第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1第三章空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

模型：模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的簡(jiǎn)化表達(dá)，是將系統(tǒng)的各個(gè)要素通過(guò)適當(dāng)?shù)暮Y選，用一定的表現(xiàn)規(guī)則描寫(xiě)出來(lái)的簡(jiǎn)明的映像。一幅地圖是一個(gè)，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)制圖學(xué)家處理后得到現(xiàn)實(shí)世界的簡(jiǎn)化描述；存儲(chǔ)數(shù)字地圖的計(jì)算機(jī)文件也是一種，它以數(shù)字代碼來(lái)表現(xiàn)圖形符號(hào)。

數(shù)據(jù)建模：把現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)組織為有用且能反映真實(shí)信息的數(shù)據(jù)集的過(guò)程。數(shù)據(jù)建模過(guò)程分為三個(gè)步驟：

選擇一種數(shù)據(jù)模型來(lái)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織；選擇一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá)該數(shù)據(jù)模型；選擇一種適合于記錄該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的文件格式。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。2概念：空間數(shù)據(jù)模型是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間聯(lián)系的概念，它為描述空間數(shù)據(jù)的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)模式提供著基本方法。類(lèi)型：基于對(duì)象（要素）（Feature）的模型場(chǎng)（Field）模型網(wǎng)絡(luò)（Network）模型空間數(shù)據(jù)模型第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。3

1.場(chǎng)模型：空間內(nèi)連續(xù)分布，如污染物的集中程度、地表溫度、土壤濕度?？臻g結(jié)構(gòu)特征和屬性域連續(xù)的、可微的、離散的各向同性和各向異性空間自相關(guān)在各向同性與各向異性場(chǎng)中的旅行時(shí)間面

強(qiáng)空間正負(fù)自相關(guān)模式

空間數(shù)據(jù)模型第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。4

1.1柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型是基于連續(xù)鋪蓋的，它是用二維鋪蓋或劃分覆蓋整個(gè)連續(xù)空間；鋪蓋可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的，后者可當(dāng)做拓?fù)涠噙呅翁幚怼Ｈ切?、方格和六角形劃?/p>

空間數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型

矢量數(shù)據(jù)模型

第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。52.要素模型

基于要素的空間模型強(qiáng)調(diào)了個(gè)體現(xiàn)象，該現(xiàn)象以獨(dú)立的方式或者以與其他現(xiàn)象之間的關(guān)系的方式來(lái)研究?；谝氐目臻g信息模型把信息空間分解為對(duì)象或?qū)嶓w。一個(gè)實(shí)體必須符合三個(gè)條件：

可被識(shí)別重要（與問(wèn)題相關(guān)）可被描述（有特征）

對(duì)于基于要素的模型，采用面向?qū)ο蟮拿枋鍪呛线m的。空間數(shù)據(jù)模型第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。6空間對(duì)象二維對(duì)象一維對(duì)象零維對(duì)象點(diǎn)延伸對(duì)象域單位對(duì)象面域?qū)ο竺鎸?duì)象環(huán)弧簡(jiǎn)單弧簡(jiǎn)單環(huán)歐氏平面的空間對(duì)象類(lèi)型空間數(shù)據(jù)模型第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。7選擇要素選擇一個(gè)位置它在哪里那里怎么樣數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)世界要素模型場(chǎng)模型要素模型和場(chǎng)模型的比較空間數(shù)據(jù)模型第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。82.1矢量數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型

矢量數(shù)據(jù)模型

第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。9地理實(shí)體地理實(shí)體及其描述地理實(shí)體的描述地理實(shí)體實(shí)體的空間特征實(shí)體間空間關(guān)系第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。101、定義：

指自然界現(xiàn)象和社會(huì)經(jīng)濟(jì)事件中不能再分割的單元，它是一個(gè)具體有概括性，復(fù)雜性，相對(duì)意義的概念。2、理解：地理實(shí)體類(lèi)別及實(shí)體內(nèi)容的確定是從具體需要出發(fā)的，例如，在全國(guó)地圖上由于比例尺很小，中國(guó)海洋大學(xué)就是一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)不能再分割，可以把中國(guó)海洋大學(xué)定為一個(gè)空間實(shí)體，而在大比例尺的青島市地圖上，中國(guó)海洋大學(xué)的許多樓房，道路都要表達(dá)出來(lái)，所以中國(guó)海洋大學(xué)必須再分割，不能作為一個(gè)空間實(shí)體，應(yīng)將樓房，道路等作為研究的地理實(shí)體，由此可見(jiàn)，GIS中的空間實(shí)體是一個(gè)概括，復(fù)雜，相對(duì)的概念。地理實(shí)體—GIS處理的對(duì)象第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。113、空間實(shí)體的表達(dá)

地理空間實(shí)體必須進(jìn)行數(shù)據(jù)表達(dá)，計(jì)算機(jī)才能進(jìn)行處理對(duì)空間實(shí)體表達(dá)時(shí)，點(diǎn)是構(gòu)成地理空間實(shí)體的基本元素，所以關(guān)鍵是對(duì)點(diǎn)元素的表達(dá)。如果采用一個(gè)沒(méi)有大小的點(diǎn)（坐標(biāo)）來(lái)表達(dá)基本點(diǎn)元素，稱(chēng)為矢量表示法；如果采用一個(gè)有固定大小的點(diǎn)（面元）來(lái)表達(dá)基本點(diǎn)元素，稱(chēng)為柵格表示法，它們分別對(duì)應(yīng)矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型兩種數(shù)據(jù)模型代表著從信息世界觀點(diǎn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界空間目標(biāo)的兩種不同的數(shù)據(jù)表達(dá)方法，它們?cè)诠δ?、使用方法和?yīng)用對(duì)象上都有一定的差異。地理實(shí)體—GIS處理的對(duì)象第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。12地理實(shí)體及其描述地理實(shí)體實(shí)體的空間特征實(shí)體間空間關(guān)系地理實(shí)體的描述地理實(shí)體—GIS處理的對(duì)象第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。13二、地理實(shí)體的描述——空間數(shù)據(jù)

1、描述的內(nèi)容

反映了實(shí)體的三個(gè)特征

3、數(shù)據(jù)類(lèi)型4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以什么形式存儲(chǔ)和處理幾何數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)關(guān)系—實(shí)體間的鄰接、關(guān)聯(lián)包含等相互關(guān)系屬性數(shù)據(jù)—各種屬性特征和時(shí)間元數(shù)據(jù)

