GIS原理與方法201202-2空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院地理信息系統(tǒng)原理中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院GIS原理與方法1緒論2空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3

地理信息系統(tǒng)的地理數(shù)學(xué)基礎(chǔ)4地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入5地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理6空間數(shù)據(jù)管理8空間分析9數(shù)字高程模型10網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)11空間數(shù)據(jù)挖掘與空間決策支持系統(tǒng)12GIS輸出與地圖可視化13地理信息系統(tǒng)工程與標(biāo)準(zhǔn)14地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.1空間認(rèn)知模型2.2空間實(shí)體模型2.3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.4矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.5矢柵結(jié)合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.6矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.1空間認(rèn)知模型1現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知過(guò)程現(xiàn)實(shí)世界數(shù)字世界觀(guān)察、抽象綜合取舍定義、編碼模型化概念世界以實(shí)體表達(dá)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.1空間認(rèn)知模型2空間認(rèn)知三層模型空間概念模型空間邏輯模型物理模型現(xiàn)實(shí)世界矢量數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型矢-柵一體化數(shù)據(jù)模型層次模型網(wǎng)絡(luò)模型關(guān)系模型面向?qū)ο竽Ｐ臀锢肀硎窘M織空間數(shù)據(jù)存取中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3.1柵格數(shù)據(jù)基本概念2.3.2柵格數(shù)據(jù)層的概念2.3.3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示2.3.4柵格數(shù)據(jù)的組織方法2.3.5柵格數(shù)據(jù)取值方法2.3.6柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)編碼

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.3.1柵格數(shù)據(jù)基本概念將工作區(qū)域的平面表象按一定分解力作行和列的規(guī)則劃分，形成許多格網(wǎng)，每個(gè)網(wǎng)格單元稱(chēng)為象素。根據(jù)所表示實(shí)體的表象信息差異，各象元可用不同的“灰度值”來(lái)表示。若每個(gè)象元規(guī)定N比特，則其灰度值范圍可在0到2N—1之間；把白～灰色～黑的連續(xù)變化量化成8比特（bit），其灰度值范圍就允許在0～255之間，共256級(jí)；若每個(gè)象元只規(guī)定1比特，則灰度值僅為0和1，這就是所謂二值圖像，0代表背景。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是象元陣列，即象元按矩陣形式的集合，柵格中的每個(gè)象元是柵格數(shù)據(jù)中最基本的信息存儲(chǔ)單元，其坐標(biāo)位置可以用行號(hào)和列號(hào)確定。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.3.2柵格數(shù)據(jù)層的概念

在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，物體的空間位置就用其在笛卡爾平面網(wǎng)格中的行號(hào)和列號(hào)坐標(biāo)表示，物體的屬性用象元的取值表示，每個(gè)象元在一個(gè)網(wǎng)格中只能取值一次，同一象元要表示多重屬性的事物就要用多個(gè)笛卡爾平面網(wǎng)格，每個(gè)笛卡爾平面網(wǎng)格表示一種屬性或同一屬性的不同特征，這種平面稱(chēng)為層。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院柵格數(shù)據(jù)層的概念每個(gè)平面網(wǎng)格表示一種屬性或同一屬性的不同特征，這種平面稱(chēng)為層?，F(xiàn)實(shí)世界地圖分層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)層疊加分析中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.3.3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示1二維數(shù)組柵格數(shù)據(jù)最常用的一種存儲(chǔ)方式組合方式：節(jié)約存儲(chǔ)量比特面方式：能在各面間進(jìn)行高效率的邏輯運(yùn)算，存儲(chǔ)設(shè)備利用率高。但處理耗時(shí)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2一維數(shù)組將柵格面內(nèi)的全體像素按照一定規(guī)則存儲(chǔ)在一維數(shù)組中，主要用于柵格數(shù)據(jù)的壓縮編碼中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.3.4柵格數(shù)據(jù)組織方法

1.以象元為序。記錄象元坐標(biāo)和各層屬性值。節(jié)省了許多存儲(chǔ)空間，因?yàn)镹層中實(shí)際上只存了1層的象元坐標(biāo)。如圖a

2.以層為基礎(chǔ)。每一層又以象元為序記錄它的坐標(biāo)和屬性值，一層記錄完后再記錄第二層。這種方法較為簡(jiǎn)單，但需要的存儲(chǔ)空間最大。如圖b

