地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用課件

緒論§1-1GIS概念§1-2GIS發(fā)展§1-3GIS構(gòu)成§1-4GIS功能和應(yīng)用二、信息與數(shù)據(jù)三、地理信息與地學(xué)信息四、信息系統(tǒng)和GIS一、國(guó)際GIS的發(fā)展二、我國(guó)GIS的發(fā)展一、GIS組成二、硬件配置三、軟件配置一、GIS功能二、GIS應(yīng)用一、例子§1-5GIS相關(guān)學(xué)科一、GIS構(gòu)成二、GIS學(xué)科樹一、GIS相關(guān)學(xué)科一、例子如何為一公園選擇合理位置？依山傍水；交通方便；較安靜……要求方案2條件2方案1條件1§1-1GIS概念返回處理、分析空間分析算法現(xiàn)實(shí)世界獲取水系信息地形信息道路信息植被信息等+++空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)二、信息與數(shù)據(jù)1、信息1）定義：信息是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映。它以文字、數(shù)據(jù)、符號(hào)、聲音、圖象等形式記錄下來(lái)，進(jìn)行傳遞和處理,為人們的生產(chǎn)，建設(shè)，管理等提供依據(jù)。2）信息的特性：A、客觀性：任何信息都是與客觀事實(shí)相聯(lián)系的，這是信息的正確性和精確度的保證。B、適用性：?jiǎn)栴}不同，影響因素不同，需要的信息種類是不同的。信息系統(tǒng)將地理空間的巨大數(shù)據(jù)流收集，組織和管理起來(lái)，經(jīng)過(guò)處理、轉(zhuǎn)換和分析變?yōu)閷?duì)生產(chǎn)、管理和決策具有重要意義的有用信息，這是由建立信息系統(tǒng)的明確目的性所決定的。如股市信息，對(duì)于不會(huì)炒股的人來(lái)說(shuō)，毫無(wú)用處，而股民們會(huì)根據(jù)它進(jìn)行股票的購(gòu)進(jìn)或拋出，以達(dá)到股票增值的目的。C、傳輸性：信息可在信息發(fā)送者和接受者之間進(jìn)行傳輸信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)，被形象地稱為“信息高速公路”。D、共享性：信息與實(shí)物不同，信息可傳輸給多個(gè)用戶，為用戶共享，而其本身并無(wú)損失，這為信息的并發(fā)應(yīng)用提供可能性。

§1-1GIS概念2、數(shù)據(jù)§1-1GIS概念指輸入到計(jì)算機(jī)并能被計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的數(shù)字、文字、\符號(hào)、聲音、圖象等符號(hào)。數(shù)據(jù)是對(duì)客觀現(xiàn)象的表示，數(shù)據(jù)本身并沒(méi)有意義。數(shù)據(jù)的格式往往和具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有關(guān)，隨載荷它的物理設(shè)備的形式而改變。

3、兩者關(guān)系（有人認(rèn)為，輸入的都叫數(shù)據(jù)，輸出的都叫信息，其實(shí)不然）。數(shù)據(jù)是信息的表達(dá)、載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是形與質(zhì)的關(guān)系。只有數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體行為產(chǎn)生影響才成為信息，數(shù)據(jù)只有經(jīng)過(guò)解釋才有意義，成為信息。例如“1、”“0”獨(dú)立的1、0均無(wú)意義。當(dāng)它表示某實(shí)體在某個(gè)地域內(nèi)存在與否，它就提供了“有”“無(wú)”信息，當(dāng)用它來(lái)標(biāo)識(shí)某種實(shí)體的類別時(shí)，它就提供了特征碼信息。

返回三、地理信息與地學(xué)信息§1-1GIS概念1、地理信息

1）定義：

指與研究對(duì)象的空間地理分布有關(guān)的信息。它表示地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征，相互聯(lián)系和變化規(guī)律的圖、文、聲、像等的總稱。2）特點(diǎn)：A、地域性：（是地理信息區(qū)別于其它類型信息的最顯著標(biāo)志）。地理信息屬于空間信息，位置的識(shí)別與數(shù)據(jù)相聯(lián)系，它的這種定位特征是通過(guò)公共的地理基礎(chǔ)來(lái)體現(xiàn)的。B、多維結(jié)構(gòu)：

指在同一位置上可有多種專題的信息結(jié)構(gòu)。如某一位置上的地理信息包括（例圖）C、時(shí)序特征：時(shí)空的動(dòng)態(tài)變化引起地理信息的屬性數(shù)據(jù)或空間數(shù)據(jù)的變化。因此，一實(shí)時(shí)的GIS系統(tǒng)要求能及時(shí)采集和更新地理信息，使得地理信息具有現(xiàn)勢(shì)性。以免過(guò)時(shí)的信息造成決策的失誤或因?yàn)槿鄙倏煽康膭?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，不能對(duì)變化中的地理事件或現(xiàn)象作出合理的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和科學(xué)論證。例如98年龍王廟特大洪水險(xiǎn)情正是武漢勘測(cè)設(shè)計(jì)院利用先進(jìn)的搖感、GPS技術(shù)測(cè)得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為抗洪決策提供可靠依據(jù)。顯然，如果用過(guò)時(shí)數(shù)據(jù)，這將造成多大的損失，這就是地理信息的時(shí)序特征。

§1-1GIS概念2、地學(xué)信息

與人類居住的地球有關(guān)的信息都是地學(xué)信息。地理信息的信息源是地球表面的巖石圈、水圈、大氣圈和人類活動(dòng)等；地學(xué)信息所表示的信息范圍更廣泛，不僅來(lái)自地表，還包括地下、大氣層甚至宇宙空間。它是人們深入認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)、適度開發(fā)資源、保護(hù)環(huán)境的前提和保證。3、兩者信息源不同返回四、信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)§1-1GIS概念1、信息系統(tǒng)(InformationSystem,IS)1）系統(tǒng)：由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合而成，能完成特定功能的有機(jī)整體。2）信息系統(tǒng)：能對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、加工和再現(xiàn)，并能回答用戶一系列問(wèn)題的系統(tǒng)。具有采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)的能力。3）類型：從適用于不同管理層次角度出發(fā)、信息系統(tǒng)分為下列不同類型。

事務(wù)處理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)：主要支持操作層人員的日常事務(wù)處理，圖書管理，借還書。

決策支持系統(tǒng)：從MIS中獲取信息，進(jìn)行推測(cè)，以輔助決策。

人工智能、專家系統(tǒng)：用計(jì)算機(jī)模仿人類思維過(guò)程進(jìn)行推理，在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用較成功。為有效地對(duì)信息流進(jìn)行控制，組織、管理、充分利用，就需要建立某種信息系統(tǒng)，那么對(duì)地理信息進(jìn)行管理、利用就需要建立地理信息系統(tǒng)。

