內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)遙感課件

1、第六章 GIS的基本理論知識1 1 地理信息系統(tǒng)（GIS）的基本概念 2 2 GIS的基本構(gòu)成3 3 GIS的功能簡介4 4 GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5 5 GIS的發(fā)展 通過本章的學(xué)習(xí)，了解GIS的基本構(gòu)成、類型、應(yīng)用與發(fā)展，掌握GIS的基本概念、基本功能、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。本章介紹GIS技術(shù)的基本概念、構(gòu)成和功能以及GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，簡要說明GIS的發(fā)展概況。1 地理信息系統(tǒng)的基本概念 幾個(gè)例子： 信息革命的影響，要求地理學(xué)要順應(yīng)時(shí)代的要求，跟上時(shí)代的步伐，地理學(xué)要高度現(xiàn)代化。計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)等的發(fā)展為GIS的形成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的發(fā)展對GIS的產(chǎn)生起了有力的促進(jìn)作用；地理信

2、息系統(tǒng)脫胎于地圖，它們都是地理信息的載體，具有存貯、分析和顯示地理信息的功能。海量資源信息，客觀上需要GIS為之服務(wù)。 地理信息系統(tǒng)產(chǎn)生：由于社會的進(jìn)步，人類開始覺悟到對于自然資源的利用，不能是簡單的掠奪，而應(yīng)當(dāng)合理的管理利用，并且把開發(fā)和保護(hù)相結(jié)合。對自然資源應(yīng)采取科學(xué)的管理，進(jìn)行定量分析和預(yù)測，從而為宏觀科學(xué)決策提供依據(jù)，這些為GIS的產(chǎn)生提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。 基于以上社會經(jīng)濟(jì)與技術(shù)發(fā)展的歷史背景和原因，地理信息系統(tǒng)于20世紀(jì)60年代中期開始形成并逐漸發(fā)展起來。一、信息、數(shù)據(jù)及其特點(diǎn)1 信息及其特點(diǎn)1.1 信息（Information）的定義 信息是用文字、數(shù)字、符號、語言、圖像等介質(zhì)來表示事

3、件、事物、現(xiàn)象等的內(nèi)容、數(shù)量或特征，從而向人們（或系統(tǒng)）提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)和知識，作為生產(chǎn)、建設(shè)、經(jīng)營、管理、分析和決策的依據(jù)。 1 1 地理信息系統(tǒng)（GIS）的基本概念1.2 信息的特點(diǎn)成為當(dāng)代社會發(fā)展的一項(xiàng)重要資源客觀性：任何信息都與客觀事物緊密相關(guān)，這是信 息的正確性和精確度的保證。實(shí)用性：信息對決策是十分重要的，信息系統(tǒng)將地 理空間的巨大數(shù)據(jù)流收集、組織、管理起 來，經(jīng)處理、傳輸和分析變?yōu)閷ιa(chǎn)、管 理和決策有重要意義的信息。傳輸性：信息可在發(fā)送者和接收者間進(jìn)行傳輸，既 包括系統(tǒng)將有用信息送至終端設(shè)備（包括 遠(yuǎn)程終端）和以一定形式或格式提供給有 關(guān)用戶，也包括信息在系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)子系

4、統(tǒng) 之間的傳輸和交換，如網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。共享性：與實(shí)物不同，信息可以傳輸給多個(gè)用戶共 享，其本身并無損失。2 數(shù)據(jù)及其特點(diǎn) 2.1數(shù)據(jù)(data)的定義 數(shù)據(jù)是對某目標(biāo)進(jìn)行定性、定量描述的原始材料，包括數(shù)字、文字、符號、圖形、影像等形式。 數(shù)據(jù)是信息的載體，是用于載荷信息的物理符號，其格式與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，并隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變；計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)據(jù)化信息（即只能用字母、數(shù)字或符號表示），可以說數(shù)據(jù)是信息的符號表示。 數(shù)據(jù)是未加工的原始材料，是對現(xiàn)實(shí)世界中客觀對象的表示，具體形式多種多樣，可以由一種數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)換成其它數(shù)據(jù)形式，但包含的信息內(nèi)容不改變。2.2 數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 數(shù)據(jù)只有對實(shí)體行為