3.以層為基礎(chǔ)。但每一層內(nèi)則以多邊形（也稱(chēng)制圖單元）為序記錄多邊形的屬性值和充滿(mǎn)多邊形的各象元的坐標(biāo)。則節(jié)省了許多用于存儲(chǔ)屬性的空間，同一屬性的制圖單元的ｎ個(gè)象元只記錄一次屬性值。如圖c

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.3.5柵格數(shù)據(jù)取值方法1中心歸屬法

中心歸屬法：每個(gè)柵格單元的值以網(wǎng)格中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的面域?qū)傩灾祦?lái)確定。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2長(zhǎng)度占優(yōu)法

長(zhǎng)度占優(yōu)法：每個(gè)柵格單元的值以網(wǎng)格中線(xiàn)（水平或垂直）的大部分長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的面域的屬性值來(lái)確定。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院3面積占優(yōu)法面積占優(yōu)法：每個(gè)柵格單元的值以在該網(wǎng)格單元中占據(jù)最大面積的屬性值來(lái)確定。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院4重要性法

重要性法：根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性程度，選取特別重要的空間實(shí)體決定對(duì)應(yīng)的柵格單元值，如稀有金屬礦產(chǎn)區(qū)，其所在區(qū)域盡管面積很小或不位于中心，也應(yīng)采取保留的原則。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.3.6柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)編碼(1)直接編碼(2)鏈?zhǔn)骄幋a(3)行程編碼(4)塊式編碼(5)四叉樹(shù)編碼

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院(1)直接?xùn)鸥窬幋a是最簡(jiǎn)單最直觀(guān)而又非常重要的一種柵格結(jié)構(gòu)編碼方法，通常稱(chēng)這種編碼為圖像文件或柵格文件。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，可以每行都從左到右逐象元記錄，也可奇數(shù)行從左到右，而偶數(shù)行由右向左記錄，為了特定目的還可采用其它特殊的順序

3334444433334444133344421133322211113222111122221111122211111222133344444233334444313334442411333222511113222611112222711111222811111222中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院(2)鏈?zhǔn)骄幋a考慮圖2.11中的多邊形。該多邊形邊界可以表示為：由某一原點(diǎn)開(kāi)始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈?；痉较蚩啥x為：東＝0，南＝3，西＝2，北＝1等。特點(diǎn)：對(duì)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，如面積和周長(zhǎng)計(jì)算等；疊置運(yùn)算如組合、相交等則很難實(shí)施。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院確定原點(diǎn)為像元（10，1），則該多邊形界按順時(shí)方向的鏈?zhǔn)骄幋a為：0，1，02，3，02，1，0，3，0，1，03，32，2，33，02，1，05，32，22，3，23，3，23，1，22，1，22，1，22，1，22，13

基本方向可定義為：東＝0，南＝3，西＝2，北＝1。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院(3)行程編碼

