地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-計算機(jī)地圖制圖

計算機(jī)地圖制圖主講：王巨郵箱：ju8810@126.com日期：2012計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖電子教案第2章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院第一章剩下的內(nèi)容1.3計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的構(gòu)成3.地圖數(shù)據(jù)

計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的操作對象是地圖數(shù)據(jù)，它描述了地理實(shí)體的空間特征、屬性特征、時間特征和地理實(shí)體之間的相互關(guān)系。

在計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)中，地圖數(shù)據(jù)是以結(jié)構(gòu)化的形式存儲在計算機(jī)中的，稱為地圖數(shù)據(jù)庫。地圖數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)庫實(shí)體和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院其中，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括查詢、檢索、增刪、修改和維護(hù)等。由于地圖數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，它們之間具有密切的聯(lián)系，如何實(shí)現(xiàn)兩者之間的連接、查詢和管理，是地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須解決的重要問題。常用的解決方法有以下幾種：3.1緊湊式

緊湊式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)緊密結(jié)合在一起。例如將屬性數(shù)據(jù)作為空間數(shù)據(jù)的懸掛體，把屬性數(shù)據(jù)作為空間數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行存儲(如下圖)。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院3.2混合式

混合式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是利用兩個子系統(tǒng)分別存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)存儲在線狀或面狀實(shí)體的弧段文件中，屬性數(shù)據(jù)存儲在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，兩個子系統(tǒng)之間通過標(biāo)志碼(ID)進(jìn)行連接(上圖)。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院

3.3擴(kuò)展式擴(kuò)展式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是在標(biāo)準(zhǔn)RDBMS的頂層，通過將地理結(jié)構(gòu)查詢語言(GeoSQL)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的SQL查詢，借助索引數(shù)據(jù)的輔助關(guān)系實(shí)施空間索引操作(如圖)。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院§1.4計算機(jī)地圖制圖與相關(guān)科學(xué)技術(shù)1.與計算機(jī)地圖地圖相關(guān)的科學(xué)技術(shù)1.1計算機(jī)科學(xué)

計算機(jī)科學(xué)為地圖空間信息的表達(dá)、存儲、處理、分析和應(yīng)用提供了有利的工具。數(shù)據(jù)庫技術(shù)提供數(shù)據(jù)的管理、更新、查詢和維護(hù)功能；計算機(jī)圖形學(xué)提供算法基礎(chǔ)；CAD對于輔助設(shè)計提供支持；軟件工程對于計算機(jī)地圖制圖的系統(tǒng)設(shè)計提供科學(xué)的方法。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院1.2地圖學(xué)

計算機(jī)地圖制圖源于傳統(tǒng)地圖制圖，地圖學(xué)理論與方法對計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的影響。計算機(jī)制圖為地圖特征的數(shù)字表達(dá)、操作和顯示提供了一系列方法，為計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的圖形輸出提供技術(shù)支持。1.3遙感技術(shù)

遙感(RS)作為空間數(shù)據(jù)的采集手段，已經(jīng)成為計算機(jī)地圖制圖的重要信息源與數(shù)據(jù)更新途徑?？梢钥焖俣煽康靥崛〉孛婺繕?biāo)的空間信息和屬性信息。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院1.4全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)作為一種新型的定位數(shù)據(jù)的采集和更新手段，具有高精度、高效益、全天候、低成本、高靈活性、實(shí)時性等優(yōu)勢。1.5電子地圖

電子地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，通過一定的硬件和軟件在電子屏幕上顯示的可視化地圖，是數(shù)字地圖在電子屏幕上的符號化顯示。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院2.計算機(jī)地圖地圖與相關(guān)科學(xué)技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別2.1計算機(jī)地圖制圖與地理信息系統(tǒng)

計算機(jī)地圖制圖是地理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，它涉及地理信息系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)采集、表示、處理、可視化甚至空間數(shù)據(jù)的管理。它們的主要區(qū)別在于空間分析方面：計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)具有強(qiáng)大的地圖制圖功能；而完善的地理信息系統(tǒng)可以包含計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的基本功能，此外還應(yīng)該只有豐富的空間分析能力。持別是對圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析能力。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院2.2計算機(jī)地圖制圖與數(shù)據(jù)庫

計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)也交給關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理，而關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也向空間數(shù)據(jù)管理方面擴(kuò)展。計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)除需要強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理功能之外，還需要具有圖形數(shù)據(jù)的采集、空間數(shù)據(jù)的處理和可視化等功能。同時，計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)比一般的事務(wù)處理更加復(fù)雜，在功能上也更加豐富。2.3計算機(jī)地圖制圖與遙感圖像處理

遙感圖像處理是專門針對遙感圖像進(jìn)行分析處理的軟件，圖像分析處理功能強(qiáng)大。而一般計算機(jī)地圖制圖的圖像分析處理功能較弱。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院1.4計算機(jī)地圖制圖與計算機(jī)輔助制圖

