空間現(xiàn)象抽象表達(dá)

1、第2章空間現(xiàn)象抽象表達(dá)Geographic Imformation Science本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容2.1 2.1 現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知2.2 2.2 從現(xiàn)實(shí)世界到模型世界從現(xiàn)實(shí)世界到模型世界2.3 2.3 空間實(shí)體描述空間實(shí)體描述2.4 2.4 空間實(shí)體矢量表達(dá)空間實(shí)體矢量表達(dá)2.5 2.5 空間實(shí)體柵格表達(dá)空間實(shí)體柵格表達(dá)Geographic Imformation Science2.1 2.1 現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知n認(rèn)知科學(xué)研究人類感知和思維信息處理的科學(xué)n空間認(rèn)知對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的空間屬性包括位置、大小、距離、方向、形狀、模式、運(yùn)動(dòng)和物體內(nèi)部關(guān)系的認(rèn)知，是通過獲取、處理

2、、存儲(chǔ)、傳遞和解譯空間信息，來獲取空間知識(shí)的過程。研究?jī)?nèi)容：信息的組織、地圖符號(hào)的感知響應(yīng)、地圖的視覺比較Geographic Imformation Sciencen空間類型表現(xiàn)形式感知空間認(rèn)知空間符號(hào)空間n空間認(rèn)知模式空間特征感知空間對(duì)象認(rèn)知空間格局認(rèn)知n地理空間認(rèn)知Geographic Imformation Science2.1.2 2.1.2 現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)知過程現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)知過程現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界概念世界概念世界數(shù)據(jù)世界數(shù)據(jù)世界抽象過抽象過程程事物及其聯(lián)系事物及其聯(lián)系實(shí)體模型實(shí)體模型空間實(shí)體概念信息的數(shù)據(jù)化信息的數(shù)據(jù)化Geographic Imformation Science2.1.3

3、GIS2.1.3 GIS與空間認(rèn)知與空間認(rèn)知Geographic Imformation Science2.2 2.2 從現(xiàn)實(shí)世界到模型世界從現(xiàn)實(shí)世界到模型世界n空間認(rèn)知的三層模型外模式空間概念數(shù)據(jù)模型n基于對(duì)象模型n場(chǎng)模型n網(wǎng)絡(luò)模型空間邏輯數(shù)據(jù)模型n層次模型n網(wǎng)絡(luò)模型n關(guān)系模型物理數(shù)據(jù)模型Geographic Imformation Sciencen由于職業(yè)、專業(yè)等的不同，人們所關(guān)心的問題、研究對(duì)象、期望的結(jié)果等方面存在著差異，因而對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述和抽象也是不同的，形成了不同的用戶視圖，稱之為外模式。nGIS空間數(shù)據(jù)模型由概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型三個(gè)有機(jī)聯(lián)系的層次組成。概念數(shù)

4、據(jù)模型是關(guān)于實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的抽象概念集邏輯數(shù)據(jù)模型是表達(dá)概念數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)實(shí)體（或記錄）及其間關(guān)系物理數(shù)據(jù)模型是描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的物理組織、存儲(chǔ)路徑和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) Geographic Imformation Sciencen在在GISGIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個(gè)：中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個(gè)： 場(chǎng)模型場(chǎng)模型：強(qiáng)調(diào)空間要素的連續(xù)性，用于表示在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。- -柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型n場(chǎng)模型表示了在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變場(chǎng)模型表示了在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變化的數(shù)據(jù)?；臄?shù)據(jù)。基于對(duì)象（要素）的模型基于對(duì)象（要素）的模型：強(qiáng)調(diào)空間

5、要素的離散性，可以詳細(xì)地描述離散對(duì)象。 - -矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型n基于對(duì)象（要素）的模型強(qiáng)調(diào)了離散對(duì)象，根據(jù)它們基于對(duì)象（要素）的模型強(qiáng)調(diào)了離散對(duì)象，根據(jù)它們的邊界線以及組成它們或者與它們相關(guān)的其它對(duì)象，的邊界線以及組成它們或者與它們相關(guān)的其它對(duì)象，可以詳細(xì)地描述離散對(duì)象?？梢栽敿?xì)地描述離散對(duì)象。 網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型：強(qiáng)調(diào)空間要素的交互，如水系、交通網(wǎng)絡(luò)。n網(wǎng)絡(luò)模型表示了特殊對(duì)象之間的交互，如水或者交通網(wǎng)絡(luò)模型表示了特殊對(duì)象之間的交互，如水或者交通流。流。Geographic Imformation ScienceOpenGISOpenGIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介nOpenGISOpenGISOpen

6、Geodata Interoperation Specification,OGIS-Open Geodata Interoperation Specification,OGIS-開放的地理開放的地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范數(shù)據(jù)互操作規(guī)范由美國(guó)由美國(guó)OGC(OpenGISOGC(OpenGIS協(xié)會(huì)，協(xié)會(huì)，OpenGIS Consortium)OpenGIS Consortium)提出。提出。nOGCOGC是一個(gè)非贏利性組織是一個(gè)非贏利性組織目的是促進(jìn)采用新的技術(shù)和商業(yè)方式來提高地理信息處理目的是促進(jìn)采用新的技術(shù)和商業(yè)方式來提高地理信息處理的互操作性的互操作性(Interoperability)(Inter

7、operability)，OGCOGC會(huì)員主要包括會(huì)員主要包括GISGIS相關(guān)相關(guān)的計(jì)算機(jī)硬件和軟件制造商（包括的計(jì)算機(jī)硬件和軟件制造商（包括ESRI, ESRI, Intergraph,MapInfoIntergraph,MapInfo等知名等知名GISGIS軟件開發(fā)商），數(shù)據(jù)生產(chǎn)商軟件開發(fā)商），數(shù)據(jù)生產(chǎn)商以及一些高等院校，政府部門等，其技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)具體以及一些高等院校，政府部門等，其技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。 Geographic Imformation SciencenOpenGISOpenGIS的目標(biāo)的目標(biāo)制定一個(gè)規(guī)范，使得應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)者可以在單一的環(huán)境和制定

