空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2023-06-031第一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日GIS基本功能的實現(xiàn)過程文件圖表數(shù)據(jù)獲取原始數(shù)據(jù)存儲檢索空間查詢空間分析數(shù)據(jù)編輯投影變換數(shù)據(jù)輸出制圖、表格交互展示

GIS數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫2023-06-032第二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)組織的形式，是適合于計算機存儲、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)；對空間數(shù)據(jù)而言則是地理實體的空間排列方式和相互關系的抽象描述，是對數(shù)據(jù)的一種理解和解釋。不說明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)是毫無用處的，不僅用戶無法理解，計算機程序也不能正確處理。第一節(jié)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第二節(jié)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第三節(jié)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較和轉(zhuǎn)換第四節(jié)其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2023-06-033第三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù):柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)或像元結(jié)構(gòu)。實際就是像元陣列，每個像元由行列確定它的位置。由于柵格結(jié)構(gòu)是按一定的規(guī)則排列的，所表示的實體位置很容易隱含在數(shù)據(jù)文件的存儲結(jié)構(gòu)中，且行列坐標可以很容易地轉(zhuǎn)為其它坐標系下的坐標。每個像元包含一個代碼，代碼本身明確地代表了實體的屬性類型或量值，或僅僅包含指向其屬性記錄的指針。

2023-06-034第四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日點線面點：為一個像元線：在一定方向上連接成串的相鄰像元集合。面：聚集在一起的相鄰像元集合。B,B,B,B,B,R,B,B,E,E,B,E,H,B,R,B,B,B,E,E,B,E,B,B,R,P,P,B,E,B,

E,B,B,B,R,P,P,B,B,B,B,B,B,R,P,P,B,B,B,B,B,B,B,R,B,B,B,B,B,B,B,B,B,R,B,B,B,B,B,B,B,B,R,B,B,B,B,B,H,B,B,B,R,B,B,B,B,B,B,B,B,R,R,B,B,B,B,B,B,B返回2023-06-035第五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日獲得柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的途徑目讀法：在地圖上均勻劃分網(wǎng)格，逐個網(wǎng)格地確定其代碼；矢量數(shù)字化法：用數(shù)字化儀得到矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，再轉(zhuǎn)換成柵格結(jié)構(gòu)；掃描數(shù)字化：逐點掃描地圖，將掃描數(shù)據(jù)進行重采樣和再編碼；分類影像輸入：將經(jīng)過分類解譯的遙感影像數(shù)據(jù)直接或重采樣后輸入系統(tǒng)。2023-06-036第六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點離散的量化柵格值表示空間對象。位置隱含，屬性明顯。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，易于擴充、修改，特別易于與遙感數(shù)據(jù)結(jié)合，但數(shù)據(jù)量大。適合于高級語言作文件或矩陣處理。存在幾何和屬性誤差。2023-06-037第七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)的幾何誤差

在下圖中，ac的距離應為5，但在柵格結(jié)構(gòu)中，如以像元邊線計算則為7，以像元為單位則為4。三角形abc的面積應為6個平方單位，而在柵格結(jié)構(gòu)中則為7個平方單位，這種誤差隨像元的增大而增加。abc345abcac距離:7(5)abc面積:72023-06-038第八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)的屬性誤差在一個柵格的地表范圍內(nèi)，可能存在具有不同屬性的地理實體，如可能存在多于一種的地物，而表示在相應的柵格結(jié)構(gòu)中常常只能是一個代碼，因此出現(xiàn)屬性誤差。2023-06-039第九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)單元屬性值確定CAB百分比法面積占優(yōu)重要性中心點法A連續(xù)分布地理要素C具有特殊意義的較小地物A分類較細、地物斑塊較小AB為了逼近原始數(shù)據(jù)精度，除了采用這幾種取值方法外，還可以采用縮小單個柵格單元的面積，增加柵格單元總數(shù)的方法。2023-06-0310第十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（1）

——鏈式編碼(ChainCodes)又稱為弗里曼鏈碼(Freeman)或邊界鏈碼。該方法將線狀地物和面狀地物的邊界表示為：由某一起點開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈。鏈式編碼的前兩位數(shù)字表示起點的行、列數(shù)，從第三個數(shù)字開始表示單位矢量的方向。如果右圖中面狀地物的起點為像元(10，1)，則其邊界按順時針方向的鏈式編碼為：

10，1，7，0，1，0，7，1，7，0，0，2，3，2，2，1，0，7，0，0，0，0，2，4，3，4，4，3，4，4，5，4，5，4，5，4，5，4，6，6。012345672023-06-0311第十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（2）

——游程長度編碼(Run—LengthCodes)

