空間數(shù)據(jù)的表達(dá)課件

1、第四章 空間數(shù)據(jù)表達(dá)1學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握空間對(duì)象及其定義2.掌握空間數(shù)據(jù)的基本特征3.掌握空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表達(dá)4.理解掌握空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.理解掌握空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立重點(diǎn)：空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)難 點(diǎn)：空間數(shù)據(jù)的壓縮方法教學(xué)課時(shí):2個(gè)教學(xué)方法:多媒體講授、啟發(fā)示例教學(xué)內(nèi)容和步驟:2一、地理空間（Geographic Space） 指物質(zhì)、能量、信息的存在形式在形態(tài)、結(jié)構(gòu)過(guò)程、功能關(guān)系上的分布方式和格局及其在時(shí)間上的延續(xù)，具體包括地球上大氣圈、水圈、生物圈、土壤圈和巖石圈交互作用的區(qū)域。地理空間具體被描述為： 1）絕對(duì)空間，具有屬性描述的空間位置的集合，一系列坐標(biāo)值組成。2）相對(duì)空間，是具有空間屬性特征的實(shí)體

2、的集合，由不同實(shí)體之間的空間關(guān)系組成。4.1 空間對(duì)象及其定義3現(xiàn)實(shí)世界空間數(shù)據(jù)地圖遙感影像特征關(guān)系行為觀察選擇抽象綜合測(cè)量：位置編碼：屬性建立關(guān)系：表達(dá) 二、空間對(duì)象（實(shí)體）類(lèi)型空間對(duì)象一般按地形維數(shù)進(jìn)行歸類(lèi)劃分零維空間對(duì)象：點(diǎn)一維空間對(duì)象：線(xiàn)二維空間對(duì)象：面三維空間對(duì)象：體時(shí)間：通常以第四維表達(dá)，但目前GIS還很難處理時(shí)間屬性。空間對(duì)象的維數(shù)與比例尺是相關(guān)的44.2、空間對(duì)象關(guān)系1、拓?fù)潢P(guān)系概念：是明確定義空間關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。在GIS中，用來(lái)描述并確定空間的點(diǎn)線(xiàn)面之間的關(guān)系及屬性，并可實(shí)現(xiàn)相關(guān)的查詢(xún)和檢索。 2、拓?fù)潢P(guān)系特點(diǎn)：1）獨(dú)立于坐標(biāo)系統(tǒng)的幾何關(guān)系2）不隨幾何實(shí)體平移 旋轉(zhuǎn) 縮放

3、而變化拓?fù)潢P(guān)系反映了空間實(shí)體間的邏輯關(guān)系，不需要坐標(biāo)、距離信息，不受比例尺限制，也不隨投影關(guān)系變化。拓?fù)浜头峭負(fù)鋵傩詢(xún)牲c(diǎn)之間的距離一個(gè)點(diǎn)指向另一個(gè)點(diǎn)的方向弧段的長(zhǎng)度一個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)一個(gè)區(qū)域的面積一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)弧段的端點(diǎn)一個(gè)弧段是一個(gè)簡(jiǎn)單的弧段一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的外部一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單的面（無(wú)島）一個(gè)面的連通性非拓?fù)鋵傩酝負(fù)鋵傩?拓?fù)渥儞Q （橡皮變換）3、空間對(duì)象的拓?fù)淇臻g關(guān)系 拓?fù)湓兀?點(diǎn)：孤立點(diǎn)、線(xiàn)的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn) 線(xiàn)：兩結(jié)點(diǎn)之間的有序弧段，包括鏈、弧段和線(xiàn)段 面：若干弧段組成的多邊形 基本拓?fù)潢P(guān)系 關(guān)聯(lián)：不同拓?fù)湓刂g的關(guān)系 鄰接：相

