02空间数据表达2矢量与栅格数据.ppt

空间参照系统与地图投影 空间现象及其表达 空间对象的矢量表达 空间对象的栅格表达 矢量与栅格数据的比较,第二章 空间数据的表达,本章主要内容,三、空间对象的矢量表达,,,本节主要内容,矢量数据定义 矢量数据获取方法 矢量数据结构类型 矢量数据表达—实体数据结构 矢量数据表达—拓扑数据结构 矢量数据表达—属性数据表达与组织 矢量数据特点,,,,三、空间对象的矢量表达,(一)矢量数据定义,矢量数据是通过记录空间对象的坐标及空间关系来表达空间对象的位置 点：空间的一个坐标点； 线：多个点组成的弧段； 面：多个弧段组成的封闭多边形； 矢量形式是一种最适应于空间对象的计算机表达关键是在空间拓扑关系的表达，空间位置、属性数据相对比较简单三、空间对象的矢量表达,(二)矢量数据获取的方法,1.定位设备（全站仪、GPS、常规测量等） 2.地图数字化 3.栅格数据转换 4.空间分析（叠置、缓冲等操作产生的新的矢量数据）,,,,三、空间对象的矢量表达,(三)矢量数据结构类型,实体数据结构（也称面条数据结构） 拓扑数据结构,,,,三、空间对象的矢量表达,实体数据结构：只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系。

又称面条结构 存储方法： 独立编码：空间对象位置直接跟随空间对象； 点位字典：点坐标独立存储，线、面由点号组成 特征 无拓扑关系，主要用于显示、输出及一般查询 公共边重复存储，存在数据冗余，难以保证数据独立性和一致性 多边形分解和合并不易进行，邻域处理较复杂； 处理嵌套多边形比较麻烦 适用范围： 制图及一般查询，不适合复杂的空间分析,(四)矢量数据表达(实体数据结构),,,,三、空间对象的矢量表达,标识码,属性码,空间对象编码唯一 连接几何和属性数据,,数据库,独立编码,点: ( x ,y ) 线: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( xn , yn ) 面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( x1 , y1 ),点位字典,点: 点号文件,线: 点号串,面: 点号串,存储方法,,,,,,,,,,,三、空间对象的矢量表达,点对象:[object identification, Attribute code, (x, y)],,,,三、空间对象的矢量表达,线对象: [object ID, code, (x1, y1), (x2, y2) …… (xn, yn) ],面对象： [object ID, code, (x1, y1), (x2, y2) …… (xn, yn) , (x1, y1)],,,,三、空间对象的矢量表达,面对象,,,,三、空间对象的矢量表达,独立编码法 优点：编码容易、数字化操作简单、数据编排直观。

缺点：多边形边界线数据存储两次，易产生裂隙、重叠，数据冗余 独立编码法只用在简单的系统应用中,(四)矢量数据表达(实体数据结构),,,,,,三、空间对象的矢量表达,,,,三、空间对象的矢量表达,点位字典法 优点：编码容易、数字化操作简单、数据编排直观、消除多边形边界的裂隙，不重复存储 缺点：没有建立各个多边形实体之间的空间关系；编码表要用人工方式实现三、空间对象的矢量表达,不仅表达几何位置和属性，还表示空间关系 表达对象的邻接、关联、包含等关系 表达方式 全显式表达 部分显式表达 拓扑关系与数据共享,(五)矢量数据表达（拓扑数据结构）,,,,三、空间对象的矢量表达,拓扑结构：全显式表达,(五)矢量数据表达（拓扑数据结构）,,,,三、空间对象的矢量表达,多边形与弧段的拓扑关系,,,,三、空间对象的矢量表达,弧段与节点的拓扑关系,,,,三、空间对象的矢量表达,节点与弧段的拓扑关系,,,,三、空间对象的矢量表达,弧段与多边形的拓扑关系,,,,三、空间对象的矢量表达,(五)矢量数据表达(拓扑数据结构),用上述部分表格表示空间目标的拓扑关系 面-弧段、弧段-节点 弧段-节点、弧段-面 目前商用GIS还没有超出上述表格的拓扑关系,拓扑结构：部分显式表达,,,,双重独立式地图编码DIME (Dual Independent Map Encoding) 对左图面状要素的任何一条线段，用其两端的节点及相邻面域来予以定义,,,,自动生成多边形A,,,,,,,,,,链状双重独立式 DIME的改进,,,,三、空间对象的矢量表达,拓扑结构：拓扑关系与数据共享 维护数据的一致性,拓扑:移动结点,无拓扑:移动结点,(五)矢量数据表达（拓扑数据结构）,,,,三、空间对象的矢量表达,(六)矢量数据表达(属性数据表达与组织),属性特征类型 类别特征：是什么 说明信息：同类目标的不同特征 属性特征表达 类别特征：类型编码 说明信息：属性数据结构和表格 属性表的内容取决于用户 图形数据和属性数据的连接通过目标识别符或内部记录号实现。