返回2、地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem,GIS)§1-1GIS概念1）定義：不同領(lǐng)域、不同專業(yè)對(duì)GIS的理解不同，目前沒(méi)有完全統(tǒng)一的被普遍接受的A、GIS是對(duì)地理環(huán)境有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析和研究的一門學(xué)科，它將地理環(huán)境的各種要素，包括它們的空間位置形狀及分布特征和與之有關(guān)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等專題信息以及這些信息之間的聯(lián)系等進(jìn)行獲取、組織、存儲(chǔ)、檢索、分析，并在管理、規(guī)劃與決策中應(yīng)用。B、

為了獲取、存儲(chǔ)、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。---美國(guó)國(guó)家地理信息與分析中心C、是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，以采集、存儲(chǔ)、管理、檢索、分析和描述空間物體的定位分布及與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)，并回答用戶問(wèn)題為主要任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。D、GIS是一種獲取、存儲(chǔ)、檢索、操作、分析和顯示地球空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。--英國(guó)教育部2）理解aGIS是一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，既然是系統(tǒng)，就要具有系統(tǒng)的基本功能，數(shù)據(jù)采集、管理、分析和表達(dá)，所以每個(gè)GIS系統(tǒng)都是由若干具有一定功能的模塊組成。bGIS的處理對(duì)象是有關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)，也就是空間數(shù)據(jù)，為了能對(duì)這些空間數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，定性和定量的描述，決定了GIS要對(duì)空間數(shù)據(jù)按統(tǒng)一地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，這是GIS與其他信息系統(tǒng)不同的根本所在。

返回§1-1GIS概念3、GIS與其它IS之間的關(guān)系和區(qū)別GIS空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)合體返回圖片摘自張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤1）GIS與其它IS之間的關(guān)系（信息系統(tǒng)分類）§1-1GIS概念信息系統(tǒng)（IS)非空間信息系統(tǒng)空間信息系統(tǒng)（SIS）如廠礦企業(yè)管理、財(cái)務(wù)等MIS非地理信息系統(tǒng)CAD/CAM地理信息系統(tǒng)（GIS）專題GIS綜合信息系統(tǒng)地籍信息系統(tǒng)城市管線信息系統(tǒng)城市規(guī)劃與管理IS區(qū)域資源與環(huán)境IS…………返回2）GIS與其它IS的區(qū)別§1-1GIS概念A(yù)、GIS與一般MIS：GIS離不開數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中的一些基本技術(shù)，如數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)檢索等都是GIS廣泛使用的核心技術(shù)。

GIS對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)共同管理、分析和應(yīng)用，而一般MIS（數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)）側(cè)重于非圖形數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)）的優(yōu)化存儲(chǔ)與查詢，即使存儲(chǔ)了圖形，也是以文件的形式存儲(chǔ)，不能對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、檢索、分析，沒(méi)有拓?fù)潢P(guān)系，其圖形顯示功能也很有限。如電話查號(hào)臺(tái)是一個(gè)一般MIS，只能回答用戶詢問(wèn)的電話號(hào)碼，而通信信息系統(tǒng)除了可查詢電話號(hào)碼外，還提供用戶的地理分布、空間密度、最近的郵局等空間關(guān)系信息。返回B、GIS與CAD/CAM§1-1GIS概念管理了圖形數(shù)據(jù)和非空間屬性數(shù)據(jù)的系統(tǒng)不一定是GIS，如ＣＡＤ，ＣＡＭ

GIS與CAD共同點(diǎn)GIS與CAD

不同點(diǎn)都有空間坐標(biāo)系統(tǒng)；都能將目標(biāo)和參考系聯(lián)系起來(lái)；都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系；

都能處理屬性和空間數(shù)據(jù)ＣＡＤ研究對(duì)象為人造對(duì)象—規(guī)則幾何圖形及組合；圖形功能特別是三維圖形功能強(qiáng)，屬性庫(kù)功能相對(duì)較弱；ＣＡＤ中的拓?fù)潢P(guān)系較為簡(jiǎn)單；一般采用幾何坐標(biāo)系。ＧＩＳ處理的數(shù)據(jù)大多來(lái)自于現(xiàn)實(shí)世界，較之人造對(duì)象更復(fù)雜，數(shù)據(jù)量更大；數(shù)據(jù)采集的方式多樣化；GIS的屬性庫(kù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大；強(qiáng)調(diào)對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析，圖形屬性交互使用頻繁；GIS采用地理坐標(biāo)系。返回GIS與CAM

GIS與CAM共同點(diǎn)

GIS與CAM

不同點(diǎn)都有地圖輸出、空間查詢、分析和檢索功能

ＣＡＭ側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動(dòng)符號(hào)化，具有地圖輔助設(shè)計(jì)和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量地圖的輸出機(jī)制；它強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)據(jù)分析，地理數(shù)據(jù)往往缺乏拓?fù)潢P(guān)系；它與數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系通常是一些簡(jiǎn)單的查詢。

CAM是GIS的重要組成部分；綜合圖形和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的空間分析，提供輔助決策信息。

CAM（ComputerAdidMap)--計(jì)算機(jī)地圖系統(tǒng)\計(jì)算機(jī)輔助制圖§1-1GIS概念返回§1-2GIS發(fā)展

GIS起源于人口普查，土地調(diào)查和自動(dòng)制圖，1960年，加拿大測(cè)量學(xué)家R.F.Tomlinson提出了把地圖變成數(shù)字形式的地圖，1963年，又提出GIS這一本術(shù)語(yǔ)，并建立了第一個(gè)GIS___加拿大GIS，隨后GIS以燎原之勢(shì)在全世界迅速發(fā)展起來(lái)。諾基爾。湯姆林遜1、60年代，探索時(shí)期（GIS思想和技術(shù)方法的探索）人們關(guān)注什么是GIS，GIS能干什么。2、70年代，鞏固時(shí)期，（這時(shí)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及其在自然資源和環(huán)境數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用，促進(jìn)GIS迅速發(fā)展）。這期間，發(fā)展研究的重點(diǎn)是空間數(shù)據(jù)處理的算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理這三個(gè)方面。3、80年代，實(shí)破階段，也是GIS普遍發(fā)展和推廣應(yīng)用階段，人們把GIS與RS解決全球性問(wèn)題，如全球沙漠化，全球可居住地評(píng)價(jià)，核擴(kuò)散問(wèn)題等。4、90年代，全面應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)化階段，對(duì)GIS進(jìn)一步研究，研究的內(nèi)容集中在：空間信息分析的新模式和新方法，空間關(guān)系和數(shù)據(jù)模型，人工智能引入等。一、國(guó)際GIS的發(fā)展?fàn)顩r返回二、我國(guó)GIS發(fā)展我國(guó)GIS起步較晚，但發(fā)展較快，分為以下幾個(gè)階段：1、

70年代，準(zhǔn)備階段：一些知名人士GIS先驅(qū)看到GIS的廣闊前景和GIS的重要性，進(jìn)行極積呼吁，為GIS在我國(guó)的發(fā)展奠定了與論準(zhǔn)備基礎(chǔ)并做了一些可行性實(shí)驗(yàn)。2、