計算機(jī)輔助制圖(CAD)主要用來代替或者輔助工程師進(jìn)行特種設(shè)計。兩者的共向點(diǎn)是都有坐標(biāo)參考系統(tǒng)、都能描述和處理圖形數(shù)據(jù)及其空間關(guān)系，也都能處理非圖形屬性數(shù)據(jù)。它們的主要區(qū)別是：計算機(jī)輔助制圖多為規(guī)則的幾何圖形及其組合，圖形功能極強(qiáng)、屬性功能相對較弱；計算機(jī)地圖制圖處理的圖形及其關(guān)系更為復(fù)雜，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的相互操作頻繁，空間數(shù)據(jù)的處理和符號化功能較強(qiáng)。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院第2章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§1地圖數(shù)據(jù)的描述方法§2地圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較及轉(zhuǎn)換計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院§1地圖數(shù)據(jù)的描述方法地圖數(shù)據(jù)是地圖諸要素的數(shù)字化表示。是以點(diǎn)、線、面等方式采用編碼技術(shù)對地理空間物體進(jìn)行特征描述及在物體間建立相互聯(lián)系的數(shù)據(jù)集。1.1地圖對地理空間的描述1.地球表面的幾何模型(三類)：a.地球的自然表面地球的自然表面是十分不規(guī)則的表面，起伏不定，地球的自然表面非常復(fù)雜，難以用一個簡單的數(shù)學(xué)表達(dá)式描述出來，所以不適合于數(shù)學(xué)建模。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院b.大地水準(zhǔn)面

大地水準(zhǔn)面是一個相對抽象的面，即假設(shè)當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時，從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面。它有高達(dá)百米以上的起伏變化。

該模型為繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而成的橢球體，它是一個規(guī)則的數(shù)學(xué)表面。長半徑、短半徑和扁率成為地球橢球體的基本元素。如下圖：c.地球橢球體模型計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院橢球體三要素:

長軸a（赤道半徑）、短軸b（極半徑）和橢球的扁率fEquatorialAxisPolarAxisNorthPoleSouthPoleEquatorabWGS[worldgeodeticsystem]84ellipsoid:a=6378137m

b=6356752.3m

equatorialdiameter（赤道直徑）=12756.3km

polardiameter（極徑）=12713.5km

equatorialcircumference（周長）=40075.1km

surfacearea=510064500km2

a-b6378137-6356752.3f=——=————————

a63781371—=298.257f國際大地測量聯(lián)合會提出的80坐標(biāo)系橢球體元素為：a＝6378160m，b＝6356775m計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院

由于國際上在推求年代、方法及測定的地區(qū)不同，故地球橢球體的元素值有很多種。

我國在1953年前，使用海福特橢球參數(shù)，1953后改用克拉索夫斯基橢球參數(shù)，1978年開始，我國決定在西安對地球橢球體重新定位。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院2.地理坐標(biāo)系：建大地理坐標(biāo)系主要的目的是確定地面點(diǎn)的位置，也就是求出地面點(diǎn)與大地水準(zhǔn)面的關(guān)系，它包括地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的平面位置和地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的高度。

經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交（相交為90度）的曲線，這兩組正交的曲線構(gòu)成的坐標(biāo)稱為地理坐標(biāo)系。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院3.平面直角坐標(biāo)系：出于地理坐標(biāo)系是一種球面坐標(biāo)．難以進(jìn)行距離、方向、面積等參數(shù)的計算，故運(yùn)用地圖投影的方法，建立地球表面和平面上點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系，使得地球表面上任意一個由地理坐標(biāo)確定的點(diǎn)，在平面上必有一個與其相對應(yīng)的點(diǎn)。平面直角坐標(biāo)系能建立對地理空間良好的視覺感，并易于進(jìn)行距離、方向和面積等空間參數(shù)的量算，以及進(jìn)一步進(jìn)行空間數(shù)據(jù)處理和分析。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院中國高程起算面是黃海平均海水面。1956年在青島觀象山設(shè)立了水準(zhǔn)原點(diǎn)（72.289m)，其他各控制點(diǎn)的絕對高程均是據(jù)此推算，稱為1956年黃海高程系。1987年國家測繪局公布：啟用《1985國家高程基準(zhǔn)》取代《黃海平均海水面》，其比《黃海平均海水面》上升29毫米。（72.260m)青島觀象山水準(zhǔn)原點(diǎn)絕對高程（海拔）：地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的垂直距離。相對高程：地面點(diǎn)到任一水準(zhǔn)面的垂直距離。高差：某兩點(diǎn)的高程之差。4.高程系：計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院地圖投影：將橢球面上的大地坐標(biāo)，按照一定的數(shù)學(xué)法則，變換為平面上相應(yīng)點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)。x=f1(L,B)y=f2(L,B)式中：（L，B）是橢球面上某一點(diǎn)的大地坐標(biāo)；（x，y）是該點(diǎn)投影在投影平面上的直角坐標(biāo)。5.地圖投影：投影變形：即長度變形、角度變形和面積變形。根據(jù)地圖投影中可能引入的變形的性質(zhì)，可以將地圖投影分為等角投影、等面積投影和任意投影三種。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院等角投影保證了投影后任意點(diǎn)的由任意兩條微分線段構(gòu)成的角度不產(chǎn)生變形，這種投影可以使得區(qū)域投影前后的形狀保持不變。等面積投影保證了投影前后面積保持不變，對微分面積如此，對整個區(qū)域的較大面積亦如此。任意投影在投影后可能同時存在著長度、角度和面積的變形。在任意投影中，加果存在某一方向上長度不變時，稱之為等距離投影。