4、同拓?fù)湓刂g的關(guān)系 包含：面與其他元素之間的關(guān)系 層次：相同拓?fù)湓刂g的層次關(guān)系 拓?fù)湓亓恐g的關(guān)系：歐拉公式 點(diǎn)、線(xiàn)、面之間的拓?fù)潢P(guān)系空間對(duì)象關(guān)系 相離重合鄰接相交包含10 不考慮度量（距離）和方向的空間物體之間的關(guān)系。在拓?fù)渥儞Q（理想橡皮板拉伸或縮短，但不能撕破或重疊）下兩個(gè)以上拓?fù)湓亻g能夠保持不變的幾何屬性拓?fù)鋵傩跃哂锌臻g分析意義。11鄰接相交重合相離包含點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)線(xiàn)點(diǎn)面線(xiàn)面面面線(xiàn)線(xiàn)12點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)線(xiàn)點(diǎn)面住宅學(xué)校海岸線(xiàn)碼頭肺癌病例區(qū)域?qū)W校和住宅接近嗎？碼頭在海岸線(xiàn)上嗎？肺癌病在區(qū)內(nèi)分布四、拓?fù)潢P(guān)系的應(yīng)用點(diǎn)14面點(diǎn)面線(xiàn)面面該郵政區(qū)包括學(xué)校嗎？該區(qū)域包括鐵路嗎？區(qū)域彼此影響嗎？區(qū)域重疊嗎？拓?fù)?/p>

5、關(guān)系的應(yīng)用面15c1c2c3c4c5c6P1P2P3P4N1N2N3N4N5該地圖為一副交通圖，它傳遞的基本信息包括：(1)定位信息：三條呈不同分布狀態(tài)的交通線(xiàn)；(2)屬性信息：三條呈不同等級(jí)的交通線(xiàn)；(3)拓?fù)湫畔ⅲ喝龡l具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的交通線(xiàn)。4.3 空間數(shù)據(jù)的基本特征一、二、拓?fù)潢P(guān)系類(lèi)型： 拓?fù)潢P(guān)系是指網(wǎng)結(jié)構(gòu)元素結(jié)點(diǎn)、弧段、面域之間的空間關(guān)系，主要表現(xiàn)為下列三種關(guān)系：拓?fù)溧徑樱褐复嬖谟诳臻g圖形的同類(lèi)元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)潢P(guān)聯(lián)：指存在于空間圖形的不同元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)浒褐复嬖谟诳臻g圖形的同類(lèi)，但不同級(jí)的元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。包含包括簡(jiǎn)單包含、多層包含、等價(jià)包含三種形式。1718拓?fù)浣Y(jié)

6、構(gòu)表達(dá)表2-1多邊形與弧段的拓?fù)潢P(guān)系面 域弧 段P1a, b, c, -gP2b, d, fP3c, f, eP4g表2-2 結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)系結(jié) 點(diǎn)弧 段Aa, c, eBa, d, bCd, e, fDb, f, cEg 表2-3 弧段與結(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系弧 段結(jié) 點(diǎn)aA , BbB , DcD , AdB , CeC , AfC , DgE , E表2-4 弧段與多邊形的拓?fù)潢P(guān)系弧段 左鄰面 右鄰面aP0P1bP2P1cP3P1dP0P2eP0P3fP3P2gP1三、空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的意義 空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系，對(duì)地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和空間分析，具有重要意義，因?yàn)椋?9 不需要利用坐標(biāo)或距

7、離，可以確定空間實(shí)體的位置關(guān)系； 利用拓?fù)潢P(guān)系便于空間要素的查詢(xún)； 根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可以重建地理實(shí)體，例如利用弧段構(gòu)建多邊形，最佳路徑的選擇等。4.3 空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)表達(dá) 一、兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 表示地理實(shí)體的空間數(shù)據(jù)包含著空間特征和屬性特征，對(duì)具有這些復(fù)雜特征的空間數(shù)據(jù)，如何組織和建立它們之間的聯(lián)系，以便計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和操作，這稱(chēng)為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 柵格和矢量結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)描述空間實(shí)體的兩種最基本的方式。2021如：地圖的矢量和柵格表示 22地理數(shù)據(jù)的分層24 空間數(shù)據(jù)可按某種屬性特征形成一個(gè)數(shù)據(jù)層，通常稱(chēng)為圖層。1、空間數(shù)據(jù)分層方法：1）專(zhuān)題分層 每個(gè)圖層對(duì)應(yīng)一個(gè)專(zhuān)題，包含某一種或某一類(lèi)數(shù)據(jù)。如地貌層、水系層