80年代，試驗(yàn)起步階段:這期間，我國(guó)在GIS理論探索，規(guī)范探討，軟件開發(fā)，系統(tǒng)建立等方面取得了突破和進(jìn)展，進(jìn)行了一些典型，試驗(yàn)專題試驗(yàn)軟件開發(fā)工作。3、

90年代，我國(guó)GIS發(fā)展階段：我國(guó)改革開放以來(lái)，沿海，治江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的發(fā)展土地的有償使用和外資的引進(jìn)，急需GIS為之服務(wù)，這也推動(dòng)GIS在我國(guó)的全面發(fā)展。4、

96年以來(lái)，是我國(guó)GIS產(chǎn)業(yè)化階段。近幾年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)信息化的基礎(chǔ)設(shè)施和重大信息工程已納入國(guó)家計(jì)劃，一批國(guó)家級(jí)和地方級(jí)的GIS相繼建立并投入運(yùn)行，一批專業(yè)遙感基地已建立，并進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行，一批綜合運(yùn)用“3S”技術(shù)的重點(diǎn)項(xiàng)目已實(shí)施，并在自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)和圖土資源調(diào)查中發(fā)揮效益，一批高等院校開設(shè)了與GIS相關(guān)的新專業(yè)，培養(yǎng)了一大批從事GIS研究與開發(fā)的高層次人才，具有我國(guó)自主版權(quán)的GIS基礎(chǔ)軟件的研制逐步進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化軌道，等等這些都標(biāo)志我國(guó)GIS產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入新的發(fā)展階段?！?-2GIS發(fā)展返回§1-3GIS構(gòu)成從計(jì)算機(jī)的角度看，GIS是由軟件、硬件、數(shù)據(jù)和用戶組成。

用戶軟件硬件地理空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（系統(tǒng)分析與處理的對(duì)象、構(gòu)成系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)）硬件（各種設(shè)備-物質(zhì)基礎(chǔ)）軟件（支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、加工、回答用戶問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)）用戶（GIS服務(wù)的對(duì)象，分為一般用戶和從事建立、維護(hù)、管理和更新的高級(jí)用戶）由于計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和地理信息的時(shí)序特征，硬件壽命3-5年，軟件（5-15年），數(shù)據(jù)（1-2年，5-70年不等）GIS需要不斷維護(hù)、更新，所以用戶要不斷進(jìn)行知識(shí)更新。一、GIS組成返回§1-3GIS構(gòu)成二、硬件配置

數(shù)字化、解析測(cè)圖儀、掃描儀遙感處理設(shè)備等前面說(shuō)過(guò)，GIS作為技術(shù)系統(tǒng)必須具備數(shù)據(jù)的采集、管理、分析、表達(dá)和顯示功能，一定功能必須由一定的軟件、硬件實(shí)現(xiàn)，所以GIS的硬件配置為：

計(jì)算機(jī)硬盤光盤等存儲(chǔ)設(shè)備存貯處理

打印機(jī)繪圖儀顯示終端等輸出服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)適配器、傳輸介質(zhì)、調(diào)制解調(diào)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)隨著網(wǎng)絡(luò)普及，信息共享成為時(shí)代要求，GIS要有網(wǎng)絡(luò)功能輸入功能硬件配置返回§1-3GIS構(gòu)成三、軟件配置

GIS應(yīng)用軟件GIS硬件操作系統(tǒng)GIS專業(yè)平臺(tái)軟件GIS用戶界面GIS數(shù)據(jù)庫(kù)有了計(jì)算機(jī)硬件之后，首先需要OS,DOS,WINDOWS,UNIIX等。裸機(jī)，沒(méi)裝任何OS的機(jī)子，是不能工作的。GIS應(yīng)用軟件在GIS軟件層次的外層，外層以內(nèi)層軟件為基礎(chǔ)，共同完成用戶指定的任務(wù)。

1、GIS軟件層次返回2、GIS基礎(chǔ)軟件主要模塊§1-3GIS構(gòu)成圖形及屬性編輯空間數(shù)據(jù)輸入與轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)空間查詢與空間分析制圖與輸出返回§1-4GIS功能和應(yīng)用GIS能作什么？一、GIS功能

緩沖區(qū)分析疊加分析空間查詢網(wǎng)絡(luò)分析地形分析。。。數(shù)據(jù)采集與輸入數(shù)據(jù)編輯與更新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理空間查詢與分析數(shù)據(jù)顯示與輸出返回?cái)?shù)據(jù)采集與輸入§1-4GIS功能和應(yīng)用現(xiàn)實(shí)世界返回文字報(bào)告、遙感圖象等數(shù)字化儀掃描儀解析測(cè)圖儀鍵盤等編輯、接邊、分層、圖形與屬性連接、加注記等空間數(shù)據(jù)庫(kù)空間查詢§1-4GIS功能和應(yīng)用返回空間數(shù)據(jù)庫(kù)哈爾濱在哪里？空間查詢屬性查詢78路公交經(jīng)過(guò)哪些站？疊加分析§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)

為某工廠選址，首先找出地價(jià)<1萬(wàn)元m;且地形起伏較小的區(qū)域?地價(jià)<1萬(wàn)元m坡度小于3度的地形信息空間檢索返回滿足兩條件的區(qū)域+緩沖區(qū)分析§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)道路的噪音影響范圍?街道中心線空間檢索返回城市環(huán)境評(píng)價(jià)§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)哪條路最近,如何乘車?道路信息空間檢索返回網(wǎng)絡(luò)分析地形分析§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)航道淤積,挖槽方案比較?返回地形信息空間檢索數(shù)據(jù)顯示與輸出§1-4GIS功能和應(yīng)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)各種需求?各種信息空間檢索返回§1-4GIS功能和應(yīng)用二、GIS主要應(yīng)用領(lǐng)域

資源管理區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃災(zāi)害監(jiān)測(cè)環(huán)境評(píng)估作戰(zhàn)指揮交通運(yùn)輸宏觀決策商業(yè)金融、通訊郵電、日常生活等各領(lǐng)域返回資源管理§1-4GIS功能和應(yīng)用GIS最初就是起源于資源清查，是GIS的最基本的職能，目前趨于成熟的主要應(yīng)用領(lǐng)域。資源清查包括土地資源，森林資源和礦產(chǎn)資源的清查、管理、土地利用規(guī)劃，野生動(dòng)物的保護(hù)等。GIS的主要任務(wù)是將各種來(lái)源的數(shù)據(jù)和信息有機(jī)地匯集在一起，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)，疊量分析等功能，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計(jì)和資源現(xiàn)狀分析，從而為資源的合理開發(fā)、利用提供依據(jù)。GIS在國(guó)際上典范中有：A、加拿大應(yīng)用GIS完成全國(guó)土地資源潛力和估算B、利用GIS進(jìn)行世界小麥大面積估產(chǎn)的高準(zhǔn)確率---這些說(shuō)明GIS在資源清查方面的應(yīng)用趨于成熟。返回圖片摘自張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤區(qū)域和城鄉(xiāng)規(guī)劃§1-4GIS功能和應(yīng)用

