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NEW第二章地理空间与空间数据基础3、
陈植华 2.3 空间数据结构 概述 矢量数据结构 栅格数据结构 两种结构的比较与转换 矢栅一体化数据结构 2.3.1概述 对地理空间的描述必须通过数据建模来实现;数据建模就是把现实世界的数据组织为有用且能反映真实信息的数据集的过程。 根据一定方案建立的数据逻辑组织方式叫数据模型;栅格数据模型、矢量数据模型。 表达数据模型的某种数据组织方式叫数据结构 不同的数据结构意味着数据文件的组织方式不同,而不同的组织方式适宜不同的应用对象。也就意味着不同的计算机的存储和处理数据的效率。 地理信息系统空间数据结构就是指空间数据的编排方式和组织关系。空间数据编码是空间数据结构的实现,目的是将图形数据、影像数据、统计数据等资料,按一定的数据结构转换为适用于计算机存储和处理的过程。 2.3.2矢量数据结构——复杂 矢量数据结构是通过记录坐标的方式,尽可能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。 矢量数据结构编码的方法 实体式 索引式 双重独立式 链状双重独立式 实体式 实体式数据结构是指构成多边形边界的各个线段,以多边形为单元进行组织。 按照这种数据结构,边界坐标数据和多边形单元实体一一对应,各个多边形边界都单独编码和数字化。 索引式 索引式数据结构采用树状索引以减少数据冗余并间接增加邻域信息,具体方法是对所有边界点进行数字化,将坐标对以顺序方式存储,由点索引与边界线号相联系,以线索引与各多边形相联系,形成树状索引结构。 例 双重独立式 这种数据结构最早是由美国人口统计局研制来进行人口普查分析和制图的,简称为DIME(Dual lndependent Map Encoding)系统或双重独立式的地图编码法。它以城市街道为编码的主体。其特点是采用了拓扑编码结构。 例 链状双重独立式 链状双重独立式数据结构是DIME数据结构的一种改进。在DIME中,一条边只能用直线两端点的序号及相邻的面域来表示,而在链状数据结构中,将若干直线段合为一个弧段(或链段),每个弧段可以有许多中间点。 在链状双重独立数据结构中,主要有四个文件:多边形文件、弧段文件、弧段坐标文件、结点文件。 例 2.3.3栅格数据结构 概念 栅格结构数据的来源、精度逼近 栅格数据的压缩编码方式 链式编码 游程长度编码 块状编码 四叉树编码 八叉树编码 栅格数据结构 栅格数据:又称为网格结构(raster或grid cell)或象元结构(pixel),是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列,每个网格作为一个象元或象素,由行、列号定义,并包含一个代码,表示该象素的属性类型或量值,或仅仅包含指向其属性记录的指针。因此,栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织,组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。 栅格结构数据主要可由四个途径得到: ①目读法:在专题图上均匀划分网格,逐个网格地决定其代码,最后形成栅格数字地图文件; ②数字化仪手扶或自动跟踪数字化地图,得到矢量结构数据后,再转换为栅格结构; ③扫描数字化:逐点扫描专题地图,将扫描数据重采样和再编码得到栅格数据文件; ④分类影像输入:将经过分类解译的遥感影像数据直接或重采样后输入系统,作为栅格数据结构的专题地图。 栅格数据压缩存储的编码方法 完全栅格结构 链式编码 游程长度编码 块式编码 四叉树编码 八叉树编码 栅格矩阵(Raster Matrix) Raster数据是二维表面上地理数据的离散量化值,每一层的pixel值组成像元阵列(即二维数组),其中行、列号表示它的位置。例如影像: A A A A??????????? A B B B????????? A A B B????????? A A A B在计算机内是一个4*4阶的矩阵。但在外部设备上,通常是以左上角开始逐行逐列存贮。如上例存贮顺序为:A A A A A B B B A A B B A A A B当每个像元都有唯一一个属性值时,一层内的编码就需要m行×n列×3(x,y和属性编码值)个存储单元。数字地面模型就属此种情况。 完全栅格数据 一个栅格数据表只存栅格的一种属性。 有多少个属性,建立多少个栅格数据表。 链式编码(ChainCodes) 又称为弗里曼链码(Freeman)或边界链码。 基本方向可定义为:东=0,东南=l,南二2,西南=3,西=4,西北=5,北=6,东北=7等八个基本方向。 游程长度编码(Run—LengthCodes) 游程是指相邻同值网格的数量, 该编码方法就是逐行将相邻同值的网格合并,并记录合并后网格的值及合并网格的长度.(A,P) 达到压缩栅格数据量和消除数据冗余的目的 块式编码(B
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