8、、道路層、居民地層等。2）時(shí)間序列分層 把不同時(shí)間或不同時(shí)期的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)層。3）地面垂直高度分層 把不同垂直高度的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)層。 專(zhuān)題分層時(shí)間序列Z25空間數(shù)據(jù)的分類(lèi)與編碼27分類(lèi)、編碼點(diǎn)、線(xiàn)、面特征碼、坐標(biāo)信息世界GIS中得代碼可分為兩類(lèi)，一種是分類(lèi)碼，另一種是標(biāo)識(shí)碼28分類(lèi)碼示例29標(biāo)識(shí)碼示例30 三、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn) 空間數(shù)據(jù)編碼是空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，其目的是將圖形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等資料，按一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為適用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理的形式。 高效率的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)具備如下要求：組織的數(shù)據(jù)能夠表示要素之間的層次關(guān)系，便于不同數(shù)據(jù)連接和覆蓋；能正確反映地理實(shí)體的空間排列方

9、式和各實(shí)體間相互關(guān)系；便于存取和檢索；節(jié)省存儲(chǔ)空間，減少數(shù)據(jù)冗余；存取速度快，在運(yùn)算速度較慢的微機(jī)上能做到快速響應(yīng)；足夠的靈活性，數(shù)據(jù)組織應(yīng)具有插入新的數(shù)據(jù)、刪除或修改部分?jǐn)?shù)據(jù)的基本功能。314.4 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)A. 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)B. 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C. 矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)32A. 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 柵格數(shù)據(jù):基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)為柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個(gè)網(wǎng)格上給出相應(yīng)的屬性值來(lái)表示地理實(shí)體的一種數(shù)據(jù)組織形式。 由于柵格結(jié)構(gòu)是按一定的規(guī)則排列的，所表示的實(shí)體位置很容易隱含在網(wǎng)絡(luò)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，且行列坐標(biāo)可以很容易地轉(zhuǎn)為其它坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。在網(wǎng)絡(luò)文件中每個(gè)代碼本身

10、明確地代表了實(shí)體的屬性或?qū)傩缘木幋a。 33（a）三角形（b） 菱形（c) 六邊形34點(diǎn)線(xiàn)面對(duì)于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)：為一個(gè)像元線(xiàn)：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。35柵格數(shù)據(jù)獲取 特點(diǎn)：屬性明顯，定位隱含。 獲取方法： (1) 手工網(wǎng)格法； (2) 掃描數(shù)字化法； (3) 分類(lèi)影像輸入法； (4) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換法。8888888888888888888888888888888888888888888881111111111111122222222222322一、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼：柵格矩陣結(jié)構(gòu)游程編碼結(jié)構(gòu)四叉樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)八叉樹(shù)和十六叉樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)36柵格矩陣結(jié)構(gòu) 柵格矩

11、陣結(jié)構(gòu)是指一種全柵格陣列的空間數(shù)據(jù)組織形式。37275222777777755557538 當(dāng)一個(gè)柵格單元內(nèi)有多個(gè)可選屬性值時(shí)，按一定方法來(lái)確定柵格屬性值。1、中心點(diǎn)法2、面積占優(yōu)法3、 重要性法 4、長(zhǎng)度占優(yōu)法39ABCD A A C C B A C C B B D C B D D D（1）面積占優(yōu)法 面積占優(yōu)法是把柵格中占有最大面積的屬性值定為本柵格元素的值 40（2）中心點(diǎn)法 中心點(diǎn)法是將柵格中心點(diǎn)的值作為本柵格元素的值 ABCD A A C C B A C C B B D C B D D C41（3）長(zhǎng)度占優(yōu)法 長(zhǎng)度占優(yōu)法是將網(wǎng)格中心畫(huà)一橫線(xiàn),然后用橫線(xiàn)所占最長(zhǎng)部分的屬性值作為本柵格元