5、產(chǎn)生影響時(shí)才成為信息。 例如：“1”和“0”，當(dāng)用來表示某一種實(shí)體在某個(gè)地域 內(nèi)存在與否時(shí)，它就提供了有(1)無(0)的信息。地理信息系統(tǒng)的建立，首先是收集數(shù)據(jù)，然后對數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理（運(yùn)算、排序、轉(zhuǎn)換、分類、增強(qiáng)等），其目的就是為了得到數(shù)據(jù)中包含的信息。人的知識、經(jīng)驗(yàn)作用到數(shù)據(jù)上，可以得到信息，對同一數(shù)據(jù)每個(gè)人的解釋可能不同，因而獲得信息量的多少與人的知識水平和經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。信息與數(shù)據(jù)是不可分離的，即信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，而數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)。也就是說數(shù)據(jù)是信息的載體。 二、地理信息、地理信息系統(tǒng)1 地理信息（Geographic Information）1.1 地理信息的概念 地理信息是有關(guān)地理實(shí)體的

6、性質(zhì)、特征和運(yùn)動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，它是對表達(dá)地理特征與地理現(xiàn)象之間關(guān)系的地理數(shù)據(jù)的解釋。 或者定義為：表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱 。 從另一個(gè)角度來說，一切與空間位置有關(guān)的信息都叫做地理信息。它脫胎于地圖，它們都是地理信息的載體，具有存儲、分析與顯示地理信息的功能。1.2 地理信息的特點(diǎn): 空間分布性屬于空間信息，其位置的識別與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著的標(biāo)志。 具有多維結(jié)構(gòu)的特征在二維空間的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)，而各個(gè)專題型實(shí)體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進(jìn)行的，為地理系統(tǒng)各圈層之間的綜

7、合研究提供可能。時(shí)序特征十分明顯可以按照時(shí)間尺度將地理信息劃分為超短期的(如臺風(fēng)、地震)、短期的(如江河洪水、秋季低溫)、中期的(如土地利用、作物估產(chǎn))、長期的(如城市化、水土流失)、超長期的(如地殼變動、氣候變化)等。這對地理事物的預(yù)測、預(yù)報(bào)，從而為科學(xué)決策提供依據(jù)很重要。 具有豐富的信息GIS數(shù)據(jù)庫中不僅包含豐富的地理信息，還包含與地理信息有關(guān)的其它信息，如人口分布、環(huán)境污染、區(qū)域經(jīng)濟(jì)情況、交通情況等等。紐約市曾經(jīng)對其數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有80%以上的信息為地理信息或與地理信息有關(guān)。 2 地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System） 概念：是在計(jì)算機(jī)硬、軟件

8、系統(tǒng)支持下，對現(xiàn)實(shí)世界（資源與環(huán)境）的研究和變遷的各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特性的屬性進(jìn)行采集、儲存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。它作為集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)為一體的新興邊緣學(xué)科而迅速地興起和發(fā)展起來。 GIS重視對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的管理，重視拓?fù)潢P(guān)系的自動生成 ，強(qiáng)調(diào)與空間相關(guān)的查詢統(tǒng)計(jì)，強(qiáng)調(diào)空間分析，強(qiáng)調(diào)三維模型分析。 地理信息系統(tǒng)中“地理”的概念并非指地理學(xué)，而是廣義地指地理坐標(biāo)參照系統(tǒng)中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及以此為基礎(chǔ)而演義出來的知識。 What is GIS ? GIS is a System of compute

9、r software, hardware and data, and personnel to help manipulate, analyze and present information that is tied to a spatial location. - A method to visualize, manipulate, analyze, and display spatial data - “Smart Maps” linking a database to the map信息系統(tǒng) 非空間信息系統(tǒng) 管理信息系統(tǒng) 空間信息系統(tǒng) CAD/CAM系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)研究范圍 數(shù)據(jù)模型

