第二章空間數(shù)據(jù)的表達(dá)遙感

第二章空間數(shù)據(jù)的表達(dá)遙感第一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五第二章空間數(shù)據(jù)的表達(dá)1、常規(guī)的地理信息的空間表達(dá)方法2、地理信息的數(shù)字化描述方法3、空間對(duì)象關(guān)系——拓?fù)潢P(guān)系4、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其編碼5、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其編碼6、兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較及轉(zhuǎn)換地理信息系統(tǒng)第二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)2.1GIS的地學(xué)基礎(chǔ)2.1.1地理空間模型的描述

地球的自然表面

相對(duì)抽象的面——大地水準(zhǔn)面（物理表面）

地球橢球體模型（數(shù)學(xué)表面）特殊的面，為解決其他一些大地測(cè)量學(xué)等問題而提出的，如類地形面。第三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地球模型地球表面水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面鉛垂線地球橢球體地理信息系統(tǒng)最高：珠穆朗瑪峰8848.13最低：馬里亞納海溝-11022m第四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.1GIS的地學(xué)基礎(chǔ)2.1.2地理空間坐標(biāo)系統(tǒng)1、地理坐標(biāo)：大地地理坐標(biāo)：天文地理坐標(biāo)：大地高、正常高：H第五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五直接建立在球體上的地理坐標(biāo)，用經(jīng)度和緯度表達(dá)地理對(duì)象位置建立在平面上的直角坐標(biāo)系統(tǒng)，用（x，y）表達(dá)地理對(duì)象位置投影2、坐標(biāo)參考系統(tǒng)—平面系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五3、坐標(biāo)系統(tǒng)—高程系統(tǒng)任意水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面H′AHA鉛垂線AH′BHBhAB空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五水準(zhǔn)原點(diǎn)1985國家高程基準(zhǔn)，72.2604米黃海海面1952-1979年平均海水面為0米空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)3、坐標(biāo)系統(tǒng)—高程系統(tǒng)第八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五坐標(biāo)系統(tǒng)1、地理坐標(biāo)系

天文地理坐標(biāo)（，）

大地地理坐標(biāo)

（L，B）2、平面坐標(biāo)系國家坐標(biāo)系（X，Y）獨(dú)立坐標(biāo)系（X，Y）1954北京坐標(biāo)系1980國家大地坐標(biāo)系3、高程系統(tǒng)1956黃海高程系1985國家高程系4、空間坐標(biāo)系

WGS-84地心坐標(biāo)系（X，Y，Z）

空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五為什么要進(jìn)行投影？什么叫投影？地圖投影實(shí)質(zhì)投影變形投影分類投影選擇所考慮的因素我國常用的投影方法GIS中為什么要進(jìn)行地圖投影？2.1.3地圖投影空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2、什么叫地圖投影？將地球橢球面上的點(diǎn)映射到平面上的方法，稱為地圖投影。1、為什么要進(jìn)行投影?地理坐標(biāo)為球面坐標(biāo)，不方便進(jìn)行距離、方位、面積等參數(shù)的量算。地球橢球體為不可展曲面。地圖為平面，符合視覺心理，并易于進(jìn)行距離、方位、面積等量算和各種空間分析。2.1.3地圖投影第十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)3、地圖投影的實(shí)質(zhì)是什么？2.1.3地圖投影第十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五地圖投影的實(shí)質(zhì)就是建立地球橢球面上經(jīng)緯線網(wǎng)和平面上相應(yīng)經(jīng)緯線網(wǎng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也就是建立地球橢球面上的點(diǎn)的地理坐標(biāo)（λ，φ）與平面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的平面坐標(biāo)（x，y）之間的函數(shù)關(guān)系：當(dāng)給定不同的具體條件時(shí)，將得到不同類型的投影方式?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.1.3地圖投影第十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)將不可展的地球橢球面展開成平面，并且不能有斷裂，則圖形必將在某些地方被拉伸，某些地方被壓縮，故投影變形是不可避免的。長(zhǎng)度變形面積變形角度變形4、地圖投影是否存在變形？2.1.3地圖投影第十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五變形分類：等角投影：投影前后角度不變等面積投影：投影前后面積不變；任意投影：角度、面積、長(zhǎng)度均變形投影面：橫圓柱投影：投影面為橫圓柱圓錐投影：投影面為圓錐方位投影：投影面為平面投影面位置：正軸投影：投影面中心軸與地軸相互重合斜軸投影：投影面中心軸與地軸斜向相交橫軸投影：投影面中心軸與地軸相互垂直相切投影：投影面與橢球體相切相割投影：投影面與橢球體相割空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)5、投影的分類特點(diǎn)：經(jīng)線和緯線處處呈直角相交。特點(diǎn)：

緯線長(zhǎng)度不等，其中赤道最長(zhǎng)，緯度越高，緯線越短；在同一條緯線上，經(jīng)差相同的緯線弧長(zhǎng)相等；所有的經(jīng)線長(zhǎng)度均相等。特點(diǎn)：