矢量、柵格、TIN（專(zhuān)用于地表或特殊造型）

RDBMS屬性表----采用MIS較成熟

同物理、化學(xué)等學(xué)科使用的數(shù)據(jù)類(lèi)型相比，空間數(shù)據(jù)是一種較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi)型，涉及到空間特征、屬性特征及它們之間關(guān)系的描述空間元數(shù)據(jù)位置、形狀、尺寸、識(shí)別碼（名稱(chēng)）實(shí)體的角色、功能、行為、實(shí)體的衍生信息時(shí)間測(cè)量方法、編碼方法、空間參考系等空間特征：地理位置和空間關(guān)系屬性特征—名稱(chēng)、等級(jí)、類(lèi)別等時(shí)間特征2、基本特征第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。14地理實(shí)體及其描述地理實(shí)體的描述地理實(shí)體實(shí)體的空間特征實(shí)體間空間關(guān)系地理實(shí)體—GIS處理的對(duì)象第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。15（一）空間維數(shù)：有0，1，2，3維之分，點(diǎn)、線、面、體。（二）空間特征類(lèi)型：（三）實(shí)體類(lèi)型組合1、點(diǎn)狀實(shí)體2、線狀實(shí)體3、面狀實(shí)體4、體狀實(shí)體地理實(shí)體的空間特征第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。16地理實(shí)體及其描述地理實(shí)體的描述地理實(shí)體實(shí)體的空間特征實(shí)體間空間關(guān)系地理實(shí)體—GIS處理的對(duì)象第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。171、拓?fù)淇臻g關(guān)系：

2、順序空間關(guān)系：（方向空間關(guān)系）用上下左右、前后、東南西北等方向性名稱(chēng)來(lái)描述空間實(shí)體的順序關(guān)系，算法復(fù)雜。3、度量空間關(guān)系：主要指實(shí)體間的距離關(guān)系，遠(yuǎn)近。1）在地理空間中兩點(diǎn)間的距離有兩種度量方法。a、沿真實(shí)的地球表面進(jìn)行,除與兩點(diǎn)的地理坐標(biāo)有關(guān)外，還與所通過(guò)路徑的地形起伏有關(guān)，復(fù)雜,引入第二種。b、沿地球旋轉(zhuǎn)橢球體的距離量算。2）

距離類(lèi)別：歐氏距離（笛卡爾坐標(biāo)系）、曼哈頓（出租車(chē)）距離、時(shí)間距離、大地測(cè)量距離（大地線）（沿地球大圓經(jīng)過(guò)兩個(gè)城市中心的距離）。

實(shí)體間空間關(guān)系空間關(guān)系類(lèi)型第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第17頁(yè)。18拓?fù)淇臻g關(guān)系第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第18頁(yè)。19拓?fù)淇臻g關(guān)系1、定義：指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)。將橡皮任意拉伸，壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)或折疊。

拓?fù)渥儞Q（橡皮變換）非拓?fù)鋵傩裕◣缀危┩負(fù)鋵傩裕](méi)發(fā)生變化的屬性）兩點(diǎn)間距離一點(diǎn)指向另一點(diǎn)的方向弧段長(zhǎng)度、區(qū)域周長(zhǎng)、面積等一個(gè)點(diǎn)在一條弧段的端點(diǎn)一條弧是一簡(jiǎn)單弧段（自身不相交）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/外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)/外部一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單面一個(gè)面的連通性面內(nèi)任兩點(diǎn)從一點(diǎn)可在面的內(nèi)部走向另一點(diǎn)1、定義2、種類(lèi)3、拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)4、意義第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第19頁(yè)。20第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。212、種類(lèi)

1）關(guān)聯(lián)性：（不同類(lèi)要素之間）結(jié)點(diǎn)與弧段：如V9與L5,L6,L3多邊形與弧段：P2與L3,L5,L22）鄰接性：(同類(lèi)元素之間)多邊形之間、結(jié)點(diǎn)之間。鄰接矩陣

重疊：--鄰接：1不鄰接：0拓?fù)淇臻g關(guān)系第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第21頁(yè)。223）連通性：與鄰接性相類(lèi)似，指對(duì)弧段連接的判別，如用于網(wǎng)絡(luò)分析中確定路徑、街道是否相通。連通矩陣：重疊：--連通：1不連通：04）包含關(guān)系：空間圖形中不同類(lèi)或同類(lèi)但不同級(jí)元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第22頁(yè)。23拓?fù)潢P(guān)系具體可由4個(gè)關(guān)系表來(lái)表示：（1）

面--鏈關(guān)系：面構(gòu)成面的弧段（2）

鏈--結(jié)點(diǎn)關(guān)系：鏈鏈兩端的結(jié)點(diǎn)（3）

結(jié)點(diǎn)--鏈關(guān)系：結(jié)點(diǎn)通過(guò)該結(jié)點(diǎn)的鏈\（4）鏈—面關(guān)系：鏈左面右面3、拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)對(duì)于數(shù)據(jù)處理和GIS空間分析具有重要的意義，因?yàn)椋?）拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何關(guān)系具有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。2）有助于空間要素的查詢(xún)，利用拓?fù)潢P(guān)系可以解決許多實(shí)際問(wèn)題。如某縣的鄰接縣，面面相鄰問(wèn)題。又如供水管網(wǎng)系統(tǒng)中某段水管破裂找關(guān)閉它的閥門(mén)，就需要查詢(xún)?cè)摼€（管道）與哪些點(diǎn)（閥門(mén)）關(guān)聯(lián)。3）根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體。4、拓?fù)潢P(guān)系的意義：第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第23頁(yè)。24空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般分為基于矢量模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基于柵格模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。矢量（Vector）數(shù)據(jù)是面向地物的結(jié)構(gòu)，即對(duì)于每一個(gè)具體的目標(biāo)都直接賦有位置和屬性信息以及目標(biāo)之間的拓?fù)潢P(guān)系說(shuō)明。柵格（Raster）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是面向位置的結(jié)構(gòu)，平面空間上的任何一點(diǎn)都直接聯(lián)系到某一個(gè)或某一類(lèi)地物。但對(duì)于某一個(gè)具體的目標(biāo)又沒(méi)有直接聚集所有信息，只能通過(guò)遍歷柵格矩陣逐一尋找，它也不能完整地建立地物之間的拓?fù)潢P(guān)系。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第24頁(yè)。25第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第25頁(yè)。26空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)組織圖形表示柵格結(jié)構(gòu)的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

定義第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第26頁(yè)。27將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)象元或象素由行、列定義，并包含一個(gè)代碼表示該象素的屬性類(lèi)型或量值，或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。柵格結(jié)構(gòu)表示的地表是不連續(xù)的，是量化和近似離散的數(shù)據(jù)。每一個(gè)單元格對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的地塊。空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—柵格數(shù)據(jù)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第27頁(yè)。28柵格數(shù)據(jù)單元格經(jīng)常是矩形（主要是正方形）的，但并不是必須如此。其單元格形狀可以隨應(yīng)用的需要進(jìn)行具體設(shè)定，比如設(shè)置為三角形。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。柵格尺寸越小，其分辨率越高，數(shù)據(jù)量也越大?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—柵格數(shù)據(jù)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第28頁(yè)。29SPOTXS20m*20m牡丹水庫(kù)bandG,R,IR柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第29頁(yè)。30柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)組織圖形表示柵格結(jié)構(gòu)的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

定義空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—柵格數(shù)據(jù)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第30頁(yè)。31RealworldGridPointLineAreaValue=0=1=2=3RowColumnTrianglesHexagonsRASTER圖形表示第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第31頁(yè)。32