10、 研究內(nèi)容 全球GIS 矢量GIS 專題GIS 地籍GIS 區(qū)域GIS 柵格GIS 綜合GIS 管網(wǎng)GIS 國家GIS 矢柵混合GIS 城市GIS ?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)、 特別行政區(qū)）GIS 人口GIS 數(shù)字地球空間信息系統(tǒng)空間信息系統(tǒng) GIS 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng) （Geographic Information System） GPS 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) （Global positioning System） RS 遙感遙感 （Remote Sensing） EOS 地球觀測系統(tǒng)地球觀測系統(tǒng) （Earth Observation System) DPS 數(shù)據(jù)攝影測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)攝影測量系

11、統(tǒng) （Data Photogrammetric System) DE 數(shù)字地球數(shù)字地球 （Digital Earth ）3S5S2 GIS2 GIS的基本構(gòu)成的基本構(gòu)成 （一）硬件系統(tǒng) （二）軟件系統(tǒng) （三）數(shù)據(jù)管理 （四）應(yīng)用人員 （五）應(yīng)用模型輸入設(shè)備輸入設(shè)備專用設(shè)備常規(guī)設(shè)備GPS全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站解析和數(shù)字?jǐn)z影測量儀器遙感與遙感圖象處理系統(tǒng)全站儀掃描儀數(shù)字化儀鍵盤、鼠標(biāo)處理設(shè)備處理設(shè)備工作站服務(wù)器硬盤陣列硬盤陣列存儲設(shè)備存儲設(shè)備活動硬盤活動硬盤光盤機(jī)光盤機(jī)磁帶機(jī)磁帶機(jī)輸出設(shè)備輸出設(shè)備繪圖儀終端打印機(jī)1 1、GISGIS的硬件系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)操作系統(tǒng)（系統(tǒng)調(diào)用、設(shè)備運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)等）系統(tǒng)庫（編

12、程語言、數(shù)學(xué)庫等）標(biāo)準(zhǔn)軟件（圖形、數(shù)據(jù)庫等）GIS基本功能軟件GIS應(yīng)用軟件用戶界面GIS軟件軟件基礎(chǔ)軟件基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件GIS2 2、GISGIS軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)定位定位拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系屬性屬性3 3、空間數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員 咨詢管理信息管理數(shù)據(jù)整理4 4、應(yīng)用人員、應(yīng)用人員系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、應(yīng)用程序開發(fā)、信息提取、地理決策5 5、應(yīng)用模型、應(yīng)用模型土地利用適宜性模型公園選址模型洪水預(yù)測模型人口擴(kuò)散模型森林增長模型水土流失模型 輸入 查詢 編輯 分析 輸出3 GIS3 GIS的功能簡介的功能簡介 GIS的主要功

13、能模塊 野外測量 屬性數(shù)據(jù) 地圖數(shù)據(jù) 影像數(shù)據(jù) 數(shù) 據(jù) GPS等 鍵盤等 數(shù)字化儀 遙感等 測量設(shè)備 輸入設(shè)備 掃描儀 設(shè)備 編輯、接邊、分層、圖形與屬性連接、標(biāo)注 數(shù)據(jù)入庫 GIS數(shù)據(jù)采集流程圖GIS基本功能的實(shí)現(xiàn)過程文件圖表文件圖表數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)獲取 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)存儲檢索存儲檢索空間查詢空間查詢空間分析空間分析數(shù)據(jù)編輯數(shù)據(jù)編輯投影變換投影變換數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 制圖、表格制圖、表格 交互展示交互展示 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)空間空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫Wherever Spatial Data Analysis is Needed？ Emergency Services Fire & Police E

14、nvironmental Monitoring & Modeling Business Site Location, Delivery Systems Industry Transportation, Communication, Mining, Pipelines, Healthcare Government Local, State, Federal, Military Education Research, Teaching Tool, Administration用戶界面用戶界面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理產(chǎn)品生成產(chǎn)品生成產(chǎn)品輸出產(chǎn)品輸出空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)處理空間數(shù)據(jù)分析空間數(shù)據(jù)