在同一緯度帶內(nèi)，經(jīng)差相同的網(wǎng)絡(luò)面積相等；在同一經(jīng)度帶內(nèi)，緯線越高，網(wǎng)絡(luò)面積越??；2.1.3地圖投影第十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五制圖區(qū)域的地理位置、形狀和范圍制圖比例尺地圖內(nèi)容地圖用途出版方式空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)6、投影選擇因素2.1.3地圖投影第十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五1：100萬：蘭勃投影（正軸等積割圓錐投影）大部分分省圖、大多數(shù)同級(jí)比例尺也采用蘭勃投影1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5萬、1:1萬、1：5000采用高斯—克呂格投影?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)7、我國常用地圖投影2.1.3地圖投影第十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五地理信息系統(tǒng)高斯—克呂格投影高斯—克呂格投影是由高斯于19世紀(jì)20年代擬定，后經(jīng)克呂格補(bǔ)充而形成的一種地圖投影方式，它是一種橫軸等角切橢圓柱投影，其特征包括：中央經(jīng)線和地球赤道投影為直線，且為投影的對(duì)稱軸；等角投影；中央經(jīng)線上沒有長(zhǎng)度變形；同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大；同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大，赤道處最大；在60大范圍內(nèi)，長(zhǎng)度變形線最大不超過0.14%?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)第十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)高斯—克呂格投影第十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五GIS以地圖方式顯示地理信息，而地圖是平面，地理信息則在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。GIS數(shù)據(jù)庫中地理數(shù)據(jù)以地理坐標(biāo)存儲(chǔ)時(shí)，則以地圖為數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)必須通過投影變換轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)；而輸出或顯示時(shí)，則要將地理坐標(biāo)表示的空間數(shù)據(jù)通過投影變換變換成指定投影的平面坐標(biāo)。GIS中，地理數(shù)據(jù)的顯示可根據(jù)用戶的需要而指定投影方式，但當(dāng)所顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時(shí)，一般采用國家基本系列地圖所用的投影?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)8、GIS中為什么要進(jìn)行地圖投影？2.1.3地圖投影第二十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五現(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：屬性關(guān)系：表達(dá)2.1常規(guī)的地理空間信息的描述方法空間現(xiàn)象及其描述空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第二十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.1常規(guī)的地理空間信息的描述方法2.1.1地圖對(duì)地理空間的描述地圖是現(xiàn)實(shí)世界的模型，它按照一定的比例，一定的投影原則，有選擇地將復(fù)雜的三維現(xiàn)實(shí)世界的某些內(nèi)容投影到二維平面媒介上，并用符號(hào)將這些內(nèi)容要素表現(xiàn)出來。第二十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)空間對(duì)象一般按地形維數(shù)進(jìn)行歸類劃分點(diǎn)：零維線：一維面：二維體：三維時(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?？臻g對(duì)象的維數(shù)與比例尺是相關(guān)的2.1常規(guī)的地理空間信息的描述方法第二十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五點(diǎn)實(shí)體美國佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測(cè)站2002年9月該洲可能的500個(gè)地震位置空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)有位置，無寬度和長(zhǎng)度；抽象的點(diǎn)第二十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五地理信息系統(tǒng)香港城市道路網(wǎng)分布線實(shí)體有長(zhǎng)度，但無寬度和高度用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多度量實(shí)體距離空間數(shù)據(jù)的表達(dá)第二十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五面實(shí)體中國土地利用分布圖（不連續(xù)面）具有長(zhǎng)和寬的目標(biāo)通常用來表示自然或人工的封閉多邊形一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)第二十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間對(duì)象：面（續(xù)）連續(xù)變化曲面：如地形起伏，整個(gè)曲面在空間上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)第二十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五體有長(zhǎng)、寬、高的目標(biāo)通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦體等三維目標(biāo)香港理工大學(xué)校園建筑地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)第二十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五點(diǎn)：位置：（x，y）屬性：符號(hào)線：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)屬性：符號(hào)—形狀、顏色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn)屬性：符號(hào)變化等值線

空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)地圖對(duì)地理空間的描述第二十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五遙感傳感器平臺(tái)傳感器遙感影像對(duì)地理空間的描述空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第三十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.2地理信息數(shù)字化描述方法隱式：由一系列定義了起點(diǎn)和終點(diǎn)的線及某種連接關(guān)系來描述。——矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。顯式：即柵格中的一系列像元。這些像元都給予相應(yīng)的編碼值R或相同的顏色、符號(hào)、數(shù)字、灰度值來表示?！獤鸥駭?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第三十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五矢量數(shù)據(jù)模型（隱式）ID，屬性碼，（x1,y1)ID，屬性碼，（x2,y2)ID，屬性碼，（x1,y1),(x2,y2)…(x5,y5)12345123456789ID，屬性碼，（x1,y1),(x2,y2)…(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第三十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2431111135111111311111131111113111311333333柵格數(shù)據(jù)的表示方法——顯示0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，2，0，0，0，0，0，4，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，0，0，0，1，1，1，1，1，0，0，0，0，3，0，0，5，0，0，0，1，1，1，1，1，1，0，0，0，3，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1，1，1，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1，1，1，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，1，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，3，0，0，空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第三十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)地理信息的數(shù)字化表示方法第三十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五GIS描述現(xiàn)實(shí)世界的方法現(xiàn)實(shí)世界矢量表示柵格表示空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第三十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間對(duì)象的描述要素編碼：區(qū)別不同的實(shí)體，包括分類碼和識(shí)別碼。分類碼表示空間對(duì)象的類別，而識(shí)別碼對(duì)每個(gè)空間對(duì)象進(jìn)行標(biāo)識(shí)，是唯一的。位置：坐標(biāo)形式給出空間對(duì)象的空間位置類型：空間對(duì)象所屬的實(shí)體類型，或由那些實(shí)體組成行為：空間對(duì)象所具備的行為和功能屬性：空間對(duì)象所對(duì)應(yīng)的非幾何信息說明：實(shí)體數(shù)據(jù)來源、精度等關(guān)系：與其他實(shí)體之間的關(guān)系空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第三十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間對(duì)象的編碼為什么要進(jìn)行編碼？編碼對(duì)象：屬性數(shù)據(jù)編碼原則編碼方法：層次分類編碼多源分類編碼編碼步驟空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第三十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼原則編碼的系統(tǒng)性和科學(xué)性編碼的一致性編碼的標(biāo)準(zhǔn)化和通用性編碼的簡(jiǎn)捷性編碼的可擴(kuò)展性第三十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五層次分類編碼分類對(duì)象的從屬和層次關(guān)系有明確的分類對(duì)象類別和嚴(yán)格的隸屬關(guān)系高壓711電線架715管線7地下電力線與電纜72電力線71地下檢修井74管線73低壓712電桿713電塔714不依比例7142依比例7141空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第三十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五多源分類編碼按空間對(duì)象不同特性進(jìn)行分類并進(jìn)行編碼代碼之間沒有隸屬關(guān)系，反映對(duì)象特性具有較大的信息量，有利于空間分析河流特性分類與編碼通航情況通航：1不通航：2常年河：1時(shí)令河：2消失河：3<1km：1<2km：2<5km：3<10km：4>10km：5流水季節(jié)河流寬度河流長(zhǎng)度河流深度5~10m：110~20m：220~30m：330~60m：460~120m：5120~300m：6300~500m：7>500m：8<1m：11~2m：22~5m：35~20m：420~50m：5>50m：6空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第四十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼步驟1、列出全部制圖對(duì)象2、根據(jù)制圖對(duì)象分類、分級(jí)原則和指標(biāo)，將制圖對(duì)象進(jìn)行分類分級(jí)3、擬定分類代碼系統(tǒng)4、設(shè)定代碼及格式，設(shè)定代碼使用的字符和數(shù)字、碼位長(zhǎng)度，碼位分配等。5、建立代碼和編碼的對(duì)照表，這是編碼的最后成果。第四十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.3地理對(duì)象的空間關(guān)系2.3.1空間關(guān)系點(diǎn)線面點(diǎn)線面第四十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五鄰接相交重合相離包含點(diǎn)—點(diǎn)點(diǎn)—線點(diǎn)—面線—面面—面線—線空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.3.1空間關(guān)系第四十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.3地理對(duì)象的空間關(guān)系2.3.2拓?fù)潢P(guān)系1、定義：拓?fù)涫茄芯繋缀螌?duì)象在彎曲或拉伸等變換下仍保持不變的性質(zhì)。所謂拓?fù)潢P(guān)系是指明確定義物體之間的空間關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。2、拓?fù)湓兀?/p>