柵格結(jié)構(gòu)用密集正方形（或三角形，多邊形）將地理區(qū)域劃分為網(wǎng)格陣列。位置由行，列號(hào)定義，屬性為柵格單元的值。圖形表示點(diǎn)：由單個(gè)柵格表達(dá)。線：由沿線走向有相同屬性取值的一組相鄰柵格表達(dá)。面：由沿線走向有相同屬性取值的一片柵格表達(dá)。柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格(象元)的大小與地表相應(yīng)單元的大小之比，當(dāng)象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)象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)生屬性方面的偏差。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第32頁(yè)。33屬性明顯數(shù)據(jù)中直接記錄了數(shù)據(jù)屬性或指向數(shù)據(jù)屬性的指針，因而我們可以直接得到地物的屬性代碼定位隱含所在位置則根據(jù)行列號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)，也就是說(shuō)定位是根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中的位置得到的。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，算法簡(jiǎn)單，且易于擴(kuò)充、修改，也很直觀，特別是易于同遙感影像的結(jié)合處理，給地理空間數(shù)據(jù)處理帶來(lái)了極大的方便。圖形表示—柵格數(shù)據(jù)特點(diǎn)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第33頁(yè)。34柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形表示柵格結(jié)構(gòu)的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)組織

定義空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—柵格數(shù)據(jù)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第34頁(yè)。35柵格數(shù)據(jù)組織——針對(duì)一個(gè)柵格單元對(duì)應(yīng)多個(gè)屬性值的多層?xùn)鸥裎募??？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)22222aaaaa22土壤植被組織方法第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第35頁(yè)。36第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第36頁(yè)。37柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形表示柵格結(jié)構(gòu)的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)組織

定義空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—柵格數(shù)據(jù)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第37頁(yè)。38柵格結(jié)構(gòu)的建立1、手工獲取，專(zhuān)題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個(gè)決定其網(wǎng)格代碼。2、掃描儀掃描專(zhuān)題圖的圖像數(shù)據(jù){行、列、顏色（灰度）}，定義顏色與屬性對(duì)應(yīng)表，用相應(yīng)屬性代替相應(yīng)顏色，得到（行、列、屬性）再進(jìn)行柵格編碼、存貯，即得該專(zhuān)題圖的柵格數(shù)據(jù)。3、由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來(lái)。4、遙感影像數(shù)據(jù)，對(duì)地面景象的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來(lái)的象素值序列。5、格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)，當(dāng)屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)DEM，通過(guò)DEM內(nèi)插得到。（一）數(shù)據(jù)獲?。ǘ〇鸥裣到y(tǒng)的確定(三)柵格代碼的確定第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第38頁(yè)。39柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形表示柵格結(jié)構(gòu)的建立

柵格數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)組織

定義空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—柵格數(shù)據(jù)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第39頁(yè)。40空間實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)組織結(jié)果屬性數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第40頁(yè)。41柵格數(shù)據(jù)編碼

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。200

？第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第41頁(yè)。42柵格數(shù)據(jù)編碼方法

直接?xùn)鸥窬幋a

行程編碼（變長(zhǎng)編碼）

塊碼—游程編碼向二維的擴(kuò)展

鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman鏈碼、邊界鏈碼

四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第42頁(yè)。43將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行記錄代碼數(shù)據(jù)。1）每行都從左到右記錄；AAAA；ABBB；AABB；AABB2）奇數(shù)行從左到右，偶數(shù)行從右到左；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。

柵格數(shù)據(jù)量大，格網(wǎng)數(shù)多，由于地理數(shù)據(jù)往往有較強(qiáng)的相關(guān)性，即相鄰象元的值往往是相同的。所以，出現(xiàn)了各種柵格數(shù)據(jù)壓縮方法。數(shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)表示成更緊湊的格式以減少存儲(chǔ)空間的一項(xiàng)技術(shù)。分為：無(wú)損壓縮：在編碼過(guò)程中信息沒(méi)有丟失，經(jīng)過(guò)解碼可恢復(fù)原有的信息—信息保持編碼。有損壓縮：為最大限度壓縮數(shù)據(jù)，在編碼中損失一些認(rèn)為不太重要的信息，解碼后，這部分信息無(wú)法恢復(fù)?！畔⒉槐３志幋a。

直接?xùn)鸥窬幋aAAAAABBBAABBAABB

第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第43頁(yè)。44一些常用的柵格排列順序第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第44頁(yè)。45柵格數(shù)據(jù)編碼方法

直接?xùn)鸥窬幋a

行程編碼（變長(zhǎng)編碼）

塊碼—游程編碼向二維的擴(kuò)展

鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman鏈碼、邊界鏈碼

四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第45頁(yè)。46行程編碼（變長(zhǎng)編碼）

是將原始柵格陣列中屬性值相同的連續(xù)若干個(gè)柵格單元映射為一個(gè)游程，每個(gè)游程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為（A，P）整數(shù)對(duì)。其中，A代表屬性值，P代表該游程長(zhǎng)度。

記錄每個(gè)游程起（迄）列號(hào)游程長(zhǎng)度的記錄方式有兩種：

記錄每個(gè)游程象元數(shù)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第46頁(yè)。47逐行記錄每個(gè)游程的迄點(diǎn)列號(hào)5，5A，2，B，5A，1，C，4，A，5D，1，C，3，A，5D，2，C，3，A，5D，2，A，5游程長(zhǎng)度編碼方法一第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第47頁(yè)。48②記錄每個(gè)游程象元數(shù)5，5A，2，B，3A，1，C，3，A，1D，1，C，2，A，2D，2，C，1，A，2D，2，A，35，52，A3，B1，A3，C1，A1，D2，C2，A……或游程長(zhǎng)度編碼方法二第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第48頁(yè)。49柵格數(shù)據(jù)編碼方法

直接?xùn)鸥窬幋a

行程編碼（變長(zhǎng)編碼）

塊碼—游程編碼向二維的擴(kuò)展

鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman鏈碼、邊界鏈碼

四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第49頁(yè)。50塊碼(游程編碼向二維擴(kuò)展)

塊式編碼是將游程擴(kuò)大到兩維情況，把多邊形范圍劃分成若干具有同一屬性的正方形，然后對(duì)各個(gè)正方形進(jìn)行編碼。

塊式編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置（行列號(hào)）、半徑和屬性代碼組成。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第50頁(yè)。51MMRMMMMMMMMRRMMM1234567812345678MMRMMMMMMMRRMRMMMRRRRRRMMRRRRRRMMRRRRRRMMRRRRRRMMMRRRRRMMMMRRMMMMMRRRRRMMMRRMRMMMRRRRRRMMRRRRRRMMRRRRRRMMRRRRRRM塊碼示意圖第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第51頁(yè)。521，1，2，M；1，3，1，R；1，4，1，M；1，5，1，M；1，6，1，M；1，7，2，M2，3，2，R；2，5，1，M；2，6，1，R3，1，1，M；3，2，1，R；3，5，3，R；3，8，1，M4，1，1，M；4，2，2，R;4，4，1，R；4，8，1，M5，1，1，M；5，4，1，R；5，8，1，M……MMRMMMMMMMMRRMMM1234567812345678MMRRRRRMMMRRMRMMMRRRRRRMMRRRRRRMMRRRRRRMMRRRRRRM塊碼編碼示例第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第52頁(yè)。53數(shù)據(jù)劃分越細(xì)，數(shù)據(jù)冗余多的多，才能顯示出塊碼的優(yōu)越性具有可變分辨率，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。塊碼編碼特點(diǎn)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第53頁(yè)。54柵格數(shù)據(jù)編碼方法