15、分析數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)庫建立空間與屬性數(shù)據(jù)顯示GIS應(yīng)用虛擬規(guī)劃GIS應(yīng)用道路三維設(shè)計(jì)瀏覽GIS應(yīng)用剖面分析城市土地利用信息系統(tǒng)電信資源管理鐵路地理信息系統(tǒng)公安警用地理信息系統(tǒng)屬性查詢查詢專題圖作戰(zhàn)指揮地圖切換醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息查詢4 GIS4 GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （一）柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 掌握柵格數(shù)據(jù)的概念、特點(diǎn)掌握柵格數(shù)據(jù)的概念、特點(diǎn) （二）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 掌握矢量數(shù)據(jù)的概念、特點(diǎn)，了解柵格掌握矢量數(shù)據(jù)的概念、特點(diǎn)，了解柵格與矢量一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與矢量一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)GIS空間數(shù)據(jù)的空間性的內(nèi)含 、數(shù)據(jù)的空間性隱含了數(shù)據(jù)的空間地理分布特征，反映地理特征的數(shù)據(jù)常涉及地圖投影及坐標(biāo)系等一

16、些問題。 2、數(shù)據(jù)的空間性具有非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的特征 在通用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)記錄是結(jié)構(gòu)化的，即每條記錄定長，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個(gè)數(shù)據(jù)，不能嵌套記錄；空間數(shù)據(jù)每條記錄不定長，記錄間常具有嵌套性。如弧段中坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)不定長；一個(gè)多邊形能嵌套多條弧段記錄。GIS空間數(shù)據(jù)的空間性的內(nèi)含 3、空間數(shù)據(jù)之間存在著拓?fù)潢P(guān)系 GIS中依靠拓?fù)鋵W(xué)（topology)來研究空間幾何對象及其數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。在現(xiàn)代數(shù)學(xué)中拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支。 4、空間數(shù)據(jù)是海量數(shù)據(jù) 由于數(shù)據(jù)量大，在數(shù)據(jù)的存儲、組織、傳輸、共享等問題上相對的比較復(fù)雜。如常用索引、分幅、分層、數(shù)據(jù)壓縮等處理方法。ijXYx1 y1x2 y2xi y

17、ixn yn柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地理要素的非幾何屬性特征。000000000000000000002000000000000000000000000000000000000000000000000600000000000066600000000006000000000006000600000060000000000744444477774777444487780840877808800800887888880000888800000888（a a）點(diǎn)）點(diǎn) （b b）線）線 (c) (c) 面面 點(diǎn)、線、面的格網(wǎng)

18、點(diǎn)、線、面的格網(wǎng) 離散的量化柵格值表示空間對象 定位隱含定位隱含, ,屬性明顯屬性明顯即數(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)換為相應(yīng)的坐標(biāo)，也就是說定位是根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中的位置得到的。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單,易與遙感數(shù)據(jù)結(jié)合,但數(shù)據(jù)量大 幾何和屬性偏差 面向位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),難以建立空間對象之間的關(guān)系abc345abcac距離: 7/4 (5)面積: 7 (6)幾何偏差屬性偏差如以像元邊線計(jì)算則為7，以像元為單位則為4。 三角形的面積為6個(gè)平方單位，而右圖中則為7個(gè)平方單位，這種誤差隨像元的增大而增加。 （1）目讀法或手工法：用一張鍍膜紙均勻劃分網(wǎng)格，蒙在地圖上，逐個(gè)決定每個(gè)網(wǎng)格

19、代碼，形成柵格文件。 （2）矢量數(shù)據(jù)獲?。河墒噶繑?shù)據(jù)通過算法轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)。 （3）掃描數(shù)字化：逐點(diǎn)掃描地圖，將掃描數(shù)據(jù)采樣和再編碼放到柵格數(shù)據(jù)文件。 （4）影像輸入：將遙感影像數(shù)據(jù)直接或重采樣后輸入系統(tǒng)，作為柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的空間數(shù)據(jù)。點(diǎn)線面對于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)：為一個(gè)像元線：在一定方向上連接成串的相鄰像元集合。面：聚集在一起的相鄰像元集合。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：坐標(biāo)系與描述參數(shù)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：坐標(biāo)系與描述參數(shù)Y：列X：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率A.OBC中心點(diǎn)法重要性法長度占優(yōu)法面積占優(yōu)法柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中混合像元的處理柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中混合像元的處理方案一方案二：縮小柵格單元的面積柵格數(shù)據(jù)組織