按行（或列）記錄相同代碼的始末象元的列號(hào)（或行號(hào)）和相應(yīng)的代碼，左圖可沿行方向進(jìn)行程編碼：

1行：（1，3，3），（4，8，4）；

2行：（3，4，3），（5，8，4）；

3行：（1，1，1），（2，4，3），（5，7，4），（8，8，2）；

4行：（1，2，1），（3，5，3），（6，8，2）；

5行：（1，4，1），（5，5，3），（6，8，2）；

6行：（1，4，1），（5，8，2）；

7行：（1，5，1），（6，8，2）；

8行：（1，5，1），（6，8，2）。

133344444233334444313334442411333222511113222611112222711111222811111222

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院(4)塊式編碼

把多邊形范圍劃分成由象元組成的正方形，然后對(duì)各個(gè)正方形進(jìn)行編碼。塊式編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包括3個(gè)數(shù)字：塊的初始位置（行、列號(hào)）和塊的大小（塊包括的象元數(shù)），再加上記錄單元的代碼組成。（1，1，2，3），（1，3，1，3），（1，4，1，4），（1，5，3，4）,（1，8，1，4），（2，3，1，3），（2，4，1，3），（2，8，1，4），（3，1，1，1），（3，2，1，3），（3，3，2，3），（3，8，1，2），（4，1，1，1），（4，2，1，1），（4，5，1，3），（4，6，1，2），（4，7，2，2），（5，1，4，1），（5，5，1，3），（5，6，1，2），（6，5，1，2），（6，6，3，2），（7，5，1，1），（8，5，1，1）。133344444233334444313334442411333222511113222611112222711111222811111222中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院(5)四叉樹(shù)編碼四叉樹(shù)分割：將圖像區(qū)域按大小相同的象限4等分，每個(gè)象限又可根據(jù)一定規(guī)則判斷是否繼續(xù)等分為次一層的4個(gè)象限。子象限只含一種屬性代碼，則停止繼續(xù)分割。圖像區(qū)域的柵格陣列應(yīng)為2n×2n中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)：把2n×2n象元組成的陣列當(dāng)作樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)，樹(shù)的高度為n，每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別代表南西（SW）、南東（SE）、北西（NW）、北東（NE）。四個(gè)分支中要么是樹(shù)葉、樹(shù)叉。樹(shù)葉代表一種代碼。樹(shù)叉繼續(xù)再分。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院（5.1）指針?biāo)牟鏄?shù)指針?biāo)牟鏄?shù)編碼是通過(guò)在子結(jié)點(diǎn)與父結(jié)點(diǎn)之間設(shè)立指針的方式建立起整個(gè)結(jié)構(gòu)。按這種方式，四叉樹(shù)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)通常存儲(chǔ)6個(gè)量，即四個(gè)子結(jié)點(diǎn)指針、一個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針和該結(jié)點(diǎn)的屬性代碼。這種方法除了要記錄葉結(jié)點(diǎn)外，還要記錄中間結(jié)點(diǎn)，一般要占用較大存儲(chǔ)空間。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院（5.2）線(xiàn)性四叉樹(shù)線(xiàn)性四叉樹(shù)編碼為美國(guó)馬里蘭大學(xué)地理信息系統(tǒng)中采用的編碼方法，它的基本思想是：不需記錄中間結(jié)點(diǎn)和使用指針，僅記錄葉結(jié)點(diǎn)，并用地址碼（如Morton碼等）表示葉結(jié)點(diǎn)的位置。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院①基于深度和層次的線(xiàn)性四叉樹(shù)編碼記錄每個(gè)葉結(jié)點(diǎn)的地址和值，值就是子區(qū)的屬性代碼，其中地址包括兩部分，共32位（二進(jìn)制）最右邊4位記錄該葉結(jié)點(diǎn)的深度，左邊的28位記錄路徑，從右邊第5位往左記錄從葉節(jié)點(diǎn)到根結(jié)點(diǎn)的路徑。0，1，2，3分別表示SW，SE，NW，NE。第4號(hào)結(jié)點(diǎn)編碼為深度為3，第一層處于SE象限，第二層處于SW象限，第三層處于NW象限。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院②四進(jìn)制地址碼該編碼方法是從整體開(kāi)始水平和垂直分隔，每分隔一次，增加一位數(shù)字。如圖2-17(b)為對(duì)圖2-17（a）進(jìn)行第一次分隔后得到四個(gè)區(qū)域（0，1，2，3），即每一個(gè)位均是用一個(gè)小于4的四進(jìn)制數(shù)來(lái)表示位置。因此，該碼的位數(shù)表示分隔的次數(shù)。進(jìn)行第二次分隔后得到“B”的地址編碼為“03”。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院③十進(jìn)制地址碼(Morton碼)四進(jìn)制Morton碼直觀(guān)上切合四叉樹(shù)分割，但許多語(yǔ)言不支持四進(jìn)制變量，需用十進(jìn)制表示Morton碼。線(xiàn)性四叉樹(shù)的十進(jìn)制編碼簡(jiǎn)稱(chēng)MD編碼，它同線(xiàn)性四叉樹(shù)的四進(jìn)制編碼主要不同在于編碼值是十進(jìn)制自然數(shù)，其合并過(guò)程可直接按自然數(shù)順序進(jìn)行。如行為2、列為3的柵格的MD步驟：(1)行、列號(hào)為二進(jìn)制

Ib=10Jb=11(2)I行J列交叉

1101=13(3)再化為十進(jìn)制.實(shí)質(zhì)上是按左上、右上、左下、右下的順序，從零開(kāi)始對(duì)每個(gè)柵格進(jìn)行自然編碼。