8、一個(gè)規(guī)范，使得應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)者可以在單一的環(huán)境和單一的工作流中，使用分布于網(wǎng)上的任何地理數(shù)據(jù)和地理單一的工作流中，使用分布于網(wǎng)上的任何地理數(shù)據(jù)和地理處理。處理。它致力于消除地理信息應(yīng)用（如地理信息系統(tǒng)，遙感，土它致力于消除地理信息應(yīng)用（如地理信息系統(tǒng)，遙感，土地信息系統(tǒng)，自動(dòng)制圖地信息系統(tǒng)，自動(dòng)制圖/ /設(shè)施管理設(shè)施管理(AM/FM)(AM/FM)系統(tǒng)）之間以系統(tǒng)）之間以及地理應(yīng)用與其它信息技術(shù)應(yīng)用之間的藩籬，建立一個(gè)無及地理應(yīng)用與其它信息技術(shù)應(yīng)用之間的藩籬，建立一個(gè)無“邊界邊界”的、分布的、基于構(gòu)件的地理數(shù)據(jù)互操作環(huán)境，的、分布的、基于構(gòu)件的地理數(shù)據(jù)互操作環(huán)境，與傳統(tǒng)的地理信息處理技術(shù)相比，基

9、于該規(guī)范的與傳統(tǒng)的地理信息處理技術(shù)相比，基于該規(guī)范的GISGIS軟件軟件將具有很好的可擴(kuò)展性、可升級(jí)性、可移植性、開放性、將具有很好的可擴(kuò)展性、可升級(jí)性、可移植性、開放性、互操作性和易用性?；ゲ僮餍院鸵子眯浴?Geographic Imformation Science空間認(rèn)知九層抽象模型空間認(rèn)知九層抽象模型Geographic Imformation Science2.3 2.3 空間實(shí)體描述空間實(shí)體描述n什么是空間實(shí)體？什么是空間實(shí)體？具有確定的位置和形態(tài)特征并具有地理意義的地理空間具有確定的位置和形態(tài)特征并具有地理意義的地理空間的物體。的物體。n確定的位置和形態(tài)特征：至少在給定的時(shí)刻，空

10、間實(shí)確定的位置和形態(tài)特征：至少在給定的時(shí)刻，空間實(shí)體具有確定的形態(tài)。體具有確定的形態(tài)。n“確定的形態(tài)確定的形態(tài)”不意味著空間實(shí)體必須是可見的、可不意味著空間實(shí)體必須是可見的、可觸及的實(shí)體，也可以是不可見的。觸及的實(shí)體，也可以是不可見的。n地理意義：在特定的地學(xué)應(yīng)用環(huán)境中，被確認(rèn)為有分地理意義：在特定的地學(xué)應(yīng)用環(huán)境中，被確認(rèn)為有分析的必要。析的必要。舉例舉例n河流、道路、城市河流、道路、城市可見可見n境界、航線境界、航線不可見不可見Geographic Imformation Sciencen空間實(shí)體的基本類型空間實(shí)體的基本類型點(diǎn)點(diǎn)n延展度為延展度為0 0的空間實(shí)體的空間實(shí)體線線n延展度為延展度

11、為1 1的空間實(shí)體，有一定范圍的點(diǎn)元素集合，表的空間實(shí)體，有一定范圍的點(diǎn)元素集合，表示相同專題點(diǎn)的連續(xù)軌跡示相同專題點(diǎn)的連續(xù)軌跡面面n延展度為延展度為2 2的空間實(shí)體，表示平面區(qū)域大范圍連續(xù)分布的空間實(shí)體，表示平面區(qū)域大范圍連續(xù)分布的特征的特征體體n延展度為延展度為3 3的空間實(shí)體，的空間實(shí)體，3D3D空間中有界面的基本幾何元空間中有界面的基本幾何元素素Geographic Imformation ScienceGeographic Imformation Science點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體Geographic Imformation ScienceGeographic Imformation Sci

12、ence線實(shí)體線實(shí)體Geographic Imformation ScienceGeographic Imformation ScienceGeographic Imformation ScienceGeographic Imformation ScienceGeographic Imformation ScienceGeographic Imformation ScienceGeographic Imformation Science2.3.2 2.3.2 基于對(duì)象的描述基于對(duì)象的描述n基于對(duì)象的空間模型基于對(duì)象的空間模型將研究的整個(gè)地理空間看成一個(gè)域，地理實(shí)體和現(xiàn)象作將研究的整個(gè)地理空間看

13、成一個(gè)域，地理實(shí)體和現(xiàn)象作為獨(dú)立對(duì)象分布在該空域中。為獨(dú)立對(duì)象分布在該空域中。強(qiáng)調(diào)個(gè)體現(xiàn)象強(qiáng)調(diào)個(gè)體現(xiàn)象主要描述不連續(xù)的，或具有確定邊界的地理現(xiàn)象。主要描述不連續(xù)的，或具有確定邊界的地理現(xiàn)象。n與土地和財(cái)產(chǎn)的擁有者記錄有關(guān)的應(yīng)用與土地和財(cái)產(chǎn)的擁有者記錄有關(guān)的應(yīng)用n江河，建筑物，管理區(qū)域江河，建筑物，管理區(qū)域n對(duì)象的特點(diǎn)對(duì)象的特點(diǎn)被識(shí)別被識(shí)別重要（與問題相關(guān)）重要（與問題相關(guān)）可被描述（有特征）可被描述（有特征）Geographic Imformation ScienceGeographic Imformation Science2.2.32.2.3基于場(chǎng)的描述基于場(chǎng)的描述n基于場(chǎng)的空間模型基于場(chǎng)

14、的空間模型把地理空間的事物和現(xiàn)象作為連續(xù)的變量來看待，任意把地理空間的事物和現(xiàn)象作為連續(xù)的變量來看待，任意指定的空間位置都對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的屬性值指定的空間位置都對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的屬性值適用于具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的現(xiàn)象適用于具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的現(xiàn)象n地表的溫度、土壤的濕度地表的溫度、土壤的濕度根據(jù)應(yīng)用不同，場(chǎng)可以表現(xiàn)為二維或三維根據(jù)應(yīng)用不同，場(chǎng)可以表現(xiàn)為二維或三維n例：空氣污染物在空間中的分布例：空氣污染物在空間中的分布三維三維Geographic Imformation Sciencen場(chǎng)模型的主要類型場(chǎng)模型的主要類型均勻離散點(diǎn)柵格（均勻網(wǎng)格）多邊形TIN等高線隨機(jī)離散點(diǎn)Geograp

15、hic Imformation ScienceGeographic Imformation Sciencen場(chǎng)模型場(chǎng)模型根據(jù)屬性的表示方法根據(jù)屬性的表示方法n空間框架空間框架n場(chǎng)函數(shù)場(chǎng)函數(shù)n場(chǎng)操作場(chǎng)操作局部操作局部操作聚焦操作聚焦操作區(qū)域操作區(qū)域操作Geographic Imformation Science舉例舉例Geographic Imformation Sciencen場(chǎng)的特征場(chǎng)的特征空間結(jié)構(gòu)特征和屬性域空間結(jié)構(gòu)特征和屬性域n空間結(jié)構(gòu)：規(guī)則的或不規(guī)則的，分辨率和位置誤空間結(jié)構(gòu)：規(guī)則的或不規(guī)則的，分辨率和位置誤差十分重要。差十分重要。n屬性域：數(shù)值包括名稱、序數(shù)、間隔和比率；支屬性域：數(shù)