在進(jìn)行區(qū)域和城鎮(zhèn)規(guī)劃的過(guò)程中，要處理許多不同性質(zhì)和不同特點(diǎn)的問(wèn)題，涉及多方面要素，如資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和金融等，GIS將這些數(shù)據(jù)信息歸算到城市的統(tǒng)一系統(tǒng)之中，最后進(jìn)行城市和區(qū)域多目標(biāo)的開發(fā)和規(guī)劃，包括城鎮(zhèn)總體規(guī)劃，城市建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)，城市環(huán)境選質(zhì)量評(píng)價(jià)，道路交通規(guī)劃，公共設(shè)施配置及城市環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等，這些功能的實(shí)現(xiàn)是以GIS的一些數(shù)據(jù)處理和分析算法加以保證的，如GIS的空間搜索方法，多信息疊加處理和一系列的分析軟件，回歸分析，投入產(chǎn)出計(jì)算，模糊加權(quán)評(píng)價(jià)等。返回圖片摘自張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤災(zāi)害監(jiān)測(cè)§1-4GIS功能和應(yīng)用返回GIS方法和多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、洪水災(zāi)情監(jiān)測(cè)和淹沒(méi)損失估算，確定泄洪區(qū)內(nèi)人員撤退、財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移和救災(zāi)物資供應(yīng)的最佳路線，為救災(zāi)搶險(xiǎn)和防洪決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。圖片摘自張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤環(huán)境評(píng)估§1-4GIS功能和應(yīng)用返回圖片摘自張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤§1-4GIS功能和應(yīng)用返回作戰(zhàn)指揮圖片摘自張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤交通運(yùn)輸§1-4GIS功能和應(yīng)用返回圖片摘自張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤宏觀決策§1-4GIS功能和應(yīng)用返回GIS利用地理數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，可為國(guó)家宏觀決策提供依據(jù)。例如我國(guó)在三峽地區(qū)的研究中通過(guò)利用GIS和機(jī)助制圖的方法，建立環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為三峽工程的宏觀決策提供了建庫(kù)前后環(huán)境變化的數(shù)量，速度和演變趨勢(shì)等可靠數(shù)據(jù)。圖片摘自張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤§1-5GIS相關(guān)學(xué)科返回GIS計(jì)算機(jī)科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)理論軟件工程計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖象處理人工智能網(wǎng)絡(luò)計(jì)算數(shù)學(xué)幾何學(xué)拓?fù)鋵W(xué)統(tǒng)計(jì)分析地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、地學(xué)地圖學(xué)RS、GPS其他應(yīng)用科學(xué)§2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

一、圖形表示二、獲取方式三、組織四、編碼方式返回§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、矢柵一體化概念一、矢、柵比較

四、一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、三個(gè)約定和細(xì)分格網(wǎng)法返回§2-1空間實(shí)體及其描述

一、地理實(shí)體（空間實(shí)體）---GIS處理對(duì)象1、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，武漢就是一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)不能再分割，可以把武漢定為一個(gè)空間實(shí)體，而在大比例尺的武漢市地圖上，武漢的許多房屋，街道都要表達(dá)出來(lái)，所以武漢必須再分割，不能作為一個(gè)空間實(shí)體，應(yīng)將房屋，街道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。返回二、地理實(shí)體的描述——空間數(shù)據(jù)

§2-1空間實(shí)體及其描述

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)）關(guān)系數(shù)據(jù)—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)類型相比，空間數(shù)據(jù)是一種較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，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)返回位置、形狀、尺寸、識(shí)別碼（名稱）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、等級(jí)、類別等時(shí)間特征2、基本特征

2、空間數(shù)據(jù)基本特征返回3、空間數(shù)據(jù)類型1）依據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源的不同分為：地圖數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)影象數(shù)據(jù)2）依據(jù)表示對(duì)象的不同分為：3、空間數(shù)據(jù)類型（續(xù)）返回三、實(shí)體的空間特征

§2-1空間實(shí)體及其描述

（一）空間維數(shù)：有0，1，2，3維之分，點(diǎn)、線、面、體。（二）空間特征類型（三）實(shí)體類型組合返回在地圖上實(shí)體維數(shù)的表示可以改變點(diǎn)---面線（單線河）---面（雙線河），通過(guò)地圖綜合。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1、點(diǎn)狀實(shí)體§2-1空間實(shí)體及其描述

點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)、點(diǎn)狀實(shí)體。點(diǎn)：有特定位置，維數(shù)為0的物體。4）角點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)Vertex：表示線段和弧段上的連接點(diǎn)。1）實(shí)體點(diǎn)：用來(lái)代表一個(gè)實(shí)體。2）注記點(diǎn)：用于定位注記。3）內(nèi)點(diǎn)：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)。返回2、線狀實(shí)體1）實(shí)體長(zhǎng)度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長(zhǎng)2）彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度。3）方向性：如：水流方向，上游—下游，公路，單、雙向之分?！?-1空間實(shí)體及其描述

具有相同屬性的點(diǎn)的軌跡，線或折線，由一系列的有序坐標(biāo)表示，并有如下特性：線狀實(shí)體包括：線段，邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等。返回3、面狀實(shí)體（多邊形）§2-1空間實(shí)體及其描述

面狀實(shí)體的如下特征：1）面積范圍

2）周長(zhǎng)3）獨(dú)立性或與其它地物相鄰如中國(guó)及其周邊國(guó)家4）內(nèi)島嶼或鋸齒狀外形：如島嶼的海岸線封閉所圍成的區(qū)域。5）重疊性與非重疊性：如學(xué)校的分區(qū)，菜市場(chǎng)的服務(wù)范圍等都有可能出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，而一個(gè)城市的各個(gè)城區(qū)一般說(shuō)來(lái)不會(huì)出現(xiàn)重疊。是對(duì)湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。在數(shù)據(jù)庫(kù)中由一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來(lái)表示。返回4、體、立體狀實(shí)體§2-1空間實(shí)體及其描述

返回

立體狀實(shí)體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長(zhǎng)度、寬度及高度等屬性，立體狀實(shí)體一般具有以下一些空間特征：·體積，如工程開控和填充的土方量?！っ總€(gè)二維平面的面積?！ぶ荛L(zhǎng)?！?nèi)島?！ず谢×K或相鄰塊。·

斷面圖與剖面圖。（三）實(shí)體類型組合§2-1空間實(shí)體及其描述

返回

現(xiàn)實(shí)世界的各種現(xiàn)象比較復(fù)雜，往往由不同的空間單元組合而成，例如根據(jù)某些空間單元或幾種空間單元的組合將空間問(wèn)題表達(dá)出來(lái)，復(fù)雜實(shí)體由簡(jiǎn)單實(shí)體組合表達(dá)。點(diǎn)、線、面兩兩之間組合表達(dá)復(fù)雜的空間問(wèn)題：如：線—面