點(diǎn)：孤立點(diǎn)、線的端點(diǎn)、面的首尾點(diǎn)、鏈的連接點(diǎn)

線：兩結(jié)點(diǎn)之間的有序弧段，包括鏈、弧段和線段面：若干弧段組成的多邊形第四十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.3地理對(duì)象的空間關(guān)系點(diǎn):面:弧:起點(diǎn)終點(diǎn)中間點(diǎn)弧段1弧段3弧段2弧段4第四十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五（1）連通性（弧段與節(jié)點(diǎn)的關(guān)系）：以弧段——節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)來確定弧段與弧段之間的連通性。多用于路經(jīng)分析、最佳路徑分析、網(wǎng)絡(luò)流程分析等。（2）關(guān)聯(lián)性（節(jié)點(diǎn)與弧段的關(guān)系）：描述的是與節(jié)點(diǎn)相連的弧段。（3）多邊形區(qū)域定義（多邊形與弧段的關(guān)系）：多邊形由一組封閉的線來表示。（4）鄰接性（弧段與多邊形的關(guān)系）：用多邊形——弧段結(jié)構(gòu)來確定多邊形相互之間的鄰接關(guān)系?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.3地理對(duì)象的空間關(guān)系4、點(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系第四十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五35824161246837591112連通性、方向性10地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)第四十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五弧段起點(diǎn)終點(diǎn)136235358454512683742816941弧段起點(diǎn)終點(diǎn)123456789連通性、方向性地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)35824161246837591112第四十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五連通性、方向性弧段起點(diǎn)終點(diǎn)1362353584545126837428169411234567891-0000100020-1101000301-0010004010-0010150000-0001611100-0007000100-0080000000-1900011001-123456789123456789空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第四十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五節(jié)點(diǎn)弧段18，9，525，7，1031，2，644，7，9，1252，3，4，1161，11，8關(guān)聯(lián)性（節(jié)點(diǎn)與弧段的關(guān)系）空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)35824161246837591112第五十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五多邊形區(qū)域定義多邊形弧段P1a,b,c;gP2f,b,dP3c,f,eP4g多邊形弧段P1P2P3P4空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第五十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五弧段左多邊形右多邊形aP0P1bP2P1cP3P1dP0P2eP0P3fP3P2gP1P4鄰接性、多邊形區(qū)域定義弧段左多邊形右多邊形abcdefg空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第五十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)—關(guān)系表表2-1面域與弧段的拓?fù)潢P(guān)系面域 弧段 P1 a,b,c,-gP2 b,d,f P3 c,f,e P4 g 表2-2結(jié)點(diǎn)與弧段的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點(diǎn) 弧段 A a,c,e B a,d,b C d,e,f D b,f,c E g 表2-3弧段與結(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系弧段 結(jié)點(diǎn) a A,B b B,D c D,A d B,C e C,A f C,D g E,E

表2-4弧段與面域的拓?fù)潢P(guān)系弧段左鄰面右鄰面a P0 P1b P2 P1c P3 P1d P0 P2e P0 P3f P3 P2g P1

空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第五十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.3.3、方向空間關(guān)系1、方向關(guān)系描述方向關(guān)系又稱為方位關(guān)系、延伸關(guān)系，它定義了地物對(duì)象之間的方位Restricted_East(Pi,Qi)=X(Pi)>X(Qi)AndY(Pi)=Y(Qi)Restricted_South(Pi,Qi)=X(Pi)=X(Qi)AndY(Pi)<Y(Qi)Restricted_West(Pi,Qi)=X(Pi)<X(Qi)AndY(Pi)=Y(Qi)Restricted_North(Pi,Qi)=X(Pi)=X(Qi)AndY(Pi)>Y(Qi)North_West(Pi,Qi)=X(Pi)<X(Qi)AndY(Pi)>Y(Qi)North_East(Pi,Qi)=X(Pi)>X(Qi)AndY(Pi)>Y(Qi)South_West(Pi,Qi)=X(Pi)<X(Qi)AndY(Pi)<Y(Qi)South_East(Pi,Qi)=X(Pi)>X(Qi)AndY(Pi)<Y(Qi)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第五十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.3.3、方向空間關(guān)系2、方向關(guān)系識(shí)別

