地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

GIS地理信息系統(tǒng)原理第1頁第一章導論§1地理信息系統(tǒng)基本概念 §2地理信息系統(tǒng)基本組成 §3地理信息系統(tǒng)功效介紹 §4地理信息系統(tǒng)發(fā)展透視第2頁地理信息系統(tǒng)科學定義為：

地理信息系統(tǒng)既是管理和分析空間數(shù)據(jù)應用工程技術(shù)，又是跨越地球科學、信息科學和空間科學應用基礎(chǔ)學科。其技術(shù)系統(tǒng)由計算機硬件、軟件和相關(guān)方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、建模和顯示，方便處理復雜規(guī)劃和管理問題?！?地理信息系統(tǒng)基本概念第3頁GIS組成：系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件空間數(shù)據(jù)應用人員應用模型§2地理信息系統(tǒng)基本組成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)應用模型GIS用戶GUI空間數(shù)據(jù)DBMS第4頁GIS功效遍歷數(shù)據(jù)采集—分析—決議應用全部過程，并能回答和處理以下五類問題：(1)位置，即在某個地方有什么樣問題。(2)條件，即符合一些條件實體在哪里問題。(3)趨勢，即某個地方發(fā)生某個事件及其隨時間改變過程。(4)模式，即某個地方存在空間實體分布規(guī)律問題。(5)模擬，即某個地方假如具備某種條件會發(fā)生什么問題?！?地理信息系統(tǒng)功效介紹第5頁（1）空間檢索分析,包含從空間位置檢索空間物體及其屬性和隸屬性條件集檢索空間物體?！翱臻g索引”是空間檢索關(guān)鍵技術(shù)。（2）空間拓撲關(guān)系分析，空間拓撲實現(xiàn)了輸入特征屬性合并以及特征屬性在空間上連接。（3）空間模擬分析，空間模擬分析剛才起步，當前多數(shù)研究工作著重于怎樣將地理信息系統(tǒng)與空間模型分析相結(jié)合。§3地理信息系統(tǒng)功效介紹第6頁應用功效資源管理區(qū)域規(guī)劃國土監(jiān)測輔助決議GIS基本功效數(shù)據(jù)采集與編輯；數(shù)據(jù)存放與管理；數(shù)據(jù)處理和變換；空間分析和統(tǒng)計；產(chǎn)品制作與顯示；二次開發(fā)和編程。§3地理信息系統(tǒng)功效介紹第7頁§4GIS發(fā)展透視第8頁GIS相關(guān)學科第9頁第二章地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一節(jié)地理空間及其表示第二節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第三節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型第四節(jié)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立第10頁§1地理空間及其表示1、地理空間

地理學中地理空間位于地球表層，范圍是上至大氣電離層下至地幔莫霍面地球空間范圍是大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈、土壤圈和智慧圈交互作用區(qū)域；是地球上物理過程、化學過程、生物過程和生物地球化學過程最復雜區(qū)域；是宇宙過程對地球影響最大區(qū)域。地理空間可定義為絕對空間和相對空間兩種形式：絕對空間:含有屬性描述空間位置集合，由一系列不一樣位置空間坐標值組成；相對空間:含有空間屬性特征實體集合，由不一樣實體之間空間關(guān)系組成。1.1地理空間概念第11頁地球自然表面，它是一個起伏不平，十分不規(guī)則表面，包含海洋底部、高山高原在內(nèi)固體地球表面。相對抽象面，即大地水準面。假設(shè)當海水處于完全靜止平衡狀態(tài)時，從海平面延伸到全部大陸下部，而與地球重力方向處處正交一個連續(xù)、閉合水準面，這就是大地水準面。以大地水準面為基準，能夠方便地用水準儀完成地球自然表面上任意一點高程測量模型，就是以大地水準面為基準建立起來地球橢球體模型。2、地理空間坐標系§1地理空間及其表示1.1地理空間概念第12頁2、地理空間坐標系