等角投影與等面積投影是相互排斥的：等角是以犧牲等面積為代價的；同樣，等面積也是以犧牲等角為前提的。任意投影雖然存在著各種變形、但各種變形比較均衡。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院在地圖投影的過程中，首先將不可展的地球橢球面投影到一個可展的曲面上，然后將該曲面展開成為一個平面，得到所需要的投影。常用的可展曲面有圓錐面、圓柱面、平面，相應(yīng)地可以得到圓錐投影、圓柱投影、方位投影。

根據(jù)投影面與地球軸向的相對位置將投影進(jìn)一步區(qū)分為正軸投影(投影面的中心軸與地軸重合)、斜軸投影(投影面的中心軸與地軸斜向相交)、橫軸投影(投影面的中心軸與地軸相互垂直)。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院在計算機(jī)地圖制圖中，地圖數(shù)據(jù)的顯示往往可以根據(jù)用戶的需要，指定各種投影。當(dāng)顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時，往往采用國家基本地圖系列所用的投影?；颈壤叩匦螆D(1：100萬、1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5萬、1：1萬、1：5000)除1·100萬外均采用高斯·克呂格投影作為地理基礎(chǔ)。1：100萬地形圖采用了Lambert投影，其分幅原則與國際地理學(xué)會規(guī)定的全球統(tǒng)一使用的國際百萬分之一地圖投影保持一致。大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用Lambert投影。我國常用的地圖投影情況：計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院

高斯-克呂格投影(橫軸等角切橢圓柱投影)

1.定義：以橢圓柱為投影面，使地球橢球體的某一經(jīng)線與橢圓柱相切，然后按等角條件，將中央經(jīng)線兩側(cè)各一定范圍內(nèi)的地區(qū)投影到橢圓柱面上，再將其展成平面而得。由德國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家高斯（C.F.Gauss，1777—1855）及大地測量學(xué)家克呂格（J.Krüger，1857—1923）共同創(chuàng)建。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院2.經(jīng)緯線形式：中央經(jīng)線為直線，其他經(jīng)線是對稱于中央經(jīng)線的曲線，中央緯線為直線，其他緯線是對稱于中央緯線的曲線。在中央經(jīng)線上緯線間隔相等，在赤道上經(jīng)線間隔自投影中心向東、向西逐漸增大。3.變形分布規(guī)律：此投影無角度變形，中央經(jīng)線無長度變形，其他經(jīng)線長度比大于1。中央經(jīng)線附近變形小，向東、向西方向變形逐漸增大。長度、面積變形均不大，其中長度變形≤0.14%，面積變形≤0.27%為保證精度，采用分帶投影方法：按經(jīng)差6°或3°進(jìn)行分帶。我國規(guī)定1∶2.5萬、1∶5萬、1∶10萬、1∶25萬、1∶50萬采用6°分帶投影，從0°子午線起，自西向東每隔經(jīng)差6°分成一帶，全球共60帶。（13～23）計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院

我國規(guī)定1∶1萬采用3°分帶投影，從E1°30′子午線起，每隔經(jīng)差3°分成一帶，全球共120帶。（25～45）計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院6.坐標(biāo)網(wǎng)：