MBR（MinimumBoundingRectangle）——空間目標(biāo)的外切矩形。為了確定目標(biāo)之間是否具有某種方向關(guān)系，首先可判斷目標(biāo)之間的MBR是否具有該關(guān)系，然后再利用點(diǎn)—點(diǎn)關(guān)系進(jìn)一步進(jìn)行關(guān)系判斷，確定具體的關(guān)系。X1,y1X2,y2空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第五十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.3.4、度量空間關(guān)系分析1、空間指標(biāo)量算定量量測(cè)區(qū)域空間指標(biāo)和區(qū)域地理景觀間的空間關(guān)系是地理信息系統(tǒng)特有的能力。幾何指標(biāo)：位置、長(zhǎng)度、面積、體積、形狀、方位等。自然地理參數(shù)：坡度、坡向、地表福照度、地形起伏度、河網(wǎng)密度、切割程度、通達(dá)性等。人文地理指標(biāo)：集中指標(biāo)、區(qū)位商、差異指數(shù)、地理關(guān)聯(lián)指數(shù)、吸引范圍、交通便利程度、人口密度等。空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第五十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.3.4、度量空間關(guān)系分析2、地理空間的距離度量（1）大地測(cè)量距離：沿著地球大圓經(jīng)過兩個(gè)城市中心的距離。（2）曼哈頓距離：維度差加上經(jīng)度差。（3）旅行時(shí)間距離：從一個(gè)城市到另一個(gè)城市的最短的時(shí)間。（4）詞典距離：在一個(gè)固定的地名冊(cè)中一系列城市中他們位置之間的絕對(duì)差值?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第五十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五（1）定義：

它是指通過記錄地理實(shí)體坐標(biāo)的方式精確地表示點(diǎn)、線、面等實(shí)體的空間位置和形狀，是人們較為習(xí)慣的一種表示空間數(shù)據(jù)的方法。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)能更精確地定義位置、長(zhǎng)度和大小。2.4矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其編碼

除數(shù)學(xué)上的精確坐標(biāo)假設(shè)外，矢量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是以隱式關(guān)系以最小的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)復(fù)雜的數(shù)據(jù)。2.4.1、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第五十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五矢量數(shù)據(jù)模型（隱式）Id，屬性值，（x1,y1)Id，屬性值（x2,y2)Id，屬性值，（x1,y1),(x2,y2)…(x5,y5)12345123456789Id，屬性值，（x1,y1),(x2,y2)…(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第五十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.4.2矢量數(shù)據(jù)的編碼方法編碼的內(nèi)容點(diǎn)實(shí)體

線實(shí)體

面實(shí)體編碼方法

坐標(biāo)序列法（實(shí)體式）樹狀索引編碼法(索引式)雙重獨(dú)立式（半顯示）

鏈狀雙重獨(dú)立式（全顯示）無拓?fù)潢P(guān)系有拓?fù)潢P(guān)系空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第六十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容

標(biāo)識(shí)碼屬性碼空間對(duì)象編碼唯一連接空間和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獨(dú)立編碼點(diǎn):(x,y)線:(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)面:(x1,y1

),(x2,y2

),…,(x1,y1

)點(diǎn)位字典點(diǎn):點(diǎn)號(hào)文件線:點(diǎn)號(hào)串面:點(diǎn)號(hào)串點(diǎn)號(hào)XY1112223344………n5566存儲(chǔ)方法空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第六十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五點(diǎn)實(shí)體唯一識(shí)別符類型簡(jiǎn)單點(diǎn)文字說明結(jié)點(diǎn)序列號(hào)坐標(biāo)（X，y）有關(guān)的屬性簡(jiǎn)單點(diǎn)符號(hào)比例尺方向文字說明字符大小方向字體排列結(jié)點(diǎn)符號(hào)指針與線相交的角度其它相關(guān)的屬性地理信息系統(tǒng)第六十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五線實(shí)體唯一標(biāo)識(shí)碼線標(biāo)識(shí)碼起始點(diǎn)終止點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)序列顯示信息非幾何屬性空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)矢量數(shù)據(jù)的編碼方法第六十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五

