柵格數(shù)據(jù)模型

柵格數(shù)據(jù)模型第1頁(yè)/共76頁(yè)空間數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中分層表示數(shù)據(jù)層

第2頁(yè)/共76頁(yè)第3頁(yè)/共76頁(yè)第4頁(yè)/共76頁(yè)第5頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)表達(dá)中，柵格由一系列的柵格坐標(biāo)或像元所處柵格矩陣的行列號(hào)（I,J）定義其位置，每個(gè)像元獨(dú)立編碼，并載有屬性。柵格單元的大小代表空間分辨率，表示表達(dá)的精度。在影像中，柵格單元的值是柵格內(nèi)的平均灰度。

第6頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)

第7頁(yè)/共76頁(yè)第8頁(yè)/共76頁(yè)第9頁(yè)/共76頁(yè)第10頁(yè)/共76頁(yè)柵格結(jié)構(gòu)的建立－獲取數(shù)據(jù)遙感數(shù)據(jù)將經(jīng)過(guò)分類解譯的遙感影像數(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)的專題地圖。圖片的掃描逐點(diǎn)掃描專題地圖，將掃描數(shù)據(jù)重采樣和再編碼得到柵格數(shù)據(jù)文件。矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來(lái)數(shù)字化儀手扶或自動(dòng)跟蹤數(shù)字化地圖，得到矢量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)后，再轉(zhuǎn)換為柵格結(jié)構(gòu)；或者運(yùn)用矢量數(shù)據(jù)柵格化技術(shù)，利用GIS直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為了有利于某些操作或者有利于輸出。手工方法獲取在專題圖上均勻劃分網(wǎng)格，逐個(gè)網(wǎng)格地決定其代碼，最后形成柵格數(shù)字地圖文件，也叫目讀法。QuickbirdGeoEye-1IkonosWorldView-1SPOT5Landsat7ETM+Landsat1-5MSSLandsat1-5TMLASWorldView-2Kompsat-2Formosat-2DTEDRadarsat2CADRG/ECRGHRECIB第11頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以規(guī)則的像元陣列來(lái)表示空間地物或現(xiàn)象的分布的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其陣列中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的屬性特征。換句話說(shuō)，柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是像元陣列，用每個(gè)像元的行列號(hào)確定位置，用每個(gè)像元的值表示實(shí)體的類型、等級(jí)等的屬性編碼。第12頁(yè)/共76頁(yè)1、點(diǎn)實(shí)體：表示為一個(gè)像元；2、線實(shí)體：表示為在一定方向上連接成串的相鄰像元的集合；3、面實(shí)體：表示為聚集在一起的相鄰像元的集合第13頁(yè)/共76頁(yè)點(diǎn)線面第14頁(yè)/共76頁(yè)第15頁(yè)/共76頁(yè)在柵格結(jié)構(gòu)中，地表被分成相互鄰接、規(guī)則排列的矩形方塊(特殊的情況下也可以是三角形或菱形、六邊形等。每個(gè)地塊與一個(gè)柵格單元相對(duì)應(yīng)。柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格大小與地表相應(yīng)單元大小之比。第16頁(yè)/共76頁(yè)行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率格網(wǎng)方向列第17頁(yè)/共76頁(yè)單個(gè)格網(wǎng)代表點(diǎn)，一系列相鄰格網(wǎng)單元代表線，鄰接格網(wǎng)的集合代表面。格網(wǎng)中的每個(gè)格網(wǎng)單元有一個(gè)值，整型或浮點(diǎn)型。整型格網(wǎng)單元值通常代表類別數(shù)據(jù)。浮點(diǎn)型格網(wǎng)單元值常表示連續(xù)數(shù)據(jù)。格網(wǎng)中的每一單元值代表了由此行此列決定的該位置上的空間現(xiàn)象的特征。柵格數(shù)據(jù)模型不把空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)明確分開(kāi)。第18頁(yè)/共76頁(yè)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。abc345abcac距離:7/4(5)面積:7(6)第19頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格的大小與地表相應(yīng)單元的大小之比，當(dāng)像元所表示的面積較大時(shí)，對(duì)長(zhǎng)度、面積等的量測(cè)有較大影響。每個(gè)像元的屬性是地表相應(yīng)區(qū)域內(nèi)地理數(shù)據(jù)的近似值，因而有可能產(chǎn)生偏差。第20頁(yè)/共76頁(yè)第21頁(yè)/共76頁(yè)第22頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)模型中，如何將屬性數(shù)據(jù)賦予空間數(shù)據(jù)？在GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)于分層的柵格數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有三種基本方式方法一：基于像元每一個(gè)網(wǎng)格單元都賦予一個(gè)數(shù)值。（簡(jiǎn)單，但無(wú)法有多重屬性）需要表達(dá)多重屬性就必須建立多個(gè)柵格圖層。土地產(chǎn)權(quán)地形土地使用建筑物ZYX第23頁(yè)/共76頁(yè)第24頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)的組織 方法二：基于層以像元為記錄序列，不同層上同一像元位置上的各屬性值表示為一個(gè)列數(shù)組。N層中只記錄一層的像元位置，節(jié)約大量存儲(chǔ)空間，因?yàn)闁鸥駛€(gè)數(shù)很多。方法三：基于多邊形以層為基礎(chǔ)，每層內(nèi)以多邊形為序記錄多邊形的屬性值和多邊形內(nèi)各像元的坐標(biāo)。節(jié)約用于存儲(chǔ)屬性的空間。將同一屬性的制圖單元的n個(gè)像元的屬性只記錄一次，便于地圖分析和制圖處理。第25頁(yè)/共76頁(yè)第26頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)的類型衛(wèi)星影像Satelliteimageryfrommanysensors像元值：從地球表面反射或發(fā)射的光能數(shù)字高程模型DEM：由等間隔海拔數(shù)據(jù)的排列組成以點(diǎn)為基礎(chǔ)的，可轉(zhuǎn)換到柵格數(shù)字正射影像DOM：消除照相機(jī)鏡頭和地形起伏引起的位移二值掃描文件：地形圖的黑白掃描圖像數(shù)字柵格圖：地形圖的彩色掃描圖像圖形文件：照片等特定GIS軟件的柵格數(shù)據(jù)：ESRIGrid第27頁(yè)/共76頁(yè)SatelliteImageryAirPhotosScannedMaps第28頁(yè)/共76頁(yè)優(yōu)點(diǎn)高精度文件大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單需要解決問(wèn)題有效存儲(chǔ)處理更快容易檢索多個(gè)客戶同時(shí)操作上述問(wèn)題都與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)壓縮有關(guān)柵格數(shù)據(jù)模型第29頁(yè)/共76頁(yè)柵格系統(tǒng)的確定柵格坐標(biāo)系的確定：表示具有空間分布特征的地理要素，不論采用什么編碼系統(tǒng)，什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(矢、柵)都應(yīng)在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)下，而坐標(biāo)系的確定實(shí)質(zhì)是坐標(biāo)系原點(diǎn)和坐標(biāo)軸的確定。