地球自然表面—抽象為大地水準面—地球橢球體—地理空間坐標系（緯度、經(jīng)度）—平面坐標系（地圖投影變換）§1地理空間及其表示1.1地理空間概念第13頁2、地理空間坐標系§1地理空間及其表示1.1地理空間概念長半徑：a短半徑：b扁率：a-ba第14頁3、GIS中地理空間GIS中空間概念慣用“地理空間”(geo-spatial)來表述，普通包含地理空間定位框架及其所連接空間對象；地理空間定位框架即大地測量控制，由平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成；GIS任何空間數(shù)據(jù)都必須納入一個統(tǒng)一空間參考系中，以實現(xiàn)不一樣起源數(shù)據(jù)融合、連接與統(tǒng)一；當前，我國采取大地坐標系為1980年中國國家大地坐標系，現(xiàn)在要求高程起算基準面為1985國家高程基準。該基準比原國務院同意啟用“黃海平均海平面”高29mm。1.1地理空間概念§1地理空間及其表示第15頁1.2空間實體表示在計算機中，現(xiàn)實世界是以各種數(shù)字和字符形式來表示和統(tǒng)計；對現(xiàn)實世界各類空間對象表示有兩種方法，分別稱為矢量表示法（矢量數(shù)據(jù)模型）和柵格表示法（柵格數(shù)據(jù)模型）,以下列圖。湖泊河道居民地流路§1地理空間及其表示第16頁第17頁2.1GIS空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)能夠按照數(shù)據(jù)項、空間對象和圖形特征不一樣分為各種不一樣類型。依據(jù)起源分：1.地圖數(shù)據(jù)；2.影像數(shù)據(jù)3.地形數(shù)據(jù)4.屬性數(shù)據(jù)5.元數(shù)據(jù)§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第18頁按其表示對象分為：可分為點、線、面三種不一樣圖形，并能夠用平面坐標、經(jīng)緯度、網(wǎng)格法表示。1、類型數(shù)據(jù)2、面域數(shù)據(jù)3、網(wǎng)絡數(shù)量4、樣本數(shù)量5、曲面數(shù)據(jù)6、文本數(shù)據(jù)7、符號數(shù)據(jù)2.1GIS空間數(shù)據(jù)§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第19頁要完整地描述空間實體或現(xiàn)象狀態(tài)，普通需要同時有空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。假如要描述空間實體或改變，則還需統(tǒng)計空間實體或現(xiàn)象在某一個時間狀態(tài)。

1、空間特征2、屬性特征3、時間特征

2.2空間數(shù)據(jù)基本特征§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第20頁空間特征是指空間對象位置及與相鄰對象空間關(guān)系或拓撲關(guān)系；2.2空間數(shù)據(jù)基本特征§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第21頁屬性特征是指空間對象專題屬性；2.2空間數(shù)據(jù)基本特征§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第22頁時間特征是指空間對象伴隨時間演變而引發(fā)空間和屬性特征改變。2.2空間數(shù)據(jù)基本特征§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第23頁空間數(shù)據(jù)基本特征第24頁1、空間關(guān)系空間關(guān)系是指地理空間實體對象之間空間相互作用關(guān)系，通常將空間關(guān)系分為三大類：?拓撲空間關(guān)系：用來描述空間實體之間相鄰、包含和相交等空間關(guān)系；?次序空間關(guān)系：描述空間實體之間在空間上排列次序，如實體之間前后、左右和東、南北等方位關(guān)系；?度量空間關(guān)系：用于描述空間實體之間距離等關(guān)系。2.3空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第25頁空間關(guān)系有以下幾個：1、點—點關(guān)系2、點—線關(guān)系3、點—面關(guān)系4、線—線關(guān)系5、線—面關(guān)系6、面—面關(guān)系2.3空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第26頁