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，因此多邊形矢量編碼比點(diǎn)、線實(shí)體的矢量編碼要復(fù)雜得多，也更為重要。（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。（3）專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?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)矢量數(shù)據(jù)的編碼方法第六十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五坐標(biāo)序列法Id，屬性值，（x1,y1)Id，屬性值，（x2,y2)Id，屬性值，（x1,y1),(x2,y2)…(x5,y5)12345123456789Id，屬性值，（x1,y1),(x2,y2)…(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第六十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五地理信息系統(tǒng)12345678910111213141516171819202122ABCDEⅠⅡⅢⅤⅣⅥⅦⅨⅧⅩ2324252627特征碼位置坐標(biāo)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)第六十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五12345678910111213141516171819202122ABCDEⅠⅡⅢⅤⅣⅥⅦⅨⅧⅩ特征碼位置坐標(biāo)AX1,y1;x18,y18;x23,y23;x22,y22;x24,y24;x20,y20;x19,y19;x14,y14;x15,y15;x16,y16;x17,y17;x1,y1;BX10,y10;x11,y11;x12,y12;x13,y13;x14,y14;x19,y19;x20,y20;x24,y24;x21,y21;x10,y10;CX7,y7;x8,y8;x9,y9;x10,y10;x21,y21;x24,y24;x22,y22;x23,y23;x7,y7;DX1,y1;x2,y2;x3,y3;x4,y4;x5,y5;x6,y6;x7,y7;x23,y23;x18,y18;x1,y1;EX25,y25;x26,y26;x27;y27;2324252627空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第六十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)坐標(biāo)序列法優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，顯示容易缺點(diǎn)：1、相鄰多邊形的公共邊界要數(shù)字化兩遍，造成數(shù)據(jù)冗余存儲(chǔ)，可能導(dǎo)致輸出的公共邊界出現(xiàn)間隙或重疊。2、缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓?fù)潢P(guān)系3、島只能作為一個(gè)簡(jiǎn)單圖形，沒有建立與外界多邊形的聯(lián)系。第六十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五123456789101112131416171819202122ABCDEⅠⅡⅢⅤⅣⅥⅦⅨⅧⅩ2324252627多邊形索引文件空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第六十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五123456789101112131416171819202122ABCDEⅠⅡⅢⅤⅣⅥⅦⅨⅧⅩ2324252627多邊形索引文件AⅨⅤⅧⅩBⅦⅥⅨCDEⅢⅨⅫⅤⅠⅢⅩⅡⅡ空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第七十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五123456789101112131416171819202122ABCDEⅠⅡⅢⅤⅣⅥⅦⅨⅧⅩ2324252627邊界線點(diǎn)索引文件空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第七十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五123456789101112131416171819202122ABCDEⅠⅡⅢⅤⅣⅥⅦⅨⅧⅩ2324252627邊界線點(diǎn)索引文件1234567Ⅰ252627Ⅱ723ⅢⅣ11823ⅥⅤⅦⅧⅨⅩ空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第七十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五樹狀索引法的優(yōu)缺點(diǎn)樹狀索引結(jié)構(gòu)消除了相鄰多邊形邊界的數(shù)據(jù)冗余和不一致的問題，在簡(jiǎn)化過于復(fù)雜的邊界線或合并多邊形時(shí)可不必改造索引表，鄰域信息和島狀信息可通過對(duì)多邊形文件的線索引處理得到，但比較繁瑣，因而給鄰域函數(shù)運(yùn)算、消除無用邊、處理島狀信息以及檢查拓?fù)潢P(guān)系等帶來一定的困難，而且兩個(gè)編碼表都要以人工方式建立、工作量大且容易出錯(cuò)?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第七十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五雙重獨(dú)立式DIME(DuallndependentMapEncoding)線號(hào)左多邊形右多邊形起點(diǎn)終點(diǎn)aOA18bOA21cOB32dOB43eOB54fOC65gOC76hOC87iCA89jCB95kCD1210lCD1112mCD1011nBA92這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)除了通過線文件生成面文件外，還需要點(diǎn)文件空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第七十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五鏈狀雙重獨(dú)立式鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是DIME數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。在DIME中，一條邊只能用直線兩端點(diǎn)的序號(hào)及相鄰的面域來表示，而在鏈狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，將若干直線段合為一個(gè)弧段（或鏈段），每個(gè)弧段可以有許多中間點(diǎn)。在鏈狀雙重獨(dú)立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，主要有四個(gè)文件：多邊形文件、弧段文件、弧段坐標(biāo)文件、結(jié)點(diǎn)文件?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第七十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五弧段文件弧段號(hào)起始點(diǎn) 終結(jié)點(diǎn) 左多邊形 右多邊形 a 5 1 O Ab 8 5 E Ac 16 8 E Bd 19 5 O Ee 15 19 O Df 15 16 D Bg 1 15 O Bh 8 1 A Bi 16 19 D Ej 31 31 B C 弧段坐標(biāo)文件弧段號(hào) 點(diǎn)號(hào) a 5,4,3,2,1 b 8,7,6,5 c 16,17,8 d 19,18,5 e 15,23,22,21,20,19 f 15,16, g 1,10,11,12,13,14,15 h 8,9,1 i 16,19 j 31,30,29,28,27,26,25,24,31 鏈狀雙重獨(dú)立式多邊形文件多邊形號(hào) 弧段號(hào) A h,b,a B g,f,c,h,-j C j D e,i,f E e,i,d,b

結(jié)點(diǎn)文件結(jié)點(diǎn)弧段號(hào)a,h,ga,b,dh,c,b15e,f,g16c,i,f19d,e,i地理信息系統(tǒng)第七十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五雙重獨(dú)立編碼（拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）多邊形網(wǎng)絡(luò)完全綜合成一個(gè)整體，沒有重疊和漏洞，也沒有過多的冗余數(shù)據(jù)。全部多邊形、鏈、屬性數(shù)據(jù)均為內(nèi)部連接在一起的整體單元的一部分，可以進(jìn)行任何類型的鄰域分析。多邊形嵌套多邊形不受限制，可以無限地嵌套。數(shù)據(jù)庫的位置精度只受數(shù)字化精度和計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的限制。便于數(shù)據(jù)共享。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：拓?fù)浔肀仨氃谝婚_始就創(chuàng)建，這需要一定時(shí)間和存儲(chǔ)空間。一些簡(jiǎn)單操作，如圖形顯示需要的是空間坐標(biāo)而非拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，沒有必要建立繁瑣的拓?fù)浔怼？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第七十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.4.3矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)表達(dá)屬性特征類型類別特征：是什么說明信息：同類目標(biāo)的不同特征屬性特征表達(dá)類別特征：類型編碼說明信息：屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表格屬性表的內(nèi)容取決于用戶圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接通過目標(biāo)識(shí)別符或內(nèi)部記錄號(hào)實(shí)現(xiàn)。空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.4矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其編碼第七十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容