柵格單元的尺寸：

柵格單元的尺寸確定的原則是應(yīng)能有效地逼近空間對(duì)象的分布特征，又減少數(shù)據(jù)的冗余度。格網(wǎng)太大，忽略較小圖斑，信息丟失。一般講實(shí)體特征愈復(fù)雜，柵格尺寸越小，分辨率愈高，然而柵格數(shù)據(jù)量愈大，按分辨率的平方指數(shù)增加，計(jì)算機(jī)成本就越高，處理速度越慢。

第30頁(yè)/共76頁(yè)柵格代碼（屬性值）的確定1、中心歸屬法：每個(gè)柵格單元的值由該柵格的中心點(diǎn)所在的面域的屬性來(lái)確定。2、長(zhǎng)度占優(yōu)法：每個(gè)柵格單元的值由該柵格中線段最長(zhǎng)的實(shí)體的屬性來(lái)確定。3、面積占優(yōu)法：每個(gè)柵格單元的值由該柵格中單元面積最大的實(shí)體的屬性來(lái)確定。4、重要性法：根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性，選取最重要的地物的類型作為柵格單元的屬性值。這種方法適用于具有特殊意義而面積較小的實(shí)體要素。第31頁(yè)/共76頁(yè)CAB百分比法面積占優(yōu)重要性中心點(diǎn)法A連續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物A分類較細(xì)、地物斑塊較小AB柵格數(shù)據(jù)單元值確定為了逼近原始數(shù)據(jù)精度，除了采用這幾種取值方法外，還可以采用縮小單個(gè)柵格單元的面積，增加?xùn)鸥駟卧倲?shù)的方法。第32頁(yè)/共76頁(yè)空間數(shù)據(jù)的壓縮與重分類數(shù)據(jù)壓縮：從取得的數(shù)據(jù)集合S中抽取一個(gè)子集A，這個(gè)子集作為新的信息源，在規(guī)定的精度范圍內(nèi)最好地逼近原集合，取得盡可能大的壓縮比。壓縮的目的：除冗余數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)的存貯量，節(jié)省存貯空間，加快后繼處理的速度。柵格數(shù)據(jù)的壓縮技術(shù)有游程編碼、四叉樹編碼等。矢量數(shù)據(jù)的壓縮主要是對(duì)線性要素中心軸線和面狀要素邊界的壓縮。圖形顯示輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)壓縮光滑第33頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)的編碼在數(shù)據(jù)無(wú)壓縮的情況下，柵格數(shù)據(jù)按直接編碼順序進(jìn)行存儲(chǔ)。所謂直接編碼，是將柵格數(shù)據(jù)看成一個(gè)數(shù)字矩陣，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按矩陣編碼方式存儲(chǔ)。如果為了特定的目的，也可按下圖的特殊編碼順序記錄。第34頁(yè)/共76頁(yè)第35頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示和壓縮編碼Raster數(shù)據(jù)是二維表面上地理數(shù)據(jù)的離散量化值，每一層的pixel值組成像元陣列（即二維數(shù)組），其中行、列號(hào)表示它的位置。

例如影像：AAAA

ABBB

AABB

AAAB

在計(jì)算機(jī)內(nèi)是一個(gè)4*4階的矩陣。但在外部設(shè)備上，通常是以左上角開(kāi)始逐行逐列存貯。如上例存貯順序?yàn)椋篈AAAABBBAABBAAAB

當(dāng)每個(gè)像元都有唯一一個(gè)屬性值時(shí)，一層內(nèi)的編碼就需要m行×n列×3(x,y和屬性編碼值)個(gè)存儲(chǔ)單元。數(shù)字地面模型就屬此種情況。第36頁(yè)/共76頁(yè)多種壓縮存儲(chǔ)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分辨率的提高和數(shù)據(jù)量之間呈平方指數(shù)關(guān)系分辨率與精度的問(wèn)題。如果精度越大、分辨率大，數(shù)據(jù)量就越大。為了減少數(shù)據(jù)量，產(chǎn)生了多種壓縮存儲(chǔ)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)的壓縮目的：減少數(shù)據(jù)量。通過(guò)某種編碼的方法，達(dá)到減少數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的目的。多種壓縮編碼柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第37頁(yè)/共76頁(yè)鏈?zhǔn)骄幋a（chaincodes）又稱為弗里曼鏈碼(Freeman)或邊界鏈碼?；痉较蚩啥x為：東＝0，東南＝l，南二2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北＝6，東北＝7等八個(gè)基本方向。如果再確定原點(diǎn)為像元(10，1)，則該多邊形邊界按順時(shí)針?lè)较虻逆準(zhǔn)骄幋a為：

10，l，7，0，1，0，7，1，7，0，0，2，3，2，2，1，0，7，0，0，0，0，2，4，3，4，4，3，4，4，5，4，5，4，5，4，5，4，6，6。第38頁(yè)/共76頁(yè)第39頁(yè)/共76頁(yè)鏈?zhǔn)骄幋a優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：鏈?zhǔn)骄幋a對(duì)線狀和多邊形的表示具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)壓縮能力，且具有一定的運(yùn)算功能，如面積和周長(zhǎng)計(jì)算等，探測(cè)邊界急彎和凹進(jìn)部分等都比較容易，類似矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比較適于存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)。尤其對(duì)于線狀和多邊形較大區(qū)域具有較高的壓縮率。缺點(diǎn)：對(duì)疊置運(yùn)算如組合、相交等則很難實(shí)施，對(duì)局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)，即修改和插入比較困難，效率較低，而且由于鏈碼以每個(gè)區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)邊界，相鄰區(qū)域的邊界則被重復(fù)存儲(chǔ)而產(chǎn)生冗余。第40頁(yè)/共76頁(yè)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示