12、素的值 ABCD A A C C B A C C B B D C B D D C42（4）重要性法 重要性法往往突出某些主要屬性，對(duì)于這些屬性，只要在柵格中出現(xiàn)，就把該屬性作為本柵格元素的值 ABCD A A C C B A C C B B C C B D D C43無(wú)論如何取值，在計(jì)算機(jī)中，如果矩陣的每個(gè)元素用一個(gè)雙字節(jié)表示，則一個(gè)圖層的全柵格數(shù)據(jù)所需要的存儲(chǔ)空間為m（行） n（列） 2（字節(jié)）。如：一個(gè)面積為100km2的區(qū)域，如果網(wǎng)格邊長(zhǎng)取為1m，每個(gè)網(wǎng)格用一個(gè)雙字節(jié)表示，則一個(gè)圖層的要素就占用?兆字節(jié)的存儲(chǔ)空間。44數(shù)據(jù)壓縮要求 不失真，變換簡(jiǎn)單，壓縮、解壓迅速可靠 壓縮原因 柵格數(shù)據(jù)

13、編碼中許多記錄重復(fù)著同一屬性值，因此該文件存在大量的數(shù)據(jù)冗余。當(dāng)柵格越小，表示的空間精度越高時(shí)，這種冗余越嚴(yán)重，因此，對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼非常重要。1、直接?xùn)鸥窬幋a45將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣,逐行(或逐列)記錄代碼,可以每行都從左到右記錄,也可以奇數(shù)行從左到右,偶數(shù)行從右到左。直接?xùn)鸥窬幋a特點(diǎn)：最直觀、最基本的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒(méi)有進(jìn)行任何壓縮數(shù)據(jù)處理。 游程長(zhǎng)度編碼 柵格圖像常常有行（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。一種編碼方案是，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的代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)；另一種方案是逐個(gè)記錄各行（或列

14、）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼 。游程編碼結(jié)構(gòu)2255275577755555序號(hào)二元組序列1（2，2）2（5，2）3（2，1）4（7，1）5（5，2）6（7，3）7（5，5）47二元映射 游程編碼能否壓縮數(shù)據(jù)量，主要決定于柵格數(shù)據(jù)的性質(zhì)，通?？赏ㄟ^(guò)事先測(cè)試，估算圖層的數(shù)據(jù)冗余度Re： Re=1-Q/(mn) 式中：Q為圖層內(nèi)相鄰屬性值變化次數(shù)的累加和； m為圖層網(wǎng)格的行數(shù)；n為圖層網(wǎng)格的列數(shù)。 當(dāng)Re的值大于1/5時(shí)，表明柵格數(shù)據(jù)的壓縮可取得明顯效果。48對(duì)于游程長(zhǎng)度編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強(qiáng)，則壓縮越大，適用于類(lèi)型區(qū)域面積較大的專(zhuān)題圖，而不適合于類(lèi)型連續(xù)變化或類(lèi)別區(qū)域分散的分類(lèi)圖（壓

15、縮比與圖的復(fù)雜程度成反比）。 這種編碼在柵格加密時(shí)，數(shù)據(jù)量不會(huì)明顯增加，壓縮率高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼運(yùn)算簡(jiǎn)單，且易于檢索，疊加，合并等操作，這種編碼應(yīng)用廣泛。塊碼 游程編碼向二維擴(kuò)展采用方形區(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)對(duì)組成：（初始行、列，半徑，屬性值）如：（1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7)依次掃描，編過(guò)的不重復(fù)。 特點(diǎn)：具有可變分辨率，即當(dāng)屬性變化小時(shí)圖塊大，對(duì)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。所以，與行程編碼類(lèi)似，隨圖形復(fù)雜程度的提高而降低分辯率 。四