面--面

可見(jiàn)，用各要素之間的空間關(guān)系，可描述諸多空間問(wèn)題?？臻g關(guān)系是GIS數(shù)據(jù)描述和表達(dá)的重要內(nèi)容，一方面它為GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的有效建立，空間查詢，空間分析，輔助決策等提供了最基本的關(guān)系，另一方面有助于形成標(biāo)準(zhǔn)的SQL空間查詢語(yǔ)言，便于空間特征的存儲(chǔ)，提取，查詢，更新等。

線—面§2-1空間實(shí)體及其描述

返回1、區(qū)域包含線：計(jì)算區(qū)域內(nèi)線的密度，某省的水系分布情況。2、線通過(guò)區(qū)域：公路上否通過(guò)某縣。3、線環(huán)繞區(qū)域：區(qū)域邊界，搜索左右區(qū)域名稱，中國(guó)與哪些國(guó)家接壤。4、線與區(qū)域分離：距離。

面—面§2-1空間實(shí)體及其描述

1、包含：島,某省的湖泊分布。2、相合：重疊，學(xué)校服務(wù)范圍與菜場(chǎng)服務(wù)范圍重疊區(qū)。3、相交：劃分子區(qū)。4、相鄰：計(jì)算相鄰邊界性質(zhì)和長(zhǎng)度，公共連接邊界。分離：計(jì)算距離。

返回學(xué)校菜場(chǎng)四、實(shí)體間空間關(guān)系§2-1空間實(shí)體及其描述

返回（一）空間關(guān)系類型（二）拓?fù)潢P(guān)系1、

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來(lái)描述空間實(shí)體的順序關(guān)系，算法復(fù)雜，至今沒(méi)有很好的解決方法。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）

距離類別：歐氏距離（笛卡爾坐標(biāo)系）、曼哈頓（出租車）距離、時(shí)間距離（緯度差）、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）。北ab（二）拓?fù)潢P(guān)系§2-1空間實(shí)體及其描述

返回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3、拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)4、意義2、種類

§2-1空間實(shí)體及其描述

1）關(guān)聯(lián)性：（不同類要素之間）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：0P1P2P3P4P1--111P21--10P311--0P4100--3）連通性：與鄰接性相類似，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。§2-1空間實(shí)體及其描述

連通矩陣：重疊：--連通：1不連通：0V1V2V3…V1--10V21--1V301--4）方向性§2-1空間實(shí)體及其描述

一條弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)確定了弧段的方向。用于表達(dá)現(xiàn)實(shí)中的有向弧段，如城市道路單向，河流的流向等。5）包含性：指面狀實(shí)體包含了哪些線、點(diǎn)或面狀實(shí)體。6）區(qū)域定義：多邊形由一組封閉的線來(lái)定義。7）層次關(guān)系：相同元素之間的等級(jí)關(guān)系，武漢市有各個(gè)區(qū)組成。主要的拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)溧徑?、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)、拓?fù)浒Ｍ負(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，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，就需要查詢?cè)摼€（管道）與哪些點(diǎn)（閥門）關(guān)聯(lián)。3）根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系可重建地理實(shí)體。§2-1空間實(shí)體及其描述

返回4、拓?fù)潢P(guān)系的意義：§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回

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。一、圖形表示22122332333233323332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)表示的是二維表面上的地理數(shù)據(jù)的離散化數(shù)值。在柵格數(shù)據(jù)中，地表被分割為相互鄰接、規(guī)則排列的地塊，每個(gè)地塊與一個(gè)象元相對(duì)應(yīng)。因此，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。333二、柵格數(shù)據(jù)組織§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回——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土壤植被組織方法組織方法§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回方法c：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)各象元的坐標(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)象元的屬性只記錄一次，便于地圖分析和制圖處理。方法a：以象元為記錄序列，不同層上同一象元位置上的各屬性值表示為一個(gè)列數(shù)組。N層中只記錄一層的象元位置，節(jié)約大量存儲(chǔ)空間，柵格個(gè)數(shù)很多。方法b：每層每個(gè)象元的位置、屬性一一記錄，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，但浪費(fèi)存儲(chǔ)。三、柵格結(jié)構(gòu)的建立§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回1、

手工獲取，專題圖上劃分均勻網(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）建立途徑（二）柵格系統(tǒng)的確定(三)柵格代碼的確定（二）柵格系統(tǒng)的確定§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、

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。由于柵格編碼一般用于區(qū)域性GIS，原點(diǎn)的選擇常具有局部性質(zhì)，但為了便于區(qū)域的拼接，柵格系統(tǒng)的起始坐標(biāo)應(yīng)與國(guó)家基本比例尺地形圖公里網(wǎng)的交點(diǎn)相一致，并分別采用公里網(wǎng)的縱橫坐標(biāo)軸作為柵格系統(tǒng)的坐標(biāo)軸。221223323332333233322、

柵格單元的尺寸§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回1）原則：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。2）方法：用保證最小多邊形的精度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定尺寸經(jīng)驗(yàn)公式：

h為柵格單元邊長(zhǎng)

Ai為區(qū)域所有多邊形的面積。(三)柵格代碼（屬性值）的確定§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回

當(dāng)一個(gè)柵格單元內(nèi)有多個(gè)可選屬性值時(shí)，按一定方法來(lái)確定柵格屬性值。1、中心點(diǎn)法：取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。2、面積占優(yōu)法：柵格單元屬性值為面積最大者，常用于分類較細(xì)，地理類別圖斑較小時(shí)。

3、重要性法：定義屬性類型的重要級(jí)別，取重要的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積較小的要素，特別是點(diǎn)、線地理要素。

4、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。ABbaa2

1四、柵格數(shù)據(jù)編碼方法§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回1、直接?xùn)鸥窬幋a：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；AAAAABBBAABBAABB2）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。AAAAABBBAABBAABB

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)。--信息不保持編碼。

2、行程編碼（變長(zhǎng)編碼）：§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回將原圖表示的數(shù)據(jù)矩陣變?yōu)閿?shù)據(jù)對(duì)：1）屬性碼，長(zhǎng)度，行號(hào)（可不要）長(zhǎng)度：連續(xù)相同碼值的柵格個(gè)數(shù)。2）屬性碼，點(diǎn)位特點(diǎn)：對(duì)于游程長(zhǎng)度編碼，區(qū)域越大，數(shù)據(jù)的相關(guān)性越強(qiáng)，則壓縮越大，適用于類型區(qū)域面積較大的專題圖，而不適合于類型連續(xù)變化或類別區(qū)域分散的分類圖（壓縮比與圖的復(fù)雜程度成反比）。這種編碼在柵格加密時(shí)，數(shù)據(jù)量不會(huì)明顯增加，壓縮率高，并最大限度地保留原始柵格結(jié)構(gòu)，編碼解碼運(yùn)算簡(jiǎn)單，且易于檢索，疊加，合并等操作，這種編碼應(yīng)用廣泛。AAAAABBBAABBAABB