游程長(zhǎng)度編碼（runlengthcode）是按行幀序存儲(chǔ)多邊形內(nèi)的各個(gè)像元的列號(hào)，即在某行上從左至右存儲(chǔ)屬該多邊形的始末像元的列號(hào)。問(wèn)：對(duì)右圖的進(jìn)行游程長(zhǎng)度編碼。第41頁(yè)/共76頁(yè)游程編碼（run-lengthcodes）逐行操作記錄每一行中每一個(gè)數(shù)值的開(kāi)始位置和長(zhǎng)度AAAAAAAAAA紀(jì)錄為A100（值、長(zhǎng)度、行號(hào)）AAAAABBBBAA51B41A11BBBBBBBBBAB92A12壓縮的效果與地圖的復(fù)雜效果有關(guān)對(duì)于地圖變化越大，效果就越不明顯第42頁(yè)/共76頁(yè)游程編碼的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于線狀和較大區(qū)域具有較高的壓縮率；數(shù)據(jù)檢索和運(yùn)算比較簡(jiǎn)單，容易完成檢索、疊加、合并等操作；數(shù)據(jù)精度增加，數(shù)據(jù)量不會(huì)顯著增加，對(duì)編碼形式影響不大；適用于小型計(jì)算機(jī)，同時(shí)減少了柵格數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)輸入量。缺點(diǎn)：計(jì)算時(shí)的處理和制圖輸入工作量有所增加。第43頁(yè)/共76頁(yè)