空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系包含拓撲鄰接、拓撲關(guān)聯(lián)和拓撲包含，它們在GIS數(shù)據(jù)處理、空間分析以及數(shù)據(jù)庫查詢與檢索中，含有主要意義。鄰接關(guān)系：空間圖形中同類元素之間拓撲關(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)系：空間圖形中不一樣元素之間拓撲關(guān)系。包含關(guān)系：空間圖形中同類但不一樣級元素之間拓撲關(guān)系。2、空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系2.3空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征第27頁拓撲空間關(guān)系?面與面空間拓撲關(guān)系?面與點空間拓撲關(guān)系?面與線空間拓撲關(guān)系?線與線空間拓撲關(guān)系?線與點空間拓撲關(guān)系?點與點空間拓撲關(guān)系2.3空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征2、空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系第28頁拓撲空間關(guān)系第29頁拓撲空間關(guān)系第30頁2、空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系第31頁2、空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系第32頁2、空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系第33頁拓撲變量與不變量拓撲屬性一個點在一個弧段端點一個弧段是一個簡單弧段(弧段本身不相交)一個點在一個區(qū)域邊界上一個點在一個區(qū)域內(nèi)部一個點在一個區(qū)域外部一個點在一個環(huán)內(nèi)部一個面是一個簡單面(面上沒有“島”)一個面連接性(給定面上任意兩點,從一點能夠完全在面內(nèi)部沿任意路徑走向另一點)非拓撲屬性兩點之間距離一個點指向另一個點方向弧段長度一個區(qū)域周長一個區(qū)域面積2、空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系2.3空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系第34頁拓撲關(guān)系對數(shù)據(jù)處理和空間分析意義

(1)依據(jù)拓撲關(guān)系，不需要利用坐標或距離，能夠確定一個空間實體相對于另一個空間實體位置關(guān)系。(2)利用拓撲關(guān)系有利于空間要素查詢。(3)能夠依據(jù)拓撲關(guān)系重建地理實體。

2.3空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征2、空間數(shù)據(jù)拓撲關(guān)系第35頁空間數(shù)據(jù)計算機表示

指經(jīng)過利用確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型來表達空間對象空間位置、拓撲關(guān)系和屬性信息。將空間數(shù)據(jù)存入計算機過程：（1）從邏輯上將空間數(shù)據(jù)抽象為不一樣專題或?qū)?。?）將一個專題層地理要素或?qū)嶓w分解為點、線或面狀目標，并以弧段為基本存放目標。（3）對目標進行數(shù)字化表示。§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征2.4空間數(shù)據(jù)計算機表示第36頁點、線、面空間特征拓撲關(guān)系屬性特征時間特征空間數(shù)據(jù)模型§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第37頁一、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（一）簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（二）拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（三）曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（一）柵格矩陣結(jié)構(gòu)（二）游程編碼結(jié)構(gòu)（三）四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（四）八叉樹和十六叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三、矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第38頁§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是指數(shù)據(jù)組織形式，是適累計算機存放、管理和處理數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則是地理實體空間排列方式和相互關(guān)系抽象描述。

普通分為基于矢量模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基于柵格模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

第39頁

矢量模型中點用空間坐標來表示；線由一串坐標對組成；面是由線所形成閉合多邊形。柵格模型中點是一個像元；線由一定方向上連接成串相鄰像元組成；面由聚集在一起相鄰像元集合來表示。矢量數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型第40頁

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學中點、線、面及其組合體來表示地里實體空間分布一個數(shù)據(jù)組織方式。3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型第41頁（一）簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（二）拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（三）曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第42頁3.1.1簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Spagetti結(jié)構(gòu)）§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，空間數(shù)據(jù)以基本空間對象（點、線、多邊形）為單元進行單獨組織，不含有拓撲關(guān)系。Spagetti結(jié)構(gòu)：點、線、多邊形有各自坐標表，相互之間并不相連。第43頁Spagetti結(jié)構(gòu)中，點坐標表：X,Y是位置坐標，A1,A2,……,An是專題屬性。§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第44頁Spagetti結(jié)構(gòu)中，線坐標表：

線表由線段統(tǒng)計相連而成，每條線段由順次相連點或中間點來定義。線表統(tǒng)計信息分為兩類：ID號、中間點數(shù)目和其它屬性特征每個中間點坐標§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第45頁Spagetti結(jié)構(gòu)中，多邊形坐標表：與線表相同，但它最終一個結(jié)點坐標值與第一個結(jié)點坐標值相同?！?空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第46頁3.1.1簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、主要特點：（1）數(shù)據(jù)編排很直觀；（2）造成數(shù)據(jù)冗余或不一致；（3）沒有拓撲數(shù)據(jù)，相互之間不關(guān)聯(lián)；（4）島只作為一個單個圖形，與外界多邊形沒有聯(lián)絡。第47頁§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第48頁3.1.2拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，點是相互獨立。點連成線，線組成面。 線又稱為弧段或鏈段； 兩條以上弧段相交點稱為結(jié)點； 由一條弧段組成多邊形稱為島。 弧段是數(shù)據(jù)組織基本對象。