3、塊碼----游程編碼向二維擴(kuò)展§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的若干柵格。數(shù)據(jù)對(duì)組成：（初始行、列，半徑，屬性值）特點(diǎn)：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，與行程編碼類似，隨圖形復(fù)雜程度的提高而降低分辯率。依次掃描，編過(guò)的不重復(fù)。12345678104477777244444777344448877400488877500888878600088888700008888800000888如：（1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7)…4、鏈?zhǔn)骄幋a、Freeman鏈碼、邊界鏈碼§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回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aaaaaaab屬性碼起點(diǎn)行起點(diǎn)列鏈碼a14556656b37576654323…

優(yōu)點(diǎn)：鏈碼可有效地存貯壓縮柵格數(shù)據(jù)，便于面積、長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)折方向和邊界、線段凹凸度的計(jì)算。

缺點(diǎn)：不易做邊界合并，插入操作、編輯較困難（對(duì)局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)）。區(qū)域空間分析困難，相鄰區(qū)域邊界被重復(fù)存儲(chǔ)。

5、四叉樹編碼五、四叉樹編碼§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回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。2、

四叉樹的樹形表示：用一倒立樹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：不能再分割的塊樹叉：還需分割的塊每個(gè)樹叉均有4個(gè)分叉，叫四叉樹。（一）四叉樹概述：一種可變分率的非均勻網(wǎng)格系統(tǒng)。是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一AAAAABBBAABBAABB01233、

編碼方法§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回1）常規(guī)四叉樹

記錄這棵樹的葉結(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)開始逐步推算下來(lái)。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。2）線性四叉樹§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回記錄葉結(jié)點(diǎn)的位置，深度（幾次分割）和屬性。地址碼（定位碼、Morton碼）四進(jìn)制、十進(jìn)制優(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)?！ぞ€性四叉樹可直接尋址，通過(guò)其坐標(biāo)值直接計(jì)算其Morton碼，而不用建立四叉樹?！ざㄎ淮a容易存儲(chǔ)和執(zhí)行實(shí)現(xiàn)集合相加等組合操作。（二）四進(jìn)制的Morton碼§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回1、

方法1：四叉樹從上而下（形成）（從整體開始）由葉結(jié)點(diǎn)找Morton碼。

A、分割一次，增加一位數(shù)字，大分割在前，小分割在后。所以，碼的位數(shù)表示分割的次數(shù)。

B、每一個(gè)位均是不大于3的四進(jìn)制數(shù)，表達(dá)位置。由Morton找出四叉樹葉結(jié)點(diǎn)的具體位置。

0123AAAAABBBAABBAAABB03BA2、

方法2：四叉樹自下而上合并的方法§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回1）計(jì)算每個(gè)柵格對(duì)應(yīng)的MQMQ=2*Ib+JbI,J化為二進(jìn)制Ib,Jb看最大的I,J,不足在前補(bǔ)零。其始行列號(hào)從0計(jì)。2)按碼的升序排成線性表，放在連續(xù)的內(nèi)存塊中。3）依次檢查每四個(gè)相鄰的MQ對(duì)應(yīng)的屬性值，相同合并（不同碼位去掉），不同則存盤,直到?jīng)]有能夠合并的子塊為止。AAAAABBBAABBAABB（三）十進(jìn)制的Morton碼---MD§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回1、一種按位操作的方法：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，從零開始對(duì)每個(gè)柵格進(jìn)行自然編碼。

A0A1A4A5A2

B3B6B7A8A9B12B13A10A11B14B15四進(jìn)制Morton碼直觀上切合四叉樹分割，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.2、把一幅2n×2n的圖像壓縮成線性四叉樹的過(guò)程§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回

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）四叉樹優(yōu)缺點(diǎn)§2-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)于團(tuán)塊圖像，四叉樹表示法占用空間比網(wǎng)絡(luò)法要少得多，四叉樹表示法基本上是一種非冗余表示法。2）四叉樹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)用四叉樹還存下列問(wèn)題：1)矢/柵正反變換還不理想。2)

建立四叉樹耗費(fèi)機(jī)時(shí)很多。3)

四叉樹雖可修改，但很費(fèi)事（具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中會(huì)提到）4)

四叉樹未能直接表示物體間的拓?fù)潢P(guān)系?！?-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回5)

與非樹表示法比較，四叉樹表示法的缺點(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，因而很難根據(jù)四叉樹來(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

B3B6B7A8A9B12B13A10A11B14B15AAAAABBBAABBAABB6)

一個(gè)物體的圖像在構(gòu)成四叉樹時(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。AAAAABBBAABBAABB§2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

一、圖形表示

返回摘自張超二、矢量數(shù)據(jù)的獲取方式§2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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)。返回三、矢量數(shù)據(jù)組織

§2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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?！づc屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系?！な噶繑?shù)據(jù)之間的空間關(guān)系(拓?fù)潢P(guān)系)。以點(diǎn)為例：§2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

坐標(biāo)

識(shí)別符若是簡(jiǎn)單點(diǎn)要素如獨(dú)立樹、電線竿、三角點(diǎn)，符號(hào)、有關(guān)屬性中包括比例尺、方向若是注記點(diǎn)，記錄有關(guān)字符的大小、方向、字體、排列等若是結(jié)點(diǎn)Vertex：符號(hào)：指針、與線相交的角度。其它屬性

:三角點(diǎn)設(shè)立年代、材料等線（符號(hào)、方向）、面（符號(hào)）都有相應(yīng)的相關(guān)屬性，在此，看看矢量結(jié)構(gòu)中關(guān)于幾何位置坐標(biāo)的編碼方式返回四、矢量數(shù)據(jù)編碼方式（spaghetti）--面條模型:以實(shí)體為單位記錄其坐標(biāo)§2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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，難以進(jìn)行鄰域處理，如消除多邊形公共邊界，合并多邊形。3、島作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒(méi)有與外界多邊形聯(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返回（二）索引式（樹狀）§2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)所有點(diǎn)的坐標(biāo)按順序建坐標(biāo)文件，再建點(diǎn)與邊（線）、線與多邊形的索引文件。123456789101112131415PPPMap1、點(diǎn)文件：點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)1x1,y1索引文件：面號(hào)弧段號(hào)P1A,B,C3、面文件：2、弧段文件:弧段號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)點(diǎn)號(hào)A527,8,9,10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。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)。返回（三）雙重獨(dú)立式編碼簡(jiǎn)稱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)。

§2-2矢量數(shù)據(jù)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)立式編碼返回（四）鏈狀雙重獨(dú)立式編碼--拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§2-2矢量數(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)Ax2,y2,X10,y10…2、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)

弧段號(hào)

2A,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)。

返回鏈狀雙重獨(dú)立式編碼特點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系明確，也能表達(dá)島信息，而且以弧段為記錄單位，滿足實(shí)際應(yīng)用需要。因?yàn)橐话銛?shù)字化一條街道時(shí)，必然有許多中間點(diǎn)，但我們?cè)谧隹臻g分析是卻沒(méi)有必要以這些中間點(diǎn)所組成的折線為研究對(duì)象，而應(yīng)以整條弧段（某條街道）為研究對(duì)象.

