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第三十页，共四十二页。 第三讲 GIS数据组织与结构 中南大学测绘与国土管理工程系 第一页，共四十二页。 内容提纲 栅格数据结构 矢量数据结构 栅格与矢量数据结构的选择与转换 空间数据分层组织 第二页，共四十二页。 3.1 地理信息系统空间数据 GIS的主要数据为一维、二维或三维的空间型地图数据,包括空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。 点（Point）：又称为元素（Element）或象元（Pixel），是一个数据点，具有一对（x、y）坐标和至少一个属性。 线：（Line）：是具有相同属性的点的轨迹，由一个坐标对序列表示，坐标对顺序与线的开头有关，线上每个点有不多于二个邻点。 面（Area）：是具有相同属性的点的轨迹，以（x、y）坐标对的集合表示，坐标对的排列顺序不影响面的形态，具内部点可以有多于三个的邻点，面内点具有至少一个相同属性。 区域（Region）：空间上相邻或重叠的点、线、面要素可以按一定的地理意义组成区域。 第三页，共四十二页。 3.1.1 数据库结构 关系模型（relational model）满足一定条件的二维表格 层次模型（hierarchical model）以记录类型为节点的有向树（tree），其主要特征是： （1）除根节点外，任何节点都有且 只有一个“父亲”；（2）“父”节点表示的实体与“子”节点表示的实体是一对多的联系。 网状模型（network model） 特点：1）可以有一个以上的结点没有“父”结点； 2）至少有一个结点有多于一个“父”结点； 3）结点之间可以有多种联系； 4）可以存在回路 第四页，共四十二页。 第五页，共四十二页。 3.2 空间数据组织与结构 栅格数据结构 矢量数据结构 栅格与矢量数据结构的选择与转换 空间数据分层组织 第六页，共四十二页。 3.2.1栅格与矢量的基本概念 描述地理实体的数据本身的组织方法，称为内部数据结构。 内部数据结构基本上可分为两大类： 即矢量结构和栅格结构。 GIS的内部数据结构如图3-1所示。 第七页，共四十二页。 图3-1 矢量结构和栅格结构 第八页，共四十二页。 栅格模型 矢量模型 优点： 1、数据结构简单 2、叠加操作易实现 3、能有效表达空间可变性 4、栅格图象便于做图象的有效增强 优点： 1、提供更严密的数据结构 2、提供更有效的拓扑编码，因而对 需要拓扑信息的操作更有效，如 网络分析 3、图形输出美观，接近于手绘 缺点： 1、数据结构不严密不紧凑，需要用 压缩技术解决这个问题 2、难以表达拓扑关系 3、图形输出不美观，线条有锯齿， 需要增加栅格数量来克服，但会 增加数据量 缺点： 1、比栅格数据结构复杂 2、叠加操作没有栅格有效 3、表达空间变化性能力差 4、不能象数字图形那样做增强处理 3.2.2 矢量数据模型与栅格数据模型比较 第九页，共四十二页。 3.2.3 栅格数据结构及其编码 1 栅格数据的应用模型 第十页，共四十二页。 2 栅格数据结构 第十一页，共四十二页。 第十二页，共四十二页。 3 栅格数据的组织方法 第十三页，共四十二页。 4 决定栅格单元代码的方式 1）中心点法 中心点法常用于具有连续分布特性的地理要素，如降雨量分布、人口密度图等。 2）面积占优法 面积占优法常用于分类较细，地物类别斑块较小的情况。 3）重要性法 重要性法常用于具有特殊意义而面积较小的地理要素，特别是点、线状地理要素，在栅格中代码应尽量表示这些重要第五。 4）百分比法 根据矩形区域内地理要素所占面积的百分比确定栅格单元的代码。 第十四页，共四十二页。 5 栅格数据的压缩编码方法 第十五页，共四十二页。 第十六页，共四十二页。 第十七页，共四十二页。 第十八页，共四十二页。 第十九页，共四十二页。 四叉树编码法有许多有趣的优点： 1）容易而有效地计算多边形的数量特征； 2）阵列各部分的分辩率是可变的，边界复杂部分四叉树较高即分级多，分辩率也高，而不需表示许多细节的部分则分级少，分辩率低，因而既可精确表示图形结构又可减少存贮量； 3）栅格到四叉树及四叉树到简单栅格结构的比其它压缩方法容易； 4）多边形中嵌套异类小多边形的表示较方便。 第二十页，共四十二页。 线性四叉树 第二十一页，共四十二页。 第二十二页，共四十二页。 龚健雅 第二十三页，共四十二页。 第二十四页，共四十二页。 基于按位彩操作的运算法 第二十五页，共四十二页。 第二十六页，共四十二页。 第二十七页，共四十二页。 第二十八页，共四十二页。 3.2.4 矢量数据