16、值包括名稱、序數(shù)、間隔和比率；支持空值。持空值。連續(xù)的、可微的、離散的連續(xù)的、可微的、離散的Geographic Imformation Science各向同性和各向異性各向同性和各向異性n空間場(chǎng)內(nèi)部的各種性質(zhì)是否隨方向的變化而發(fā)空間場(chǎng)內(nèi)部的各種性質(zhì)是否隨方向的變化而發(fā)生變化生變化n空間場(chǎng)可以分為各向同性場(chǎng)和各向異性場(chǎng)空間場(chǎng)可以分為各向同性場(chǎng)和各向異性場(chǎng)空間自相關(guān)空間自相關(guān)n空間場(chǎng)中數(shù)值聚集程度的度量?？臻g場(chǎng)中數(shù)值聚集程度的度量。n描述某一位置上的屬性值與相鄰位置上的屬性描述某一位置上的屬性值與相鄰位置上的屬性值之間的關(guān)系值之間的關(guān)系Geographic Imformation Science

17、對(duì)象模型和場(chǎng)模型對(duì)象模型和場(chǎng)模型小結(jié)小結(jié)n不互相排斥，可以共存不互相排斥，可以共存在在GISGIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用上經(jīng)常采用兩者集合經(jīng)常采用兩者集合例如例如n降雨區(qū)域范圍在特征上是降雨區(qū)域范圍在特征上是場(chǎng)模型場(chǎng)模型n降雨量數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)在空降雨量數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)在空間上是分散的，無規(guī)律的間上是分散的，無規(guī)律的對(duì)象模型對(duì)象模型n不同的思維方式不同的思維方式n不同的數(shù)據(jù)表示方法不同的數(shù)據(jù)表示方法對(duì)象模型對(duì)象模型矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)場(chǎng)模型場(chǎng)模型柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 現(xiàn)實(shí)世界 選擇要素 選擇一個(gè)位置 要素模型 場(chǎng)模型 它在哪里 那里怎么樣 數(shù)據(jù) Geographic Imfor

18、mation ScienceGeographic Imformation Science2.4 2.4 空間實(shí)體矢量表達(dá)空間實(shí)體矢量表達(dá)n矢量方法強(qiáng)調(diào)了離散現(xiàn)象的存在，由邊界線（點(diǎn)、矢量方法強(qiáng)調(diào)了離散現(xiàn)象的存在，由邊界線（點(diǎn)、線、面）來確定邊界，因此可以看成是基于要素的。線、面）來確定邊界，因此可以看成是基于要素的。n矢量數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)象看作原形實(shí)體的集合，且組成矢量數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)象看作原形實(shí)體的集合，且組成空間實(shí)體。在二維模型內(nèi)，原型實(shí)體是點(diǎn)、線和面；空間實(shí)體。在二維模型內(nèi)，原型實(shí)體是點(diǎn)、線和面；而在三維中，原型也包括表面和體。而在三維中，原型也包括表面和體。矢量數(shù)據(jù)模型的表達(dá)矢量數(shù)據(jù)模型的表達(dá)

19、n通過記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線、通過記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線、面等地理實(shí)體。面等地理實(shí)體。點(diǎn)：由一對(duì)地理坐標(biāo)定義點(diǎn)：由一對(duì)地理坐標(biāo)定義線：用一連串有序的兩個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)對(duì)集合表達(dá)對(duì)線：用一連串有序的兩個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)對(duì)集合表達(dá)對(duì)于本身寬度在研究中可以忽略的線狀空間對(duì)象。于本身寬度在研究中可以忽略的線狀空間對(duì)象。面：通過對(duì)邊界線的定義來進(jìn)行面：通過對(duì)邊界線的定義來進(jìn)行Geographic Imformation Science矢量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)n定位明顯定位明顯其定位是根據(jù)坐標(biāo)直接存儲(chǔ)的，無需任何推算其定位是根據(jù)坐標(biāo)直接存儲(chǔ)的，無需任何推算n屬性隱含屬性隱含 屬性則一

20、般存于文件頭或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中某些特定的位置上屬性則一般存于文件頭或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中某些特定的位置上n優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n方便的表達(dá)空間實(shí)體之間的拓?fù)淇臻g關(guān)系，圖形精度方便的表達(dá)空間實(shí)體之間的拓?fù)淇臻g關(guān)系，圖形精度高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小、容易定義和操作單個(gè)目標(biāo)、方便高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小、容易定義和操作單個(gè)目標(biāo)、方便實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換和距離計(jì)算等實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換和距離計(jì)算等缺點(diǎn)缺點(diǎn)n缺乏與遙感及數(shù)字地面模型直接結(jié)合的能力，難于處缺乏與遙感及數(shù)字地面模型直接結(jié)合的能力，難于處理疊置操作理疊置操作Geographic Imformation Science矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來利用

21、歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合體來表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。SpaghettiSpaghetti（面條）結(jié)構(gòu)（面條）結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Geographic Imformation Science矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)- -非拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)n空間數(shù)據(jù)按照基本的空間對(duì)象為單元進(jìn)行單獨(dú)組織，空間數(shù)據(jù)按照基本的空間對(duì)象為單元進(jìn)行單獨(dú)組織，用一系列坐標(biāo)串表示地物，記錄空間實(shí)體的形狀信用一系列坐標(biāo)串表示地物，記錄空間實(shí)體的形狀信息，不考慮空間實(shí)體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系等拓?fù)潢P(guān)系。息，不考慮空間實(shí)體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系等拓?fù)潢P(guān)系。n拓?fù)潢P(guān)系需要經(jīng)過大量的計(jì)算

22、得出拓?fù)潢P(guān)系需要經(jīng)過大量的計(jì)算得出n適用于制圖系統(tǒng)適用于制圖系統(tǒng)Geographic Imformation Science矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)- -非拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)nSpaghettiSpaghetti結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面向多邊形組織數(shù)據(jù)，將多邊形看作是線的簡(jiǎn)單閉合，不面向多邊形組織數(shù)據(jù)，將多邊形看作是線的簡(jiǎn)單閉合，不屬于任何多邊形的線和點(diǎn)，另外組織。屬于任何多邊形的線和點(diǎn)，另外組織。采用坐標(biāo)序列法進(jìn)行編碼采用坐標(biāo)序列法進(jìn)行編碼Geographic Imformation ScienceGeographic Imformation Sciencen主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編碼容易，直觀，結(jié)構(gòu)