在地圖上通常都繪有一種或兩種坐標(biāo)網(wǎng)，即經(jīng)緯線網(wǎng)、方里網(wǎng)。(1)經(jīng)緯線網(wǎng)我國1：1萬－1：20萬比例尺的地形國上，經(jīng)緯線只以圖廓線的形式直接表現(xiàn)出來，并在圖角處注出相應(yīng)度數(shù)。為了在用圖時加密成網(wǎng)，在內(nèi)外圖廓間還繪有加密經(jīng)緯網(wǎng)的加密分劃短線(圖式中稱“分度帶”)，必要時對應(yīng)短線相連就可以構(gòu)成加密的經(jīng)緯線網(wǎng)。1：25萬地形圖上，除內(nèi)圖廓上繪有經(jīng)緯網(wǎng)的加密分劃外，圖內(nèi)還有加密用的十字線。對1：50萬－1：100萬地形圖，在圖面上直接繪出經(jīng)緯線網(wǎng)，內(nèi)圖廓上也有供加密經(jīng)緯線網(wǎng)的加密分劃短線。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院(2)方里網(wǎng)方里網(wǎng)是由兩組分別平行于投影坐標(biāo)軸的平行線所構(gòu)成的方格網(wǎng)。因?yàn)槭敲扛粽锢L出坐標(biāo)縱線和坐標(biāo)橫線，所以稱之為方里網(wǎng)。由于方里線同時又是平行于直角坐標(biāo)軸的坐標(biāo)網(wǎng)線、故又稱直角坐標(biāo)網(wǎng)。7.空間實(shí)體：在地圖學(xué)中，把地理空間的實(shí)體分為點(diǎn)、線、面三種要素(對象)，分別用點(diǎn)狀、線狀、面狀符號來表示。空間要素在歐氏空間中主要形成以下三類空間實(shí)體：計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院(1)點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體是有特定的位置、維數(shù)為0的實(shí)體。實(shí)體點(diǎn)：用來代表一個實(shí)體；注記點(diǎn)：用于定位注記；內(nèi)點(diǎn)：用于記錄多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)；節(jié)點(diǎn)；表示線的終點(diǎn)和起點(diǎn)；拐點(diǎn)：表示線段和弧段的內(nèi)部點(diǎn)。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院(2)線實(shí)體線實(shí)體是維數(shù)為1的實(shí)體，由一系列坐標(biāo)點(diǎn)表示，有以下特征：實(shí)體長度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長；彎曲度：用于表示如道路拐彎時彎曲的程度；方向性：如河流從上游到下游，公路有單雙向之分；線實(shí)體包括：線段、線列、弧段、鏈、路徑、多邊線等。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院(3)面實(shí)體面(多邊形)實(shí)體是維數(shù)為2的實(shí)體，由一個封閉的坐標(biāo)點(diǎn)序列外加內(nèi)點(diǎn)表示，是對湖泊、島嶼、地塊等現(xiàn)象的描述。面具有以下特征：周長；面積；獨(dú)立或與其他地物的鄰近性：如湖北及周邊省市；內(nèi)島或齒狀外形：如島嶼及海岸線；重疊性與非重疊性。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院1.2地圖數(shù)據(jù)的基本特征1.空間特征a空間位置：用于描述事物或現(xiàn)象的地理位置，又稱幾何特征、定位特征。b空間關(guān)系：指地理空間實(shí)體之間存在的一些具有空間特性的關(guān)系，主要包括：拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)渥兓碌耐負(fù)洳蛔兞?，如鄰接關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系和包含關(guān)系等；方位關(guān)系：實(shí)體在地理空間中的某種順序如左右、東南西北等；度量關(guān)系：用地理空間中的度量來描述的實(shí)體之間的關(guān)系，如實(shí)體之間的距離。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院2.屬性特征屬性特征用以描述事物或現(xiàn)象的特性，如事物或現(xiàn)象的類別、等級、數(shù)量、名稱等，用來說明“是什么”。通常分定性和定量兩種：定性特征包括名稱、類型等；定量特征包括數(shù)量、等級等。3.時間特征時間特征用以描述地理實(shí)體隨著時間而變化的特征。1.3地圖數(shù)據(jù)的基本類型

根據(jù)地圖數(shù)據(jù)的特征，可以把地圖數(shù)據(jù)分為空間數(shù)據(jù)、關(guān)系數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)三類。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院1.空間數(shù)據(jù)

空間數(shù)據(jù)是描述地圖要素中空間特征部分的數(shù)據(jù)，也稱幾何數(shù)據(jù)，即描述地理現(xiàn)象或地理文體的空間位胃、形狀、大小等的數(shù)據(jù)。根據(jù)地理要素的空間分布待征和空間實(shí)體分類，可以將地理空間數(shù)據(jù)分為點(diǎn)、線、面類型。2.關(guān)系數(shù)據(jù)

關(guān)系數(shù)據(jù)是描述空間數(shù)據(jù)之間的空間關(guān)系的數(shù)據(jù)。點(diǎn)、線、面空間位置數(shù)據(jù)之間存在著某種特定的拓?fù)潢P(guān)系。拓?fù)潢P(guān)系是一種對空間關(guān)系進(jìn)行明確定義的數(shù)學(xué)方法，可以用某種特定的數(shù)據(jù)來表達(dá)，稱之為拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)(簡稱拓?fù)鋽?shù)據(jù))。這類數(shù)據(jù)表達(dá)了各類地理實(shí)體空間位置之間的相互關(guān)系，如空間數(shù)據(jù)的相鄰、關(guān)聯(lián)、包含等。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院最常用的空間實(shí)體關(guān)系有6種，即：點(diǎn)－點(diǎn)、點(diǎn)－線、點(diǎn)－四、線－線、線－面、面－面。它們之間的相互關(guān)系見下表。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院3.屬性數(shù)據(jù)

屬性數(shù)據(jù)是描述空間實(shí)體屬性特征的數(shù)據(jù)，也稱非幾何數(shù)據(jù)，即描述地理現(xiàn)象或地理實(shí)體的定性或定量指標(biāo)，包括語義與統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如類型、等級、名稱、狀態(tài)等。

屬性數(shù)據(jù)中的定性(或定量)指標(biāo)通常要經(jīng)編碼轉(zhuǎn)換才能被計算機(jī)接受。為了方便計算機(jī)存儲、管理和使用這些編碼，需要研究統(tǒng)一的分類系統(tǒng)和編碼。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院§2地圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

地圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要是指地圖數(shù)據(jù)中空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，即指空間數(shù)據(jù)適合于計算機(jī)存儲、管理及處理的幾何數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。換句話說，是指幾何數(shù)據(jù)以什么形式在計算機(jī)中存儲和處理。地圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要分為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（概念）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是表達(dá)地圖空間數(shù)據(jù)的一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它通過記錄坐標(biāo)值的方式盡可能精確地表示呈點(diǎn)、線或面狀分布的地理實(shí)體。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院在計算機(jī)地圖制圖中，各地圖要素在二維平面上的矢量數(shù)據(jù)表示為(下圖)。點(diǎn)：由一對x,y坐標(biāo)表示；線：由一申有序的x,y坐標(biāo)對表示；面：由一串有序的首尾坐標(biāo)相同的x,y坐標(biāo)對表示。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（表示）在計算機(jī)地圖制圖中，表示矢量數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮以下問題：①矢量數(shù)據(jù)的存儲和處理；②與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系；③矢量數(shù)據(jù)之間的拓?fù)潢P(guān)系。簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)按照以基本的空間對象（點(diǎn)、線或多邊形）為單元進(jìn)行單獨(dú)組織，不含拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，最典型的是面條結(jié)構(gòu)（如圖）。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院1、數(shù)據(jù)按點(diǎn)、線或多邊形為單元進(jìn)行組織，數(shù)據(jù)編排直觀，數(shù)字化操作簡單。2、每個多邊形都以閉合線段存儲，多邊形的公共邊界被數(shù)字化和存儲兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和不一致。3、點(diǎn)、線和多邊形有各自的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，但沒有拓?fù)鋽?shù)據(jù)，互相之間不關(guān)聯(lián)。4、島只作為一個單個圖形，沒有與外界多邊形聯(lián)系。特點(diǎn)：計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院①點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式：其中，標(biāo)志碼具有惟一性、是按某種原則進(jìn)行的編碼，如在一般情況下可按記錄順序編號。屬性碼是與點(diǎn)實(shí)體有關(guān)的基本屬性(如等級、類型、大小等)的編碼，屬性碼可以有一個或多個。(X，Y)坐標(biāo)對：是點(diǎn)實(shí)體的定位點(diǎn)坐標(biāo)，如果是有向點(diǎn)，則可以有兩個坐標(biāo)對。在點(diǎn)的矢屋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中也可不包含屬性碼，而將屬性數(shù)據(jù)單獨(dú)存放在數(shù)據(jù)庫中，通過標(biāo)志碼聯(lián)系矢量數(shù)據(jù)和與其對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院②線(弧、鏈)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式：標(biāo)志碼和屬性碼的含義與點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同。在線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性碼中還可含有表示線的類型、等級以及是否要加密、光滑等信息。③面(多邊形)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式：

面(多邊形)的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以像線的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一樣表示，但其中坐標(biāo)串的首尾坐標(biāo)相同。也可采用其他方式，如弧段索引編碼的面(多邊形)的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院

其中：標(biāo)志碼與屬性碼的含義同點(diǎn)和線的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；弧段數(shù)n是指構(gòu)成該面(多邊形)的弧段的數(shù)目；弧段標(biāo)志碼集是指所有構(gòu)成該面(多邊形)的弧段的標(biāo)志碼的集合．共有n個。一個面(多邊形)可由多條弧段構(gòu)成，每條弧段的坐標(biāo)可由弧(線、鏈)的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獲取。該方法還保證了多邊形公共邊的惟一性。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院④簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼形式。因在矢量的簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中不考慮拓?fù)潢P(guān)系，故其編碼方法僅記錄空間實(shí)體的位置、標(biāo)志及屬性信息，而不記錄拓?fù)潢P(guān)系。常見的編碼方法有獨(dú)立定體法和點(diǎn)位字典法。a獨(dú)立實(shí)體法在獨(dú)立實(shí)體中，每個點(diǎn)、線、面實(shí)體都直接跟隨它的空間坐標(biāo)，即點(diǎn)實(shí)體：惟一標(biāo)志碼，實(shí)體編碼，空間坐標(biāo)(x,y)；線實(shí)體：惟一標(biāo)志碼．實(shí)體編碼，空間坐標(biāo)(x1,y1，…,xn,yn)；面實(shí)體：惟一標(biāo)志碼，實(shí)體編碼，空間坐標(biāo)(x1,y1,…,xn,yn,