對左圖進行的游程長度編碼是（9，4），（0，4），（9，3），（0，5），（0，1），（9，2），（0，1），（7，2），（0，2），（0，4），（7，2），（0，2），（0，4），（7，4），（0，4），（7，4），（0，4），（7，4），（0，4），（7，4）。游程長度編碼只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時依次記錄該代碼以及相同代碼重復的個數(shù)。2023-06-0312第十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（3）

——塊式編碼(BlockCodes)

塊式編碼是將游程長度編碼擴大到二維的情況，把多邊形范圍劃分成由像元組成的正方形，然后對各個正方形進行編碼。如圖：塊式編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置(行號，列號)和邊長，再加上記錄單元的代碼組成。根據(jù)這一編碼原則，上述多邊形只需12個單位正方形。5個4單位的正方形和2個16單位的正方形就能完整表示，總共要41個數(shù)據(jù)，其中19對坐標，3個塊的半徑。具體編碼如下（1，1，2，9），（1，3，1，9），（1，4，1，9），（1，5，2，0），（1，7，2，0），（2，3，1，9）……2023-06-0313第十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

四叉樹編碼又稱為四分樹、四元樹編碼，是一種更有效地壓編數(shù)據(jù)的方法。它將×像元陣列連續(xù)進行4等分，如果某正方形的所有格網(wǎng)值相同，則該正方形就不再繼續(xù)分割，否則還要把它再分割成四個正方形，如下圖。也可采用從下而上的方法建立，對柵格數(shù)據(jù)按如下的順序進行檢測：如果每相鄰四個格網(wǎng)值相同則進行合并，逐次向上遞歸合并，直到符合四叉樹的原則為止。后者與前者相比，運算速度較快。父結(jié)點、本結(jié)點、葉（子）結(jié)點2023-06-0314第十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日按其編碼方法的不同四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又分為常規(guī)四叉樹和線性四叉樹。NW0NE1SW3SE2NSEW“A”點數(shù)據(jù)結(jié)果：（NE131,

A）1）常規(guī)四叉樹常規(guī)四叉樹除了記錄葉結(jié)點之外，還要記錄中間結(jié)點。2023-06-0315第十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日四叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)十進制四叉樹編碼：

“A”點數(shù)據(jù)結(jié)果：（A30）2）線性四叉樹基本思想：不需記錄中間結(jié)點和實用指針，僅記錄葉結(jié)點，并用地址碼表示葉結(jié)點位置。分類：四進制和十進制。十進制四叉樹的地址碼又稱為Morton碼。2023-06-0316第十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日線性四叉樹地址碼具體思路：首先將二維柵格數(shù)據(jù)的行列號分別轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)，交叉排列后再轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)，即為線性四叉樹地址碼Morton碼。例如：對于第5行、第7列的Morton碼為：行數(shù)=5（0101），列數(shù)=7（0111）Morton碼=00110111=552023-06-0317第十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日Morton碼與行列號（i,j）間存在有函數(shù)關系,如果找到這種函數(shù)關系，則可使二維地址碼變?yōu)橐痪S，可進行簡單的排序、快速掃描?？蓪⒕W(wǎng)格代碼值直接賦給以Morton碼為下標的數(shù)組單元。解碼時，由Morton碼找出對應的行列號，將代碼填回網(wǎng)格。完成代碼的存儲和回放。2023-06-0318第十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日2023-06-0319第十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日2023-06-0320第二十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日二維行程編碼

在生成的線性四叉樹表中，仍存在前后葉結(jié)點的值相同的情況，因而可以采取進一步的壓縮表達，即將格網(wǎng)值相同的前后結(jié)點合并成一個值，形成二維行程編碼（TwoDimen-sionalRunEncoding，簡稱2DRE）表。在這種二維行程編碼中，前后兩個地址碼之差表達了該行程段的格網(wǎng)數(shù)，它可以表示該子塊的大小。2023-06-0321第二十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)的各種壓縮編碼方式的比較壓縮編碼方式特點鏈式編碼對線狀和面狀地理實體的表示有很強的壓縮能力；具有一定的運算功能；探測邊界急彎和凹進部分等比較容易；類似矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比較適合存儲圖形數(shù)據(jù)。對疊置運算很難實施；對局部修改將改變整體結(jié)構(gòu)；效率較低；相鄰多邊形的邊界被重復存儲從而產(chǎn)生冗余。游程長度編碼在柵格加密時，數(shù)據(jù)量沒有明顯增加，壓縮效率較高，易于進行檢索、疊加、合并等操作，運算簡單。塊狀編碼對大而簡單的多邊形更有效；在合并、插入、檢查延伸性、計算面積等操作有明顯的優(yōu)勢。四叉樹編碼能容易而有效地計算多邊形的數(shù)量特征；陣列各部分的分辨率是可變的，既精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可減少存儲量；與簡單柵格的相互轉(zhuǎn)換比較容易；多邊形中嵌套小多邊形比較方便。具有轉(zhuǎn)換的不確定性，不利于形狀分析和模式識別。2023-06-0322第二十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過記錄坐標的方式，盡可能地將點、線、面地理實體表現(xiàn)得精確無誤。其坐標空間假定為連續(xù)空間，不必象柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)那樣進行量化處理。因此矢量數(shù)據(jù)能更精確地定義位置、長度和大小。由于以下原因，不可能得到絕對精確的值：表示坐標的計算機字長有限；所有矢量輸出設備，盡管分辨率比柵格設備高，也有一定的步長；矢量法輸入時選取的點不可能太多；人工輸圖時存在不可避免的定位誤差。2023-06-0323第二十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過記錄空間對象的坐標及空間關系來表達空間對象的位置。點：空間的一個坐標點；線：多個點組成的弧段；面：多個弧段組成的封閉多邊形。2023-06-0324第二十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（1）

