定位數(shù)據(jù)。用以描述事物或現(xiàn)象的特性。 時間特征 用以描述事物或現(xiàn)象隨時間的變化。45672.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)1 1、描述的內(nèi)容、描述的內(nèi)容 3 3、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)類型4 4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)幾何數(shù)據(jù)空間幾何數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù) 關(guān)系數(shù)據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)實(shí)體實(shí)體間的鄰接、關(guān)聯(lián)間的鄰接、關(guān)聯(lián)包含等相互關(guān)系包含等相互關(guān)系 屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)各種各種屬性特征和時間屬性特征和時間元數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù) 矢量、柵格、矢量、柵格、TINTIN專用于地專用于地表或特殊造型表或特殊造型 RDBMSRDBMS屬性表

3、屬性表- -采用采用MISMIS較成熟較成熟 空間元數(shù)據(jù)空間元數(shù)據(jù)位置、形狀、尺位置、形狀、尺寸寸 、識別碼名稱識別碼名稱實(shí)體的角色、功實(shí)體的角色、功能、行為、實(shí)體能、行為、實(shí)體的衍生信息的衍生信息時間時間測量方法、編碼測量方法、編碼方法、空間參考方法、空間參考系等系等 空間特征：地理空間特征：地理位置和空間關(guān)系位置和空間關(guān)系屬性特征屬性特征名稱、名稱、等級、類別等等級、類別等時間特征時間特征2 2、根本特征、根本特征82.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.2 地理實(shí)體空間實(shí)體 在地理空間世界中，空間對象一般按地形維數(shù)進(jìn)行歸類劃分，地理現(xiàn)象被抽象為點(diǎn)、線、面、體。抽象后的地理現(xiàn)象稱為地

4、理實(shí)體空間實(shí)體。 1、點(diǎn)0維 2、線1維 3、面2維 4、體3維9點(diǎn)實(shí)體有位置，無寬度和長度；有位置，無寬度和長度；抽象的點(diǎn)抽象的點(diǎn)美國佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測站美國佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測站20022002年年9 9月該洲月該洲可能的可能的500500個地震位置個地震位置104 4角點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)角點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)VertexVertex：表示線段和弧段上的連接點(diǎn)。表示線段和弧段上的連接點(diǎn)。 1實(shí)體點(diǎn)：用來代表一個實(shí)體。實(shí)體點(diǎn)：用來代表一個實(shí)體。2注記點(diǎn)：用于定位注記。注記點(diǎn)：用于定位注記。3內(nèi)點(diǎn)：用于負(fù)載多邊形內(nèi)點(diǎn)：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)。的屬性，存在于多邊形內(nèi)。2.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)2

5、.1.2 地理實(shí)體空間實(shí)體1、點(diǎn)狀實(shí)體11線實(shí)體有長度，但無寬度和高度有長度，但無寬度和高度用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多度量實(shí)體距離度量實(shí)體距離城市道路網(wǎng)分布122.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)2.1.2 地理實(shí)體空間實(shí)體2、線狀實(shí)體1實(shí)體長度：實(shí)體長度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長2彎曲度：彎曲度：用于表示像道路拐彎時彎曲的程度。用于表示像道路拐彎時彎曲的程度。3方向性：方向性：如：水流方向，上游如：水流方向，上游下游，下游， 公路，單、雙向之分。公路，單、雙向之分。線狀實(shí)體包括：線段，邊界、鏈、線狀實(shí)體包括：線段，邊界、鏈

6、、弧段、網(wǎng)絡(luò)等弧段、網(wǎng)絡(luò)等。13面實(shí)體具有長和寬的目標(biāo)具有長和寬的目標(biāo)通常用來表示自然或人工的封閉多邊形通常用來表示自然或人工的封閉多邊形一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面中國土地利用分布圖（不連續(xù)面）14面狀實(shí)體有如下特征：面狀實(shí)體有如下特征：1面積范圍面積范圍 2周長周長3獨(dú)立性或與其它地物相鄰獨(dú)立性或與其它地物相鄰如中國及其周邊國家如中國及其周邊國家4內(nèi)島嶼或鋸齒狀外形：內(nèi)島嶼或鋸齒狀外形：如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域。如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域。5重疊性與非重疊性：重疊性與非重疊性： 如學(xué)校的分區(qū)，菜市場的效勞范圍等都有如學(xué)校的分區(qū)，菜市場的效勞范圍等都有可能出現(xiàn)交