A0A1A4A5A2

B3B6B7A8A9B12B13A10A11B14B15中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院在一個(gè)n×n的圖像陣列中，每個(gè)像元點(diǎn)都相應(yīng)的給出一個(gè)Morton碼。如圖2-18為8×8的圖像陣列每一像元的Morton碼。如第7列5行的Morton碼為55，即（7）10＝（0111）2，（5）10＝（0101）2，兩二進(jìn)制交換位后為（00110111）2＝（55）10。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院把一幅2n×2n的圖像壓縮成線(xiàn)性四叉樹(shù)的過(guò)程為：按Morton碼把圖象讀入一維數(shù)組；相鄰的四個(gè)象元比較，一致的合并，只記錄第一個(gè)象元的Morton碼；比較所形成的大塊，相同的再合并，直到不能合并為止。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院如對(duì)于圖2-20為圖2-19所示圖像的Morton。該柵格圖像的壓縮處理過(guò)程為：按Morton碼讀入一維數(shù)組；

Morton碼：0123456789101112131415

象元值：AAABABBBAAAABBBB四相鄰象元合并，只記錄第一個(gè)象元的Morton碼。由于Morton碼8，9，10，11的像元均為A，故只記錄第一個(gè)Morton碼8即可，從而達(dá)到壓縮的目的；

01234567812AAABAABBAB由于不能進(jìn)一步合并，則可用行程長(zhǎng)度編碼壓縮。

0346812ABABAB在解碼時(shí)，根據(jù)Morton碼就可知道象元在圖像中的位置(左上角)，本Morton碼和下一個(gè)Morton碼之差即為象元個(gè)數(shù)。知道了象元的個(gè)數(shù)和象元的位置就可恢復(fù)出原始圖像。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院四叉樹(shù)編碼的優(yōu)點(diǎn)（1）易于計(jì)算多邊形的數(shù)量特征；（2）是一種可變分辨率編碼，可用較少的存儲(chǔ)量精確的表示復(fù)雜的圖形；（3）柵格到四叉樹(shù)及到四叉樹(shù)到簡(jiǎn)單柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換比其他壓縮方法容易

。（4）便于在多邊形中嵌套多邊形，如表示“島”

。四叉樹(shù)編碼的缺點(diǎn)

（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)同時(shí)提供多種四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)時(shí)，不利于分析。

