矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課件

GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學中的點、線、面及其組合來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織形式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)撲結(jié)構(gòu)類型p48簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要特點：數(shù)據(jù)按點、線或多邊形位單元進行組織，數(shù)據(jù)編排直觀，數(shù)字化操作簡單每個多邊形都以閉合線段存儲，多邊形的公共邊界數(shù)字化和存儲兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和不一致沒有拓撲結(jié)構(gòu)，相互之間不關聯(lián)島只作為一個單個圖形，沒有與外邊界的聯(lián)系拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—網(wǎng)絡模型DIME(DuallndependentMapEncoding)系統(tǒng)或雙重獨立式的地圖編碼法、對偶獨立地圖編碼法（這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最早是由美國人口統(tǒng)計局研制來進行人口普查分析和制圖的）拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—網(wǎng)絡模型矢量數(shù)據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)-p33矢量數(shù)據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)，即基本要素點線面和實體之間具有鄰接、關聯(lián)和包含的拓撲關系,與長度面積無關。什么叫拓撲？Topology一詞來自希臘文，它的原意是“形狀的研究”。拓撲學是幾何學的一個分支，它研究在拓撲變換下能保持不變的幾何屬性——拓撲屬性?！包c的內(nèi)置”是拓撲屬性；面積則不是拓撲屬性；歐幾里德平面上實體對象所具有的拓撲和非拓撲屬性拓撲屬性一個點在一個弧段的端點一個弧段是一個簡單弧段（自身不相交）一個點在一個區(qū)域的邊界上（內(nèi)部、外部）一個面的連接性（給定面上任意兩點，從一點可以完全在面的內(nèi)部沿任意路徑走向另一點）非拓撲屬性兩點之間的距離弧段的長度一個區(qū)域的周長一個區(qū)域的面積基本拓撲要素概念：

線段（ARC，弧段），在線段的中間與其他任何線段不存在任何相關關系，在線段的端點才與其他的線段有關系。線段是有向線段，它的方向有首尾端點確定。

結(jié)點(NODE)，即線段的兩端點，可以分為首結(jié)點和尾結(jié)點。

多邊形(POLYGON),由數(shù)條線段有序的首尾連接而成。

層（LAYER）,具有相同屬性的拓撲要素的組合?；就負潢P系：

拓撲鄰接、拓撲關聯(lián)、拓撲包含拓撲鄰接存在于空間圖形之間同類要素之間的拓撲關系。

多邊形P1和P2,P1和P3

在空間上相鄰接；弧段L2，L3，和L5在空間上相鄰接；結(jié)點V1與V9,V9與V4等在空間上相鄰接。1354ADCbcBda弧左多邊形右多邊形aDCbCAcABdDA拓撲關聯(lián)指存在于空間圖形中的不同類要素之間的拓撲關系。

結(jié)點V9與弧段L3，L5，L6關聯(lián)；多邊形P1與弧段L1，L2，L3，L6關聯(lián)多邊形

弧p1L1、L3、L6、L7p2L2、L3、L5p3L4、L5、L6p4L7拓撲包含指存在于空間圖形中同類但不同級的基本要素之間的拓撲關系。多邊形P1包含多邊形P4

空間數(shù)據(jù)的拓撲關系意義數(shù)據(jù)處理和空間分析具有重要的意義：根據(jù)拓撲關系，不需要利用坐標或距離，可以確定一種空間實體相對于另一種空間實體的位置關系。拓撲關系能清楚地反映實體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關系，它比幾何數(shù)據(jù)有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。利用拓撲關系有利于空間要素的查詢，例如某條鐵路通過哪些地區(qū)，某縣與哪些縣鄰接。又如分析某河流能為哪些地區(qū)的居民提供水源，某湖泊周圍的土地類型及對生物棲息環(huán)境作出評價等。可以根據(jù)拓撲關系重建地理實體。例如根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實現(xiàn)道路的選取，進行最佳路徑的選擇等。矢量數(shù)據(jù)壓縮技術票1垂距法；道格拉斯—普克（Douglas—Peucker)法；光欄法。1、道格拉斯——普克法(Douglas—Peucker)

基本思路是(圖4-4-1)：對每一條曲線的首末點虛連一條直線，求所有點與直線的距離，并找出最大距離值dmax，用dmax與限差D相比：

若dmax＜D，這條曲線上的中間點全部舍去；

若dmax≥D，保留dmax對應的坐標點，并以該點為界，把曲線分為兩部分，對這兩部分重復使用該方法?？臻g數(shù)據(jù)的壓縮處理壓縮比=？2、垂距法

垂距法的基本思路是(圖4-4-2)：每次順序取曲線上的三個點，計算中間點與其它兩點連線的垂線距離d，并與限差D比較。若d＜D，則中間點去掉；若d≥D，則中間點保留。然后順序取下三個點繼續(xù)處理，直到這條線結(jié)束?？臻g數(shù)據(jù)的壓縮處理(1)

(2)

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圖4-4-2垂距法示意圖空間數(shù)據(jù)的壓縮處理3、光欄法矢量模式與柵格模式比較p61柵格模式矢量模式優(yōu)點：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單2、疊加操作更易實現(xiàn)、更有效3、能有效表達空間可變性4、便于做圖像的有效增強優(yōu)點：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更嚴密。2、提供有效的拓撲編碼，便于拓撲操作。3、圖形輸出美觀。缺點：1、數(shù)據(jù)量大，需要壓縮。2、難以表達拓撲關系。3、圖形輸出不美觀，有鋸