7、叉重疊現(xiàn)象，而一個城市的各可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，而一個城市的各個城區(qū)一般說來不會出現(xiàn)重疊。個城區(qū)一般說來不會出現(xiàn)重疊。 是對湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來表示。是對湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來表示。2.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)2.1.2 地理實(shí)體空間實(shí)體3、面狀實(shí)體15空間對象：體有長、寬、高的目標(biāo)有長、寬、高的目標(biāo)通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦體等三維目標(biāo)體等三維目標(biāo) 建筑16立體狀實(shí)體用于描述三維空間中立體狀實(shí)體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長度、

8、寬的現(xiàn)象與物體，它具有長度、寬度及高度等屬性。度及高度等屬性。立體狀實(shí)體一般具有以下一些空立體狀實(shí)體一般具有以下一些空間特征：間特征：1體積，如工程開控和填充的體積，如工程開控和填充的土方量。土方量。2每個二維平面的面積。每個二維平面的面積。3周長周長4厚度厚度5高度高度 2.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)2.1.2 地理實(shí)體空間實(shí)體4、體狀實(shí)體1718抽象成地理實(shí)體的空間現(xiàn)象抽象成地理實(shí)體的空間現(xiàn)象維度維度 空間空間實(shí)體實(shí)體地理現(xiàn)象地理現(xiàn)象0 0點(diǎn)城鎮(zhèn)、居民地、交通樞紐、車站、碼頭、工城鎮(zhèn)、居民地、交通樞紐、車站、碼頭、工廠、學(xué)校、醫(yī)院、商場、寫字樓、機(jī)關(guān)、火廠、學(xué)校、醫(yī)院、商場、寫字樓、

9、機(jī)關(guān)、火山口、山峰、景點(diǎn)、基地等山口、山峰、景點(diǎn)、基地等1 1線河流、海岸、鐵路、公路、地下管網(wǎng)、行政河流、海岸、鐵路、公路、地下管網(wǎng)、行政邊界等邊界等2 2面土壤、耕地、森林、草原、沙漠、行政區(qū)域、土壤、耕地、森林、草原、沙漠、行政區(qū)域、綠地、操場等綠地、操場等3 3體云、水體、礦體、高層建筑等云、水體、礦體、高層建筑等192.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.2 地理實(shí)體空間實(shí)體 5、實(shí)體類型組合 現(xiàn)實(shí)世界的各種現(xiàn)象比較復(fù)雜，往往由不同的空間單元組合而成 例如根據(jù)某些空間單元或幾種空間單元的組合將空間問題表達(dá)出來，復(fù)雜實(shí)體由簡單實(shí)體組合表達(dá)。點(diǎn)、線、面兩兩之間組合表達(dá)復(fù)雜的空間問題

10、： 如：線面 、面面202.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.2 地理實(shí)體空間實(shí)體 5、實(shí)體類型組合 1線面組合 1、區(qū)域包含線：計(jì)算區(qū)域內(nèi)線的密度，某省的水系分布情況。 2、線通過區(qū)域：公路上否通過某縣。 3、線環(huán)繞區(qū)域：區(qū)域邊界，搜索左右區(qū)域名稱，中國與哪些國家接壤。 4、線與區(qū)域別離：距離。212.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.2 地理實(shí)體空間實(shí)體 5、實(shí)體類型組合 2面面組合 1、包含：島,某省的湖泊分布。 2、 相交：重疊，學(xué)校效勞范圍與菜場效勞范圍重疊區(qū)。 3、 相鄰：計(jì)算相鄰邊界性質(zhì)和長度，公共連接邊界。 4、別離：計(jì)算距離。 學(xué)校學(xué)校菜場菜場222.1 空間