16、叉樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)52 四叉樹(shù)編碼又稱(chēng)為四分樹(shù)、四元樹(shù)編碼。它是一種更有效的壓編數(shù)據(jù)的方法。它將空間區(qū)域連續(xù)進(jìn)行4等分，直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止（如下圖）。 建立四叉樹(shù)有兩種方法：1.自上而下：先檢測(cè)全區(qū)域，其值不單調(diào)時(shí)再四分劃，直到數(shù)值或內(nèi)容單調(diào)為止；2.自下而上：53優(yōu)點(diǎn)：非冗余表示法，減少數(shù)據(jù)的冗余。 具有可變率或多重分辯率的特點(diǎn)，適用于處理凝聚性或呈塊狀分布的空間數(shù)據(jù)，特別適用于處理分布不均勻的塊狀空間數(shù)據(jù)，但不適用于連續(xù)表面（如地形）或線(xiàn)狀地物。不足：矢/柵正反變換還不理想。 建立四叉樹(shù)耗費(fèi)機(jī)時(shí)很多。 四叉樹(shù)雖可修改，但很費(fèi)事 四叉樹(shù)未能直接表示物體間的拓?fù)潢P(guān)系 轉(zhuǎn)換的不穩(wěn)定性或叫滑動(dòng)變異

17、（很難根據(jù)四叉樹(shù)來(lái)判斷這兩個(gè)圖像是否全同） 一個(gè)物體的圖像在構(gòu)成四叉樹(shù)時(shí)會(huì)被分割到若干個(gè)象限中，使它失去了內(nèi)在的相關(guān)性。鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman 鏈碼、邊界鏈碼將柵格數(shù)據(jù)（線(xiàn)狀地物面域邊界）表示為矢量鏈的記錄。1）首先定義一個(gè)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。優(yōu)點(diǎn)：鏈碼可有效地存貯壓縮柵格數(shù)據(jù)，便于面積、長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)折方向和邊界、線(xiàn)段凹凸度的計(jì)算。缺點(diǎn)：不易做邊界合并，插入操作、編輯較困難（對(duì)局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)）。區(qū)域空間分析困難，相鄰區(qū)域邊界被重復(fù)存儲(chǔ)。 Freeman鏈編碼是對(duì)圖像邊界的描述，這種鏈編碼

18、給我們圖形一些基本特征，正在被廣泛地應(yīng)用到圖像處理和圖像識(shí)別中。B. 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線(xiàn)、面及其組合體來(lái)表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。這種數(shù)據(jù)組織方式能最好地逼近地理實(shí)體的空間分布特征，數(shù)據(jù)精度高，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余度低，便于進(jìn)行地理實(shí)體的網(wǎng)絡(luò)分析，但對(duì)于多層空間數(shù)據(jù)的疊合分析比較困難。點(diǎn)：空間的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)；線(xiàn)：多個(gè)點(diǎn)組成的弧段；面：多個(gè)弧段組成的封閉多邊形； 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過(guò)記錄空間對(duì)象的坐標(biāo)及空間關(guān)系來(lái)表達(dá)空間對(duì)象的位置。5859 矢量數(shù)據(jù)的獲取 特點(diǎn)：定位明顯，屬性隱含。 獲取方法： (1) 手工數(shù)字化法； (2) 手扶跟蹤數(shù)字化法； (3)

19、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換法。 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為以下幾種主要類(lèi)型：簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)60簡(jiǎn)單的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)面條結(jié)構(gòu)61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),(

20、x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30) ,(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) 在簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，空間數(shù)據(jù)按照以基本的空間對(duì)象（點(diǎn)、線(xiàn)或多邊形）為單元進(jìn)行組織，不含有拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，最典型的是面條結(jié)構(gòu)。 只記錄空間對(duì)象的位置坐標(biāo)和屬性

21、信息，不記錄拓?fù)潢P(guān)系。主要特點(diǎn)：1.數(shù)據(jù)按點(diǎn)、線(xiàn)或多邊形為單元進(jìn)行組織，數(shù)據(jù)編排直觀，數(shù)字化 操作簡(jiǎn)單；2.每個(gè)多邊形都以閉合線(xiàn)段存儲(chǔ)，多邊形的公共邊界被數(shù)字化兩次和存儲(chǔ)兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和不一致；3.點(diǎn)、線(xiàn)和多邊形有各自的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，但沒(méi)有拓?fù)鋽?shù)據(jù)，互相之間不關(guān)聯(lián)；4.島只作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒(méi)有與外界多邊形的聯(lián)系。適用范圍：制圖及一般查詢(xún)，不適合復(fù)雜的空間分析62拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是：點(diǎn)連成線(xiàn)，線(xiàn)構(gòu)成面。每條線(xiàn)始于起始結(jié)點(diǎn)止于終止結(jié)點(diǎn)，并與左右多邊形（LP和RP）相鄰接。 構(gòu)成多邊形的線(xiàn)又稱(chēng)為鏈段或弧段，兩條以上的弧段相交的點(diǎn)稱(chēng)為結(jié)點(diǎn)，由一段弧段組成的多邊形稱(chēng)為島，多邊形圖中