標(biāo)識(shí)碼屬性碼空間對(duì)象編碼唯一連接空間和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獨(dú)立編碼點(diǎn):(x,y)線:(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)面:(x1,y1

),(x2,y2

),…,(x1,y1

)點(diǎn)位字典點(diǎn):點(diǎn)號(hào)文件線:點(diǎn)號(hào)串面:點(diǎn)號(hào)串點(diǎn)號(hào)XY1112223344………n5566存儲(chǔ)方法空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第七十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五P1P2A1B1B2A4A2B3B4A5A7A3A6空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)屬性編碼第八十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐標(biāo)關(guān)聯(lián)的線目標(biāo)P1P201143，256P2P302157，298…………點(diǎn)狀地物空間數(shù)據(jù)表目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐標(biāo)串起點(diǎn)、終點(diǎn)、左面、右面A1T30462，…256A2A375157，…45…………線狀地物空間數(shù)據(jù)表目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼邊界線目標(biāo)B1B705A2，A3B2B705A3，A4B3B705A5，A6B4B776A6，A7面狀地物空間數(shù)據(jù)表地理信息系統(tǒng)第八十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五地物編碼地物名稱幾何類型制圖顏色制圖符號(hào)編碼屬性表名P201三角點(diǎn)點(diǎn)狀黑色10302controlpointP302導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)狀黑色10308ControlpointB705房屋面狀黃色40302BuildingB772池塘面狀藍(lán)色61277WaterbodyB774耕地面狀品紅61327LanduseB776林地面狀綠色61335LanduseT304道路線狀紅色20735RoadA375房屋邊界線狀黑色30725無A376地類界線狀綠色30832無地物類型特征與制圖屬性表空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第八十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五目標(biāo)標(biāo)識(shí)控制點(diǎn)等級(jí)精度測(cè)量年限測(cè)量單位P1三等0.041965國測(cè)局P2四等0.081984地震局目標(biāo)標(biāo)識(shí)所有者建筑日期建筑單位建筑面積樓層B1西安市1985中南三建72857B2西安市1988陜一建134257B3長(zhǎng)大2002中天237514目標(biāo)標(biāo)識(shí)等級(jí)路面材料寬度修建日期管理單位A1高速水泥501994省公路局PointcotrolBuildingRoad空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第八十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)表達(dá)點(diǎn)狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐標(biāo)關(guān)聯(lián)的線目標(biāo)精度控制點(diǎn)等級(jí)測(cè)量單位測(cè)量年限線狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐標(biāo)串起點(diǎn)、終點(diǎn)、左面、右面路面材料等級(jí)修建時(shí)間寬度管養(yǎng)單位…………面狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼邊界目標(biāo)號(hào)建筑日期所有者建筑面積建筑單位結(jié)構(gòu)……空間對(duì)象地物編碼地物名稱制圖顏色幾何類型制圖符號(hào)編碼屬性表明地物類型特征與制圖屬性空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第八十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.5柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及編碼2.5.1柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、定義柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。第八十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.5柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及編碼點(diǎn)：用一個(gè)柵格單元表示；線：用沿線走向的一組相鄰柵格單元表示；面：用記有區(qū)域?qū)傩缘南噜彇鸥駟卧募媳硎?；第八十六頁，共一百四十九頁，編輯?023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)點(diǎn)線面第八十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五Y：列X：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率2、柵格像元參數(shù)——形狀與大小空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第八十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五〔d〕正方形形狀空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第八十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五大小3333柵格象元的大小與描述實(shí)體的近似程度及存儲(chǔ)的空間相矛盾

空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第九十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)（1）保證精度避免輪廓特征過分平滑化；避免損失小圖斑；避免損失狹小圖斑；（2）注意與其他數(shù)據(jù)系統(tǒng)相匹配（3）注意適應(yīng)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理能力。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格象元的大小確定的原則：第九十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第九十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五3、決定柵格單元代碼的方式(1)、數(shù)據(jù)來源在專題地圖上均勻劃分表格，每個(gè)單位格覆蓋部分的屬性數(shù)據(jù)即成為圖中各點(diǎn)的值。用數(shù)字化儀跟蹤，得到矢量結(jié)構(gòu)，再轉(zhuǎn)換成柵格結(jié)構(gòu)。用掃描儀數(shù)字化，逐點(diǎn)掃描專題地圖，將掃描數(shù)據(jù)重采樣或重編碼，就得到柵格數(shù)據(jù)文件。分類影像輸入：將經(jīng)過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。空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第九十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五(2）、柵格單元代碼的確定B連續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物重要性法A分類較細(xì)、地物斑塊較小AB百分比法為了逼近原始數(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。

空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)面積占優(yōu)中心點(diǎn)法第九十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.5.2編碼方法1、直接?xùn)鸥窬幋aAAAA

ABBB

ABBBAAAB

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，通常是以左上角開始逐行逐列存貯。如上例存貯順序?yàn)椋篈AAAABBBAABBAAAB

空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.5柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及編碼第九十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五行序空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第九十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五行主序空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第九十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五Morton空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第九十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五Peano—Hilbert空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第九十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五對(duì)角線法空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五螺旋地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)編碼方法第一百零一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.5.2編碼方法1、直接?xùn)鸥窬幋a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。2、壓縮編碼方法目的：用盡可能小的數(shù)據(jù)量來記錄盡可能多的信息。可分為信息有損編碼和信息無損編碼。方法：游程長(zhǎng)度編碼、鏈碼、塊碼、四叉樹編碼、八叉數(shù)編碼?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.5柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及編碼第一百零二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五1、游程長(zhǎng)度編碼(Run—LengthCodes)