塊式編碼是將游程長(zhǎng)度編碼擴(kuò)大到二維的情況，把多邊形范圍劃分成由像元組成的正方形，然后對(duì)各個(gè)正方形進(jìn)行編碼。如圖：塊式編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（初始行，列,半徑，屬性）根據(jù)這一編碼原則，上述多邊形只需17個(gè)單位正方形。9個(gè)4單位的正方形和1個(gè)16單位的正方形就能完整表示，總共要57個(gè)數(shù)據(jù)，其中27對(duì)坐標(biāo)，3個(gè)塊的半徑。特點(diǎn)：具有可變分辯率大塊圖斑記錄單元大，分辯率低，壓縮率高；小塊圖斑記錄單元小，分辯率高，壓縮率低。第44頁(yè)/共76頁(yè)一個(gè)多邊形所包含的正方形越大，多邊形的邊界越簡(jiǎn)單，塊狀編碼的效率就越好。游程編碼和塊狀編碼均對(duì)大而簡(jiǎn)單的多邊形更為有效，而對(duì)那些碎部較多的復(fù)雜多邊形效果并不好。塊狀編碼在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作時(shí)有明顯的優(yōu)越性。然而對(duì)某些運(yùn)算不適應(yīng)，必須在轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)形式才能順利進(jìn)行。第45頁(yè)/共76頁(yè)四叉樹編碼四叉樹編碼是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一，在GIS中有廣泛的應(yīng)用。四叉樹編碼又稱為四分樹、四元樹編碼。它是一種更有效地壓編數(shù)據(jù)的方法。它將2n×2n像元陣列連續(xù)進(jìn)行4等分，一直分到正方形的大小正好與象元的大小相等為止（如下圖），而塊狀結(jié)構(gòu)則用四叉樹描述，習(xí)慣上稱為四叉樹編碼。第46頁(yè)/共76頁(yè)四分樹編碼（Quadtreecodes）可變分辨率的方法。通過(guò)變化分辨率來(lái)達(dá)到壓縮的目的。柵格連續(xù)四分，直到每一個(gè)4分后的塊都是同一數(shù)值為止。采用不同的分辨率存儲(chǔ)4分后的每一個(gè)塊。易于查詢、適應(yīng)于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大的地圖第47頁(yè)/共76頁(yè)K為樹的高度，圖中k=3。四叉樹的存儲(chǔ)可按常規(guī)葉結(jié)點(diǎn)的順序存儲(chǔ)，稱為常規(guī)四叉樹。按特定葉結(jié)點(diǎn)順序存儲(chǔ)的稱為線性四叉樹。常規(guī)四叉樹：每個(gè)結(jié)點(diǎn)記錄六個(gè)指針變量：父結(jié)點(diǎn)指針，四個(gè)子結(jié)點(diǎn)的指針，本結(jié)點(diǎn)的屬性值。指針不僅增加了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，還增加了操作的復(fù)雜性，所以常規(guī)四叉樹并不廣泛用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其價(jià)值在于建立索引文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索。第48頁(yè)/共76頁(yè)用地址碼（定位碼、Morton碼）記錄葉節(jié)點(diǎn)的位置、深度（幾次分割）和屬性。優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)量小，只對(duì)葉節(jié)點(diǎn)編碼，節(jié)省了大量中間結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)，地址碼隱含著結(jié)點(diǎn)的分割路徑和分割次數(shù)；線性四叉樹可以直接尋址，通過(guò)其坐標(biāo)值直接計(jì)算morton碼，而不用建立四叉樹；定位碼容易存儲(chǔ)和執(zhí)行實(shí)現(xiàn)集合相加等組合操作。第49頁(yè)/共76頁(yè)把一幅m×m的圖像壓縮成線性四叉樹的過(guò)程（1）按morton碼把圖像讀入一維數(shù)組。（2）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，循環(huán)比較所形成的大塊，相同的再合并，直到不能合并為止。（3）進(jìn)一步用游程長(zhǎng)度編碼壓縮。壓縮時(shí)只記錄第一個(gè)象元的morton碼。第50頁(yè)/共76頁(yè)例子第51頁(yè)/共76頁(yè)第52頁(yè)/共76頁(yè)解碼時(shí)，根據(jù)Morton碼，就可知道象元在圖像中的位置。從左上角，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)出圖像了。