第49頁C4N4C8C6P3C7N6C10N3C3N1P1C2N2C1P2C5N5P4P5C9N7拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形基本元素第50頁弧段號起結(jié)點終止點左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1?C4N1N4?P2C5N2N5P2P4C6N4N5P3P2C7N5N6P3P4C8N4N6?P3C9N7N7P4P5C10N3N6P4?拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)弧段文件組成第51頁3.1.2拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.主要特點： 含有拓撲編輯功效：能確保數(shù)字化原始數(shù)據(jù)自動查錯編輯；能夠自動形成封閉多邊形邊界。 拓撲編輯功效包含： （1）多邊形連接編輯：指次序連接組成封閉多邊形一組線段編輯。 （2）結(jié)點連接編輯：指次序連接圍繞某個結(jié)點全部多邊形編輯。第52頁多邊形連接編輯（1）檢出與當前編輯對象相關(guān)統(tǒng)計（2）檢驗當前編輯對象位置，并進行代碼位置調(diào)換第53頁多邊形連接編輯（3）調(diào)整統(tǒng)計先后次序（4）次序連接各個結(jié)點第54頁結(jié)點連接編輯（1）檢出與當前編輯對象相關(guān)統(tǒng)計（2）檢驗當前編輯對象位置，并進行代碼位置調(diào)換（3）次序連接各個結(jié)點第55頁4、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點（與Spaghetti結(jié)構(gòu)相比）優(yōu)點：（1）一個多邊形和另一個多邊形之間公共邊沒有重復，降低了數(shù)據(jù)冗余；（2）拓撲信息與空間坐標分別存貯，這有利于拓撲編輯。不足：（1）拓撲表必須在一開始時就創(chuàng)建，這需要一定時間和存放空間；（2）一些簡單操作，如圖形顯示比較慢?！?空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第56頁4、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點（與Spaghetti結(jié)構(gòu)相比）

是否創(chuàng)建拓撲結(jié)構(gòu)需要考慮數(shù)據(jù)是用于分析還是簡單顯示?！?空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第57頁3.1.3曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又稱為TIN（TriangulatedIrregularNetwork)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即采取不規(guī)則三角網(wǎng)來擬合連續(xù)分布現(xiàn)象覆蓋表面，主要用來描述數(shù)字高程表面擬合。x,y坐標表示三角網(wǎng)中三角形頂點空間位置；z軸普通用于表示現(xiàn)象屬性，如地形高程。第58頁每個三角形組成一條統(tǒng)計，包含：三角形標識碼；相鄰三角形號；三角形頂點號；各定點空間坐標值（x,y,z）。第59頁地理實體與地理現(xiàn)象

不規(guī)則三角網(wǎng)表示第60頁地理實體與地理現(xiàn)象

不規(guī)則三角網(wǎng)表示第61頁地理實體與地理現(xiàn)象

不規(guī)則三角網(wǎng)表示第62頁不規(guī)則三角網(wǎng)模型特點TIN連續(xù)面模型能夠有效描述河流、峽谷、地勢等地形區(qū)域特征。按照河谷或者絕壁邊緣方向連接結(jié)點而形成分切線（breakline）可用來表示懸崖、斷層、海岸和山谷谷底。三角形大小隨點密度改變而自動改變，當數(shù)據(jù)點密集時生成三角形小，數(shù)據(jù)點較稀時生成三角形較大。能夠方便進行地形分析，如坡度、坡向信息提取，填挖方計算，等高線自動生成和2.5維顯示第63頁第64頁§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.2.1定義

柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指將空間分割為大小均勻緊密相鄰網(wǎng)格陣列，每個網(wǎng)格作為一個像元或像素由行、列定義，并包含一個代碼來表示該像元屬性類型或量值。第65頁697柵格數(shù)據(jù)表示地物方式§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第66頁混合像元和精度問題§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第67頁3.2.2柵格單元代碼確實定①中心點法：用處于柵格中心處地物類型或現(xiàn)象特征決定柵格代碼。

②面積占優(yōu)法：以占矩形區(qū)域面積最大地物類型或現(xiàn)象特征決定柵格單元代碼。

③主要性法：依據(jù)柵格內(nèi)不一樣地物主要性，選取最主要地物類型決定對應柵格單元代碼。④百分比法：依據(jù)矩形區(qū)域內(nèi)各地理要素所占面積百分比數(shù)確定柵格單元代碼。

§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第68頁AB3.2.3柵格數(shù)據(jù)精度§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第69頁普通采取以下公式計算出適當網(wǎng)格邊長；為區(qū)域多邊形數(shù)；表示網(wǎng)格邊長；表示研究區(qū)域內(nèi)全部多邊形面積序列；表示研究區(qū)域內(nèi)最小多邊形面積，圖中用A表示。AA第70頁§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.2.4柵格數(shù)據(jù)主要類型

柵格矩陣結(jié)構(gòu)游程編碼結(jié)構(gòu)四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第71頁1.柵格矩陣結(jié)構(gòu)柵格矩陣結(jié)構(gòu)是指一個全柵格陣列數(shù)據(jù)組織形式。每個網(wǎng)格對應一個屬性；空間位置用行和列來標識。存放空間=每個元素存放空間x行數(shù)x列數(shù)3.2.4柵格數(shù)據(jù)主要類型

§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第72頁2、柵格矩陣結(jié)構(gòu)編碼方法2255275577755555序號二元組序列1（2，1，1）2（2，1，2）3（5，1，3）4（5，1，4）5（2，2，1）……16（5，4，4）§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第73頁2.游程編碼結(jié)構(gòu)（1）壓縮規(guī)則：逐行讀取柵格矩陣數(shù)據(jù)，將相鄰同值網(wǎng)格合并，并統(tǒng)計合并后網(wǎng)格值及被合并網(wǎng)格數(shù)。詳細數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法以下：用一個二元組來表示一個統(tǒng)計（A，P）合并網(wǎng)格屬性值游程3.2.4柵格數(shù)據(jù)主要類型

§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型經(jīng)過壓縮后全部統(tǒng)計組成二元組序列（Ai，Pi），i=1，K，且K≤N.第74頁2255275577755555序號二元組序列1（2，2）2（5，2）3（2，1）4（7，1）5（5，2）6（7，3）7（5，5）（2）游程編碼結(jié)構(gòu)編碼方法§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第75頁（3）差分映射預處理（4）文件組織方法分別建立“索引文件”和“數(shù)據(jù)文件”索引文件中，統(tǒng)計了柵格矩陣結(jié)構(gòu)中每一行所對應游程累計數(shù)K。數(shù)據(jù)文件中，統(tǒng)計著每個游程序號所對應二元組屬性值。從位置參數(shù)訪問屬性特征隸屬性察訪分布位置3.2.3柵格數(shù)據(jù)主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第76頁

?Morton次序把影像中像素相連得到軌跡呈“Z”字形?“Z”方形影像中像元能夠用Morton地址來建立索引?每個Morton坐標是Morton軌跡中表示空間位置一個簡單數(shù)值Morton次序和Morton坐標第77頁?

Morton坐標有利于空間查詢，兩個坐標值合成了一個值，不再需要分別查找行和列?Morton索引可大大提升一些操作效率，如查找地圖上靠近某一特定位置類別值等。?在Morton序列中像元從不交叉，從而降低了數(shù)值跳躍該軌跡以2×2模式遞推排序，各層均如此第78頁第79頁柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第80頁柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)區(qū)域四叉樹和八叉樹：

?四叉樹和八叉樹都是層型樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?它們分別把某像元塊連續(xù)等分成四塊或八塊。?利用四叉樹或八叉樹來代替完整柵格結(jié)構(gòu)目標，是為了節(jié)約柵格數(shù)據(jù)空間需求。第81頁柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第82頁柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?