044

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00000888基本思想：對(duì)于一幅柵格圖像，常有行（列）方向上相鄰的若干點(diǎn)具有相同的屬性代碼，因而可采取某種壓縮方法壓縮那些重復(fù)的記錄內(nèi)容。方法：游程長(zhǎng)度編碼是按行幀序存儲(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)。空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百零三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五044

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000008880，1；4，2；7，5；4，5；7，3；4，4；8，2；7，2；0，2；4，1；8，3；7，2；0，2；8，4；7，1；8，1；0，3；8，5；0，4；8，4；0，5；8，3；（1）0，1；4，3；7，8；4，5；7，8；4，4；8，6；7，8；0，2；4，3；8，6；7，8；0，2；8，6；7，7；8，8；0，3；8，8；0，4；8，8；0，5；8，8；（2）方案一：44+1=45方案二：44直接?xùn)鸥窬幋a：8×8×3=192空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百零四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五044

7777744444

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88

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888

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7

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888888888

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8880，1；4，2；7，5；4，5；7，3；4，4；8，2；7，2；0，2；4，1；8，3；7，2；8，25；（3）跨行壓縮空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百零五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五特點(diǎn)：壓縮效率比較高，其程度與圖的復(fù)雜程度成正比，且易于檢索、疊加、合并等操作，運(yùn)算簡(jiǎn)單。適用于機(jī)器存儲(chǔ)量小，數(shù)據(jù)需大量壓縮，而又要避免復(fù)雜的編碼、解碼運(yùn)算，增加處理和操作時(shí)間的情況。空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百零六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2、塊碼(BlockCodes)

基本思想：

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。塊式編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置(行號(hào)，列號(hào))、半徑和屬性，再加上記錄單元的代碼組成。如圖：空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百零七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2、塊碼(BlockCodes)

044

7777744444

7774444

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77004

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7

80008888800008888

00000888（1，1，1，0）；（4，1，2，0）；（6，1，3，0）；（7，4，1，0）；（8，4，1，0）；（8，5，1，0）；（1，2，1，4）；（1，3，1，4）；（2，1，2，4）；（2，3，3，4）；（2，5，1，4）；（1，4，1，7）；（1，5，1，7）；（1，6，1，7）；（1，7，2，7）；（2，6，1，7）；（3，7，2，7）；（5，7，1，7）；（3，5，2，8）；（4，4，1，8）；（5，3，1，8）；（5，4，2，8）；（5，6，1，8）；（5，8，1，8）；（7，5，1，8）；（6，6，3，8）；數(shù)據(jù)量：26×4=104空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百零八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2、塊碼(BlockCodes)

特點(diǎn)：具有可變的分辨率，即當(dāng)代碼變化小時(shí)圖塊大，表明在區(qū)域圖斑內(nèi)部分辨率低；反之以小塊記錄區(qū)域邊界地段分辨率高，以此達(dá)到壓縮的目的。塊碼與游程長(zhǎng)度編碼相似，隨著圖形復(fù)雜程度的提高而降低效率，即圖斑越大，壓縮比越高；圖斑越破碎，壓縮比越低。塊碼在合并、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)算并不適應(yīng)，必須再轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)形式才能順利進(jìn)行?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百零九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五（3）鏈?zhǔn)骄幋a(ChainCodes)（弗里曼編碼、邊界鏈碼）01234567基本原理：以多邊形的邊界為基本單元編碼，它是由某一原點(diǎn)開始并按某些基本方向確定的單位矢量。044

7777744444

7774444

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00000888屬性值為“4”的多邊形：

1，2，0，1，0，3，3，5，4，6，7，空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百一十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五特點(diǎn)：可以有效地壓縮柵格數(shù)據(jù)，而且對(duì)于估算面積、長(zhǎng)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(chǔ)圖形數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)是對(duì)邊界進(jìn)行合并和插入等修改編輯工作比較困難，對(duì)局部的修改將改變整體結(jié)構(gòu)、效率較低，而且由于鏈碼是以每個(gè)區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)邊界，相鄰區(qū)域的邊界將被重復(fù)存儲(chǔ)從而產(chǎn)生冗余。（3）鏈?zhǔn)骄幋a(ChainCodes)（弗里曼編碼、邊界鏈碼）空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百一十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五（4）四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

基本思想：將一幅柵格地圖或圖像等分為四部分，逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值。如果某個(gè)子區(qū)的所有格網(wǎng)值都具有相同的值，則這個(gè)子區(qū)就不再繼續(xù)分割，否則還需按該子區(qū)再分割成四個(gè)子區(qū)，這樣依次地分割，直至每個(gè)子區(qū)都具有相同的屬性值或灰度為止。編碼值：葉子值+地址值空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百一十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五ENSW空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百一十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五（4）四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