23、簡(jiǎn)單，編碼容易，直觀，便于屏幕顯示缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)冗余，可能導(dǎo)致公共邊出現(xiàn)微缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)冗余，可能導(dǎo)致公共邊出現(xiàn)微小間隙或重疊；缺乏多邊形鄰域信息，和小間隙或重疊；缺乏多邊形鄰域信息，和圖形拓?fù)潢P(guān)系；圖形拓?fù)潢P(guān)系；一般在計(jì)算機(jī)制圖中使用；一般在計(jì)算機(jī)制圖中使用；Geographic Imformation Science實(shí)例實(shí)例ESRI ShapefileESRI ShapefilenESRI ShapefileESRI Shapefile（shpshp）美國(guó)美國(guó)ESRIESRI公司開發(fā)的空間數(shù)據(jù)開放格式。該文件格式已公司開發(fā)的空間數(shù)據(jù)開放格式。該文件格式已經(jīng)成為了地理信息軟件界的一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)成為了

24、地理信息軟件界的一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn) nESRI shapefileESRI shapefile基本文件基本文件 * *.shp: .shp: 主文件（圖形文件）主文件（圖形文件）n保存元素的幾何實(shí)體保存元素的幾何實(shí)體 ，坐標(biāo)文件，坐標(biāo)文件 * *.dbf.dbf：DBASEDBASE表（屬性文件）表（屬性文件）n保存關(guān)于元素的屬性信息保存關(guān)于元素的屬性信息 * *.shx.shx：索引文件：索引文件 n保存幾何實(shí)體索引保存幾何實(shí)體索引 Geographic Imformation SciencenShpShp主文件是一個(gè)直接存取，變長(zhǎng)度記錄的文件，其中每個(gè)記主文件是一個(gè)直接存取，變長(zhǎng)度記錄的文件，其

25、中每個(gè)記錄描述構(gòu)成一個(gè)地理實(shí)體（錄描述構(gòu)成一個(gè)地理實(shí)體（FeatureFeature）的所有）的所有verticesvertices坐標(biāo)值。坐標(biāo)值。n索引文件索引文件每條記錄包含對(duì)應(yīng)主文件記錄距離主文件頭開始的偏移量每條記錄包含對(duì)應(yīng)主文件記錄距離主文件頭開始的偏移量ndBASEdBASE表包含表包含SHPSHP文件中每一個(gè)文件中每一個(gè)FeatureFeature的特征屬性，的特征屬性，表中幾何記錄和屬性數(shù)據(jù)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系是基表中幾何記錄和屬性數(shù)據(jù)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系是基于記錄數(shù)目的于記錄數(shù)目的IDID。在在dBASEdBASE文件中的屬性記錄必須和主文件中的記錄順序是文件中的屬性記錄必須和主

26、文件中的記錄順序是相同的。相同的。n圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過索引號(hào)建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過索引號(hào)建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。系。 Geographic Imformation ScienceGeographic Imformation Scienceshp文件實(shí)體類型（Shape Type）n0 Null Shape0 Null Shapen1 Point1 Pointn3 PolyLine3 PolyLinen5 Polygon5 Polygonn8 MultiPoint8 MultiPointn11 PointZ11 PointZn13 PolyLineZ13 PolyLineZn15

27、 PolygonZ15 PolygonZn18 MultiPointZ18 MultiPointZn21 PointM21 PointMn23 PolyLineM23 PolyLineMn25 PolygonM25 PolygonMn28 MultiPointM28 MultiPointMn31 MultiPatch31 MultiPatchGeographic Imformation Scienceshpshp文件記錄組成文件記錄組成n變長(zhǎng)度空間數(shù)據(jù)變長(zhǎng)度空間數(shù)據(jù)有多條記錄組成有多條記錄組成n記錄組成記錄組成固定長(zhǎng)度的記錄頭固定長(zhǎng)度的記錄頭變長(zhǎng)度記錄內(nèi)容（空間坐標(biāo)對(duì)）變長(zhǎng)度記錄內(nèi)容（空間坐標(biāo)

28、對(duì)）Geographic Imformation Scienceshpshp文件記錄頭的內(nèi)容文件記錄頭的內(nèi)容n記錄頭的內(nèi)容記錄頭的內(nèi)容記錄號(hào)（記錄號(hào)（Record NumberRecord Number），從），從1 1開始開始坐標(biāo)記錄長(zhǎng)度（坐標(biāo)記錄長(zhǎng)度（Content LengthContent Length），）， 1616位字位字n記錄內(nèi)容記錄內(nèi)容目標(biāo)的幾何類型（目標(biāo)的幾何類型（ShapeTypeShapeType）具體的坐標(biāo)記錄（具體的坐標(biāo)記錄（X X，Y Y），主要包括空），主要包括空ShapeShape記錄，點(diǎn)記記錄，點(diǎn)記錄，線記錄和多邊形記錄。錄，線記錄和多邊形記錄。Geogra

29、phic Imformation Sciencen點(diǎn)記錄點(diǎn)記錄PointPoint Double X Double X Double Y Double Y Geographic Imformation Sciencen線記錄線記錄LineLine Double4 BoxDouble4 BoxInteger NumPansInteger NumPansInteger NumPointsInteger NumPointsIntegerNumPans PartsIntegerNumPans PartsIntegerNumPoints PointsIntegerNumPoints Points Geo

30、graphic Imformation Sciencen面記錄面記錄PolygonPolygon Double4 BoxDouble4 Box Integer NumPansInteger NumPansInteger NumPointsInteger NumPointsIntegerNumPans PartsIntegerNumPans PartsIntegerNumPoints PointsIntegerNumPoints Points Geographic Imformation Science矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)- -拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)n從抽象概念來理解其中圖形元素間的相互關(guān)系，不從

31、抽象概念來理解其中圖形元素間的相互關(guān)系，不考慮結(jié)點(diǎn)和線段坐標(biāo)，只注意它們的相鄰和連接關(guān)考慮結(jié)點(diǎn)和線段坐標(biāo)，只注意它們的相鄰和連接關(guān)系系n在拓?fù)淠Ｐ椭?，空間目標(biāo)的拓?fù)鋵傩允窃谠谕負(fù)淠Ｐ椭?，空間目標(biāo)的拓?fù)鋵傩允窃赟paghettiSpaghetti模型空間坐標(biāo)基礎(chǔ)上定義的，在地理信息系統(tǒng)中，模型空間坐標(biāo)基礎(chǔ)上定義的，在地理信息系統(tǒng)中，拓?fù)渖梢馕吨o拓?fù)渖梢馕吨oSpaghettiSpaghetti文件增加拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)文件增加拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Geographic Imformation Sciencen弧段是最基本的空間數(shù)據(jù)單元之一，每個(gè)弧段包含兩個(gè)結(jié)弧段是最基本的空間數(shù)據(jù)單元之一，每個(gè)弧段包含兩個(gè)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)起