20、柵格數(shù)據(jù)組織柵格數(shù)據(jù)文件像元1X坐標(biāo)Y坐標(biāo)層2屬性值層1屬性值層n屬性值像元2像元n柵格數(shù)據(jù)文件層1像元1層2X,Y,屬性值像元2X,Y,屬性值像元nX,Y,屬性值層n柵格數(shù)據(jù)文件層1 多邊形1層2屬性值像元1坐標(biāo)多邊形N像元n坐標(biāo)層nAAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起點(diǎn)行列號，單位矢量起點(diǎn)行列號，單位矢量R: (1,5),3,2,2,3,3,2,3鏈?zhǔn)骄幋a鏈?zhǔn)骄幋a游程長度編碼游程長度編碼逐行編碼逐行編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu): 行號行號, 屬性屬性, 重復(fù)

21、次數(shù)重復(fù)次數(shù)1, A, 4, R, 1, A, 3塊狀編碼塊狀編碼正方形區(qū)域?yàn)橛涗泦卧叫螀^(qū)域?yàn)橛涗泦卧獢?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu): 初始位置初始位置, 半徑半徑, 屬性屬性(1,1,3,A),(1,4,1,A), (2,4,1,R), (3,4,1,R)NE SWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉樹編碼四叉樹編碼（1 1）直接?xùn)鸥窬幋a）直接?xùn)鸥窬幋a 直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個(gè)記錄代碼，可以每行從左到右逐像元記錄，也可奇數(shù)行從左到右而偶數(shù)行由右向左記錄，為了特定的目的還可采用其他特殊的順序。 0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0

22、 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 30，2，2，5，5，5，5，5；2，2，2，2，2，5，5，5；2，2，2，2，3，3，5，5；0，0，2，3，3，3，5，5；0，0，3，3，3，3，5，3；0，0，0，3，3，3，3，3；0，0，0，0，3，3，3，3；0，0，0，0，0，3，3，3。 由起點(diǎn)位置和一系列在基本方向的單位矢量給出每個(gè)后續(xù)點(diǎn)相對其前繼點(diǎn)的可能的8個(gè)基本方向之一表示。8個(gè)基本方向自0開始按順時(shí)針方向代碼分別為0，1，2，3，4，5，6，7。單位矢量

23、的長度默認(rèn)為一個(gè)柵格單元。（2 2）鏈碼）鏈碼76543012007 0 121 07 7 0 0鏈碼編碼鏈碼編碼： 2，2 ，2，1，2，0，2，3765430120 5 0 0 0 0 6 00 0 5 0 0 0 6 00 0 0 0 0 6 0 00 5 0 0 0 6 0 00 0 5 5 0 6 0 00 0 0 5 0 0 6 00 0 5 0 0 0 0 60 0 0 0 0 0 0 0鏈碼編碼示例鏈碼編碼示例（3 3）游程長度編碼）游程長度編碼(1)只在各行（或列）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復(fù)的個(gè)數(shù)；0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5

24、 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 3沿行方向進(jìn)行編碼沿行方向進(jìn)行編碼：( 0，1），），（2，2），（），（5，5）；（）；（2，5），），（5，3）；（）；（2，4），（），（3，2），），（5，2）；（）；（0，2），（），（2，1），），（3，3），（），（5，2）；（）；（0，2），），（3，4），（），（5，1），（），（3，1）；）；（0，3），（），（3，5）；（）；（0，4），），（3，4）；（）；（0，5），（），（3，3）。

25、）。(2)逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼。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 3沿列方向進(jìn)行編碼沿列方向進(jìn)行編碼：( 1，0），），（2，2），（），（4，0）；（）；（1，2），），（4，0）；（）；（1，2），（），（5，3），），（6，0）；（）；（1，5），（），（2，2），），（4，3），（），（7，0）；（）；（1，5），），（2，2），（），（3，3），（），（8