—面條結(jié)構(gòu)（實體式）構(gòu)成多邊形邊界的各個線段，以多邊形為單位進行組織，只記錄空間對象的位置坐標和屬性信息，不記錄拓撲關系。多邊形 數(shù)據(jù)項 A (x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1) B (x1,y1),(x9,y9),(x8,y8),(x17,y17),(x16,y16),(x15,y15),(x14,y14),(x13,y13),(x12,y12),(x11,y11),(x10,y10),(x1,y1) C (x24,y24),(x25,y25),(x26,y26),(x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30),(x31,y31),(x24,y24) D (x19,y19),(x20,y20),(x21,y21),(x22,y22),(x23,y23),(x15,y15),(x16,y16),(x19,y19) E (x5,y5),(x18,y18),(x19,y19),(x16,y16),(x17,y17),(x8,y8),(x7,y7),(x6,y6),(x5,y5)2023-06-0325第二十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（1）

—面條結(jié)構(gòu)（實體式）存儲：獨立存儲：空間對象位置直接跟隨空間對象；點位字典：點坐標獨立存儲，線、面由點號組成特征無拓撲關系，主要用于顯示、輸出及一般查詢公共邊重復存儲，存在數(shù)據(jù)冗余，難以保證數(shù)據(jù)獨立性和一致性多邊形分解和合并不易進行，鄰域處理較復雜；處理嵌套多邊形比較麻煩適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復雜的空間分析2023-06-0326第二十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（2）

—索引式

線與多邊形之間的樹狀索引

點與線之間的樹狀索引

2023-06-0327第二十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（3）

——雙重獨立式DIME(DualIndependentMapEncoding)

線號左多邊形右多邊形起點終點aOA18bOA21cOB32dOB43eOB54fOC65gOC76hOC87iCA89jCB95kCD1210lCD1112mCD1011nBA92對任何一條線段，用其兩端的節(jié)點及相鄰面域來表示；利用這種拓撲關系來組織數(shù)據(jù)，可以有效地進行數(shù)據(jù)存儲正確性檢查，同時便于對數(shù)據(jù)進行更新和檢索(P44表3-3)。

2023-06-0328第二十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（4）

——鏈狀雙重獨立式

鏈狀雙重獨立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是DIME數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種改進。在DIME中，一條邊只能用直線兩端點的序號及相鄰的面域來表示，而在鏈狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，將若干直線段合為一個弧段（或鏈段），每個弧段可以有許多中間點。在鏈狀雙重獨立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，主要有四個文件：多邊形文件、弧段文件、弧段坐標文件、結(jié)點文件。2023-06-0329第二十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日弧段文件弧段號 起始點 終結(jié)點 左多邊形 右多邊形 a 5 1 O Ab 8 5 E Ac 16 8 E Bd 19 5 O Ee 15 19 O Df 15 16 D Bg 1 15 O Bh 8 1 A Bi 16 19 D Ej 31 31 B C 弧段坐標文件弧段號 點號 a 5,4,3,2,1 b 8,7,6,5 c 16,17,8 d 19,18,5 e 15,23,22,21,20,19 f 15,16, g 1,10,11,12,13,14,15 h 8,9,1 i 16,19 j 31,30,29,28,27,26,25,24,31