11、數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.3 地理實(shí)體間的空間關(guān)系 在研究兩個以上的空間實(shí)體時，空間關(guān)系是其中重要的研究內(nèi)容。 空間關(guān)系是地理實(shí)體之間由實(shí)體的幾何特性位置、形狀所決定的關(guān)系。 地理實(shí)體間的空間關(guān)系實(shí)際是研究實(shí)體間的拓?fù)潢P(guān)系。232.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.3 地理實(shí)體間的空間關(guān)系 1、拓?fù)潢P(guān)系的定義 Topology一詞來自希臘文，它的原意是“形狀的研究。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個分支，它研究在拓?fù)渥儞Q下能保持不變的幾何屬性拓?fù)鋵傩浴?地理實(shí)體不僅具有空間位置、形狀、大小等空間特征，而且不同實(shí)體間還存在鄰接、關(guān)聯(lián)、包含等空間相互關(guān)系特征，由于描述這種關(guān)系時不需要考慮空間坐標(biāo)

12、和距離因素，所以又稱為拓?fù)潢P(guān)系。 是明確定義空間關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。在GIS中，用來描述并確定空間的點(diǎn)線面之間的關(guān)系及屬性，并可實(shí)現(xiàn)相關(guān)的查詢和檢索。242.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.3 地理實(shí)體間的空間關(guān)系2、對拓?fù)潢P(guān)系的理解指圖形保持連續(xù)狀態(tài)指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。不變的性質(zhì)。將橡皮任意拉伸，壓將橡皮任意拉伸，壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)或折縮，但不能扭轉(zhuǎn)或折疊。疊。252.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.3 地理實(shí)體間的空間關(guān)系 2、對拓?fù)潢P(guān)系的理解 我們可以設(shè)想一塊高質(zhì)量的橡皮，可被任意拉伸壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)折疊。外表上有由結(jié)點(diǎn)、弧

13、、環(huán)和區(qū)域組成的圖形。假設(shè)對該橡皮進(jìn)行任意拉伸、壓縮，但不扭轉(zhuǎn)和折疊，那么在橡皮形狀的這些變換中，圖形的一些屬性將得到保存，有些屬性將消失。 拓?fù)渥儞Q拓?fù)渥儞Q（橡皮變換（橡皮變換）262.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)兩點(diǎn)之間的距離兩點(diǎn)之間的距離一個點(diǎn)指向另一個點(diǎn)的方向一個點(diǎn)指向另一個點(diǎn)的方向弧段的長度弧段的長度一個區(qū)域的周長一個區(qū)域的周長一個區(qū)域的面積一個區(qū)域的面積一個點(diǎn)在一個弧段的端點(diǎn)一個點(diǎn)在一個弧段的端點(diǎn)一個弧段是一個簡單的弧段一個弧段是一個簡單的弧段（自身不相交自身不相交）一個點(diǎn)在一個區(qū)域的邊界上一個點(diǎn)在一個區(qū)域的邊界上一個點(diǎn)在一個區(qū)域的內(nèi)部一個點(diǎn)在一個區(qū)域的內(nèi)部一個點(diǎn)在一個區(qū)域的外

14、部一個點(diǎn)在一個區(qū)域的外部一個面是一個簡單的面（一個面是一個簡單的面（無島無島）一個面的連通性（一個面的連通性（面內(nèi)任兩點(diǎn)從一面內(nèi)任兩點(diǎn)從一點(diǎn)可在面的內(nèi)部走向另一點(diǎn)點(diǎn)可在面的內(nèi)部走向另一點(diǎn)）非拓?fù)鋵傩苑峭負(fù)鋵傩酝負(fù)鋵傩酝負(fù)鋵傩?拓?fù)渥儞Q拓?fù)渥儞Q （橡皮變換）（橡皮變換）3 3、拓?fù)鋵傩院头峭負(fù)鋵傩?、拓?fù)鋵傩院头峭負(fù)鋵傩?72.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.3 地理實(shí)體間的空間關(guān)系 4、拓?fù)湓?點(diǎn)：孤立點(diǎn)、線的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn) 線：兩結(jié)點(diǎn)之間的有序弧段，包括鏈、弧段和線段 面：假設(shè)干弧段組成的多邊形28起點(diǎn)終點(diǎn)中間點(diǎn)弧段1弧段3弧段2弧段4點(diǎn):面:弧:拓?fù)湓赝負(fù)湓?9