第53頁(yè)/共76頁(yè)四叉樹編碼的優(yōu)缺點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)：①容易而有效地計(jì)算多邊形的數(shù)量特征；②陣列各部分的分辨率是可變的，邊界復(fù)雜部分四叉樹較高，即分級(jí)多，分辨率也高；而不需表示許多細(xì)節(jié)的部分則分級(jí)少，分辨率低，因而既可精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存貯量；②柵格到四叉樹及四叉樹到簡(jiǎn)單柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換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)換不具穩(wěn)定性，用同一形狀和大小的多邊形可能得出多種不同的四叉樹結(jié)構(gòu)，故不利于形狀分析和模式識(shí)別。允許在多邊形中嵌套多邊形即所謂“洞”這種結(jié)構(gòu)存在。第54頁(yè)/共76頁(yè)AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA1432587612345678起點(diǎn)行列號(hào)，單位矢量R:(1,5),3,2,2,3,3,2,3鏈?zhǔn)骄幋a游程長(zhǎng)度編碼逐行編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):行號(hào),屬性,重復(fù)次數(shù)1,A,4,R,1,A,4塊狀編碼正方形區(qū)域?yàn)橛涗泦卧獢?shù)據(jù)結(jié)構(gòu):初始位置,半徑,屬性(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),…NESWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉樹編碼01234567第55頁(yè)/共76頁(yè)數(shù)據(jù)壓縮做法減少柵格文件的數(shù)據(jù)量目的有利于數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)制圖壓縮方法無(wú)損壓縮精確還原原始圖像，如游程編碼格式、TIFF格式數(shù)據(jù)量超大有損壓縮無(wú)法精確還原原始圖像，如JPEG格式可以減少數(shù)據(jù)量第56頁(yè)/共76頁(yè)矢量柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：便于面向現(xiàn)象（土壤類、土地利用單元）結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低，便于描述線或邊界利于網(wǎng)絡(luò)、檢索分析，提供有效的拓?fù)渚幋a，對(duì)需要拓?fù)湫畔⒌牟僮鞲行АD形顯示質(zhì)量好，精度高缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各自定義，不便于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，數(shù)據(jù)交換困難。多邊形疊置分析困難，沒(méi)有柵格有效，表達(dá)空間變化性能力差。不能像熟悉圖像那樣做增強(qiáng)處理。軟硬件技術(shù)要求高，顯示與繪圖成本要求較高優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易數(shù)據(jù)交換疊置分析和地理現(xiàn)象模擬較易利于與遙感數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析，便于圖像處理。輸出快速，成本低廉。缺點(diǎn)：現(xiàn)象識(shí)別效果不如矢量方法，難以表達(dá)拓?fù)?。圖形數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密不緊湊，需用壓縮技術(shù)解決該問(wèn)題。投影轉(zhuǎn)換困難圖形質(zhì)量轉(zhuǎn)低，圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需用增加?xùn)鸥駭?shù)量來(lái)克服，但會(huì)增加數(shù)據(jù)文件。矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)第57頁(yè)/共76頁(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換由于矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)各自的優(yōu)點(diǎn)和互補(bǔ)性，矢量到柵格、柵格到矢量的轉(zhuǎn)換的情況在GIS中經(jīng)常發(fā)生。一、矢量—柵格轉(zhuǎn)換

