第二章空间数据结构解读.ppt

第二章 地理信息系统 的数据结构 目 录 一、地理空间及其表达 二、地理空间数据及其特征 三、空间数据结构的建立 四、空间数据结构的建立 一、地理空间及其表达 3）对目标进行数字化表示： 对每个弧段目标分配一个用户标识码； 定位数据由一系列坐标定义； 弧段的拓扑关系由该弧段的始结点、终结点，左多边形和右多边形四个数据项组成； 弧段的属性数据则存储在相应的属性表中。 （2）矢量与栅格一体化数据结构概念 （3）矢量与栅格一体化数据结构设计 1）点状目标和弧段结点的数据结构 基于基本约定，只需将点坐标化为两个Morton码来表示它的位置。 2）线状目标和弧段数据结构 以弧段为存储单元：A、每条记录表示一条弧段；B、建立弧段与结点的拓扑关联关系；C、用Morton码表示中间点的地址。 3）面状目标的数据结构 包含边界和边界所包围的整个区域： A、边界：由弧段组成，建立多边形与弧段间的拓扑关系； B、边界包含的区域：二维行程数据结构来表示。 指根据确定的数据结构类型，形成该数据结构相适应的GIS空间数据的整个过程。 主要为以下几个步骤： 根据用户需求，确定数据项目； 确定数据源； 数据分类和编码； 确定数据结构类型； 数据输入与编辑操作。 1、系统功能与数据间的关系 系统的功能需求决定需要哪些数据。 2、空间数据的分类和编码 空间数据的分类原则： （1）图形原则 （2）对象原则 空间数据的编码： （1）编码原则 （2）编码方法 （3）层次分类编码法与多源分类编码法 3、矢量数据的输入与编辑 指产生与矢量数据结构相适应的GIS空间数据（x,y坐标形式）的过程。 4、栅格数据的输入与编辑 单元格网交点归属法 单元格网面积占优法 单元格网长度占优法 四、空间数据结构的建立 四、空间数据结构的建立 四、空间数据结构的建立 B、差分映射预处理 某些类型数据的相邻数据具有高度的相关性，可先通过差分映射进行预处理，然后再采用游程长度压缩编码。 160 150 140 130 150 140 130 120 140 130 120 110 130 120 110 100 2）游程编码结构 （3）栅格数据的主要类型 C、文件组织方法 分别建立“索引文件”和“数据文件” 索引文件中，记录了栅格矩阵结构中的每一行所对应的游程累计数K。 数据文件中，记录着每个游程序号所对应的二元组的属性值。 从位置参数访问属性特征 从属性查访分布位置 2）游程编码结构 （3）栅格数据的主要类型 （3）栅格数据的主要类型 3）四叉树数据结构 A、原理：将空间区域按照四个象限进行递归分割，直到子象限的数值单调为止。凡数值呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。 这种数据结构可以用树状图来表示： 树根代表整个区域；树的每个结点有四个分枝。 B、四分化的方式 自上而下方式：先检验全区域，其值不单调时再四分划，直到数值或内容单调为止。 5 5 5 5 5 7 7 7 5 5 7 2 5 5 2 2 （3）栅格数据的主要类型 3）四叉树数据结构 B、四分化的方式 自下而上方式：对栅格矩阵结构的每四个网格进行顺序扫描，如果四个网格值相同，则合并；不同，则作为四个叶结点记录。依此逐层向上，直到 生成根结点。 5 5 5 5 5 7 7 7 5 5 7 2 5 5 2 2 （3）栅格数据的主要类型 3）四叉树数据结构 C、建立四叉树的方法 常规四叉树编码：每个结点存储6个量，即4个子结点指针，1个父结点指针和1个结点值。 线性四叉树编码：每个结点存储3个量，即地址、深度和结点值。 （3）栅格数据的主要类型 3）四叉树数据结构 线性四叉树编码算法： 计算地址：1）十进制Morton码；2）四进制Morton码。 按地址由小到大排序，正是自下而上的扫描顺序； 扫描检测，判断相邻四个网格值是否完全相同，同则合并，地址为原来四个单元的第一个单元地址； 若不同，则作为叶结点记录下来； 对于不是方阵的栅格数据，则以0补足进行计算。 （3）栅格数据的主要类型 （1） 矢量数据模型与栅格数据模型比较 （2） 矢量与栅格一体化数据结构概念 （3） 矢量与栅格一体化数据结构设计 三、空间数据结构类型 3、矢量与栅格一体化数据结构 （1）矢量数据模型与栅格数据模型比较 图形数据量大，用大像元减小数据量时，精度和信息量受损失； 难以建立空间网络连接关系； 投影变化实现困难； 图形数据质量低，地图输出