直接?xùn)鸥窬幋a

行程編碼（變長(zhǎng)編碼）

塊碼—游程編碼向二維的擴(kuò)展

鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman鏈碼、邊界鏈碼

四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第54頁(yè)。55鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman鏈碼、邊界鏈碼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0~7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.將柵格數(shù)據(jù)（線狀地物面域邊界）表示為矢量鏈的記錄鏈?zhǔn)骄幋a表aaaaaab屬性碼起點(diǎn)行起點(diǎn)列鏈碼a14556656b37576654323…第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第55頁(yè)。56鏈?zhǔn)骄幋a優(yōu)點(diǎn)：

鏈?zhǔn)骄幋a對(duì)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，比較適于存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)。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)，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)域的公共邊界被重復(fù)存儲(chǔ)會(huì)產(chǎn)生冗余。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第56頁(yè)。57柵格數(shù)據(jù)編碼方法

直接?xùn)鸥窬幋a

行程編碼（變長(zhǎng)編碼）

塊碼—游程編碼向二維的擴(kuò)展

鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman鏈碼、邊界鏈碼

四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第57頁(yè)。58

其基本分割方法是將一幅柵格地圖或圖像等分為四部分。逐塊檢查其柵格屬性值(或灰度)。如果某個(gè)子區(qū)的所有柵格值都具有相同的值。則這個(gè)子區(qū)就不再繼續(xù)分割，否則還要把這個(gè)子區(qū)再分割成四個(gè)子區(qū)。這樣依次地分割，直到每個(gè)子塊都只含有相同的屬性值或灰度為止。采用四叉樹(shù)編碼時(shí)，為了保證四叉樹(shù)分解能不斷地進(jìn)行下去，要求圖像必須為2n×2n的柵格陣列，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的圖像需首先通過(guò)增加背景的方法將圖像擴(kuò)充為2n×2n的圖像。

四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第58頁(yè)。59四叉樹(shù)編碼1、

基本思想：將2n×2n象元組成的圖像(不足的用背景補(bǔ)上)

按四個(gè)象限進(jìn)行遞歸分割，并判斷屬性是否單一，單一：不分。不單一：遞歸分割。最后得到一顆四分叉的倒向樹(shù)。2、

四叉樹(shù)的樹(shù)形表示：用一倒立樹(shù)表示這種分割和分割結(jié)果。根：整個(gè)區(qū)域高：深度、分幾級(jí)，幾次分割葉：不能再分割的塊樹(shù)叉：還需分割的塊每個(gè)樹(shù)叉均有4個(gè)分叉，叫四叉樹(shù)。（一）四叉樹(shù)概述：最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一AAAAABBBAABBAABB第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第59頁(yè)。603、

編碼方法：四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)按其編碼的方法不同分為常規(guī)四叉樹(shù)和線性四叉樹(shù)：1）常規(guī)四叉樹(shù)

記錄這棵樹(shù)的葉結(jié)點(diǎn)外，中間結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系用指針聯(lián)系，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要6個(gè)變量：父結(jié)點(diǎn)指針、四個(gè)子結(jié)點(diǎn)的指針和本結(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：如層次數(shù)（分割次數(shù)）由從父結(jié)點(diǎn)移到根結(jié)點(diǎn)的次數(shù)來(lái)確定，結(jié)點(diǎn)所代表的圖像塊的位置需要從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始逐步推算下來(lái)。所以，常規(guī)四叉樹(shù)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。四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第60頁(yè)。612）線性四叉樹(shù)

線性四叉樹(shù)：只存貯最后葉結(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。所謂深度是指處于四叉樹(shù)的第幾層上。由深度可推知子區(qū)的大小。線性四叉樹(shù)葉結(jié)點(diǎn)的編號(hào)需要遵循一定的規(guī)則，這種編號(hào)稱(chēng)為地址碼，它隱含了葉結(jié)點(diǎn)的位置和深度信息。最常用的地址碼是四進(jìn)制或十進(jìn)制的Morton碼。優(yōu)點(diǎn)：存貯量小，只對(duì)葉結(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(shù)可直接尋址，通過(guò)其坐標(biāo)值直接計(jì)算其Morton碼，而不用建立四叉樹(shù)。四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第61頁(yè)。62

由上而下的方法運(yùn)算量大，耗時(shí)較長(zhǎng)。因而實(shí)踐中可以采用從下而上的方法建立四叉樹(shù)編碼。對(duì)柵格數(shù)據(jù)按如下的順序進(jìn)行檢測(cè)：如果每相鄰四個(gè)柵格值相同則進(jìn)行合并，逐次往上遞歸合并，直到符合四叉樹(shù)的原則為止。這種方法重復(fù)計(jì)算較少，運(yùn)算速度較快。四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第62頁(yè)。632、把一幅2n×2n的圖像壓縮成線性四叉樹(shù)的過(guò)程

1°、按Morton碼把圖象讀入一維數(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。A0A1A4A5A2

B3B6B7A8A9B12B13A10A11B14B15右圖的壓縮處理過(guò)程為：1°、按Morton碼讀入一維數(shù)組。

Morton碼：0123456789101112131415

象元值：AAAB

ABBB

AAAA

BBBB2°、四相鄰象元合并，只記錄第一個(gè)象元的Morton碼。

01234567812AAABAABBAB3°、由于不能進(jìn)一步合并，則用游程長(zhǎng)度編碼壓縮。

0346812ABABABA0A1A4A5A2

B3B6B7A8A9B12B13A10A11B14B15四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第63頁(yè)。64四叉樹(shù)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1）對(duì)于團(tuán)塊圖像，四叉樹(shù)表示法占用空間比網(wǎng)絡(luò)法要少得多，四叉樹(shù)表示法基本上是一種非冗余表示法。

2）四叉樹(shù)具有可變率或多重分辯率的特點(diǎn)使得它有很好的應(yīng)用前景，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）或線狀地物。此外，目前應(yīng)用四叉樹(shù)還存下列問(wèn)題：1)建立四叉樹(shù)耗費(fèi)機(jī)時(shí)很多2)四叉樹(shù)雖可修改，但很費(fèi)事四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第64頁(yè)。653)

四叉樹(shù)未能直接表示物體間的拓?fù)潢P(guān)系。4)

與非樹(shù)表示法比較，四叉樹(shù)表示法的缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)換的不穩(wěn)定性或叫滑動(dòng)變異例如，兩個(gè)圖像的差異僅由于平移，就會(huì)構(gòu)成極為不同的四叉樹(shù)，因而很難根據(jù)四叉樹(shù)來(lái)判斷這兩個(gè)圖像是否全同，故不利于做形狀分析和模式識(shí)別

A0A1A4A5A2

B3B6B7A8A9B12B13A10A11B14B155)