32、結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)，起結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)定義了弧段的方向，起結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)，起結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)定義了弧段的方向，從而也定義了該弧段的左右多邊形；在結(jié)點(diǎn)之間有零個(gè)或多從而也定義了該弧段的左右多邊形；在結(jié)點(diǎn)之間有零個(gè)或多個(gè)拐點(diǎn)，弧段的長(zhǎng)度和形狀由結(jié)點(diǎn)和拐點(diǎn)的坐標(biāo)所決定；個(gè)拐點(diǎn)，弧段的長(zhǎng)度和形狀由結(jié)點(diǎn)和拐點(diǎn)的坐標(biāo)所決定；n多邊形由一系列的相互連結(jié)的弧段組成，并通過其內(nèi)部的唯多邊形由一系列的相互連結(jié)的弧段組成，并通過其內(nèi)部的唯一標(biāo)識(shí)點(diǎn)來標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)碼和該多邊形屬性表中的標(biāo)一標(biāo)識(shí)點(diǎn)來標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)碼和該多邊形屬性表中的標(biāo)識(shí)碼相一致，由此建立的多邊形空間信息和屬性信息的關(guān)系。識(shí)碼相一致，由此建立的多邊形空間信息和

33、屬性信息的關(guān)系。n結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)(Node)(Node)定義為弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)或幾條線的交點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)定義為弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)或幾條線的交點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)和拐點(diǎn)的差別在于結(jié)點(diǎn)具有拓?fù)涮卣?，用于表示弧段是否相和拐點(diǎn)的差別在于結(jié)點(diǎn)具有拓?fù)涮卣鳎糜诒硎净《问欠裣噙B，而拐點(diǎn)沒有拓?fù)涮卣?，只是表示了弧段的位置和形狀屬連，而拐點(diǎn)沒有拓?fù)涮卣鳎皇潜硎玖嘶《蔚奈恢煤托螤顚傩?。性。Geographic Imformation Sciencen最基本的拓?fù)潢P(guān)系最基本的拓?fù)潢P(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)鄰接鄰接包含包含Geographic Imformation Sciencen拓?fù)潢P(guān)系的表示拓?fù)潢P(guān)系的表示結(jié)點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系線拓?fù)潢P(guān)系線拓?fù)潢P(guān)

34、系多邊形拓?fù)潢P(guān)系多邊形拓?fù)潢P(guān)系Geographic Imformation ScienceGeographic Imformation Science表中數(shù)字前負(fù)號(hào)為相反方向ebdc41325ABC76Daa: 結(jié)點(diǎn)號(hào)A: 多邊形號(hào)1: 弧段號(hào)弧段數(shù)字化方向弧弧-面拓?fù)涿嫱負(fù)浠《位《巫竺孀竺嬗颐嬗颐?AO2AB3CA4OC5CD6BD7BO結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)- -弧拓?fù)浠⊥負(fù)浣Y(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)弧弧a-1,-3,-4b2,3,-5c1,-2,-7d4,5,7e-6面面-弧拓?fù)浠⊥負(fù)涿嫣?hào)面號(hào)弧數(shù)弧數(shù)弧號(hào)弧號(hào)A3-1,-2,3B42,-7,5,-6C3-3,-5,4D16弧弧-結(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)點(diǎn)拓?fù)浠《位《纹鹌瘘c(diǎn)點(diǎn)終終點(diǎn)點(diǎn)1

35、ca2bc3ba4da5dB6ee7dcGeographic Imformation Sciencen主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)消除相鄰多邊形之間的重復(fù)線消除相鄰多邊形之間的重復(fù)線拓?fù)湫畔⑴c空間坐標(biāo)分開存儲(chǔ)拓?fù)湫畔⑴c空間坐標(biāo)分開存儲(chǔ)拓?fù)浔肀仨氃谝婚_始就創(chuàng)建，需要花費(fèi)一定的時(shí)間和空間拓?fù)浔肀仨氃谝婚_始就創(chuàng)建，需要花費(fèi)一定的時(shí)間和空間一些簡(jiǎn)單操作處理比較慢一些簡(jiǎn)單操作處理比較慢Geographic Imformation ScienceGeographic Imformation Science2.5 2.5 空間實(shí)體柵格表達(dá)空間實(shí)體柵格表達(dá)n柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型把空間看作像元把空間看作像元(pixel

36、)(pixel)的劃分，每個(gè)像元都與分類或者標(biāo)的劃分，每個(gè)像元都與分類或者標(biāo)識(shí)所包含的現(xiàn)象的一個(gè)記錄有關(guān)。識(shí)所包含的現(xiàn)象的一個(gè)記錄有關(guān)。n像元具有固定的尺寸和位置像元具有固定的尺寸和位置n像元的大小影響精度像元的大小影響精度n特點(diǎn)特點(diǎn)每個(gè)柵格中的像元位置被預(yù)先確定每個(gè)柵格中的像元位置被預(yù)先確定n方便重疊運(yùn)算方便重疊運(yùn)算Geographic Imformation Science2.4.1 2.4.1 柵格格式及結(jié)構(gòu)柵格格式及結(jié)構(gòu)n柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)n規(guī)則像元陣列表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，規(guī)則像元陣列表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，用每個(gè)像元的行列

37、號(hào)確定位置用每個(gè)像元的行列號(hào)確定位置n用每個(gè)像元的值表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。用每個(gè)像元的值表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。柵格結(jié)構(gòu)表示的地表是柵格結(jié)構(gòu)表示的地表是不連續(xù)不連續(xù)的，是的，是量化量化和和近似離散近似離散的的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。每一個(gè)單元格對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的地塊。每一個(gè)單元格對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的地塊。Geographic Imformation Science六邊形六邊形Real world網(wǎng)格網(wǎng)格點(diǎn)點(diǎn)線線面面屬性值屬性值=0=1=2=3行行列列三角形三角形Geographic Imformation Science空間實(shí)體的表示方法空間實(shí)體的表示方法n點(diǎn)實(shí)體：點(diǎn)實(shí)體：表示為一個(gè)像元；表示為一

38、個(gè)像元；n線實(shí)體：線實(shí)體：表示為在一定方向上連接成串的相鄰像元表示為在一定方向上連接成串的相鄰像元的集合；的集合；n面實(shí)體：面實(shí)體：表示為聚集在一起的相鄰像元的集合。表示為聚集在一起的相鄰像元的集合。Geographic Imformation Science柵格數(shù)據(jù)舉例柵格數(shù)據(jù)舉例 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0