x1,y1)計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院該方法的優(yōu)點(diǎn)是編碼容易，數(shù)字化操作簡單，數(shù)據(jù)編碼直觀，顯示速度快。該方法的缺點(diǎn)是相鄰多邊形的公共邊界數(shù)字化兩次，造成數(shù)據(jù)的冗余，可能出現(xiàn)重疊或裂縫，引起數(shù)據(jù)不一致；缺少拓?fù)潢P(guān)系，空間分析困難。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院b點(diǎn)位字典法點(diǎn)位字典法中，點(diǎn)坐標(biāo)作為一個文件，點(diǎn)、線和面(多邊形)實(shí)體目標(biāo)都由點(diǎn)號組成，即點(diǎn)位字典：點(diǎn)號、(x，y)；點(diǎn)實(shí)體：惟一標(biāo)志碼，地物編碼，點(diǎn)號；線實(shí)體：惟一標(biāo)志碼，地物編碼，(點(diǎn)號1,…,點(diǎn)號n);面實(shí)體：惟一標(biāo)志碼，地物編碼，(點(diǎn)號l，…，點(diǎn)號n，點(diǎn)號1）。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及編碼具有拓?fù)潢P(guān)系的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)所必需的。①拓?fù)湓?。點(diǎn)(節(jié)點(diǎn))包括弧立點(diǎn)、線的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn)等；線(鏈、弧段、邊)為兩節(jié)點(diǎn)間的有序弧段；面(多邊形)為若干條線(鏈、弧段、邊)構(gòu)成的閉合多邊形。②基本拓?fù)潢P(guān)系?；就?fù)潢P(guān)系是拓?fù)溧徑?、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)和拓?fù)浒?。拓?fù)溧徑邮窍嗤負(fù)湓刂g的關(guān)系。如節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)、鏈與鏈、面與面等。鄰接關(guān)系是借助于不同類型的拓?fù)湓孛枋龅模琰c(diǎn)通過鏈而鄰接。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院拓?fù)潢P(guān)聯(lián)是不同拓?fù)湓刂g的關(guān)系。如節(jié)點(diǎn)與鏈、鏈與多邊形等。拓?fù)浒敲媾c其他拓?fù)湓刂g的關(guān)系。如果點(diǎn)、線、面在該面內(nèi)，則稱為被該面包含．如某省包含的城市、河流及湖泊等。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院N2C1C3C6C5C4C7C2P1P2P3P4N4N3N5N1結(jié)點(diǎn)弧段N1N2N3C1,C3,C6C1,C2,C5C2,C3,C4結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)系計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院N2C1C3C6C5C4C7C2P1P2P3P4N4N3N5N1弧段與結(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系弧段結(jié)點(diǎn)fromtoC1C2C3N2N3N1N1N2N3計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院弧段與多邊形的拓?fù)潢P(guān)系N2C1C3C6C5C4C7C2P1P2P3P4N4N3N5N1弧段多邊形LeftRightC1C2C3P1P2P3計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院N2C1C3C6C5C4C7C2P1P2P3P4N4N3N5N1多邊形弧段P1P2P3C1,C6,-C5C2,C5,C4C3,-C4,-C6多邊形與弧段的拓?fù)潢P(guān)系計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院④拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編碼形式。在矢量的拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含了拓?fù)潢P(guān)系，故其編碼方法不僅記錄空間實(shí)體的位置、標(biāo)志及屬性信息，還要記錄拓?fù)潢P(guān)系。記錄拓?fù)潢P(guān)系的編碼方法有多種，常見的有雙重獨(dú)立地圖編碼和鏈狀雙重獨(dú)立式編碼。a雙重獨(dú)立地圖編碼圖中，A，B，C，D，E為面域標(biāo)號，a，b，c，d，e，f、g，h，i，j，k，l，m為線段號．阿拉伯?dāng)?shù)字為點(diǎn)號。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院雙重獨(dú)立地圖編碼的編碼方式由兩個主要表格文件組成：計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院b鏈狀雙重獨(dú)立式編碼

鏈狀雙重獨(dú)立式編碼由美國計算機(jī)圖形及空間分析實(shí)驗(yàn)室研制，是當(dāng)今各種圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本框架。該框架主要由4個(或3個)文件構(gòu)成：節(jié)點(diǎn)文件：標(biāo)志碼，(x，y)；弧段坐標(biāo)文件；標(biāo)志碼，弧段中間點(diǎn)；弧段文件：標(biāo)志碼，起始節(jié)點(diǎn)，終止節(jié)點(diǎn)，左多邊形．右多邊形，內(nèi)點(diǎn)（指向中間點(diǎn)坐標(biāo)的指針或坐標(biāo))；多邊形文件：標(biāo)志碼．組成多邊形的弧段號及面積、周長及中心點(diǎn)坐標(biāo)等。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院鏈狀雙重獨(dú)立式編碼表示的拓?fù)潢P(guān)系有：節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的鄰接關(guān)東，多邊形與多邊形之間的鄰接關(guān)系，節(jié)點(diǎn)與線段之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，線段與多邊形之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

該編碼方法的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)冗余?。煌?fù)潢P(guān)系明晰，使得拓?fù)洳樵儭⑼負(fù)浞治鲂矢摺?/p>

該編碼方法的缺點(diǎn)是：對單個地理實(shí)體的操作效率低，難以表達(dá)復(fù)雜的地理實(shí)體，查詢效率低，局部更新閑難。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院圖中，A，R，C，D，E，F(xiàn)為面域號；a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，n為弧段號；阿拉伯?dāng)?shù)字為點(diǎn)號。節(jié)點(diǎn)文件計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院2.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（概念）

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指將空間分割成各個規(guī)則的網(wǎng)格單元，然后在各個格網(wǎng)單元內(nèi)賦以空間對象相應(yīng)的屬性值的一種數(shù)據(jù)組織方式。柵格數(shù)據(jù)表示的是地圖平面上地理數(shù)據(jù)的離散化數(shù)值。