（2）未能表示物體間的拓?fù)潢P(guān)系。

（3）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。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.4矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.4.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.4.2拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.4.3多邊形矢量編碼2.4.4索引式2.4.5ＤＩＭＥ結(jié)構(gòu)2.4.6鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.4.7完整的多邊形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.4.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量是具有一定大小和方向的量，數(shù)學(xué)上和物理上也叫向量。在紙上用筆劃一條線(xiàn)段，繪圖機(jī)在紙上畫(huà)一條線(xiàn)段，計(jì)算機(jī)圖形中一條有向線(xiàn)段，都是一個(gè)直觀(guān)的矢量。矢量數(shù)據(jù)就是代表地圖圖形的各離散點(diǎn)平面坐標(biāo)（x，y）的有序集合。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種最常見(jiàn)的圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要用于表示地圖圖形元素幾何數(shù)據(jù)之間及其與屬性數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系。通過(guò)記錄坐標(biāo)方式，盡可能地將點(diǎn)、線(xiàn)、面地理實(shí)體表現(xiàn)得精確無(wú)誤。其坐標(biāo)空間假定為連續(xù)空間，不必象柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)那樣進(jìn)行量化處理，因此矢量數(shù)據(jù)更能精確地確定實(shí)體的空間位置。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院1.點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體包括由單獨(dú)一對(duì)x，y坐標(biāo)定位的一切地理或制圖實(shí)體。在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，除點(diǎn)實(shí)體的x，y坐標(biāo)外還應(yīng)存儲(chǔ)其它一些與點(diǎn)實(shí)體有關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)描述點(diǎn)實(shí)體的類(lèi)型、制圖符號(hào)和顯示要求等。點(diǎn)是空間上不可再分的地理實(shí)體，可以是具體的也可以是抽象的，如地物點(diǎn)、文本位置點(diǎn)或線(xiàn)段網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)等，如果點(diǎn)是一個(gè)與其它信息無(wú)關(guān)的符號(hào)，則記錄時(shí)應(yīng)包括符號(hào)類(lèi)型、大小、方向等有關(guān)信息；如果點(diǎn)是文本實(shí)體，記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)包括字符大小、字體、排列方式、比例、方向以及與其它非圖形屬性的聯(lián)系方式等信息。對(duì)其它類(lèi)型的點(diǎn)實(shí)體也應(yīng)做相應(yīng)的處理。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.線(xiàn)實(shí)體線(xiàn)實(shí)體可以定義為直線(xiàn)元素組成的各種線(xiàn)性要素，直線(xiàn)元素由兩對(duì)x，y坐標(biāo)定義。最簡(jiǎn)單的線(xiàn)實(shí)體只存儲(chǔ)它的起止點(diǎn)坐標(biāo)、屬性、顯示符等有關(guān)數(shù)據(jù)。例如，線(xiàn)實(shí)體輸出時(shí)可能用實(shí)線(xiàn)或虛線(xiàn)描繪，這類(lèi)信息屬符號(hào)信息，它說(shuō)明線(xiàn)實(shí)體的輸出方式?；?、鏈?zhǔn)莕個(gè)坐標(biāo)對(duì)的集合，這些坐標(biāo)可以描述任何連續(xù)而又復(fù)雜的曲線(xiàn)。組成曲線(xiàn)的線(xiàn)元素越短，x，y坐標(biāo)數(shù)量越多，就越逼近于一條復(fù)雜的曲線(xiàn)。線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)單的線(xiàn)或鏈沒(méi)有攜帶彼此互相連接的空間信息，而這種連接信息又是供排水網(wǎng)和道路網(wǎng)分析中必不可少的信息。因此要在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中建立指針系統(tǒng)才能讓計(jì)算機(jī)在復(fù)雜的線(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中逐線(xiàn)跟綜每一條線(xiàn)。指針的建立要以結(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)，如建立水網(wǎng)中每條支流之間連接關(guān)系時(shí)必須使用這種指針系統(tǒng)。指針系統(tǒng)包括結(jié)點(diǎn)指向線(xiàn)的指針，每條從結(jié)點(diǎn)出發(fā)的線(xiàn)匯于結(jié)點(diǎn)處的角度等，從而完整地定義線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)潢P(guān)系。線(xiàn)實(shí)體主要用來(lái)表示線(xiàn)狀地物（公路、水系、山脊線(xiàn)）、符號(hào)線(xiàn)和多邊形邊界，有時(shí)也稱(chēng)為“弧”、“鏈”、“串”等。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院3.面實(shí)體多邊形（有時(shí)稱(chēng)為區(qū)域）數(shù)據(jù)是描述地理空間信息的最重要的一類(lèi)數(shù)據(jù)。在區(qū)域?qū)嶓w中，具有名稱(chēng)屬性和分類(lèi)屬性的，多用多邊形表示，如行政區(qū)、土地類(lèi)型、植被分布等；具有標(biāo)量屬性的有時(shí)也用等值線(xiàn)描述（如地形、降雨量等）。多邊形矢量編碼，不但要表示位置和屬性，更重要的是能表達(dá)區(qū)域的拓?fù)涮卣?，如形狀、鄰域和層次結(jié)構(gòu)等，以便恢復(fù)這些基本的空間單元可以作為專(zhuān)題圖的資料進(jìn)行顯示和操作，由于要表示的信息十分豐富，基于多邊形的運(yùn)算多而復(fù)雜，因此多邊形矢量編碼比點(diǎn)和線(xiàn)實(shí)體的矢量編碼要復(fù)雜得多，也更為重要。對(duì)多邊形網(wǎng)提出如下要求：（1）組成地圖的每個(gè)多邊形應(yīng)有唯一的形狀、周長(zhǎng)和面積。（2）地理分析要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠記錄每個(gè)多邊形的鄰域關(guān)系，其方法與水系網(wǎng)中記錄連接關(guān)系一樣。（3）專(zhuān)題地圖上的多邊形并不都是同一等級(jí)的多邊形，而可能是多邊形內(nèi)嵌套小的多邊形（次一級(jí)）。例如，湖泊的水域線(xiàn)在土地用圖上可算是個(gè)島狀多邊形，而湖中的島嶼為“島中之島”。這種所謂“島”或“洞”的結(jié)構(gòu)是多邊形關(guān)系中較難處理的問(wèn)題。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.4.2拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.拓?fù)鋵W(xué)拓?fù)鋵W(xué)與歐幾里得幾何學(xué)的不同之處在于它不涉及距離、方位或曲直等性質(zhì)，即不涉及圖形的量度性質(zhì)。例如，火車(chē)站的交通示意圖、公共汽車(chē)站的路牌都可以看作拓?fù)鋱D形，因?yàn)檫@些圖形在比例、形狀或位置方面均有著極大的變形。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.拓?fù)潢P(guān)系空間拓?fù)潢P(guān)系是討論空間實(shí)體間拓?fù)鋵傩?，即在拓?fù)渥儞Q如旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等下保持不變的空間關(guān)系，它是GIS中不可缺少的一種基本關(guān)系。地理空間中的點(diǎn)、線(xiàn)、面實(shí)體之間存在著各種各樣的拓?fù)潢P(guān)系，因此表示拓?fù)潢P(guān)系的數(shù)據(jù)是空間數(shù)據(jù)的重要組成部分,空間拓?fù)潢P(guān)系是空間查詢(xún)與分析的基礎(chǔ)。