由于矢量數(shù)據(jù)的點(diǎn)到柵格數(shù)據(jù)的點(diǎn)只是簡(jiǎn)單的坐標(biāo)變換，所以，這里主要介紹線和面(多邊形)的矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。第58頁(yè)/共76頁(yè)矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換點(diǎn)的轉(zhuǎn)換第59頁(yè)/共76頁(yè)線的柵格化方法

線是由多個(gè)直線段組成的，因此，線的柵格化的核心就是直線段如何由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)

。第60頁(yè)/共76頁(yè)線段的變換第61頁(yè)/共76頁(yè)線的柵格化方法

設(shè)直線段的兩端點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到柵格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系后為(XA,

YA),(XB,YB)。第62頁(yè)/共76頁(yè)面（多邊形）的柵格化方法多邊形數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換(邊界代數(shù)算法、內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法、射線算法）第63頁(yè)/共76頁(yè)面（多邊形）的柵格化方法多邊形的柵格化方法主要有三種算法（1）內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法由一個(gè)內(nèi)部的種子點(diǎn)，向其4個(gè)方向的鄰點(diǎn)擴(kuò)散。判斷新加入的點(diǎn)是否在多邊形邊界上，如果是，不作為種子點(diǎn)，否則當(dāng)作新的種子點(diǎn)，直到區(qū)域填滿，無(wú)種子點(diǎn)為止。該算法比較復(fù)雜，而且可能造成阻塞而造成擴(kuò)散不能完成（如圖），此外若多邊形不完全閉合時(shí)，會(huì)擴(kuò)散出去。第64頁(yè)/共76頁(yè)（2）掃描法如圖，按掃描線的順序，計(jì)算多邊形與掃描線的相交區(qū)間，再用相應(yīng)的屬性值填充這些區(qū)間，即完成了多邊形的柵格化。第65頁(yè)/共76頁(yè)（3）邊填充算法其基本思想是：對(duì)于每一條掃描線和每條多邊形邊上的交點(diǎn)，將該掃描線上交點(diǎn)右方的所有象素取原屬性值之補(bǔ)。對(duì)多邊形的每條邊作此處理，多邊形的方向任意。如圖，是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。第66頁(yè)/共76頁(yè)柵格向矢量轉(zhuǎn)換從柵格單元轉(zhuǎn)換為幾何圖形的過(guò)程為矢量化；（一）要求（矢量化過(guò)程應(yīng)保持）：1）

柵->矢轉(zhuǎn)換為拓?fù)滢D(zhuǎn)換，即保持實(shí)體原有的連通性、鄰接性等；2）

轉(zhuǎn)換實(shí)體保持正確的外形。第67頁(yè)/共76頁(yè)（二）方法方法一，實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)采用人工矢量化法，如掃描矢量化。方法二，程序轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換（全自動(dòng)或半自動(dòng)）過(guò)程為：