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。四叉樹(shù)編碼第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第65頁(yè)。66常見(jiàn)柵格壓縮編碼方法總結(jié)：鏈碼的壓縮效率較高，已經(jīng)近矢量結(jié)構(gòu)，對(duì)邊界的運(yùn)算比較方便，但不具有區(qū)域的性質(zhì)，區(qū)域運(yùn)算困難。游程長(zhǎng)度編碼既可以在很大程度上壓縮數(shù)據(jù)，又最大限度地保留了原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼十分容易。但對(duì)破碎數(shù)據(jù)處理效果不好。塊碼和四叉樹(shù)編碼具有區(qū)域性質(zhì)，又具有可變的分辨率，有較高的壓縮效率，但運(yùn)算效率是其瓶頸。其中四叉樹(shù)編碼可以直接進(jìn)行大量圖形圖像運(yùn)算，效率較高，是很有前途的方法。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第66頁(yè)。67矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

獲取方式定義及圖形表示矢量數(shù)據(jù)組織

編碼方式空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—矢量數(shù)據(jù)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第67頁(yè)。68矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義及圖形顯示

矢量數(shù)據(jù)用一系列有序的x、y坐標(biāo)對(duì)表示地理實(shí)體的空間位置。

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:數(shù)據(jù)占存貯空間小,空間位置精度高,空間關(guān)系描述全面,容易建立拓?fù)潢P(guān)系,空間和屬性數(shù)據(jù)綜合查詢(xún)更新方便。

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,處理位置關(guān)系(包括相交、通過(guò)、包含等)費(fèi)時(shí),地圖疊加分析較困難,邊界復(fù)雜模糊的事物難以描述,不能直接處理圖像信息,與DTM和RS結(jié)合困難等。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第68頁(yè)。69矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義及圖形顯示定位明顯屬性隱含第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第69頁(yè)。70空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

獲取方式定義及圖形表示矢量數(shù)據(jù)組織

編碼方式第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第70頁(yè)。71矢量數(shù)據(jù)獲取方式1)由外業(yè)測(cè)量獲得

可利用測(cè)量?jī)x器自動(dòng)記錄測(cè)量成果(常稱(chēng)為電子手薄)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫(kù)中。2)由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得

利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。3)跟蹤數(shù)字化

用跟蹤數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第71頁(yè)。72空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

獲取方式定義及圖形表示矢量數(shù)據(jù)組織

編碼方式第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第72頁(yè)。73矢量數(shù)據(jù)組織點(diǎn)：坐標(biāo)對(duì)（x,y）+識(shí)別符線：坐標(biāo)對(duì)系列(x1,y1)..(xn,yn)及有關(guān)屬性、其它屬性面：首尾相同的坐標(biāo)串關(guān)系表幾何位置坐標(biāo)文件連接矢量數(shù)據(jù)表示時(shí)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：矢量數(shù)據(jù)自身的存貯和處理。與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系。矢量數(shù)據(jù)之間的空間關(guān)系(拓?fù)潢P(guān)系)。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第73頁(yè)。74空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

獲取方式定義及圖形表示矢量數(shù)據(jù)組織

編碼方式第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第74頁(yè)。75編碼方法：點(diǎn)實(shí)體線實(shí)體多邊形坐標(biāo)序列法

樹(shù)狀索引編碼法

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼法

(X,Y)(X2,Y2)(X3,Y3)(X4,Y4)(X5,Y5)LinePoint(X5,Y5)(X,Y)(X2,Y2)(X4,Y4)(X3,Y3)Polygon(X,Y)矢量數(shù)據(jù)編碼方式第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第75頁(yè)。76點(diǎn)實(shí)體

點(diǎn)是空間上不能再分的地理實(shí)體，可以是具體的或抽象的，如地物點(diǎn)、文本位置點(diǎn)或線段網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)等，由一對(duì)x、y坐標(biāo)表示。 對(duì)于點(diǎn)實(shí)體，矢量結(jié)構(gòu)中只記錄其在特定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和屬性代碼矢量數(shù)據(jù)編碼方式——點(diǎn)實(shí)體第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第76頁(yè)。77線實(shí)體

對(duì)于線實(shí)體，在數(shù)字化時(shí)即進(jìn)行量化，就是用一系列足夠短的直線首尾相接表示一條曲線，當(dāng)曲線被分割成多而短的線段后，這些小線段可以近似地看成直線段，而這條曲線也可以足夠精確地由這些小直線段序列表示，矢量結(jié)構(gòu)中只記錄這些小線段的端點(diǎn)坐標(biāo)，將曲線表示為一個(gè)坐標(biāo)序列，坐標(biāo)之間認(rèn)為是以直線段相連，在一定精度范圍內(nèi)可以逼真地表示各種形狀的線狀地物矢量數(shù)據(jù)編碼方式——線實(shí)體第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第77頁(yè)。78唯一標(biāo)識(shí)碼是系統(tǒng)排列序號(hào)；線標(biāo)識(shí)碼可以標(biāo)識(shí)線的類(lèi)型；起始點(diǎn)和終止點(diǎn)號(hào)可直接用坐標(biāo)表示；顯示信息是顯示時(shí)的文本或符號(hào)等；與線相聯(lián)系的非幾何屬性可以直接存儲(chǔ)于線文件中，也可單獨(dú)存儲(chǔ)，而由標(biāo)識(shí)碼聯(lián)接查找。矢量數(shù)據(jù)編碼方式——線實(shí)體第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第78頁(yè)。79

多邊形實(shí)體編碼

“多邊形”在地理信息系統(tǒng)中是指一個(gè)任意形狀、邊界完全閉合的空間區(qū)域。其邊界將整個(gè)空間劃分為外部和內(nèi)部。多邊形矢量編碼不但要表示位置和屬性，更為重要的是要能表達(dá)區(qū)域的拓?fù)湫再|(zhì)，如鄰接、關(guān)聯(lián)和包含等，。多邊形矢量編碼除有存儲(chǔ)效率的要求外，一般還要求所表示的各多邊形有各自獨(dú)立的形狀，可以計(jì)算各自的周長(zhǎng)和面積等幾何指標(biāo)；各多邊形拓?fù)潢P(guān)系的記錄方式要一致，以便進(jìn)行空間分析；要明確表示區(qū)域的層次，如島-湖-島的關(guān)系等。矢量數(shù)據(jù)編碼方式——多邊形實(shí)體第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第79頁(yè)。80多邊形實(shí)體編碼方式（spaghetti）—面條模型：以實(shí)體為單位記錄其坐標(biāo)缺點(diǎn)：1、相鄰多邊形的公共邊界被數(shù)字化并存儲(chǔ)兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和碎屑多邊形—數(shù)據(jù)不一致，浪費(fèi)空間，導(dǎo)致雙重邊界不能精確匹配。2、自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，無(wú)拓?fù)潢P(guān)系。3、島作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒(méi)有建立與外界多邊形聯(lián)系。不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤。所以，這種結(jié)構(gòu)只用于簡(jiǎn)單的制圖系統(tǒng)中，顯示圖形。（一）實(shí)體式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀、易實(shí)現(xiàn)以實(shí)體為單位的運(yùn)算和顯示。多邊形坐標(biāo)串P1…P2…123456789101112131415PPP第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第80頁(yè)。81（二）索引式（樹(shù)狀）多邊形實(shí)體編碼方式