15、2.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.3 地理實(shí)體間的空間關(guān)系5、拓?fù)潢P(guān)系分類拓?fù)溧徑樱和負(fù)溧徑樱?同類同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)潢P(guān)聯(lián)拓?fù)潢P(guān)聯(lián)： 不同類不同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)浒和負(fù)浒?同類不同級同類不同級元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。30N11256473P1P3P2P4N4N3N5N2拓?fù)溧徑樱和負(fù)溧徑樱篘 N1 1/ /N N2 2 , ,N N1 1/ /N N3 3 , ,N N1 1/ /N N4 4 ; ;P P1 1/ /P P3 3 ; ;P P2 2/ /P P3 3拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：N N1 1/

16、1 1、3 3 、6 6 ；P P1 1/1 1、5 5 、6 6 拓?fù)浒和負(fù)浒篜 P3 3與與P P4 431鄰接鄰接相交相交重合重合相離相離包含包含點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)線點(diǎn)面線面面面線線322.1 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 2.1.3 地理實(shí)體間的空間關(guān)系 6、研究拓?fù)潢P(guān)系的意義 對于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義： 1拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。 2有助于空間要素的查詢，利用拓?fù)潢P(guān)系可以解決許多實(shí)際問題。如某縣的鄰接縣，-面面相鄰問題。又如供水管網(wǎng)系統(tǒng)中某段水管破裂找關(guān)閉它的閥門，就需要查詢該線管道與哪些點(diǎn)閥門關(guān)聯(lián)。

17、3根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體。33本節(jié)問題本節(jié)問題 1、空間數(shù)據(jù)的根本特征？ 2、地理實(shí)體空間實(shí)體的分類？試舉例說明不同類別的地理實(shí)體。 3、拓?fù)湓睾屯負(fù)潢P(guān)系的分類。34重要內(nèi)容回憶拓?fù)湓刂匾獌?nèi)容回憶拓?fù)湓仄瘘c(diǎn)終點(diǎn)中間點(diǎn)點(diǎn):面:弧:弧段1弧段3弧段2弧段435 2.拓?fù)潢P(guān)系重要內(nèi)容回憶拓?fù)潢P(guān)系重要內(nèi)容回憶拓?fù)潢P(guān)系36點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)線線點(diǎn)點(diǎn)面面住宅住宅學(xué)校學(xué)校海岸線海岸線碼頭碼頭肺癌病例肺癌病例區(qū)域區(qū)域?qū)W校和住宅接近嗎？學(xué)校和住宅接近嗎？碼頭在海岸線上嗎？碼頭在海岸線上嗎？肺癌病在區(qū)內(nèi)分布肺癌病在區(qū)內(nèi)分布 空間關(guān)系的應(yīng)用37線線點(diǎn)點(diǎn)線線線線線線面面鎮(zhèn)鎮(zhèn)乘車線路乘車線路河流河流小路小路這條線路

18、過鎮(zhèn)上嗎？這條線路過鎮(zhèn)上嗎？小路穿過河流嗎？小路穿過河流嗎？河流在區(qū)域內(nèi)嗎？河流在區(qū)域內(nèi)嗎？空間關(guān)系的應(yīng)用38面面點(diǎn)點(diǎn)面面線線面面面面該郵政區(qū)包括學(xué)校嗎？該郵政區(qū)包括學(xué)校嗎？該區(qū)域包括鐵路嗎？該區(qū)域包括鐵路嗎？區(qū)域彼此影響嗎？區(qū)域彼此影響嗎？區(qū)域重疊嗎？區(qū)域重疊嗎？空間關(guān)系的應(yīng)用39內(nèi)容概覽內(nèi)容概覽 第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的表達(dá) 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型2.2.1 2.2.1 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.2.2 2.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型2.2.2 2.2.2 矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型 第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)管理402.2.1 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)組織的

