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第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3-1空間實(shí)體及其描述
§3-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
1精選2021版課件§3-1空間實(shí)體及其描述一、地理實(shí)體(空間實(shí)體)---GIS處理對象1、定義:
指自然界現(xiàn)象和社會經(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,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,GIS中的空間實(shí)體是一個(gè)概括,復(fù)雜,相對的概念。2精選2021版課件二、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)類型
4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以什么形式存儲和處理幾何數(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
空間元數(shù)據(jù)位置、形狀、尺寸、識別碼(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、類別等時(shí)間特征2、基本特征3精選2021版課件3、空間數(shù)據(jù)類型1)依據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同分為: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)表示對象的不同分為:4精選2021版課件3、空間數(shù)據(jù)類型(續(xù))5精選2021版課件三、實(shí)體的空間特征
(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6精選2021版課件1、點(diǎn)狀實(shí)體點(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)。7精選2021版課件2、線狀實(shí)體1)實(shí)體長度:從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長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。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。8精選2021版課件3、面狀實(shí)體(多邊形)面狀實(shí)體的如下特征:1)面積范圍
2)周長3)獨(dú)立性或與其它地物相鄰如中國及其周邊國家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)一般說來不會出現(xiàn)重疊。是對湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來表示。9精選2021版課件4、體、立體狀實(shí)體
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。·每個(gè)二維平面的面積。·周長?!?nèi)島?!ず谢×K或相鄰塊?!?/p>
斷面圖與剖面圖。10精選2021版課件三、實(shí)體間空間關(guān)系(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描述空間實(shí)體的順序關(guān)系,算法復(fù)雜,至今沒有很好的解決方法。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、大地測量距離(大地線)(沿地球大圓經(jīng)過兩個(gè)城市中心的距離)。北ab11精選2021版課件(二)拓?fù)潢P(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]發(fā)生變化的屬性)兩點(diǎn)間距離一點(diǎn)指向另一點(diǎn)的方向弧段長度、區(qū)域周長、面積等一個(gè)點(diǎn)在一條弧段的端點(diǎn)一條弧是一簡單弧段(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12精選2021版課件2、種類
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--13精選2021版課件3)連通性:與鄰接性相類似,指對弧段連接的判別,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:0V1V2V3…V1--10V21--1V301--14精選2021版課件4)方向性
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定義。7)層次關(guān)系:相同元素之間的等級關(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?5精選2021版課件拓?fù)潢P(guān)系具體可由4個(gè)關(guān)系表來表示:(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)4、拓?fù)潢P(guān)系的意義:對于數(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)際問題。如某縣的鄰接縣,--面面相鄰問題。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,就需要查詢該線(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。16精選2021版課件四、空間實(shí)體的表達(dá)——空間數(shù)據(jù)模型
在GIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個(gè),即基于對象(要素)(Feature)的模型、場(Field)模型以及網(wǎng)絡(luò)(Network)模型?;趯ο螅ㄒ兀┑哪P蛷?qiáng)調(diào)了離散對象,根據(jù)它們的邊界線以及組成它們或者與它們相關(guān)的其它對象,可以詳細(xì)地描述離散對象。場模型表示了在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)模型表示了特殊對象之間的交互,如水或者交通流。17精選2021版課件要素(對象)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它現(xiàn)象之間的關(guān)系的方式來研究。任何現(xiàn)象,無論大小,都可以被確定為一個(gè)對象(Object),假設(shè)它可以從概念上與其鄰域現(xiàn)象相分離。一個(gè)實(shí)體必須符合三個(gè)條件:可被識別;重要(與問題相關(guān));可被描述(有特征)。18精選2021版課件場模型