26、，0）；）；（1，5），（），（3，3）；（）；（1，5），），（6，3）；（）；（1，5），（），（5，3）。）。 （4 4）塊碼）塊碼 采用方形區(qū)域作為記錄單元，數(shù)據(jù)編碼由初始位置行列號加上半徑，再加上記錄單元的代碼組成。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 3（1 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，

27、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），（），（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），

28、），（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 1，3 3）；）；（8 8，4 4，1 1，0 0），（），（8 8，5 5，1 1，0 0）。）。 （5 5）四叉樹編碼）四叉樹編碼 根據(jù)柵格數(shù)據(jù)二維空間分布的特點(diǎn)，將空間區(qū)域按照4個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割（2n2 n，且n1），直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止，最后得到一棵四分叉的倒向樹。四叉樹

29、分解，各子象限大小不完全一樣，但都是同代碼柵格單元組成的子塊，其中最上面的一個(gè)結(jié)點(diǎn)叫做根結(jié)點(diǎn)，它對應(yīng)于整個(gè)圖形。不能再分的結(jié)點(diǎn)稱為葉子結(jié)點(diǎn)，可能落在不同的層上，該結(jié)點(diǎn)代表子象限單一的代碼，所有葉子結(jié)點(diǎn)所代表的方形區(qū)域覆蓋了整個(gè)圖形。從上到下，從左到右為葉子結(jié)點(diǎn)編號，最下面的一排數(shù)字表示各子區(qū)的代碼。 為了保證四叉樹分解能不斷的進(jìn)行下去，要求圖形必須為2n2n的柵格陣列。n 為極限分割次數(shù)，n1是四叉樹最大層數(shù)或最大高度。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、 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3 1112131415161718192021222324252627282930313233363738393435400 0 00 3 3 3 0 3 3 33 3 5 3 0 0 2 2 2 3 2 2 2 2 0 22 2 2 5 2 5 5 53 33 5 5西南東南西北東北 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 122位6位4位直接?xùn)鸥窬幋a：直接?xùn)鸥窬幋a：簡單直觀，是壓縮編碼方法的邏輯原型（柵格文件）；鏈碼：鏈碼：壓縮效率較高，以接近矢量結(jié)構(gòu)，對邊界的運(yùn)算比較方便，但不具有區(qū)域性質(zhì)，區(qū)域運(yùn)算較難；游程

31、長度編碼：游程長度編碼：在很大程度上壓縮數(shù)據(jù)，又最大限度的保留了原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼十分容易，十分適合于微機(jī)地理信息系統(tǒng)采用；塊碼和四叉樹編碼：塊碼和四叉樹編碼：具有區(qū)域性質(zhì)，又具有可變的分辨率，有較高的壓縮效率，四叉樹編碼可以直接進(jìn)行大量圖形圖象運(yùn)算，效率較高，是很有前途的編碼方法。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼方式比較柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼方式比較 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 矢量結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標(biāo)的方式來表示點(diǎn)、線、面等地理實(shí)體。坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長度和面積的精確定義，即用點(diǎn)、線、面表現(xiàn)地理實(shí)體，其空間位置由所在的坐標(biāo)參考系中的坐標(biāo)定義。 用離散的點(diǎn)、線、面表示和描述空間目標(biāo) 定位明顯，屬性隱

32、含定位明顯，屬性隱含 用拓?fù)潢P(guān)系描述空間對象之間的關(guān)系 面向目標(biāo)操作，精度高，數(shù)據(jù)冗余度小 與遙感等圖象數(shù)據(jù)難以結(jié)合 輸出圖形質(zhì)量好，精度高 數(shù)字化儀獲取數(shù)據(jù)； 掃描數(shù)據(jù)矢量化； 數(shù)字?jǐn)z影測量獲取數(shù)據(jù)； 全球定位儀（GPS）獲取數(shù)據(jù)； 其它柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)。標(biāo)識碼標(biāo)識碼屬性碼屬性碼空間對象編碼唯一連接空間和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獨(dú)立編碼點(diǎn): ( x ,y )線: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , , ( xn , yn )面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , , ( x1 , y1 )點(diǎn)位字典點(diǎn): 點(diǎn)號文件線: 點(diǎn)號串面: 點(diǎn)號串點(diǎn)號XY11122233