普通而言，假如空間精度增加一倍，柵格數(shù)據(jù)增加將到原先四倍，不論是從柵格數(shù)據(jù)或從矢量數(shù)據(jù)構(gòu)建四叉樹或八叉樹都比較費時，尤其是對層次較多而且空間改變復雜樹。一樣，一些操作利用四叉樹結(jié)構(gòu)時與完全柵格相比反而更慢。?四叉樹數(shù)據(jù)顯示比游程編碼數(shù)據(jù)要慢。四叉樹不利于需要創(chuàng)建新樹操作，如轉(zhuǎn)置、旋轉(zhuǎn)或百分比尺變換。?選擇是否利用四叉樹表示柵格數(shù)據(jù)，需要在處理速度和存貯容限之間作折衷。第83頁3.四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）原理：將空間區(qū)域按照四個象限進行遞歸分割，直到子象限數(shù)值單調(diào)為止。凡數(shù)值呈單調(diào)單元，不論單元大小，均作為最終存放單元。2.2.3柵格數(shù)據(jù)主要類型

2.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第84頁

這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠用樹狀圖來表示：樹根代表整個區(qū)域；樹每個結(jié)點有四個分枝。3.2.3柵格數(shù)據(jù)主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第85頁3.四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（2）四分化方式

自上而下方式：先檢驗全區(qū)域，其值不單調(diào)時再四分劃，直到數(shù)值或內(nèi)容單調(diào)為止自下而上方式：對柵格矩陣結(jié)構(gòu)每四個網(wǎng)格進行次序掃描，假如四個網(wǎng)格值相同，則合并；不一樣，則作為四個葉結(jié)點統(tǒng)計。依此逐層向上，直到生成根結(jié)點。3.2.3柵格數(shù)據(jù)主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第86頁四叉樹分割

第87頁3.四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（3）建立四叉樹方法常規(guī)四叉樹編碼：每個結(jié)點存放6個量，即4個子結(jié)點指針，1個父結(jié)點指針和1個結(jié)點值。線性四叉樹編碼：每個結(jié)點存放3個量，即地址、深度和結(jié)點值。3.2.3柵格數(shù)據(jù)主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第88頁線性四叉樹編碼算法：

計算地址：ADDRES(I,J)=2xI+J；按地址由小到大排序，正是自下而上掃描次序；掃描檢測，判斷相鄰四個網(wǎng)格值是否完全相同，同則合并，地址為原來四個單元第一個單元地址；若不一樣，則作為葉結(jié)點統(tǒng)計下來；對于不是方陣柵格數(shù)據(jù)，則以0補足進行計算。3.2.3柵格數(shù)據(jù)主要類型

3.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第89頁八叉樹編碼八叉樹結(jié)構(gòu)就是將空間區(qū)域不停地分解為八個一樣大小子區(qū)域(即將一個六面立方體再分解為八個相同大小小立方體)，同—區(qū)域?qū)傩韵嗤?。八叉樹主要用來處理地理信息系統(tǒng)中三維問題。

第90頁§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.3矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.3.1矢量數(shù)據(jù)模型與柵格數(shù)據(jù)模型比較3.3.2矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念3.3.3矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計第91頁柵格模型矢量模型優(yōu)點：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單2、疊加操作易實現(xiàn)3、能有效表示空間可變性4、柵格圖象便于做圖象有效增強優(yōu)點：1、提供更嚴密數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、提供更有效拓撲編碼，因而對需要拓撲信息操作更有效，如網(wǎng)絡分析3、圖形輸出美觀，靠近于手繪缺點：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不嚴密不緊湊，需要用壓縮技術(shù)處理這個問題2、難以表示拓撲關(guān)系3、圖形輸出不美觀，線條有鋸齒，需要增加柵格數(shù)量來克服，但會增加數(shù)據(jù)量缺點：1、比柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜2、疊加操作沒有柵格有效3、表示空間改變性能力差4、不能象數(shù)字圖形那樣做增強處理3.3.1矢量數(shù)據(jù)模型與柵格數(shù)據(jù)模型比較第92頁3.3.2矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念理論基礎(chǔ)三個基本約定

分別針對點