39、 0 0 0 6 6 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 4 4 4 4 4 4 7 7 7 7 4 7 7 7 4 4 4 4 8 7 7 8 0 8 4 0 8 7 7 8 0 8 8 0 0 8 0 0 8 8 7 8 8 8 8 8 0 0 0 0 8 8 8 8 0 0 0 0 0 8 8 8 （a）點(diǎn)）點(diǎn) （b）線）線 （c）面）面Geographic Imformation Science柵格的形狀、尺寸及相關(guān)問題柵格的形狀、尺寸及相

40、關(guān)問題n柵格數(shù)據(jù)單元格經(jīng)常是矩形（主要是正方形）的，柵格數(shù)據(jù)單元格經(jīng)常是矩形（主要是正方形）的，但并不是必須如此。其單元格形狀可以隨應(yīng)用的需但并不是必須如此。其單元格形狀可以隨應(yīng)用的需要進(jìn)行具體設(shè)定，比如設(shè)置為三角形。要進(jìn)行具體設(shè)定，比如設(shè)置為三角形。n柵格數(shù)據(jù)的比例尺柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格大小與地表相應(yīng)單元大就是柵格大小與地表相應(yīng)單元大小之比。小之比。n柵格尺寸越小，其分辨率越高，數(shù)據(jù)量也越大。柵格尺寸越小，其分辨率越高，數(shù)據(jù)量也越大。Geographic Imformation Science柵格的形狀、尺寸及相關(guān)問題（續(xù)）柵格的形狀、尺寸及相關(guān)問題（續(xù)）n由于柵格結(jié)構(gòu)對(duì)地表的離散，在計(jì)

41、算面積、長(zhǎng)度、由于柵格結(jié)構(gòu)對(duì)地表的離散，在計(jì)算面積、長(zhǎng)度、距離、形狀等空間指標(biāo)時(shí)，若距離、形狀等空間指標(biāo)時(shí)，若柵格尺寸較大，則造柵格尺寸較大，則造成較大的誤差成較大的誤差 。n由于柵格單元中存在多種地物，而數(shù)據(jù)中常常只記由于柵格單元中存在多種地物，而數(shù)據(jù)中常常只記錄一個(gè)屬性值，這會(huì)導(dǎo)致屬性誤差。錄一個(gè)屬性值，這會(huì)導(dǎo)致屬性誤差。注意：遙感數(shù)據(jù)中的注意：遙感數(shù)據(jù)中的“混合像元混合像元”問題。問題。Geographic Imformation Science柵格數(shù)據(jù)：坐標(biāo)系與描述參數(shù)Y：列：列X：行：行西南角格網(wǎng)坐標(biāo)西南角格網(wǎng)坐標(biāo)（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率格網(wǎng)分辨率有著統(tǒng)一的定位參照系。每個(gè)空間單

42、元只有著統(tǒng)一的定位參照系。每個(gè)空間單元只記錄其屬性值，而不記錄它的坐標(biāo)值。記錄其屬性值，而不記錄它的坐標(biāo)值。Geographic Imformation Sciencen采用柵格模型的采用柵格模型的GISGIS，通常應(yīng)用，通常應(yīng)用分層分層的方法。在每的方法。在每個(gè)圖層中柵格像元記錄了特殊的現(xiàn)象的存在。每個(gè)個(gè)圖層中柵格像元記錄了特殊的現(xiàn)象的存在。每個(gè)像元的值表明了在已知類中現(xiàn)象的分類情況。像元的值表明了在已知類中現(xiàn)象的分類情況。n 柵格模型的一個(gè)重要特征就是每個(gè)柵格中的像元的柵格模型的一個(gè)重要特征就是每個(gè)柵格中的像元的位置是預(yù)先確定的，描述同一區(qū)域的不同現(xiàn)象的柵位置是預(yù)先確定的，描述同一區(qū)域的不

43、同現(xiàn)象的柵格數(shù)據(jù)之間很容易進(jìn)行邏輯運(yùn)算。格數(shù)據(jù)之間很容易進(jìn)行邏輯運(yùn)算。Geographic Imformation ScienceGeographic Imformation Sciencen柵格數(shù)據(jù)的特點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)的特點(diǎn)屬性明顯屬性明顯n數(shù)據(jù)中直接記錄了數(shù)據(jù)屬性或指向數(shù)據(jù)屬性的指針，數(shù)據(jù)中直接記錄了數(shù)據(jù)屬性或指向數(shù)據(jù)屬性的指針，因而我們可以直接得到地物的屬性代碼因而我們可以直接得到地物的屬性代碼定位隱含定位隱含n所在位置則根據(jù)行列號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)，也就是所在位置則根據(jù)行列號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)，也就是說定位是根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中的位置得到的。說定位是根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中的位置得到的。n柵格結(jié)構(gòu)是按一

44、定的規(guī)則排列的，所表示的實(shí)體的柵格結(jié)構(gòu)是按一定的規(guī)則排列的，所表示的實(shí)體的位置很容易隱含在網(wǎng)格文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中位置很容易隱含在網(wǎng)格文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中 Geographic Imformation Sciencen柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，算法簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，修改，直觀結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，算法簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，修改，直觀n易于同遙感影像結(jié)合處理易于同遙感影像結(jié)合處理缺點(diǎn)缺點(diǎn)n像元大小限制精度像元大小限制精度屬性方面的偏差屬性方面的偏差形態(tài)方面的畸形形態(tài)方面的畸形Geographic Imformation Science2.5.2 2.5.2 柵格數(shù)據(jù)取值柵格數(shù)據(jù)取值n原則原

45、則盡量保持地表的真實(shí)性，保證最大的信息容量。盡量保持地表的真實(shí)性，保證最大的信息容量。n注意注意每一個(gè)單元可能對(duì)應(yīng)多個(gè)地物種類或多個(gè)屬性值。比如每一個(gè)單元可能對(duì)應(yīng)多個(gè)地物種類或多個(gè)屬性值。比如遙感圖像中的遙感圖像中的“混合像元混合像元”。n常用方法常用方法中心點(diǎn)法中心點(diǎn)法面積占優(yōu)法面積占優(yōu)法重要性法重要性法百分比法百分比法Geographic Imformation Science確定方法確定方法1 1n中心點(diǎn)法中心點(diǎn)法處理方法處理方法n用處于柵格中心處的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格代用處于柵格中心處的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格代碼碼 常用于具有連續(xù)分布特性的地理要素常用于具有連續(xù)分布特性的地理