19、形式。是適合于計(jì)算機(jī)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)。存儲、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。 地理數(shù)據(jù)庫中采用空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來數(shù)字化表達(dá)地理空間信息。 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要有柵格結(jié)構(gòu)柵格結(jié)構(gòu)和矢量結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)。南南川川市市 李李渡渡區(qū)區(qū) 長長壽壽縣縣 墊墊江江縣縣 渝渝中中區(qū)區(qū) 豐豐都都縣縣 彭彭水水苗苗族族土土家家族族自自治治縣縣 南南岸岸區(qū)區(qū) 沙沙坪坪壩壩區(qū)區(qū) 江江北北區(qū)區(qū) 九九龍龍坡坡區(qū)區(qū) 大大渡渡口口區(qū)區(qū) 巴巴南南區(qū)區(qū) 江江津津市市 隆隆昌昌縣縣 安安岳岳縣縣 潼潼南南縣縣 大大足足縣縣 榮榮昌昌縣縣 永永川川市市 武武勝勝縣

20、縣 合合川川市市 渝渝北北區(qū)區(qū) 鄰鄰水水縣縣 石石柱柱土土家家族族自自治治縣縣 忠忠縣縣 武武隆隆縣縣 華華鎣鎣市市 銅銅梁梁縣縣 璧璧山山縣縣 北北碚碚區(qū)區(qū) 雙雙橋橋區(qū)區(qū) 0.07.5 15.0 22.5 30.0 37.5 km區(qū)區(qū)縣縣區(qū)區(qū)劃劃圖圖河河流流機(jī)機(jī)場場區(qū)區(qū)縣縣界界線線主主要要公公路路縣縣區(qū)區(qū)政政府府駐駐地地41i柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是像元陣列，每個像元的行列號確定位置，用像元值表示空間就是像元陣列，每個像元的行列號確定位置，用像元值表示空間對象的類型、等級等特征。對象的類型、等級等特征。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標(biāo)的方式，盡可能是通過記錄坐標(biāo)的方式，盡可能 地將

21、點(diǎn)、線、面地理實(shí)體表現(xiàn)得地將點(diǎn)、線、面地理實(shí)體表現(xiàn)得精確無誤精確無誤2.2.1 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)XYx1 y1x2 y2xi yixn yn422.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 一、相關(guān)概念 1、定義：柵格結(jié)構(gòu)是將地理空間劃分成假設(shè)干行、假設(shè)干列，稱為一個象元陣列，其最小單元稱為象元或象素。每個象元的位置由行列號確定，其屬性那么以代碼表示。Y：列：列X：行：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率格網(wǎng)分辨率43點(diǎn)點(diǎn)線線面面 對于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)：為一個像元點(diǎn)：為一個像元線：在一定方向上線：在一定方向上連接成串的相鄰像連接成串的相鄰像元集合。元集合。面

22、：聚集在一起的面：聚集在一起的相鄰像元集合。相鄰像元集合。442. 象元柵格單元 遙感影像：MSS 7979米 SPOT 1010米 TM 3030米 QuickBird 0.61 0.61米影像分辨率掃描圖象：150DPI、300DPI、600DPI計(jì)算機(jī)屏幕分辨率：640780 800600 10247682.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型45SPOT XS 20m*20m 某水庫band G, R, IR網(wǎng)格資料2.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型463.象元陣列：反映某一空間分布的系列象元隊(duì)列，其行、列確定每個象元的空間位置。 2.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型474. 象元屬性：

