地理信息系統(tǒng)(空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))課件

1、上節(jié)課重點(diǎn)內(nèi)容復(fù)習(xí)1.空間數(shù)據(jù)的基本特征2.空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系3.元數(shù)據(jù)的相關(guān)知識（概念、內(nèi)容、作用、性質(zhì)）1第三章 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即數(shù)據(jù)組織的形式，是適合于計算機(jī)存儲、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。 對空間數(shù)據(jù)而言，則是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是地理信息系統(tǒng)溝通信息的橋梁。3空間數(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)矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鑲嵌數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4第一節(jié) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 柵格(網(wǎng)格或像元)結(jié)構(gòu)是最簡單直觀的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。柵格結(jié)構(gòu)以規(guī)則的陣列表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織。特點(diǎn)：屬性明顯、定位隱含。柵格結(jié)構(gòu)中，地表被分成規(guī)則矩形方塊，

2、亦可其它規(guī)則形式。 （a）三角形（b） 菱形（c) 六邊形500000000000000000000000000000000000012222222333333333333簡單柵格結(jié)構(gòu)表示6目讀法：在圖上均勻劃分網(wǎng)絡(luò)，逐個網(wǎng)格決定其代碼，形成柵格數(shù)字地圖文件數(shù)字化儀手扶或自動跟蹤：得到矢量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)換為柵格結(jié)構(gòu)掃描數(shù)字化：逐點(diǎn)掃描專題地圖，將掃描數(shù)據(jù)重采樣、再編碼得到柵格數(shù)據(jù)文件分類影像輸入：將遙感影像數(shù)據(jù)直接或重采樣后輸入系統(tǒng)獲取柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的途徑7決定柵格單元代碼的方式 C連續(xù)分布特性的地理要素B分類較細(xì)、地物斑塊較小A具有特殊意義的較小地物AB 中心點(diǎn)法面積占優(yōu)法重要性法百分比法BO

3、CA矩形地表區(qū)域8決定柵格單元代碼的方式 優(yōu)點(diǎn)：混合單元減少、量算精度提高、更接近真實(shí)形態(tài)缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)量增加、數(shù)據(jù)冗余嚴(yán)重9柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式：鏈?zhǔn)骄幋a東=0東北=7北=6西北=5西=4西南=3南=2東南=1AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA1432587612345678順時針，起點(diǎn)像元(1,5)鏈?zhǔn)骄幋a：1,5,3,2,2,3,3,2,31011鏈?zhǔn)骄幋a的優(yōu)缺點(diǎn)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)壓縮能力和一定得計算能力適合存儲圖形數(shù)據(jù)對疊置運(yùn)算等難以實(shí)施，效率較低相鄰區(qū)域的邊界重復(fù)存儲產(chǎn)生冗余12基本思路：一幅柵格

4、圖像常有行（或列）方向上相鄰的若干點(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。柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式：游程長度編碼1314 (a) 原始柵格數(shù)據(jù)(9,4) ,(0,4) ,(9,3) ,(0,5) ,(0,1) ,(9,2) ,(0,1) ,(7,2) ,(0,2) ,(0,4) ,(7,2) ,(0,2) ,(0,4) ,(7,4) ,(0,4) ,(7,4) ,(0,4) ,(7,4) ,(0,4) ,(7,4)原始柵格數(shù)據(jù)15基本思路：游程長度擴(kuò)展到二維，采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個記錄單元包括相鄰若干柵格，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置（行、列號）和半徑，再加上記錄單元的代碼