采用樹(shù)狀索引以減少數(shù)據(jù)冗余并間接增加鄰域信息，方法是對(duì)所有邊界點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對(duì)以順序方式存儲(chǔ)，由點(diǎn)索引與邊界線號(hào)相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系，形成樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第81頁(yè)。82多邊形實(shí)體編碼方式樹(shù)狀索引法ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3ⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣ123456789101112131415ⅠⅡⅢⅣ第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第82頁(yè)。83（二）索引式（樹(shù)狀）ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3點(diǎn)文件點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)

1x1，y1

2x2，y2

15x15，y15……第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第83頁(yè)。84（二）索引式（樹(shù)狀）ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3線號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)點(diǎn)號(hào)

Ⅰ141,2,3,4Ⅱ56

5,6

Ⅲ

7

117,8,9,10,11

Ⅳ121312,15,14,13123456789101112131415ⅠⅡⅢⅣ線文件：第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第84頁(yè)。85（二）索引式（樹(shù)狀）ⅠⅡⅢⅣ123456789101112131415P1P2P3多邊形文件多邊形號(hào)邊界線號(hào)

1Ⅰ，Ⅱ2Ⅱ，Ⅲ

3ⅣⅠⅡP1P3P2ⅡⅢⅣ第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第85頁(yè)。86與實(shí)體式相比：優(yōu)點(diǎn)：用建索引的方法消除多邊形數(shù)據(jù)的冗余和不一致，鄰接信息、島信息可在多邊形文件中通過(guò)是否公共弧段號(hào)的方式查詢(xún)。缺點(diǎn)：表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系較繁瑣，給相鄰運(yùn)算、消除無(wú)用邊、處理島信息、檢索拓?fù)潢P(guān)系等帶來(lái)困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯(cuò)。（二）索引式（樹(shù)狀）第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第86頁(yè)。87（三）雙重獨(dú)立式編碼

簡(jiǎn)稱(chēng)DIME(DualIndependentMapEncoding)，是美國(guó)人口統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)采用的一種編碼方式，是一種拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)。

1、點(diǎn)文件點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)1x1,y12、線文件:線文件是以線段為記錄單位線號(hào)左多邊形

右多邊形

起點(diǎn)終點(diǎn)L210P1P2210123456789101112131415PPP3、面文件面號(hào)線號(hào)P1L210,L109…關(guān)聯(lián)鄰接關(guān)聯(lián)連通拓?fù)潢P(guān)系明確在DIME中做如下改進(jìn)：將以線段為記錄單位改為以弧段為單位鏈狀雙重獨(dú)立式編碼多邊形實(shí)體編碼方式第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第87頁(yè)。88（四）鏈狀雙重獨(dú)立式編碼—拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、弧段坐標(biāo)文件：弧段號(hào)坐標(biāo)系列（串)A2，10，9，8，7，52、弧段文件：鏈—面，鏈—結(jié)點(diǎn)關(guān)系弧段號(hào)

左多邊形

右多邊形

起點(diǎn)終點(diǎn)AP1P225123456789101112131415PPP3、面文件面號(hào)弧段號(hào)

P1A,B,-C4、點(diǎn)拓?fù)湮募航Y(jié)點(diǎn)—鏈關(guān)系點(diǎn)號(hào)

點(diǎn)坐標(biāo)弧段號(hào)2X2,y2A,B,D

在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，多邊形（面）的邊界被分割成一系列的線（弧、鏈、邊）和點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）等拓?fù)湟?，點(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系在屬性表中定義，多邊形邊界不重復(fù)。多邊形實(shí)體編碼方式第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第88頁(yè)。89Arc-nodedatastructure（弧段和結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）nodesarecreatedwherethelinesintersect,arcsarecreatedbetweenthenodes,withverticesprovidingshape,andpolygonsareconstructedfromthearcsThearc-nodedatastructuresupportsthreemajortopologicalconcepts:Connectivity:Arcsconnecttoeachotheratnodes

Areadefinition:Arcsthatconnecttosurroundanareadefineapolygon

Contiguity:Arcshavedirectionandleftandrightsides矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ARC/INFO中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第89頁(yè)。90ARC/INFO中的拓?fù)潢P(guān)系：Connectivity:連通性Connectivity：Arcsconnecttoeachotheratnodes,allowsyoutoidentifyaroutetotheairportorconnectstreamstoriversorfollowapathfromthewatertreatmentplanttoahouse.

網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ARC/INFO中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第90頁(yè)。91Arc-nodetopologyissupportedthroughanarc-nodelist.Thelistidentifiesthefromandtonodesforeacharc.Connectedarcsaredeterminedbysearchingthroughthelistforcommonnodenumbers.Inthefollowingexample,itispossibletodeterminethatarcs1,2,and3allintersectbecausetheysharenode11.Thecomputercandeterminethatitispossibletotravelalongarc1andturnontoarc3becausetheyshareacommonnode(11),butit’snotpossibletoturndirectlyfromarc1ontoarc5becausetheydon’t.第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第91頁(yè)。92Areadefinition:Arcsthatconnecttosurroundanareadefineapolygon（多邊形-弧段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ARC/INFO中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ARC/INFO中的拓?fù)潢P(guān)系：多邊形定義（Areadefinition）ARC/INFO使用多邊形—弧線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義多邊形。多邊形不直接存貯坐標(biāo)信息，而是在PAL文件中由組成多邊形的弧來(lái)定義多邊形。一個(gè)多邊形由一系列組成它的邊界的弧規(guī)定，包括那些在里面的“島”。在多邊形弧線表中，一條弧的順序號(hào)為負(fù)，則說(shuō)明在完成多邊形循環(huán)時(shí)，是按從終止結(jié)點(diǎn)到起始結(jié)點(diǎn)的方向通過(guò)的；島前加0來(lái)標(biāo)記。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第92頁(yè)。93Recallthatthearc-nodestructurerepresentspolygonsasanorderedlistofarcsratherthanaclosedloopofx,ycoordinates.Thisiscalledpolygon-arctopology.Intheillustrationabove,polygonFismadeupofarcs8,9,10and7(the0beforethe7indicatesthatthisarccreatesanislandinthepolygon)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第93頁(yè)。94Twogeographicfeatureswhichshareaboundaryarecalledadjacent.ContiguityisthetopologicalconceptwhichallowsthevectordatamodeltodetermineadjacencyARC/INFO中的拓?fù)潢P(guān)系：鄰接性(Contiguity)鄰接性（左右多邊形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）在建立多邊形時(shí)，ARC/INFO將每條弧的左右多邊形的內(nèi)部順序號(hào)添加到ARC文件中。左右多邊形定義了鄰接性。如果兩個(gè)多邊形擁有公共邊（弧），則認(rèn)為兩個(gè)多邊形相互鄰接。

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ARC/INFO中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第94頁(yè)。95Recallthatthefrom-nodeandto-nodedefineanarc.Thisindicatesanarc’sdirection,sothatthepolygonsonitsleftandrightsidescanbedetermined.Left-righttopologyreferstothepolygonsontheleftandrightsidesofanarc.Intheillustrationabove,polygonBisontheleftofarc6,andpolygonCisontheright.Thus,weknowthatpolygonsBandCareadjacent.第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第95頁(yè)。96兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)換一、矢、柵優(yōu)缺點(diǎn)：

