第一講空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

知識(shí)回顧空間對(duì)象的三種關(guān)系如何理解拓?fù)潢P(guān)系空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系有哪幾種形式1地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)31矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.1概念矢量

矢量也叫向量，數(shù)學(xué)上稱“具有大小和方向的量”為向量。在計(jì)算機(jī)圖形中，相鄰兩結(jié)點(diǎn)間的弧段長(zhǎng)度表示大小，弧段兩端點(diǎn)的順序表示方向，因此弧段也是一個(gè)直觀的矢量。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來(lái)表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式；矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)按其是否明確表示地理實(shí)體間的空間關(guān)系分為實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩大類。5矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

實(shí)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只記錄空間對(duì)象的位置坐標(biāo)和屬性信息，不記錄拓?fù)潢P(guān)系。存儲(chǔ)：獨(dú)立存儲(chǔ)：空間對(duì)象位置直接跟隨空間對(duì)象；點(diǎn)位字典：點(diǎn)坐標(biāo)獨(dú)立存儲(chǔ)，線、面由點(diǎn)號(hào)組成特征無(wú)拓?fù)潢P(guān)系，主要用于顯示、輸出及一般查詢公共邊重復(fù)存儲(chǔ)，存在數(shù)據(jù)冗余，難以保證數(shù)據(jù)獨(dú)立性和一致性多邊形分解和合并不易進(jìn)行，鄰域處理較復(fù)雜；處理嵌套多邊形比較麻煩適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復(fù)雜的空間分析矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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、尺寸思考練習(xí)：矢量數(shù)據(jù)編碼

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)（一）索引式結(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,形成樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu)。1234567891011

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1415PPPMap1、點(diǎn)文件：點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)1x1,y1索引文件舉例：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)。（二）雙重獨(dú)立編碼結(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)L210P1P22101234567891011

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1415PPP3、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

又稱雙重獨(dú)立地圖編碼DIME(Dual

lndependentMapEncoding)是美國(guó)人口調(diào)查系統(tǒng)所采用的編碼方法。它通過(guò)有向編碼建立了多邊形、邊界、節(jié)點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系，DIME是一種拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)，是其它拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。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(guò)線文件生成面文件外，還需要點(diǎn)文件

（二）雙重獨(dú)立式編碼

鏈狀雙重獨(dú)立式編碼是DIME編碼的一種改進(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(lái)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)立式編碼中，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。（三）鏈狀雙重獨(dú)立式編碼--拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

注意：要徹底解決鄰域和島狀信息處理問(wèn)題必須建立一個(gè)完整的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)包括以下內(nèi)容：唯一標(biāo)識(shí)，多邊形標(biāo)識(shí)，外包多邊形指針，鄰接多邊形指針，邊界鏈接，范圍（最大和最小x、y坐標(biāo)值）。采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼可以較好地解決空間關(guān)系查詢等問(wèn)題，但增加了算法的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)庫(kù)的大小。矢量編碼最重要的是信息的完整性和運(yùn)算的靈活性，這是由矢量結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)所決定的，目前并無(wú)統(tǒng)一的最好的結(jié)構(gòu)編碼方法，在具體工作中應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和任務(wù)的要求而靈活設(shè)計(jì)。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)AP1P2251234567891011

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1415PPP3、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思考練習(xí)

如何利用拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三種編碼形式對(duì)空間實(shí)體進(jìn)行編碼？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