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)溧徑雨P(guān)系、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)關(guān)系、拓?fù)浒P(guān)系。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院（1）拓?fù)溧徑油負(fù)溧徑又复嬖谟诳臻g圖形的同類(lèi)元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。結(jié)點(diǎn)鄰接關(guān)系有N1/N4，N1/N2···等；多邊形鄰接關(guān)系有P1/P3，P2/P3···等。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院（2）拓?fù)潢P(guān)聯(lián)拓?fù)潢P(guān)聯(lián)指存在于空間圖形的不同類(lèi)元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。結(jié)點(diǎn)與弧段關(guān)聯(lián)關(guān)系有N1/C1、C3、C6，N2/C1、C2、C5···等。多邊形與線(xiàn)段的關(guān)聯(lián)關(guān)系有P1/C1、C5、C6，P2/C2、C4、C5、C7等。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院（3）拓?fù)浒負(fù)浒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，P1包含P2和P3。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院3.拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)目前，人們對(duì)拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)進(jìn)行了大量研究，提出了更復(fù)雜的關(guān)聯(lián)和鄰接關(guān)系。實(shí)際上，許多GIS系統(tǒng)在處理使用上述表格的方式有所不同，對(duì)于上述出現(xiàn)變長(zhǎng)記錄的表格（如結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的弧段），有的系統(tǒng)使用指針?lè)椒ǎ械膭t直接存儲(chǔ)變長(zhǎng)記錄(如ArcGIS)。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.4.3多邊形矢量編碼

一個(gè)區(qū)域或一幅地圖可以劃分成許多多邊形，每個(gè)多邊形由一條或若干條弧段組成，每條弧段由一串有序的x，y坐標(biāo)對(duì)組成，每條弧段的兩端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)連接兩條以上的弧段，多邊形矢量編碼主要用于表示空間圖形為多邊形的面狀要素，每個(gè)多邊形在數(shù)據(jù)庫(kù)中是相互獨(dú)立、分開(kāi)存儲(chǔ)的。如特征值為4的多邊形由條4弧段組成，其文件編碼坐標(biāo)為:x18,y18;x19,y19;x9,y9;x8,y8;x7,y7;x20,y20;x21,y21;x22,y22;x23,y23;x24,y24;x18,y18

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院

特征值坐標(biāo)位置1x1,y1;x2,y2;x3,y3;x4,y4;x5,y5;x6,y6;x7,y7;x8,y8;x9,y9;x10,y10;x1,y12x28,y28;x29,y29;x30,y30;x31,y31;x32,y32;x33,y33;x28,y283x1,y1;x11,y11;x12,y12;x13,y13;x14,y14;x15,y15;x16,y16;x17,y17;x18,y18;x19,y19;x9,y9x10,y10;x1,y14x18,y18;x19,y19;x9,y9;x8,y8;x7,y7;

x20,y20;x21,y21;x22,y22;x23,y23;x24,y24;x18,y185x16,y16;x17,y17;x18,y18;x24,y24;x23,y23;x27,y27;x26,y26;x25,y25;x16,y16中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院2.4.4索引式節(jié)點(diǎn)索引節(jié)點(diǎn)索引是對(duì)多邊形邊界的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，建立按多邊形單元編排的節(jié)點(diǎn)編號(hào)索引文件。

線(xiàn)段索引線(xiàn)段索引是多邊形邊界的各個(gè)線(xiàn)段進(jìn)行編號(hào),建立按多邊形單元編排的線(xiàn)段索引隨機(jī)文件，各個(gè)線(xiàn)段按照序號(hào)逐段數(shù)字化