(把空間現(xiàn)象作為連續(xù)變量看待)對于模擬具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的現(xiàn)象來說,基于場的觀點(diǎn)是合適的。根據(jù)應(yīng)用的不同,場可以表現(xiàn)為二維或三維。一個(gè)二維場就是在二維空間中任何已知的地點(diǎn)上,都有一個(gè)表現(xiàn)這一現(xiàn)象的值;而一個(gè)三維場就是在三維空間中對于任何位置來說都有一個(gè)值。一些現(xiàn)象,諸如空氣污染物在空間中本質(zhì)上講是三維的,但是許多情況下可以由一個(gè)二維場來表示。場模型可以表示為如下的數(shù)學(xué)公式:z:s
z(s)上式中,z為可度量的函數(shù),s表示空間中的位置,因此該式表示了從空間域(甚至包括時(shí)間坐標(biāo))到某個(gè)值域的映射。19精選2021版課件空間數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)—對象模型與場模型比較對象模型和場模型的比較現(xiàn)實(shí)世界選擇實(shí)體它在哪里數(shù)據(jù)選擇一個(gè)位置
那里怎么樣對象模型場模型
兩種模型相互之間并不排斥,各有特點(diǎn),各有應(yīng)用長處。通常需要有機(jī)地綜合應(yīng)用這兩種方法來建模。20精選2021版課件§3-2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、圖形表示
摘自張超21精選2021版課件二、矢量數(shù)據(jù)的獲取方式1)由外業(yè)測量獲得可利用測量儀器自動記錄測量成果(常稱為電子手薄),然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫中。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)。22精選2021版課件三、矢量數(shù)據(jù)組織
點(diǎn):坐標(biāo)對(x,y)+識別符線:坐標(biāo)對系列(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)。23精選2021版課件矢量數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的組織標(biāo)識碼屬性碼空間對象編碼;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)號文件線:點(diǎn)號串面:點(diǎn)號串點(diǎn)號XY1112223344………n5566存儲方法24精選2021版課件以點(diǎn)為例:
坐標(biāo)識別符若是簡單點(diǎn)要素如獨(dú)立樹、電線竿、三角點(diǎn),符號、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、排列若是結(jié)點(diǎn)Vertex:符號: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、方向)、面(符號)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25精選2021版課件
四、矢量數(shù)據(jù)編碼方法矢量數(shù)據(jù)編碼方式主要有以下幾種:1、實(shí)體式編碼2、索引式(樹狀)編碼3、雙重獨(dú)立式編碼4、鏈狀雙重獨(dú)立式編碼—拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)26精選2021版課件實(shí)體式編碼●實(shí)體式(spaghetti)——面條模型:以實(shí)體為單位記錄其坐標(biāo)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、直觀、易實(shí)現(xiàn)以實(shí)體為單位的運(yùn)算和顯示。缺點(diǎn):
1、相鄰多邊形的公共邊界被數(shù)字化并存儲兩次,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)只用于簡單的制圖系統(tǒng)中,顯示圖形。多邊形坐標(biāo)串P1……P2……P3……27精選2021版課件簡單的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-實(shí)體式多邊形 數(shù)據(jù)項(xiàng) A
(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1) B
(x1,y1),(x9,y9),(x8,y8),(x17,y17),(x16,y16),(x15,y15),(x14,y14),(x13,y13),(x12,y12),(x11,y11),(x10,y10),(x1,y1) C
(x24,y24),(x25,y25),(x26,y26),(x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30),(x31,y31),(x24,y24) D
(x19,y19),(x20,y20),(x21,y21),(x22,y22),(x23,y23),(x15,y15),(x16,y16),(x19,y19) E
(x5,y5),(x18,y18),(x19,y19),(x16,y16),(x17,y17),(x8,y8),(x7,y7),(x6,y6),(x5,y5)28精選2021版課件2索引式編碼?對所有點(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。1、點(diǎn)文件:?索引文件:3、面文件:2、弧段文件:?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是否公共弧段號的方式查詢。缺點(diǎn):表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系較繁瑣,給相鄰運(yùn)算、消除無用邊、處理島信息、檢索拓?fù)潢P(guān)系等帶來困難,以人工方式建立編碼表,工作量大,易出錯(cuò)。點(diǎn)號坐標(biāo)1x1,y1弧段號起點(diǎn)終點(diǎn)點(diǎn)號A527,8,9,10面號弧段號P1A,B,CMap29精選2021版課件索引式編碼實(shí)例點(diǎn)與線之間的樹狀索引
線與多邊形之間的樹狀索引
30精選2021版課件3雙重獨(dú)立式編碼簡稱DIME(DualIndependentMapEncoding),是美國人口統(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)號坐標(biāo)1x1,y12、線文件:線文件是以線段為記錄單位線號左多邊形