被一些成熟的商品化軟件采用，如ARC/INFO軟件。例：ARC文件：二進(jìn)制文件:弧段號(hào)點(diǎn)數(shù)坐標(biāo)串在GIS數(shù)據(jù)輸入中，建拓?fù)涫侵附o圖形數(shù)據(jù)（點(diǎn)、線、面）增加拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如ARC/INFO中，在ARCEDIT中輸入圖形后，需用BUILD建圖形拓?fù)?，具體生成許多文件，如AAT，PAT等.INFO：屬性表如AAT（ArcAttributeTable）§2-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用戶標(biāo)識(shí)碼，表明地物類型當(dāng)圖形數(shù)據(jù)修改、刪除、增加點(diǎn)、線、面要素后，其拓?fù)潢P(guān)系也發(fā)生改變，所以，需重新建拓?fù)?。弧段?hào)USER_IDLPOLYRPOLYFROM_NODETO_NODE其它屬性:（名稱)返回§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、矢、柵優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)矢量1、便于面向現(xiàn)象（土壤類，土地利用單元等）

2、結(jié)構(gòu)緊湊，冗余度低，便于描述線或邊界。

3、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?/p>

4、

圖形顯示質(zhì)量好，精度高。1、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。

2、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。

3、不能像數(shù)字圖像那樣做增強(qiáng)處理

4、軟硬件技術(shù)要求高，顯示與繪圖成本較高。

柵格1、

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易數(shù)據(jù)交換。

2、疊置分析和地理（能有效表達(dá)空間可變性）現(xiàn)象模擬較易。

3、利于與感遙數(shù)據(jù)的匹配應(yīng)用和分析，便于圖像處理。

4、

輸出快速，成本低廉。1、現(xiàn)象識(shí)別效果不如矢量方法，難以表達(dá)拓?fù)洹?/p>

2、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。

3、投影轉(zhuǎn)換困難。

4、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、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇柵格結(jié)構(gòu):大范圍小比例尺的自然資源、環(huán)境、農(nóng)林業(yè)等區(qū)域問(wèn)題的研究。矢量結(jié)構(gòu)：城市分區(qū)或詳細(xì)規(guī)劃、土地管理、公用事業(yè)管理等方面的應(yīng)用。

在GIS建立過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用目的和應(yīng)用特點(diǎn)、可能獲得的數(shù)據(jù)精度以及地理信息系統(tǒng)軟件和硬件配置情況，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。返回二、矢柵一體化概念

§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

將矢量面對(duì)目標(biāo)的方法和柵格元子充填的方法結(jié)合起來(lái)，具體采用填滿線狀目標(biāo)路徑和充填面狀目標(biāo)空間的方法作為一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。線狀地物：除記錄原始取樣點(diǎn)外，還記錄路徑所通過(guò)的柵格。面狀地物：除記錄它的多邊形周邊以外，還包括中間的面域柵格。一方面，它保留了矢量的全部性質(zhì)，以目標(biāo)為單元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓?fù)潢P(guān)系；另一方面，它建立了柵格與地物的關(guān)系，即路徑上的任一點(diǎn)都直接與目標(biāo)建立了聯(lián)系。334334423344423344234422212從原理上說(shuō)，這是一種以矢量的方式來(lái)組織柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。返回三、三個(gè)約定和細(xì)分格網(wǎng)法§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為便于組織數(shù)據(jù)，首先作如下約定：a.地面上的點(diǎn)狀地物是地球表面上的點(diǎn)，它僅有空間位置，沒(méi)有形狀和面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部?jī)H有一個(gè)位置數(shù)據(jù)。為提高柵格表示精度，采用細(xì)分格網(wǎng)法：將一對(duì)X,Y坐標(biāo)用兩個(gè)Morton碼代替：前一M1表示該點(diǎn)（采樣點(diǎn)或附加的交叉點(diǎn)）所在基本格網(wǎng)的地址碼，后者M(jìn)2表示該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的細(xì)分格網(wǎng)的Morton碼，既顧全整體定位，又保證精度。

b.地面上的線狀地物是地球表面的空間曲線，它有形狀但沒(méi)有面積，它在平面上的投影是一連續(xù)不間斷的直線或曲線，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需要用一組元子填滿整個(gè)路徑。c.地面上的面狀地物是地球表面的空間曲面，并具有形狀和面積，它在平面上的投影是由邊界包圍的緊致空間和一組填滿路徑的元子表達(dá)的邊界組成。x,yM1M2返回四、一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性四叉樹(Morton)是基本數(shù)據(jù)格式，三個(gè)約定設(shè)計(jì)點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本依據(jù)，細(xì)分格網(wǎng)法保證足夠精度。點(diǎn)標(biāo)識(shí)號(hào)M1M2高程Z……………………10025434084432100261057725463……………………約定1，點(diǎn)僅有位置、沒(méi)有形狀和面積，只要將點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地址碼M1

和M2,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，便于點(diǎn)的插入和刪除，還能處理一個(gè)柵格內(nèi)包含多個(gè)點(diǎn)狀目標(biāo)的情況。1、點(diǎn)狀地物和結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回2、線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)約定（2），線狀地物有形狀但沒(méi)有面積，沒(méi)有面積意味著只要用一串?dāng)?shù)據(jù)表達(dá)每個(gè)線狀地物的路徑即可，將該線狀地物經(jīng)過(guò)的所有柵格的地址全部記錄下來(lái)。仿照矢量數(shù)據(jù)組織的鏈狀雙重獨(dú)立式編碼，以弧段為記錄單位?；?biāo)識(shí)號(hào)起結(jié)點(diǎn)號(hào)終結(jié)點(diǎn)號(hào)中間點(diǎn)串（M1,M2,Z）

20078100251002658,7749,435,92,4377,439…線標(biāo)識(shí)號(hào)弧段標(biāo)識(shí)號(hào)…………3003120078，200793003220092，20098，20099…………弧段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):返回3、面狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1)弧段文件2）帶指針的二維行程碼二維行程M碼

屬性值005480164308314320378400448460478葉結(jié)點(diǎn)的屬性值改為指向該地物的下一個(gè)子塊的循環(huán)指針二維行程M碼循環(huán)指針屬性值0851683216313037314（屬性值）3240374440464447460（屬性值）478（屬性值）邊界弧段-----形狀面域循環(huán)指針指向該地物下一個(gè)子塊的地址碼，并在最后指向該地物本身

返回§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二維行程M碼循環(huán)指針屬性值0851683216313037314（屬性值）3240374440464447460（屬性值）478（屬性值）用循環(huán)指針將同屬于一個(gè)目標(biāo)的葉結(jié)點(diǎn)鏈接起來(lái)

只要進(jìn)入第一塊就可以順著指針直接提取該地物的所有子塊，從而避免像柵格數(shù)據(jù)那樣為查詢某一個(gè)目標(biāo)需遍歷整個(gè)矩陣，大大提高了查詢速度。返回083240463）面文件