22、不含島的多邊形稱(chēng)為簡(jiǎn)單多邊形，表示單聯(lián)通區(qū)域；含島區(qū)的多邊形稱(chēng)為復(fù)合多邊形，表示復(fù)聯(lián)通區(qū)域。63 在這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，弧段或鏈段是數(shù)據(jù)組織的基本對(duì)象。1、弧段文件由弧段記錄組成，每個(gè)弧段記錄包括弧段標(biāo)識(shí)碼、FN、TN、LP和RP。2、結(jié)點(diǎn)文件由結(jié)點(diǎn)記錄組成，包括每個(gè)結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)號(hào)、結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及與該結(jié)點(diǎn)連接的弧段標(biāo)識(shí)碼等。3、多邊形文件由多邊形記錄組成，包括多邊形標(biāo)識(shí)碼、組成該多邊形的弧段標(biāo)識(shí)碼以及相關(guān)屬性等。6465C3C1C2C4C5C6C7C8C9C10N1N2N3N4N5N6N7P1P2P3P4P5結(jié)點(diǎn)N3C3P3弧段多邊形島結(jié)點(diǎn)碼弧段碼多邊形 拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最重要的技術(shù)特征和貢獻(xiàn)是具有拓?fù)渚庉?/p>

23、功能。這種拓?fù)渚庉嫻δ?，不但保證數(shù)字化原始數(shù)據(jù)的自動(dòng)查錯(cuò)編輯，而且可以自動(dòng)形成封閉的多邊形邊界，為由各個(gè)單獨(dú)存儲(chǔ)的弧段組成所需要的各類(lèi)多邊形及建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)奠定基礎(chǔ)。 拓?fù)渚庉嫻δ馨ǎ憾噙呅芜B接編輯和結(jié)點(diǎn)連接編輯。曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 曲面是指連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，具有這種覆蓋表面的要素有地形、降水量、溫度、磁場(chǎng)。66& 兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)換67矢量數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：便于面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、冗余度低有利于網(wǎng)絡(luò)分析圖形顯示質(zhì)量好、精度高圖形數(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)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜顯示與繪圖成本比較高多邊形疊合分析比較困難軟件與硬件的技術(shù)要求比較高柵格數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單空

24、間分析和地理現(xiàn)象的模擬均比較容易有利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析輸出方法快速，成本比較低缺點(diǎn)：圖形數(shù)據(jù)量大投影轉(zhuǎn)換比較困難柵格地圖的圖形質(zhì)量比較低難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系現(xiàn)象識(shí)別的效果不如矢量方法C. 矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 既保持矢量特性，又具有柵格性質(zhì)，將矢量和柵格統(tǒng)一起來(lái)，這就是矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念。68 為了建立矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，要對(duì)點(diǎn)、線(xiàn)、面目標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)要求作如下統(tǒng)一的約定：（1）對(duì)點(diǎn)狀目標(biāo)，因?yàn)闆](méi)有形狀和面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部只需要表示該點(diǎn)的一個(gè)位置數(shù)據(jù)及與結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的弧段信息；（2）對(duì)線(xiàn)狀目標(biāo)，它有形狀，但沒(méi)有面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需用一組元子來(lái)填滿(mǎn)整個(gè)路徑，并表示該弧段相關(guān)的拓?fù)湫畔?。?）對(duì)面狀目標(biāo)，它既有形狀，又有面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需表示由元子填滿(mǎn)路徑的一組邊界和由邊界組成的緊湊空間。694.5 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，形成與該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立提供物質(zhì)基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立，通常是融合在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，其主要內(nèi)容和建立過(guò)程，如下：7071根據(jù)用戶(hù)需求，確定數(shù)據(jù)項(xiàng)目根據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)