右多邊形
起點(diǎn)終點(diǎn)L210P1P22103、面文件面號線號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31精選2021版課件4鏈狀雙重獨(dú)立式編碼(拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu))?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。32精選2021版課件鏈狀雙重獨(dú)立式編碼四個(gè)文件1、弧段坐標(biāo)文件:弧段號坐標(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
左多邊形
右多邊形
起點(diǎn)終點(diǎn)AP1P2253、多邊形文件多邊形號弧段號
P1A,B,-C4、點(diǎn)拓?fù)湮募航Y(jié)點(diǎn)—鏈關(guān)系點(diǎn)號
弧段號
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)。
Map33精選2021版課件鏈狀雙重獨(dú)立編碼實(shí)例弧段文件弧段號 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 點(diǎn)號 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 多邊形文件多邊形號 弧段號 周長面積中心點(diǎn)坐標(biāo)
A h,b,a B g,f,c,h,-j C j D e,i,f E c,i,d,b
34精選2021版課件鏈狀雙重獨(dú)立式編碼的特點(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),但我們在做空間分析是卻沒有必要以這些中間點(diǎn)所組成的折線為研究對象,而應(yīng)以整條弧段(某條街道)為研究對象.
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)用戶標(biāo)識碼,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)??;《翁朥SER_IDLPOLYRPOLYFROM_NODETO_NODE其它屬性:(名稱)35精選2021版課件§3-3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
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),對長度、面積等的量測有較大影響。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。33336精選2021版課件二、柵格數(shù)據(jù)組織——針對一個(gè)柵格單元對應(yīng)多個(gè)屬性值的多層?xùn)鸥裎募?臻g數(shù)據(jù)庫22222aaaaa22土壤植被組織方法37精選2021版課件組織方法方法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)最簡單,但浪費(fèi)存儲。38精選2021版課件三、柵格結(jié)構(gòu)的建立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。4、
遙感影像數(shù)據(jù),對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39精選2021版課件(二)柵格系統(tǒng)的確定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。2212233233323332333240精選2021版課件2、
柵格單元的尺寸1)原則:應(yīng)能有效地逼近空間對象的分布特征,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)來確定尺寸經(jīng)驗(yàn)公式:
h為柵格單元邊長
Ai為區(qū)域所有多邊形的面積。41精選2021版課件(三)柵格代碼(屬性值)的確定
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、長度占優(yōu)法——每個(gè)柵格單元的值由該柵格中線段最長的實(shí)體的屬性來確定。ABbaa2
142精選2021版課件確定實(shí)例CAB百分比法面積占優(yōu)重要性中心點(diǎn)法A連續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物A分類較細(xì)、地物斑塊較小AB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。43精選2021版課件四、柵格數(shù)據(jù)編碼方法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空間的一項(xiàng)技術(shù)。分為:無損壓縮:在編碼過程中信息沒有丟失,經(jīng)過解碼可恢復(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,這部分信息無法恢復(fù)。--信息不保持編碼。
44精選2021版課件2、行程編碼(變長編碼):將原圖表示的數(shù)據(jù)矩陣變?yōu)閿?shù)據(jù)對:1)屬性碼,長度,行號(可不要)長度:連續(xù)相同碼值的柵格個(gè)數(shù)。2)屬性碼,點(diǎn)位.例如:(A,4),(A,1),(B,4),(A,2),(B,2),(A,2),(B,2)特點(diǎn):對于游程長度編碼,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)算簡單,且易于檢索,疊加,合并等操作,這種編碼應(yīng)用廣泛。AAAAABBBAABBAABB
45精選2021版課件3、塊碼----游程編碼向二維擴(kuò)展采用方形區(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,編過的不重復(fù)。12345678104477777244444777344448877400488877500888878600088888700008888800000888如:(1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7)…46精選2021版課件練習(xí):塊狀編碼1234567810447777724444477734444887740048887750088887860008888870000888880000088847精選2021版課件4、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aaaaaaab屬性碼起點(diǎn)行起點(diǎn)列鏈碼
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