23、柵格單元值 地理要素的屬性特征 5. 柵格結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：屬性明顯，定位隱含2.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型482.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 二、柵格數(shù)據(jù)取值確實(shí)定每個柵格元素只能取一每個柵格元素只能取一個值，實(shí)際上一個柵格個值，實(shí)際上一個柵格可能對應(yīng)于實(shí)體中幾種可能對應(yīng)于實(shí)體中幾種不同屬性值，存在柵格不同屬性值，存在柵格數(shù)據(jù)取值問題數(shù)據(jù)取值問題492.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 二、柵格數(shù)據(jù)取值確實(shí)定1、中心點(diǎn)法2、面積占優(yōu)法3、重要性法4、長度占優(yōu)法502.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 二、柵格數(shù)據(jù)取值確實(shí)定 1、中心點(diǎn)法取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。 2、面積

24、占優(yōu)法 柵格單元屬性值為面積最大者。ABBA512.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 二、柵格數(shù)據(jù)取值確實(shí)定 3、重要性法 取重要的屬性值為柵格屬性值。用于具有特殊意義的較小地物 4、長度占優(yōu)法 每個柵格單元的值由該柵格中線段最長的實(shí)體的屬性來確定。2 2 1 1522.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 三、柵格數(shù)據(jù)的獲取1、目讀法目讀法2、從掃描儀獲取從掃描儀獲取3 3、從攝像機(jī)獲取、從攝像機(jī)獲取4 4、從遙感中獲取、從遙感中獲取5 5、從矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、從矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換532.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 三、柵格數(shù)據(jù)的獲取1、目讀法將一張透明格網(wǎng)紙疊置于某圖件上，根據(jù)某種占優(yōu)法，直接用人

25、工方法獲取相應(yīng)的柵格數(shù)據(jù)屬性。適用于所選區(qū)域范圍小，柵格單元尺寸大的情況。2、從掃描儀是獲取柵格數(shù)據(jù)的主要設(shè)備。高精度，快速度，數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化。542.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 三、柵格數(shù)據(jù)的獲取3、從攝像機(jī)用攝像機(jī)可以獲取各種景物的視頻數(shù)據(jù)。從攝像機(jī)數(shù)字化輸入的柵格元素?cái)?shù)是相對固定的，例如512512，10241024等。552.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 三、柵格數(shù)據(jù)的獲取4、從遙感遙感是利用航空，航天技術(shù)獲取地球資源和環(huán)境信息的重要途徑。能周期性，動態(tài)的獲取豐富的信息，并可直接以數(shù)字方式記錄和傳送。562.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 三、柵格數(shù)據(jù)的獲取4、從矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

26、換把矢量結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)通過適當(dāng)算法，用軟件把矢量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。例如從專題圖上獲取的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地塊圖，積溫度或降雨量分布圖，用軟件方法將其轉(zhuǎn)成柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)圖，并對其進(jìn)行疊置分析。572.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼1、直接編碼2、游程長度編碼3、塊式編碼4、鏈?zhǔn)骄幋a5、四叉樹編碼582.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 1、直接編碼 無壓縮編碼。 將柵格數(shù)據(jù)看作是一個數(shù)據(jù)矩陣，逐行或逐列逐個記錄代碼。 特點(diǎn)：最直觀、最根本的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進(jìn)行任何壓縮數(shù)據(jù)處理。5,5A,A,B,B,BA,C,C,C,AD,C,C,A,AD,D,C,A,

27、AD,D,A,A,A592.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 數(shù)據(jù)壓縮 柵格數(shù)據(jù)量大，格網(wǎng)數(shù)多，由于地理數(shù)據(jù)往往有較強(qiáng)的相關(guān)性，即相鄰象元的值往往是相同的。所以，出現(xiàn)了各種柵格數(shù)據(jù)壓縮方法。 數(shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)表示成更緊湊的格式以減少存儲空間的一項(xiàng)技術(shù)。分為： 無損壓縮：在編碼過程中信息沒有喪失，經(jīng)過解碼可恢復(fù)原有的信息-信息 保持編碼。 有損壓縮：為最大限度壓縮數(shù)據(jù)，在編碼中損失一些認(rèn)為不太重要的信息，解碼后，這局部信息無法恢復(fù)。-信息不保持編碼。 602.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 2、游程長度編碼 游程是指按行的順序連續(xù)且屬性值相同的假設(shè)干柵格