46、要素n如降雨量分布、人口密度圖等。如降雨量分布、人口密度圖等。 例如例如：中心點(diǎn)：中心點(diǎn)O落在代碼落在代碼為為C的地物范圍內(nèi)，按中的地物范圍內(nèi)，按中心點(diǎn)法的規(guī)則，該矩形心點(diǎn)法的規(guī)則，該矩形區(qū)域相應(yīng)的柵格單元代區(qū)域相應(yīng)的柵格單元代碼為碼為CGeographic Imformation Science確定方法確定方法2 2n面積占優(yōu)法面積占優(yōu)法處理方法處理方法n以占柵格區(qū)域面積比例最大的地物類型或現(xiàn)象特性決以占柵格區(qū)域面積比例最大的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格單元的代碼定柵格單元的代碼 面積占優(yōu)法常用于分類較細(xì)，地物類別斑塊較小的情況面積占優(yōu)法常用于分類較細(xì)，地物類別斑塊較小的情況例如例如：所示的例

47、子中，：所示的例子中，顯見顯見B類地物所占面積最類地物所占面積最大，故相應(yīng)柵格代碼定大，故相應(yīng)柵格代碼定為為B Geographic Imformation Science確定方法確定方法3 3n重要性法重要性法處理方法處理方法n根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性，選取最重要的地物類根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性，選取最重要的地物類型決定相應(yīng)的柵格單元代碼型決定相應(yīng)的柵格單元代碼 常用于具有特殊意義而面積較小的地理要素，特別是點(diǎn)、常用于具有特殊意義而面積較小的地理要素，特別是點(diǎn)、線狀地理要素線狀地理要素n如城鎮(zhèn)、交通樞紐、交通線、河流水系等，在柵格中如城鎮(zhèn)、交通樞紐、交通線、河流水系等，在柵格中代碼應(yīng)盡量

48、表示這些重要地物代碼應(yīng)盡量表示這些重要地物 例如：例如：假設(shè)假設(shè)A類最重要的類最重要的地物類型，即地物類型，即A比比B和和C類類更為重要，則柵格單元的更為重要，則柵格單元的代碼應(yīng)為代碼應(yīng)為AGeographic Imformation Science確定方法確定方法4 4n百分比法百分比法處理方法處理方法n根據(jù)柵格區(qū)域內(nèi)各地理要素所占面積的百分比數(shù)確定根據(jù)柵格區(qū)域內(nèi)各地理要素所占面積的百分比數(shù)確定柵格單元的代碼柵格單元的代碼 適用于地物面積具有重要意義的分類體系適用于地物面積具有重要意義的分類體系例如例如：可記面積最大的兩：可記面積最大的兩類類BA，也可以根據(jù)，也可以根據(jù)B類和類和A類所占面積

49、百分比數(shù)在類所占面積百分比數(shù)在代碼中加入數(shù)字代碼中加入數(shù)字 Geographic Imformation Science2.5.3 2.5.3 柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（編碼方法）柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（編碼方法）n柵格數(shù)據(jù)編碼方法分為兩大類柵格數(shù)據(jù)編碼方法分為兩大類直接?xùn)鸥窬幋a直接?xùn)鸥窬幋a 壓縮編碼方法壓縮編碼方法 n鏈碼鏈碼 n游程長(zhǎng)度編碼游程長(zhǎng)度編碼 n塊碼塊碼 n四叉樹四叉樹 Geographic Imformation Science直接?xùn)鸥窬幋a直接?xùn)鸥窬幋a將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行( (或逐列或逐列) )記錄代碼，記錄代碼，可以每行都從左到右記錄，也可以奇數(shù)行從左到

50、右，偶可以每行都從左到右記錄，也可以奇數(shù)行從左到右，偶數(shù)行從右到左。數(shù)行從右到左。這種記錄柵格數(shù)據(jù)的文件常稱為這種記錄柵格數(shù)據(jù)的文件常稱為柵格文件柵格文件，且常在，且常在文件文件頭頭中存有該中存有該柵格數(shù)據(jù)的長(zhǎng)和寬柵格數(shù)據(jù)的長(zhǎng)和寬，即行數(shù)和列數(shù)。這樣，即行數(shù)和列數(shù)。這樣，具體的像元值就可連續(xù)存儲(chǔ)了。具體的像元值就可連續(xù)存儲(chǔ)了。特點(diǎn)：處理方便，但沒有壓縮特點(diǎn)：處理方便，但沒有壓縮 Geographic Imformation Science常用的柵格排列順序常用的柵格排列順序Geographic Imformation Science壓縮編碼方式壓縮編碼方式n壓縮編碼的目的就是用盡可能少的數(shù)據(jù)量

51、記錄盡可壓縮編碼的目的就是用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可能多的信息，其類型分為能多的信息，其類型分為信息無損編碼信息無損編碼n編碼過程中沒有任何信息損失，通過解碼操作可以完編碼過程中沒有任何信息損失，通過解碼操作可以完全恢復(fù)原來的信息全恢復(fù)原來的信息 信息有損編碼信息有損編碼n為了提高編碼效率，最大限度地壓縮數(shù)據(jù)，在壓縮過為了提高編碼效率，最大限度地壓縮數(shù)據(jù)，在壓縮過程中損失一部分相對(duì)不太重要的信息，解碼時(shí)這部分程中損失一部分相對(duì)不太重要的信息，解碼時(shí)這部分難以恢復(fù)難以恢復(fù)在地理信息系統(tǒng)中的壓縮編碼多采用信息無損編碼，而在地理信息系統(tǒng)中的壓縮編碼多采用信息無損編碼，而對(duì)原始遙感影像進(jìn)行壓縮時(shí)也可以

52、采取有損壓縮編碼方對(duì)原始遙感影像進(jìn)行壓縮時(shí)也可以采取有損壓縮編碼方法。法。Geographic Imformation Science柵格數(shù)據(jù)壓縮方法柵格數(shù)據(jù)壓縮方法1 1n鏈碼鏈碼又稱又稱FreemanFreeman編碼或邊界編碼編碼或邊界編碼n該編碼方法將數(shù)據(jù)表示為由某一原點(diǎn)開始并按某些基該編碼方法將數(shù)據(jù)表示為由某一原點(diǎn)開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈。本方向確定的單位矢量鏈。主要記錄線狀地物或面狀地物的邊界主要記錄線狀地物或面狀地物的邊界n優(yōu)點(diǎn)：很強(qiáng)的數(shù)據(jù)壓縮能力，并具有運(yùn)算能力優(yōu)點(diǎn)：很強(qiáng)的數(shù)據(jù)壓縮能力，并具有運(yùn)算能力n缺點(diǎn)：疊置運(yùn)算比較難實(shí)施缺點(diǎn)：疊置運(yùn)算比較難實(shí)施Geograph