33、44n5566存儲方法存儲方法矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容 q 點(diǎn)：空間的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)q 線：多個(gè)點(diǎn)組成的弧段q 面：多個(gè)弧段組成的封閉多邊形點(diǎn)實(shí)體編碼點(diǎn)實(shí)體編碼比例朝向線指針線交匯編比例朝向字體文句x,y 坐標(biāo)其它非幾何屬性建立和顯示數(shù)據(jù)庫聯(lián)系的屬性簡單點(diǎn)符號文本點(diǎn)字符結(jié) 點(diǎn)符號唯一標(biāo)識類別或系列號點(diǎn)類型簡單點(diǎn)文本點(diǎn)結(jié) 點(diǎn)線實(shí)體編碼線實(shí)體編碼唯一標(biāo)識碼唯一標(biāo)識碼線標(biāo)識碼線標(biāo)識碼起始點(diǎn)起始點(diǎn)終止點(diǎn)終止點(diǎn)坐標(biāo)對序列坐標(biāo)對序列顯示信息顯示信息非幾何屬性非幾何屬性多邊形矢量編碼多邊形矢量編碼多邊形環(huán)路法多邊形環(huán)路法樹狀索引編碼法樹狀索引編碼法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法由多邊形

34、邊界的x,y坐標(biāo)對集合及說明信息組成對所有邊界點(diǎn)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，以線索引與各多邊形相聯(lián)系形成完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多邊形環(huán)路法多邊形環(huán)路法123456789101112131415P1P2P3P1 x1，y1；x2，y2；x3，y3； x4，y4；x5，y5；x6，y6 ；x1，y1P2 x6，y6; x7，y7；x8，y8； x9，y9；x10，y10； x11，y11；x5，y5；x6，y6P3 x12，y12；x13，y13；x14，y14；x15，y15 ；x12，y12樹狀索引法樹狀索引法123456789101112131415P1P2P3 P1P

35、3P2 1 2 3 4 5 6 5 612 13 14 15 5 6 7 8 9 10 11 123456789101112131415P1P2P3點(diǎn)文件 點(diǎn)號 坐標(biāo) 1 x1，y1 2 x2，y2 15 x15，y15樹狀索引法樹狀索引法123456789101112131415P1P2P3線號 起點(diǎn) 終點(diǎn) 點(diǎn)號 6 5 6,1,2,3,4,5 5 6 5,6 6 5 6,7,8,9,10,11,5 12 12 12,15,14,13樹狀索引法樹狀索引法 1 2 3 4 5 6 5 612 13 14 15 5 6 7 8 9 10 11 123456789101112131415P1P2P

36、3多邊形文件多邊形號 邊界線號 1 ， 2 ， 3 P1P3P2 樹狀索引法樹狀索引法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法唯一標(biāo)識唯一標(biāo)識多邊形標(biāo)識多邊形標(biāo)識外包多邊形指針外包多邊形指針鄰接多邊形指針鄰接多邊形指針邊界鏈接邊界鏈接范圍范圍較好的解決了空間關(guān)較好的解決了空間關(guān)系查詢等問題，但增系查詢等問題，但增加了算法的復(fù)雜度加了算法的復(fù)雜度矢量與柵格一體化矢量與柵格一體化 基本概念：基本概念：在數(shù)字化線狀實(shí)體時(shí)，除記錄原始取樣點(diǎn)外，還記錄所通過的柵格；每個(gè)面狀地物除記錄它的多邊形邊界外，還記錄中間包含的柵格。即保持了矢量特性，又具有柵格的性質(zhì)，將矢量與柵格統(tǒng)一起來。矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)的比較矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)的比較 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜矢量數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù) 2）便于網(wǎng)絡(luò)分析）便于網(wǎng)絡(luò)分析 2）不利于疊加分析）不利于疊加分析 3）圖形顯示質(zhì)量好精度高）圖形顯示質(zhì)量好精度高 3）不易同）不易同 RS結(jié)合結(jié)合 4）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 4）硬軟件技術(shù)要求高）硬軟件技術(shù)要求高 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)