28、。 游程長度編碼是柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法。 游程長度的記錄方式有兩種 記錄每個游程起迄列號 記錄每個游程象元數(shù)61游程長度編碼游程長度編碼 逐行記錄每個游程的迄點(diǎn)列號5，5A，2，B，5A，1，C，4，A，5D，1，C，3，A，5D，2，C，3，A，5D，2，A，562游程長度編碼游程長度編碼記錄每個游程象元數(shù)目5，5A，2，B，3A，1，C，3，A，1D，1，C，2，A，2D，2，C，1，A，2D，2，A，363游程長度編碼游程長度編碼記錄每個游程象元數(shù)5，52，A3，B1，A3，C1，A1，D2，C2，A642.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 2、游程長度編碼 游

29、程長度編碼的特點(diǎn)： 在各行數(shù)據(jù)代碼發(fā)生變化時候記錄代碼以及相同代碼重復(fù)的個數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。 壓縮方法有效便捷。 壓縮比和圖的復(fù)雜程度成反比。變化多的局部游程數(shù)多，變化少的局部游程數(shù)少。因此，圖越簡單，壓縮效率越高。652.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 3、塊式編碼 將游程編碼擴(kuò)大到二維的情況。 把多邊形范圍劃分成假設(shè)干具有同一屬性值的正方形，然后對各個正方形進(jìn)行編碼。 采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個記錄單元包括相鄰的假設(shè)干柵格。 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 4 4 7 7 7 7 72 4 4 4 4 4 7 7 73 4 4 4 4 8 8 7 7

30、 4 0 0 4 8 8 8 7 75 0 0 8 8 8 8 7 86 0 0 0 8 8 8 8 87 0 0 0 0 8 8 8 88 0 0 0 0 0 8 8 8662.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 3、塊式編碼 數(shù)據(jù)對組成：初始行、列，半徑，屬性值 依次掃描，編過的不重復(fù)。 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 4 4 7 7 7 7 72 4 4 4 4 4 7 7 73 4 4 4 4 8 8 7 7 4 0 0 4 8 8 8 7 75 0 0 8 8 8 8 7 86 0 0 0 8 8 8 8 87 0 0 0 0 8 8 8 88 0 0 0

31、0 0 8 8 8如：如：1,1,1,0), (1,2,2,4), (1,4,1,7), (1,5,1,7)67塊式編碼例：塊式編碼例：0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 31 1，1 1，1 1，0 0，1 1，2 2，2 2，2 2，1 1，4 4，1 1，5 5，1 1，5 5，1 1，5 5，1 1，6 6，2 2，5 5，1 1，8 8，1 1，5 5；2 2，1 1，1 1，2 2，

32、2 2，4 4，1 1，2 2，2 2，5 5，1 1，2 2，2 2，8 8，1 1，5 5；3 3，3 3，1 1，2 2，3 3，4 4，1 1，2 2，3 3，5 5，2 2，3 3，3 3，7 7，2 2，5 5；4 4，1 1，2 2，0 0，4 4，3 3，1 1，2 2，4 4，4 4，1 1，3 3；5 5，3 3，1 1，3 3，5 5，4 4，2 2，3 3，5 5，6 6，1 1，3 3，5 5，7 7，1 1，5 5，5 5，8 8，1 1，3 3；6 6，1 1，3 3，0 0，6 6，6 6，3 3，3 3；7 7，4 4，1 1，0 0，7 7，5 5，1 1，

33、3 3；8 8，4 4，1 1，0 0，8 8，5 5，1 1，0 0。682.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼3、塊狀編碼塊狀編碼的特點(diǎn)：塊狀編碼的特點(diǎn)：一個多邊形所包含的正方形越大，多邊形的邊界越簡單，塊式編碼的效果就越好；當(dāng)屬性變化小時圖塊大，對于大塊圖斑記錄單元大，分辨率低，壓縮比高。小塊圖斑記錄單元小，分辨率高，壓縮比低。利于計(jì)算面積、合并插入等操作。 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 4 4 7 7 7 7 72 4 4 4 4 4 7 7 73 4 4 4 4 8 8 7 7 4 0 0 4 8 8 8 7 75 0 0 8 8 8 8 7 86 0 0