三、空间对象的矢量表达,线状地物的空间数据表和属性数据表,(六)矢量数据表达(属性数据表达与组织),,,,三、空间对象的矢量表达,,,,三、空间对象的矢量表达,(七)矢量数据特点,用离散的点描述空间对象与特征，定位明显，属性隐含 用拓扑关系描述空间对象之间的关系 面向目标操作，精度高，数据冗余度小 与遥感等图象数据难以结合 输出图形质量号，精度高,空间参照系统与地图投影 空间现象及其表达 空间对象的矢量表达 空间对象的栅格表达 矢量与栅格数据的比较,第二章 空间数据的表达,本章主要内容,四、空间对象的栅格表达,,,本节主要内容,栅格数据的基本概念 数据分层 数据组织 单元值确定 压缩编码方案 栅格数据特点,,,(一)栅格数据的基本概念－－定义,以规则像元阵列表示空间对象的数据结构，阵列中每个数据表示空间对象的属性特征或者说，栅格数据结构就是像元阵列，每个像元的行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征 每个栅格单元只能存在一个值 对于栅格数据结构 点：为一个像元 线：在一定方向上连接成串的相邻像元集合 面：聚集在一起的相邻像元集合四、空间对象的栅格表达,,,点,,,,,面,,,线,四、空间对象的栅格表达,,,(一)栅格数据的基本概念－－获取方法,1.遥感数据 2.图片扫描数据 3.矢量数据转换 4.手工方式,四、空间对象的栅格表达,,,(一)栅格数据的基本概念－－坐标系与描述参数,,,列,行,西南角格网坐标 （XWS，YWS）,,,,格网分辨率,,格网方向,四、空间对象的栅格表达,,,(二)栅格数据分层,土壤,地貌,森林,建筑物,,,,Z,Y,X,四、空间对象的栅格表达,,,(三)数据组织方法,四、空间对象的栅格表达,将栅格看作一个数据矩阵，逐行逐个记录栅格单元的值。

可以每行都从左到右，也可奇数行从左到右而偶数行从右到左 这是最简单最直接的一种栅格编码方法通常这种编码为栅格文件或格网文件 它不采用任何压缩数据的处理，因此是最直观最基本的栅格数据组织方式三种基本方式：基于像元、基于层和基于多边形，如下图所示三)数据组织方法,四、空间对象的栅格表达,,,(四)单元值确定,百分比法,面 积 占 优,重 要 性,中心点法,A 连续分布地理要素,C 具有特殊意义 的较小地物,A 分类较细、 地物斑块较小,AB,四、空间对象的栅格表达,,,(五)压缩编码方案,四、空间对象的栅格表达,,,(五)压缩编码方案,四、空间对象的栅格表达,,,(五)压缩编码方案,起点行列号，单位矢量 R: (1,5),3,2,2,3,3,2,3,链式编码,游程长度编码,逐行编码 数据结构: 行号, 属性, 重复次数 1, A, 4, R, 1, A, 3,块状编码,正方形区域为记录单元 数据结构: 初始位置, 半径, 属性 (1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),…,,,,,,,,,,,四叉树编码,,,,,四、空间对象的栅格表达,,,(五)压缩编码方案,四、空间对象的栅格表达,,,四、空间对象的栅格表达,(五)压缩编码方案,,,(五)压缩编码方案,四、空间对象的栅格表达,,,(五)压缩编码方案,四、空间对象的栅格表达,编码, 长度, 编码, 长度…,0,7,2,1,0,2 0,1,1,1,0,4,2,1,0,1,3,2 0,5,2,1,0,1,3,3 0,2,2,4,0,1,3,1,0,1,2,1 0,1,2,5,0,2,2,1,0,1 0,1,2,7,0,2 0,2,2,4,0,1,3,2,0,1 0,1,2,1,0,4,3,4 2,1,0,5,3,4 2,1,0,9,,,(五)压缩编码方案,四、空间对象的栅格表达,,,(五)压缩编码方案,四、空间对象的栅格表达,,,(五)压缩编码方案,四、空间对象的栅格表达,,,(五)压缩编码方案,四、空间对象的栅格表达,,,(六)栅格数据特点,离散的量化栅格值表示空间对象 位置隐含,属性明显 数据结构简单,易于遥感数据结合,但数据量大 几何和属性偏差 面向位置的数据结构,难以建立空间对象之间的关系,四、空间对象的栅格表达,,,几何偏差,属性偏差,,,,,四、空间对象的栅格表达,,,五、矢量与栅格数据的比较,思考题,何谓空间拓扑关系？如何用关系表来表示空间的拓扑关系？ 什么是矢量数据？什么是栅格数据？试比较这两种数据结构的特点和优缺点？ 为了节省存储空间，人们一般采用哪些方法对栅格数据进行压缩？ 一幅地图的结点、弧段和面域之间存在哪几类拓扑关系？试举例说明？,作业,1、对下图所示的多边形数据，利用链状双重独立编码获得以线段为中心的拓扑关系表。

作业,2、采用游程编码对下列栅格图像进行编码作业,3、采用链式编码对下列右图栅格中的线和多边形边界进行编码，编写链码结构文件。