編碼值：9，9，9，9，0，0，9，0，0，9，0，0，0，0，0，7，0，0，7地址值：NW（1，0）NE（1，1）SW（0，0）EW（0，1）1，0，1，1，1，0，0，0，1，1高度第三層第二層第一層空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百一十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五優(yōu)點(diǎn)：容易而有效地計(jì)算多邊形的數(shù)量特征；陣列各部分的分辨率是可變的，邊界復(fù)雜部分四叉樹越高即分級(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)又可減少存儲(chǔ)量。柵格到四叉樹及四叉樹到簡(jiǎn)單柵格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換比其他壓縮方法容易。多邊形中嵌套異類小多邊形的表示較為方便。（4）四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換不定性，即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)，不利于形狀分析和模式區(qū)別?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百一十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五（5）八叉樹編碼八叉樹結(jié)構(gòu)就是將空間區(qū)域不斷地分解為八個(gè)同樣大小的子區(qū)域(即將一個(gè)六面的立方體再分解為八個(gè)相同大小的小立方體)，同—區(qū)域的屬性相同。八叉樹主要用來解決地理信息系統(tǒng)中的三維問題?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)編碼方法第一百一十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567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四叉樹編碼空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百一十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.5.3柵格數(shù)據(jù)組織空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百一十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五柵格數(shù)據(jù)組織柵格數(shù)據(jù)文件像元1X坐標(biāo)Y坐標(biāo)層2屬性值層1屬性值…層n屬性值…像元2像元n柵格數(shù)據(jù)文件層1像元1層2…X,Y,屬性值像元2X,Y,屬性值……像元nX,Y,屬性值層n柵格數(shù)據(jù)文件層1多邊形1層2…屬性值像元1坐標(biāo)…多邊形N像元n坐標(biāo)層n空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百一十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.5.4柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)離散的量化柵格值表示空間對(duì)象位置隱含,屬性明顯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易與遙感數(shù)據(jù)結(jié)合,但數(shù)據(jù)量大幾何和屬性偏差面向位置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),難以建立空間對(duì)象之間的關(guān)系空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百二十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五abc345abcac距離:7/4(5)面積:7(6)幾何偏差屬性偏差空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百二十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)§2.6兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)換2.6.1兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較第一百二十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五矢量數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：表示地理數(shù)據(jù)的精度較高嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量小完整的描述空間關(guān)系圖形輸出精確美觀圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新、綜合都能實(shí)現(xiàn)面向目標(biāo)，不僅能表達(dá)屬性，而且能方便的記錄每個(gè)目標(biāo)的具體屬性信息缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜矢量疊置較為復(fù)雜數(shù)學(xué)模擬比較困難技術(shù)復(fù)雜，特別是軟硬件柵格數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單空間數(shù)據(jù)的疊置和組合方便各類空間分析很易于進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬方便缺點(diǎn)：圖形數(shù)據(jù)量大用大像元減少數(shù)據(jù)量時(shí)，精度和信息量受損地圖輸出不美觀難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系投影變換比較費(fèi)時(shí)空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百二十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇原則要素還是位置？可獲取的數(shù)據(jù)定位要素的必要精度需要什么類型的要素需要什么類型的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)所需空間分析類型生產(chǎn)地圖類型空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百二十四頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2.6.2兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換1、矢量向柵格的轉(zhuǎn)換行I列JXYO（0，0）（xmin,ymin)（xmax,ymax)△x△y空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百二十五頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五行I列JXYO（0，0）（xmin,ymin)（xmax,ymax)P1、點(diǎn)的轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)2.6.2兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換第一百二十六頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五2、線的轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百二十七頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五線段的轉(zhuǎn)換過程（1）由（x1，y1）確定起點(diǎn)所在的行列號(hào)（i1，,j1)；（2）由（x2，y2）確定終點(diǎn)所在的行列號(hào)（i2，,j2)；（i2〈i1）（3）根據(jù)i1，i2推斷直線經(jīng)過的行i2+1，i2+2,…i1-1；（4）計(jì)算直線i2+1行的中心坐標(biāo)x，再根據(jù)△x和xmin來確定列號(hào)j2+1；（5）以此類推，確定直線經(jīng)過的每一個(gè)網(wǎng)格；（6）用本直線的屬性值填充各個(gè)網(wǎng)格?？臻g數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百二十八頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五多邊形數(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）3、面的轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百二十九頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五邊界代數(shù)算法（任伏虎）原理初始化柵格陣列，使各柵格陣列的值為0，若填充多邊形編號(hào)為a的區(qū)域，即是將區(qū)域內(nèi)的柵格點(diǎn)的值變?yōu)閍，而區(qū)域外各點(diǎn)仍保持原值零。以柵格行列為參考坐標(biāo)軸，由多邊形邊界上某點(diǎn)為起始點(diǎn)，順時(shí)針?biāo)阉鬟吔缇€，當(dāng)邊界線段位上行時(shí)，位于搜索邊界線左側(cè)的具有相同行坐標(biāo)的所有柵格點(diǎn)被減去a，當(dāng)邊界線下行時(shí)，則將邊界線左邊所有具有相同行坐標(biāo)的柵格點(diǎn)加上一個(gè)行值。當(dāng)沿邊界線搜索運(yùn)算一周或到起始點(diǎn)后，所有多邊形內(nèi)部的柵格點(diǎn)都被賦值a，而多邊形外柵格點(diǎn)的值不變。空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)第一百三十頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000-a-a000000-a-a-a00000-a-a000000-a-a00000000aaaa00空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)邊界代數(shù)算法（任伏虎）第一百三十一頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五邊界代數(shù)算法

空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)邊界代數(shù)算法（任伏虎）第一百三十二頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五由多個(gè)多邊形組成線號(hào)與多邊形的對(duì)應(yīng)關(guān)系線號(hào)左多邊形右多邊形a0n1bn20cn3n2dn1n2en30fn3n1空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)邊界代數(shù)算法（任伏虎）第一百三十三頁，共一百四十九頁，編輯于2023年，星期五多邊形n1：線a上行-n1,下行+n1線d上行+n1,線f下行+n1,多邊形n2：線b上行+n2,下行-n2線c上行-n2,線d上行-n2,多邊形n3：線e下行-n3,上行+n3線c上行+n3,線f下行-n3,空間數(shù)據(jù)的表達(dá)地理信息系統(tǒng)按線號(hào)排列線a上行+0(左)-n1(右)下行-0(左)+n1(右)線b上行+n2(左)-0(右)下行-n2(左)+0(右)線c上行+n3(左)-n2(右)線d上行+n1(左)-n2(右)線e上行+n3(左)-0(右)下行-n3