柵格數(shù)據(jù)的陣列方式很容易未計算機(jī)存儲和操著，不僅直觀，而且易于維護(hù)和修改。由于柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，定位存取性能好，因此在計算機(jī)地圖制圖中發(fā)揮著越來越重要的作用。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院點(diǎn)是由一個單元網(wǎng)格表示；線是由一串有序的相互連接的單元網(wǎng)格表示；多邊形由聚集在一起相互連接的單元網(wǎng)格組成。在計算機(jī)地圖制圖中，各地圖要素在二維平面的柵格數(shù)據(jù)表示：計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院2.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（表示）a簡單柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。最簡單的柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是將柵格數(shù)據(jù)看做一個數(shù)據(jù)矩陣，逐行記錄各像元代碼，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)行從右到左進(jìn)行記錄。2255275577755555275上圖的柵格數(shù)據(jù)矩陣可以存儲記錄為：2255275577755555計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院這種編碼方式也叫直接?xùn)鸥窬幋a。特點(diǎn)：編碼簡單，信息無壓縮、無丟失；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，而且隨著空間分辨率的提高，存儲空間成幾何級數(shù)遞增。b游程編碼結(jié)構(gòu)

游程編碼結(jié)構(gòu)是逐行將相鄰?fù)档木W(wǎng)格合并，并記錄合并后網(wǎng)格的值及合并網(wǎng)格的長度，其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院方法：將柵格矩陣的數(shù)據(jù)序列X1X2Xn，映射為相應(yīng)的二元組序（Ai，Pi），i=1,k,且Kn。其中，A為屬性值，P為游程，K為游程序號。2255275577755555序號二元組序列1（2，2）2（5，2）3（2，1）4（7，1）5（5，2）6（7，3）7（5，5）二元映射…計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院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)，通常可通過事先測試，估算圖層的數(shù)據(jù)冗余度Re：式中：Q為圖層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的值大于的情況下，表明柵格數(shù)據(jù)的壓縮可取得明顯的效果。其壓縮效果，可由壓縮比來表征，即壓縮比的值愈大，表示壓縮效果顯著。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院特點(diǎn)：地物屬性的變化越小，行程越長，壓縮比例越大，即壓縮比的大小與圖的復(fù)雜程度成反比。游程編碼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：壓縮效率高，易于檢索，疊加、合并等運(yùn)算，操作簡單，編碼和解碼的速度快。其缺點(diǎn)是：只顧及單行單列，沒有考慮周圍其他方向的代碼值是否相同，壓縮受到一定限制。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院B－1游程長度壓縮編碼當(dāng)柵格數(shù)據(jù)為規(guī)則的數(shù)字地形高程時，相鄰數(shù)據(jù)具有高度的相關(guān)性，可先進(jìn)行查分映射處理，然后再采用游程長度壓縮編碼法。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院C）這種壓縮只實(shí)現(xiàn)一維壓縮計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

原理：將空間區(qū)域按照四個象限進(jìn)行遞歸分割（2n×2n，且n≥1），直到子象限的數(shù)值單調(diào)為止。四叉樹分解，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，其中最上面的一個結(jié)點(diǎn)叫做根結(jié)點(diǎn)，它對應(yīng)于整個圖形。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)域覆蓋了整個圖形。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院四叉樹編碼法的優(yōu)點(diǎn)：1）容易而有效地計算多邊形的數(shù)量特征；2）陣列各部分的分辯率是可變的，邊界復(fù)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(xì)節(jié)的部分則分級少，分辯率低，因而既可精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存貯量；3）柵格到四叉樹及四叉樹到簡單柵格結(jié)構(gòu)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。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換的不定性計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院建立四叉樹有兩種方法：自上而下方式（top-down）和自下而上方式(bottom-up)。

常規(guī)四叉樹（CQT）通常每個結(jié)點(diǎn)存儲6個量，4個子結(jié)點(diǎn)指針、一個父結(jié)點(diǎn)指針和一個結(jié)點(diǎn)值；線性編碼四叉樹（LQT）通常每個結(jié)點(diǎn)存儲3個量：地址、深度和結(jié)點(diǎn)值。常規(guī)四叉樹編碼的存儲算法和線性四叉樹編碼的存儲方法通常都是采用自下而上方式；線性四叉樹只存儲三個值比常規(guī)四叉樹節(jié)省儲量，但常規(guī)四叉樹在處理上更簡便和靈活，特別是對數(shù)據(jù)檢索、多要素疊合分析以及求物體間的空間關(guān)系等等操作。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院

鏈碼又稱為弗里曼鏈碼[Freeman]或邊界鏈碼，主要記錄線狀地物或面狀地物的邊界。鏈碼可以有效地壓縮柵格數(shù)據(jù)，而且對于估算面積、長度、轉(zhuǎn)折方向的凹凸度等運(yùn)算十分方便，比較適合于存儲圖形數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)是對邊界進(jìn)行合并和插入等修改編輯工作比較困難，對局部的修改將改變整體結(jié)構(gòu)，效率較低，而且由于鏈碼以每個區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯吔?，相鄰區(qū)域的邊界將被重復(fù)存儲而產(chǎn)生冗余。鏈碼計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院它把線狀地物或面狀地物的邊界表示為：是用從某一起點(diǎn)開始沿8個基本方向前進(jìn)的單位矢量鏈來表示線狀地物或多邊形的邊界。前兩個數(shù)字表示起點(diǎn)的行列號，從第三個數(shù)字開始的每個數(shù)字便是單位矢量的方向。單位矢量的長度為一個柵格單元的邊長或?qū)蔷€的長度，每個后續(xù)點(diǎn)位于前續(xù)點(diǎn)的8個基本方向之一。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院多邊形特征碼起始行起始列鏈碼123444434448445455333331111111117777756644545577777711113222217777755555322334557001鏈?zhǔn)骄幋a表33333333333333333333222222222222222222222222222222222111111111111111111111111111411111111111111111114411114444111444111112345076鏈碼示意圖計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院鏈碼編碼：