53、ic Imformation Science柵格數(shù)據(jù)壓縮方法柵格數(shù)據(jù)壓縮方法2 2n游程長(zhǎng)度編碼游程長(zhǎng)度編碼把具有相同屬性值的把具有相同屬性值的鄰近柵格單元合并在一起鄰近柵格單元合并在一起，合并一次稱為一個(gè)，合并一次稱為一個(gè)游程。游程用一對(duì)數(shù)字表達(dá)，其中，第一個(gè)值表示游程。游程用一對(duì)數(shù)字表達(dá)，其中，第一個(gè)值表示游程長(zhǎng)度游程長(zhǎng)度，第二，第二個(gè)值表示個(gè)值表示游程屬性值游程屬性值。每一個(gè)新行都以一個(gè)新的游程開始。每一個(gè)新行都以一個(gè)新的游程開始 n實(shí)現(xiàn)方法有兩種實(shí)現(xiàn)方法有兩種只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次記錄該代碼以及相同只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次記錄該代碼以及相同的代碼重復(fù)的

54、個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。的代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。 逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼Geographic Imformation Sciencen第一種編碼方案舉例第一種編碼方案舉例0 7 4 4 4 4 4 4 7 7 7 7 4 7 7 7 4 4 4 4 8 7 7 8 0 8 4 0 8 7 7 8 0 8 8 0 0 8 0 0 8 8 7 8 8 8 8 8 0 0 0 0 8 8 8 8 0 0 0 0 0 8 8 8 (0,1), (4,2), (7,5)(4,5), (7,3)(4,4), (8,2

55、), (7,2)(0,2), (4,1), (8,3), (7,2)(0,2), (8,4), (7,1), (8,1) (0,3), (8,5) (0,4), (8,4) (0,5), (8,3)用用44個(gè)整數(shù)表達(dá)了原始數(shù)據(jù)個(gè)整數(shù)表達(dá)了原始數(shù)據(jù)中的中的64個(gè)柵格個(gè)柵格Geographic Imformation Sciencen第二種編碼方案舉例第二種編碼方案舉例按第二種編碼方法，此數(shù)據(jù)游程長(zhǎng)度編碼按第二種編碼方法，此數(shù)據(jù)游程長(zhǎng)度編碼（沿列方向）：（沿列方向）：（1，0），（），（2，4），（），（4，0）；（）；（1，4），），（4，0）；（）；（1，4），（），（5，8），（），（6，0

56、）；）；（1，7），（），（2，4），（），（4，8），（），（7，0）；）；（1，7），（），（2，4），（），（3，8），（），（8，0）；）；（1，7），（），（3，8）；（）；（1，7），（），（6，8）；）；（1，7），（），（5，8）。）。 Geographic Imformation Sciencen游程長(zhǎng)度編碼優(yōu)缺點(diǎn)游程長(zhǎng)度編碼優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n壓縮效率較高，且易于進(jìn)行檢索，疊加合并等操作，壓縮效率較高，且易于進(jìn)行檢索，疊加合并等操作，運(yùn)算簡(jiǎn)單，適用于機(jī)器存儲(chǔ)容量小，數(shù)據(jù)需大量壓縮，運(yùn)算簡(jiǎn)單，適用于機(jī)器存儲(chǔ)容量小，數(shù)據(jù)需大量壓縮，而又要避免復(fù)雜的編碼解碼運(yùn)算增加處理和操作時(shí)間而又

57、要避免復(fù)雜的編碼解碼運(yùn)算增加處理和操作時(shí)間的情況的情況 缺點(diǎn)缺點(diǎn)n對(duì)于圖斑破碎，屬性和邊界多變的數(shù)據(jù)壓縮效率較低，對(duì)于圖斑破碎，屬性和邊界多變的數(shù)據(jù)壓縮效率較低，甚至壓縮后的數(shù)據(jù)量比原始數(shù)據(jù)還大。甚至壓縮后的數(shù)據(jù)量比原始數(shù)據(jù)還大。Geographic Imformation Science柵格數(shù)據(jù)壓縮方法柵格數(shù)據(jù)壓縮方法3 3n塊碼塊碼將游程長(zhǎng)度編碼擴(kuò)展到二維的情況將游程長(zhǎng)度編碼擴(kuò)展到二維的情況采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的若干柵格若干柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n初始位置（行、列號(hào)），半徑，記錄單位代碼初始位置（行、列號(hào)），半徑，記錄

58、單位代碼優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n具有可變分辨率。隨圖形復(fù)雜程度的提高而效率降低具有可變分辨率。隨圖形復(fù)雜程度的提高而效率降低n在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作具有優(yōu)在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作具有優(yōu)越性越性Geographic Imformation Science塊碼編碼舉例塊碼編碼舉例 0 4 4 4 4 4 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 4 4 4 8 8 8 8 8 7 7 4 4 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 0 8 0 0 8 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 其塊碼編碼為：(1,1,1,0),(1,2,2

59、,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7),(1,6,2,7),(1,8,1,7),(2,1,1,4),(2,4,1,4),(2,5,1,4),(2,8,1,7),(3,1,1,4),(3,2,1,4),(3,3,1,4),(3,4,1,4),(3,5,2,8),(3,7,2,7),(4,1,2,0),(4,3,1,4),(4,4,1,8),(5,3,1,8),(5,4,2,8),(5,6,1,8),(5,7,1,7),(5,8,1,8),(6,1,3,0),(6,6,3,8),(7,4,1,0),(7,5,1,8),(8,4,1,0),(8,5,1,0)。Geographic Imfor

60、mation Science柵格數(shù)據(jù)壓縮方法柵格數(shù)據(jù)壓縮方法4 4n四叉樹編碼四叉樹編碼常規(guī)四叉樹的基本思想常規(guī)四叉樹的基本思想n首先把一幅圖像或一幅柵格地圖首先把一幅圖像或一幅柵格地圖等分成四部分等分成四部分，如果，如果檢查到某個(gè)子區(qū)的所有格網(wǎng)都含有檢查到某個(gè)子區(qū)的所有格網(wǎng)都含有相同的值相同的值（灰度或（灰度或?qū)傩灾担敲?，這個(gè)子區(qū)域就不再往下分割；否則，屬性值），那么，這個(gè)子區(qū)域就不再往下分割；否則，把這個(gè)區(qū)域再分割成把這個(gè)區(qū)域再分割成四個(gè)子區(qū)域四個(gè)子區(qū)域，這樣遞歸地分割，這樣遞歸地分割，直至每個(gè)子塊都只含有相同的灰度或?qū)傩灾禐橹怪敝撩總€(gè)子塊都只含有相同的灰度或?qū)傩灾禐橹共捎盟牟鏄渚幋a時(shí)