§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是面向地物的，具有矢量的特點(diǎn)。通過(guò)面狀地物的標(biāo)識(shí)號(hào)可以找到它的邊界弧段并順著指針提取所有的中間面塊。同時(shí)它又具有柵格的全部特性，二維行程本身就是面向位置的結(jié)構(gòu)，帶指針的二維行程碼中的Morton碼表達(dá)了位置的相互關(guān)系，前后M碼之差隱含了該子塊的大小。給出任意一點(diǎn)的位置都可順著指針找到面狀地物的標(biāo)識(shí)號(hào)確定是哪一個(gè)地物。面標(biāo)識(shí)號(hào)弧標(biāo)識(shí)號(hào)串面塊頭指針40001（屬性值為0）20001，20002，20003040002（屬性值為4）20002，200041640003（屬性值為8）200037………………返回4、復(fù)雜地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§2-4矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

由幾個(gè)或幾種點(diǎn)、線、面狀簡(jiǎn)單地物組成的地物稱為復(fù)雜地物。例如將一條公路上的中心線、交通燈、立交橋等組合為一個(gè)復(fù)雜地物，用一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)表示。復(fù)雜地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表7所示。復(fù)雜地物標(biāo)識(shí)號(hào)簡(jiǎn)單地物標(biāo)識(shí)號(hào)…………5000810025，30005，300255000930006，30007，40032…………

返回§2-5三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

目前GIS主要還停留在處理地球表面的數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)是地表以下或以上，則先將它投影到地表，再進(jìn)行處理，其實(shí)質(zhì)是以二維的形式來(lái)模擬、處理任何數(shù)據(jù)，在有些領(lǐng)域可行，但涉及到三維問(wèn)題的處理時(shí)，往往力不從心。二維V=f(x,y)，在不同的層V的含義不同，當(dāng)V表示的是高程時(shí)，就是DEM。由于地形三維視圖的原因，人們常把DEM誤認(rèn)為是三維模型。但從本質(zhì)上講，DEM是二維的，因?yàn)樗荒鼙硎镜乇淼男畔?，不能?duì)地表內(nèi)部進(jìn)行有效的表示。目前，人們常把DEM稱為2.5維的數(shù)據(jù)模型。真三維模型V=f(x,y,z)，z是一自變量，不受x,y的影響。三維GIS的要求與二維GIS相似，但在數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)維護(hù)和界面設(shè)計(jì)等方面比二維GIS復(fù)雜得多，如三維數(shù)據(jù)的組織與重建，三維變換、查詢、運(yùn)算、分析、維護(hù)等方面。下面主要介紹三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。同樣，三維結(jié)構(gòu)存在柵格和矢量?jī)煞N形式。柵格：將地理實(shí)體的三維空間分成細(xì)小單元---體元。普遍用八叉樹矢量：x,y,z，抽象為點(diǎn)、線、面、體，面構(gòu)成體。方法多種，常用三維邊界表示法。

返回一、概述二、八叉樹結(jié)構(gòu)1、思想：四叉樹在三維空間的推廣。將要表示的形體V放在一個(gè)充分大的正方體C內(nèi)，C的邊長(zhǎng)為2n，不斷用兩個(gè)與XOY、XOZ的平面均分C為8個(gè)子體，并判斷屬性單一性。當(dāng)子體部分為V---灰結(jié)點(diǎn)需再1分為8。子體中無(wú)V---白結(jié)點(diǎn)停止分割，葉結(jié)點(diǎn)。子體全為V—黑結(jié)點(diǎn)返回§2-5三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)01234572、存貯結(jié)構(gòu)1）規(guī)則八叉樹與常規(guī)四叉樹類似，用10項(xiàng)字段來(lái)記錄每個(gè)結(jié)點(diǎn)（8個(gè)子結(jié)點(diǎn)指針，1個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針，1個(gè)結(jié)點(diǎn)屬性）。最普遍的形式，方式自然，易掌握。但指針占總存儲(chǔ)量的94%，空間使用率低。返回§2-5三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：節(jié)省存貯空間，便于某些運(yùn)算，但喪失一定的靈活性，不便于其它遍歷方式對(duì)樹的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行存取，應(yīng)用效果不佳。2）線性八叉樹—Motorn碼用某一預(yù)先確定的次序?qū)瞬鏄滢D(zhuǎn)換成一個(gè)線性表，表中的每個(gè)元素與一個(gè)結(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)用固定的字節(jié)描述，其中某些位專門用來(lái)說(shuō)明它是否為葉結(jié)點(diǎn)。3）一對(duì)八式的八叉樹

每個(gè)結(jié)點(diǎn)均1分為8，并標(biāo)記為0，1，2，3，4，5，6，7。隱含地假定了這些子結(jié)點(diǎn)記錄存放的次序

–---便于檢索浪費(fèi)存儲(chǔ)，除非完全八叉樹，即所有葉結(jié)點(diǎn)均在同一層次出現(xiàn)，上層均為非葉結(jié)點(diǎn)。返回§2-5三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)0123…70123…7三、三維邊界表示法返回§2-5三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)v1v2v3v4l1l2l3l4l5l6v1x1y1z1v2x2y2z2v3x3y3z3v4x4y4z4l1v1v2l2v2v3l3v3v1l4v2v4l5v4v3l6v1v4s1l1l2l3s2l2l4l5s3l5l3l6s4l3l1l4３、面表：給出圍成多面體某個(gè)面的各條邊。４、當(dāng)有若干個(gè)多面體時(shí)，還必須有一個(gè)對(duì)象表。1、頂點(diǎn)表：用來(lái)表示多面體各頂點(diǎn)的坐標(biāo)２、邊表：指出構(gòu)成多面體某邊的兩個(gè)頂點(diǎn)；O1S1,s2…屬性１…

可避免重復(fù)表示某些點(diǎn)、邊、面，節(jié)約存儲(chǔ)，便于圖形顯示，如公共邊不重復(fù)。5、擴(kuò)充后的邊表

返回§2-5三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

為表達(dá)拓?fù)溥€可將其它一些有關(guān)的內(nèi)容結(jié)合到所使用的表中，如將邊所屬的多邊形信息結(jié)合進(jìn)邊表中以后的形式：l1v1v2s1s4l2v2v3s1s2l3v3v1s1s3l4v2v4s2s4l5v4v3s2s3l6v1v4s3s4l1v1v2l2v2v3l3v3v1l4v2v4l5v4v3l6v1v4s1l1l2l3s2l2l4l5s3l5l3l6s4l3l1l4包含s1,s4公共邊為l1的信息6、拓?fù)錂z查返回§2-5三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)后，必須檢查數(shù)據(jù)的一致性、完全性，即進(jìn)行拓?fù)錂z查。具體可檢查下列幾項(xiàng)：(1)頂點(diǎn)表中的每個(gè)頂點(diǎn)至少是兩條邊的端點(diǎn)；(2)每條邊至少是一個(gè)多邊形的邊；(3)每個(gè)多邊形是封閉的；(4)每個(gè)多邊形至少有一條邊是和另一個(gè)多邊形共用的；(5)若邊表中包含了指向它所屬多邊形的