第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第96頁(yè)。97矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換

首先必須確定柵格元素的大小，即根據(jù)原矢量圖的大小，精度要求及所研究問(wèn)題的性質(zhì)，確定柵格的分辨率。如把某一地區(qū)的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地形圖向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)，必須考慮地形的起伏變化，當(dāng)該地區(qū)的地形起伏變化很大時(shí)(如黃土高原丘陵溝壑區(qū))，必須選用高的分辨率，否則無(wú)法反映地形變化的真實(shí)情況。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第97頁(yè)。98矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換例如：已知某一地區(qū)x方向?yàn)?5km，y方向?yàn)?0km，現(xiàn)要把該地區(qū)的地塊圖轉(zhuǎn)成柵格數(shù)據(jù)，要求柵格分辨率為30m×30m（1，1）第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第98頁(yè)。991.點(diǎn)轉(zhuǎn)換矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換

點(diǎn)的轉(zhuǎn)換實(shí)質(zhì)上是將點(diǎn)的矢量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)中行列值i和j，從而得到點(diǎn)所在柵格元素的位置。其中：第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第99頁(yè)。1002.線轉(zhuǎn)換矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換線的變換實(shí)質(zhì)上是完成相鄰兩點(diǎn)之間直線的轉(zhuǎn)換。若已知一直線AB其兩端點(diǎn)坐標(biāo)分別為A(x1，y1)和B(x2，y2)，則其轉(zhuǎn)換過(guò)程不僅包括坐標(biāo)點(diǎn)A，B分別從點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)，還包括求出直線AB所經(jīng)過(guò)的中間柵格數(shù)據(jù)。其過(guò)程如下：

1．利用上述點(diǎn)轉(zhuǎn)換法，將點(diǎn)A(x1，y1)，B(x2，y2)分別轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)，求出相應(yīng)的柵格的行列值。

2．由上述行列值求出直線所在行列值的范圍。

3．確定直線經(jīng)過(guò)的中間柵格點(diǎn)。若從直線兩端點(diǎn)轉(zhuǎn)換中，求出該直線經(jīng)過(guò)的起始行號(hào)為i1，終止行號(hào)im，其中間點(diǎn)行號(hào)必定為i2，i3……im-1。現(xiàn)在的問(wèn)題是求出相應(yīng)行號(hào)相交于直線的列號(hào)，其步驟如下：第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第100頁(yè)。101矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換（1）求出相應(yīng)i行中心處同直線相交的y值：（2）用直線方程求出對(duì)應(yīng)y值的點(diǎn)的x值：（2）從x，y值求出相應(yīng)i行的列值j：第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第101頁(yè)。102矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換3.區(qū)域填充

矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成柵格數(shù)據(jù)是通過(guò)矢量邊界輪廓的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。在柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，柵格元素值直接表示屬性值。因此，當(dāng)矢量邊界線段轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)后，還須進(jìn)行面域的填充。從計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的角度看，區(qū)域填充有很多算法，但基本上分兩大類(lèi)：一類(lèi)是適合光柵掃描設(shè)備的算法，如種子填充法；另一類(lèi)是還適合畫(huà)線式設(shè)備的算法，如射線法。不論哪種算法，其關(guān)鍵是判斷哪些點(diǎn)或柵格單元在多邊形之內(nèi)，哪些點(diǎn)在多邊形之外。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第102頁(yè)。103矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換

由每個(gè)多邊形一個(gè)內(nèi)部點(diǎn)(種子點(diǎn))開(kāi)始，向其八個(gè)方向的鄰點(diǎn)擴(kuò)散，判斷各個(gè)新加入點(diǎn)是否在多邊形邊界上，如果是邊界點(diǎn)，則新加入點(diǎn)不作為種子點(diǎn)，否則把非邊界點(diǎn)的鄰點(diǎn)作為新的種子點(diǎn)與原有種子點(diǎn)一起進(jìn)行新的擴(kuò)散運(yùn)算，并將該種子點(diǎn)賦予多邊形的編號(hào)。重復(fù)上述過(guò)程，直到所有種子點(diǎn)填滿(mǎn)該多邊形并遇到邊界為止。缺點(diǎn)：程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要在柵格陣列中搜索，占用內(nèi)存很大，在內(nèi)存受限時(shí)很難采用。（1）內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散算法的概念

第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第103頁(yè)。104矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換（2）射線法第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第104頁(yè)。105矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換（3）邊界追蹤法

該法從邊界上某一柵格單元開(kāi)始按順時(shí)針?lè)较蚋欉吔缟细鳀鸥瘢?對(duì)多邊形中島則按逆時(shí)針?lè)较蚋櫍箥u內(nèi)不被填充)。這里將跟蹤的每個(gè)柵格分別賦予字符R，L或N，其中R表示該柵格同相鄰象素的行數(shù)不同，且行數(shù)增加的單元。

L表示該柵格同相鄰象素的行數(shù)不同，且行數(shù)減少的單元。

N表示該柵格極值單元或相鄰單元行數(shù)相同的單元。最后，逐行掃描根據(jù)填充字符值，填充L→R之間的柵格。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第105頁(yè)。106矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第106頁(yè)。107矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換（4）復(fù)數(shù)積分法基本概念也稱(chēng)為檢驗(yàn)夾角之和，即對(duì)全部柵格陣列，逐個(gè)柵格單元判斷柵格歸屬的多邊形及編碼。判別方法：由待判點(diǎn)對(duì)每個(gè)多邊形的封閉邊界計(jì)算復(fù)數(shù)積分。如果積分值為2π，則該待判點(diǎn)屬于此多邊形，賦予多邊形編號(hào)(紀(jì)錄屬性)；如果積分值為0，則該待判點(diǎn)在此多邊形外部。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第107頁(yè)。108復(fù)數(shù)積分算法的轉(zhuǎn)換步驟圖（a）圖（b）矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第108頁(yè)。109矢量格式向柵格格式的轉(zhuǎn)換（5）邊界代數(shù)法

矢量向柵格轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是對(duì)矢量表示的多邊形邊界內(nèi)的所有柵格賦予多邊形編碼，形成柵格數(shù)據(jù)陣列。為此需要逐點(diǎn)判斷與邊界關(guān)系，邊界代數(shù)法不必逐點(diǎn)判斷同邊界關(guān)系即可完成矢量向柵格的轉(zhuǎn)換。這時(shí)，面的填充是根據(jù)邊界的拓?fù)湫畔ⅲㄟ^(guò)簡(jiǎn)單的加減運(yùn)算將邊界位置信息動(dòng)態(tài)地賦予各柵格的。實(shí)現(xiàn)邊界代數(shù)法填充的前提是已知組成多邊形邊界(弧段)的拓?fù)潢P(guān)系，即沿邊界前進(jìn)方向的左右多邊形號(hào)。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第109頁(yè)。110