5、組成。柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式：塊狀編碼16(1,1,2,9),(1,4,1,9),(3,1,1,0),(1,3,1,9),(1,5,2,0),(3,4,1,0),(1,7,2,0),(2,3,1,9),(2,4,1,0),(3,5,2,7),(3,3,1,9),(3,2,1,9),(3,7,2,0),(4,4,1,0),(4,2,1,0),(4,3,1,0),(5,5,4,7)(5,1,4,0),(4,4,1,0),原始柵格數(shù)據(jù)四叉樹編碼示意圖17基本思路：將一幅柵格地圖或圖像等分為四個部分，逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值（或灰度），如果某個子區(qū)的所有格網(wǎng)值都具有相同的值，則這個子區(qū)就不再繼續(xù)分割，否則

6、繼續(xù)將該子區(qū)再分割成四個子區(qū)。這樣依次分割，直到每個子塊都只含有相同的屬性值或灰度為止。柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式：四叉樹編碼1819原始柵格數(shù)據(jù)四叉樹的樹狀表示20對一個由n*n (n=2*k,k1)的柵格方陣組成的區(qū)域P，它的四個子象限（Pa,Pb,Pc,Pd）分別為： 柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式：四叉樹編碼21再下一層的子象限分別為：柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼方式：四叉樹編碼22四叉樹編碼的優(yōu)點(diǎn)便于有效地計算多邊形的數(shù)量特征；陣列各部分的分辨率可變，可精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存儲量；柵格到四叉樹及四叉樹到簡單柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換比其他壓縮方法容易；多邊形中嵌套異類小多邊形表示較方便23四叉樹編碼的分類常規(guī)四叉

7、樹：除了記錄葉結(jié)點(diǎn)，還記錄中間結(jié)點(diǎn)，每個結(jié)點(diǎn)需六個量：四個葉結(jié)點(diǎn)指針、一個父結(jié)點(diǎn)指針和一個結(jié)點(diǎn)或?qū)傩缘幕叶戎?。線性四叉樹：只存儲最后葉結(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。24第二節(jié) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 通過記錄坐標(biāo)的方式表示點(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。誤差： 表示坐標(biāo)的計算機(jī)字長有限；所有矢量輸出設(shè)備有一定步長；矢量法輸入時曲線選取的點(diǎn)不可能太多；人工輸圖中不可避免的定位誤差。 25第二節(jié) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容點(diǎn)實(shí)體：26第二節(jié) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容線實(shí)體：27第二節(jié)

8、 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容面實(shí)體： 不但需要表示位置和屬性，更重要的是要能表達(dá)區(qū)域的拓?fù)涮卣?，如形狀、鄰域和層次結(jié)構(gòu)等。討論多邊形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼，需對多邊形網(wǎng)提出的要求：（1）組成地圖的每個多邊形應(yīng)有唯一的形狀、周長和面積；（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)能記錄每個多邊形的鄰域關(guān)系；（3）專題地圖上的多邊形并不都是同一等級的多邊形，而可能是多邊形內(nèi)嵌套小的多邊形；28第二節(jié) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方法按其功能和方法可分為實(shí)體式、索引式、雙重獨(dú)立式和鏈狀雙重獨(dú)立式：1)實(shí)體式 構(gòu)成多邊形邊界的各個線段，以多邊形為單元進(jìn)行組織。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)

9、，各個多邊形邊界都單獨(dú)編碼和數(shù)字化。 29多邊形數(shù)據(jù)項(xiàng)A(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,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) ,(

10、x31,y31), (x24,y24)D(x19,y19),(x20,y20),(x21,y21),(x22,y22),(x23,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)多邊形原始數(shù)據(jù) 多邊形數(shù)據(jù)文件 30第二節(jié) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 實(shí)體式的優(yōu)點(diǎn):編碼容易、數(shù)字化操作簡單和數(shù)據(jù)編排直觀。 缺點(diǎn): (1)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； (2)缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓?fù)潢P(guān)系； (3)島只作為一個單個圖形，沒有建立與外界多邊形的聯(lián)系。 因此，實(shí)體式編碼只用在簡單的系統(tǒng)中。 31第二節(jié) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 3）雙重獨(dú)立式 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，具體方法是對所有邊界點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對以順序方式存