34、 0 8 8 8 8 87 0 0 0 0 8 8 8 88 0 0 0 0 0 8 8 8692.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 4、鏈?zhǔn)骄幋a 又稱為弗里曼Freeman 鏈碼、邊界鏈碼 它是從某一起點(diǎn)開始用沿八個根本方向前進(jìn)的單位矢量鏈來表示線狀地物或多邊形的邊界。01234567方向方向E SE S SW W NW N NE E SE S SW W NW N NE 編號編號0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7702.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 4、鏈?zhǔn)骄幋a 將柵格數(shù)據(jù)線狀地物面域邊界表示為矢量鏈的記錄。 步驟如下：

35、1首先定義一個3x3窗口，中間柵格的走向有8種可能，并將這8種可能07進(jìn)行編碼。 2記下地物屬性碼和起點(diǎn)行、列后，進(jìn)行追蹤，得到矢量鏈.01234567a aaaaaaab鏈?zhǔn)骄幋a表鏈?zhǔn)骄幋a表屬性碼起點(diǎn)行起點(diǎn)列鏈碼鏈碼a14223323b3725332107065712.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 4、鏈?zhǔn)骄幋a 鏈?zhǔn)骄幋a的特點(diǎn)： 對于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，計(jì)算周長和面積。 探測邊界急促彎曲和凹進(jìn)局部比較容易。 缺點(diǎn)是效率較低；局部改動對整體影響大；由于以區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯吔纾噜弲^(qū)域邊界容易被重復(fù)存儲產(chǎn)生冗余。a aaaaaaa

36、b01234567722.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼 5、四叉樹編碼 根本思想：把一幅圖像或一幅柵格地圖等分成4局部，逐塊檢查其柵格值，假設(shè)每個子區(qū)都含有相同值，那么該子區(qū)不再往下分割，否那么將該區(qū)域再分割4個子區(qū)域，如此遞歸分割直到每個子塊都含有相同的灰度或?qū)傩詾橹埂?22732.2.2 柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 四、柵格數(shù)據(jù)的編碼5、四叉樹編碼將將2 2n n2 2n n象元組成的圖像按四個象限進(jìn)行遞象元組成的圖像按四個象限進(jìn)行遞歸分割，歸分割，并判斷屬性是否單一，單一：不分。并判斷屬性是否單一，單一：不分。 不單一：遞歸分割。不單一：遞歸分割。最后得到一顆四分叉

37、的倒向樹。最后得到一顆四分叉的倒向樹。2 2、 四叉樹的樹形表示：四叉樹的樹形表示： 用一倒立樹表示這種分割和分割結(jié)果。用一倒立樹表示這種分割和分割結(jié)果。根：整個區(qū)域根：整個區(qū)域高：深度、分幾級，幾次分割高：深度、分幾級，幾次分割葉：不能再分割的塊葉：不能再分割的塊樹叉：還需分割的塊樹叉：還需分割的塊 每個樹叉均有每個樹叉均有4 4個分叉，叫四叉樹。個分叉，叫四叉樹。AAABAAAA0123749、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。4月-224月-22Thursday, April 21, 202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。16:09:4816:09:4816:094/21/2022 4:09:48

38、 PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。4月-2216:09:4816:09Apr-2221-Apr-2212、故人江海別，幾度隔山川。16:09:4816:09:4816:09Thursday, April 21, 202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。4月-224月-2216:09:4816:09:48April 21, 202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。21 四月 20224:09:48 下午16:09:484月-2215、比不了得就不比，得不到的就不要。四月 224:09 下午4月-2216:09April 21, 202216、行動出成果，工作出財(cái)富。2022/4/21 16:09:4816:09:4821 April 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向