2，2，6，7，6，0，6，512345076鏈碼編碼示例0500000000500000000000000500000000550000000500000050000000000000計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院塊碼

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。0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333（1，1，1，0），（1，2，2，2），（1，4，1，5），（1，5，1，5），（1，6，2，5），（1，8，1，5）；（2，1，1，2），（2，4，1，2），（2，5，1，2），（2，8，1，5）；（3，3，1，2），（3，4，1，2），（3，5，2，3），（3，7，2，5）；（4，1，2，0），（4，3，1，2），（4，4，1，3）；（5，3，1，3），（5，4，2，3），（5，6，1，3），（5，7，1，5），（5，8，1，3）；（6，1，3，0），（6，6，3，3）；（7，4，1，0），（7，5，1，3）；（8，4，1，0），（8，5，1，0）。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院

塊碼具有可變的分辨率，即當(dāng)代碼變化小時圖塊大，就是說在區(qū)域圖斑內(nèi)部分辨率低；反之，分辨率高以小塊記錄區(qū)域邊界地段，以此達(dá)到壓縮的目的。因此塊碼與游程長度編碼相似，隨著圖形復(fù)雜程度的提高而降低效率，就是說圖斑越大，壓縮比越高；圖斑越碎，壓縮比越低。塊碼在合并、插入、檢查延伸性、計算面積等操作時有明顯的優(yōu)越性。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院§3兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較及轉(zhuǎn)換3.1兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較a矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

在計算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)中，矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可具體分為點(diǎn)、線、面三類，以構(gòu)成地理現(xiàn)實(shí)空間中各種復(fù)雜的實(shí)體。當(dāng)實(shí)體可描述成線或邊界時特別有效。矢量數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)緊湊，容易定義和操作單個空間實(shí)體，冗余度低；具有空間實(shí)體的拓?fù)湫畔?，便于網(wǎng)絡(luò)分析；圖形輸出質(zhì)量好、精度高。但是矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，導(dǎo)致操作和算法的復(fù)雜化，不能有效地進(jìn)行點(diǎn)集的集合運(yùn)算(如疊加)；同時，空間實(shí)體的查詢十分費(fèi)時，需要逐點(diǎn)、逐線、逐面地查詢。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院b柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過空間點(diǎn)密集而規(guī)則的排列表示整體的空間現(xiàn)象。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，定位存取性能好；可以與影像和DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合空間分析；數(shù)據(jù)共享容易實(shí)現(xiàn)；對柵格數(shù)據(jù)的操作比較容易。但柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量與格網(wǎng)間距的平方成反比，較高的幾何精度的代價是數(shù)據(jù)量的極大增加。難以獲取空間實(shí)體的拓?fù)湫畔?，難以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析等操作。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不是面向?qū)嶓w的、各種實(shí)體往往是疊加在一起反映出來的，因此難以識別和分離。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院3.2兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換a點(diǎn)的轉(zhuǎn)換計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院b線的轉(zhuǎn)換

線的矢量數(shù)據(jù)是由多個直線段數(shù)據(jù)組成的，因此，線矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的核心就是對任一直線段如何將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)。1、八方向柵格法。設(shè)直線段兩端點(diǎn)的矢量坐標(biāo)分別為P1(X1,Y1)、P2(X2,Y2)。首先將直線段兩端點(diǎn)按上述點(diǎn)轉(zhuǎn)換方法得到相應(yīng)的行列號，其次求出兩端點(diǎn)的行數(shù)差和列數(shù)差。分兩種情況：計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院第一種情況，若行數(shù)差大于列數(shù)差，則逐行分別地求出該行中心線與直線段的交點(diǎn)，即式中，Yi為該行中心線的Y坐標(biāo)。然后，再將所求出的交點(diǎn)按上述點(diǎn)轉(zhuǎn)換方法得到相應(yīng)的行列號。第二種情況，若列數(shù)差大于行數(shù)差，則逐列分別地求出該列中心線與直線段的交點(diǎn)，即式中，Xi為該列中心線的X坐標(biāo)。然后，再將所求出的交點(diǎn)按上述點(diǎn)轉(zhuǎn)換方法得到相應(yīng)的行列號。計算機(jī)地圖制圖第二章地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山西師范大學(xué)城環(huán)學(xué)院2、分帶法。思想：根據(jù)直線段的情況按行（或列）分帶，計算各個分帶的起點(diǎn)和