這里假定沿邊界前進(jìn)方向y值下降時(shí)稱(chēng)下行，y值上升時(shí)稱(chēng)上行。上行時(shí)填充值為左多邊形號(hào)減右多邊形號(hào)，下行時(shí)填充值為右多邊形號(hào)減左多邊形號(hào)，將每次填充值同該處的原始值作代數(shù)運(yùn)算得到最終填充屬性值。（1）N1，N2弧上行，左多邊形號(hào)減右多邊形號(hào)為0-1=-1。在弧段N1，N2左邊柵格值為-1。（2）N2，N3弧下行，右多邊形號(hào)減左多邊形號(hào)為2-0=2。在弧段N2，N3左邊柵格值加2。（3）N3，N1弧下行，右多邊形號(hào)減左多邊形號(hào)為3-0=3。在弧段N3，N1左邊柵格值加3（4）N1，N4弧上行，左多邊形號(hào)減右多邊形號(hào)為1-3=-2。在弧段N1，N4左邊柵格值加-2。222（5）N4，N2弧上行，左多邊形號(hào)減右多邊形號(hào)為1-2=-1。在弧段N4，N2左邊柵格值加-1。（6）N4，N3弧下行，右多邊形號(hào)減左多邊形號(hào)為3-2=1。在弧段N4，N3左邊柵格值加1。最后得到如圖所示屬性值。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第110頁(yè)。111柵格格式向矢量格式的轉(zhuǎn)換柵格數(shù)據(jù)到矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的一般過(guò)程可描述為：1、二值化由于掃描后的圖像是以不同灰度級(jí)存儲(chǔ)的，為了進(jìn)行柵格數(shù)據(jù)矢量化的轉(zhuǎn)換，需壓縮為兩級(jí)(0和1)，這就稱(chēng)為二值化。二值化的關(guān)鍵是在灰度級(jí)的最大和最小值之間選取一個(gè)閾值，當(dāng)灰度級(jí)小于閾值時(shí)，取值為0，當(dāng)灰度級(jí)大于閾值時(shí)，取值為1。2、二值圖像的預(yù)處理對(duì)于掃描輸入的圖幅，由于原稿不干凈等原因，總是會(huì)出現(xiàn)一些飛白、污點(diǎn)、線劃邊緣凹凸不平等。除了依靠圖像編輯功能進(jìn)行人機(jī)交互處理外，還可以通過(guò)一些算法來(lái)進(jìn)行處理。3、細(xì)化所謂細(xì)化就是將二值圖像像元陣列逐步剝除輪廓邊緣的點(diǎn)，使之成為線劃寬度只有一個(gè)像元的骨架圖形。細(xì)化后的圖形骨架既保留了原圖形的絕大部分特征，又便于下一步的跟蹤處理。細(xì)化的基本過(guò)程是：(1)確定需細(xì)化的像元集合；(2)移去不是骨架的像元；(3)重復(fù)，直到僅剩骨架像元。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第111頁(yè)。112柵格格式向矢量格式的轉(zhuǎn)換

細(xì)化的算法很多，各有優(yōu)缺點(diǎn)。經(jīng)典的細(xì)化算法是通過(guò)3×3的像元組來(lái)確定如何細(xì)化的。其基本原理是，在3×3的像元組中，凡是去掉后不會(huì)影響原柵格影像拓?fù)溥B通性的像元都應(yīng)該去掉，反之，則應(yīng)保留。3×3的像元共有28

即256種情況，但經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)，去除相同情況，共有51種情況，其中只有一部分是可以將中心點(diǎn)剝?nèi)サ模鐖D(1)、(2)是可剝?nèi)サ?，?3)、(4)的中心點(diǎn)是不可剝?nèi)サ?。通過(guò)對(duì)每個(gè)像元點(diǎn)經(jīng)過(guò)如此反復(fù)處理，最后可得到應(yīng)保留的骨架像元。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第112頁(yè)。113空間索引

空間索引就是指依據(jù)空間對(duì)象的位置和形狀或空間對(duì)象之間的某種空間關(guān)系按一定的順序排列的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含空間對(duì)象的概要信息，如對(duì)象的標(biāo)識(shí)、外接矩形及指向空間對(duì)象實(shí)體的指針。

索引類(lèi)型

實(shí)體范圍索引格網(wǎng)型空間索引四叉樹(shù)空間索引R樹(shù)和R+樹(shù)索引第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第113頁(yè)。114實(shí)體范圍索引第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第114頁(yè)。115格網(wǎng)型空間索引第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第115頁(yè)。116四叉樹(shù)索引—最小外包矩形第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第116頁(yè)。117四叉樹(shù)索引

大家可以發(fā)現(xiàn)，同樣存在一個(gè)圖元標(biāo)識(shí)被多個(gè)區(qū)域所關(guān)聯(lián)，相應(yīng)地存儲(chǔ)在多個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)上，比如“6“所代表的圖元，分別存儲(chǔ)在四個(gè)分枝上。這樣，就存在索引的冗余。第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第117頁(yè)。118改進(jìn)四叉樹(shù)索引第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第118頁(yè)。119

我們?cè)诘貓D上畫(huà)一個(gè)矩形，判斷地圖上哪些圖元落在這個(gè)矩形里或者和這個(gè)所畫(huà)矩形相交。方法很多，這里介紹一種簡(jiǎn)單的檢索步驟，如下：1，首先，從四叉樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，把根節(jié)點(diǎn)所關(guān)聯(lián)的圖元標(biāo)識(shí)都加到一個(gè)List里；2，比較此矩形范圍與根節(jié)點(diǎn)的四個(gè)子節(jié)點(diǎn)（或者叫子區(qū)域）是否有交集（相交或者包含），如果有，則把相應(yīng)的區(qū)域所關(guān)聯(lián)的圖元標(biāo)識(shí)加到List集合中，如果沒(méi)有，則以下這顆子樹(shù)都不再考慮。3，以上過(guò)程的遞歸，直到樹(shù)的葉子節(jié)點(diǎn)終止，返回List。4，從List集合中根據(jù)標(biāo)識(shí)一一取出圖元，先判斷圖元MBR與矩形有無(wú)交集，如果有，則進(jìn)行精確幾何判斷，如果沒(méi)有，則不再考慮此圖元。改進(jìn)四叉樹(shù)索引第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第119頁(yè)。120R樹(shù)R+樹(shù)R樹(shù)和R+樹(shù)索引第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第120頁(yè)。121空間信息查詢(xún)查詢(xún)步驟：借助空間索引，在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中快速檢索出被選空間實(shí)體；根據(jù)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接即可得到該空間實(shí)體的屬性列表第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第121頁(yè)。122A:在某條鐵路的東側(cè)B:距離該鐵路不超過(guò)30kmC:城市人口大于70萬(wàn)D:城市在特定的選擇區(qū)域內(nèi)Select……from……where……空間信息查詢(xún)第三次第四次：空間數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全文共139頁(yè)，當(dāng)前為第122頁(yè)。123空間數(shù)據(jù)概念模型有哪幾部分組成？各有何特點(diǎn)？什么是拓?fù)潢P(guān)系？請(qǐng)舉例說(shuō)明？拓?fù)潢P(guān)系對(duì)數(shù)據(jù)處理和空間分析有何重要意