鏈狀雙重獨立式多邊形文件多邊形號 弧段號 周長面積中心點坐標 A h,b,a B g,f,c,h,-j C j D e,i,f E e,i,d,b 2023-06-0330第三十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)表達屬性特征類型類別特征：是什么說明信息：同類目標的不同特征屬性特征表達類別特征：類型編碼說明信息：屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和表格圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接通過目標識別符或內(nèi)部記錄號實現(xiàn)。2023-06-0331第三十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)表達點狀對象目標標識目標標識地物編碼坐標關聯(lián)的線目標精度控制點等級測量單位測量年限線狀對象目標標識目標標識地物編碼坐標串起點、終點、左面、右面路面材料等級修建時間寬度管養(yǎng)單位…………面狀對象目標標識目標標識地物編碼邊界目標號建筑日期所有者建筑面積建筑單位結(jié)構(gòu)……空間對象地物編碼地物名稱制圖顏色幾何類型制圖符號編碼屬性表明地物類型特征與制圖屬性2023-06-0332第三十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點用離散的點描述空間對象與特征，定位明顯，屬性隱含。用拓撲關系描述空間對象之間的關系。面向目標操作，精度高，數(shù)據(jù)冗余度小。與遙感等圖象數(shù)據(jù)難以結(jié)合。輸出圖形質(zhì)量好，精度高。2023-06-0333第三十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)換矢量數(shù)據(jù)優(yōu)點：表示地理數(shù)據(jù)的精度較高嚴密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量小完整的描述空間關系圖形輸出精確美觀圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復、更新、綜合都能實現(xiàn)面向目標，不僅能表達屬性，而且能方便的記錄每個目標的具體屬性信息缺點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜矢量疊置較為復雜數(shù)學模擬比較困難技術復雜，特別是軟硬件柵格數(shù)據(jù)優(yōu)點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單空間數(shù)據(jù)的疊置和組合方便各類空間分析很易于進行數(shù)學模擬方便缺點：圖形數(shù)據(jù)量大用大像元減少數(shù)據(jù)量時，精度和信息量受損地圖輸出不美觀難以建立網(wǎng)絡連接關系投影變換比較費時2023-06-0334第三十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇原則要素還是位置？可獲取的數(shù)據(jù)定位要素的必要精度需要什么類型的要素需要什么類型的拓撲關聯(lián)所需空間分析類型生產(chǎn)地圖類型2023-06-0335第三十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

——點的變換

2023-06-0336第三十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

——矢量線段的變換如下圖：先標出兩端點的行數(shù)i為3和10；然后分別確定直線經(jīng)過的4，5，6，7，8，9六行中的哪一列與直線相交；以第7行為例，找到第7行（i=7)中心的y值是多少，就可求出相應的j值；同法計算其它行的j值；用本直線的屬性值填充直線經(jīng)過的網(wǎng)格。2211(x,y)(x,y)(x,y)2023-06-0337第三十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

——多邊形數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換從多邊形的起點依次記錄每一點左邊面域值；對多邊形的每一條邊轉(zhuǎn)換成柵格形式；進行節(jié)點處理，使節(jié)點的柵格值唯一而準確；從第一行起逐行按列的先后順序排序，使得到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等同于柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式展開為全柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2023-06-0338第三十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（1）

——基于掃描圖像的矢量化二值化：在最大與最小灰階之間定義一個閾值T，大于或等于T的柵格值記為1，小于T的柵格值記為0。2023-06-0339第三十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（1）

——基于掃描圖像的矢量化細化：消除線劃橫斷面柵格數(shù)的差異，使每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線位置的單個柵格的寬度。剝皮法：從曲線的邊緣開始，每次剝掉等于一個柵格寬度的一層，直到最后留下彼此連通的由單個柵格點組成的圖形；不允許剝?nèi)е虑€不連通的柵格。將經(jīng)細化處理后應保留的柵格系列寫入數(shù)據(jù)文件。2023-06-0340第四十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（1）

——基于掃描圖像的矢量化跟蹤：目的是將寫入數(shù)據(jù)文件的細化處理后的柵格數(shù)據(jù)，整理為從結(jié)點出發(fā)的線段或閉合的線條，并以矢量形式存儲于特征柵格點中心的坐標從圖幅西北角開始，按一定方向，從起始點開始，根據(jù)8個鄰域進行搜索，依次跟蹤相鄰點，并記錄結(jié)點坐標，然后搜索閉曲線，直到完成全部柵格數(shù)據(jù)的矢量化，寫入矢量數(shù)據(jù)庫。2023-06-0341第四十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第四節(jié)其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2023-06-0342第四十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢柵一體化結(jié)構(gòu)這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，同時具有矢量實體的概念，又具有柵格覆蓋的思想。其理論基礎是：多級格網(wǎng)方法、三個基本約定和線性四叉樹編碼。2023-06-0343第四十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日多級格網(wǎng)方法將柵格劃分成多級格網(wǎng)：粗格網(wǎng)、基本格網(wǎng)和細分格網(wǎng)。粗格網(wǎng)用于建立空間索引，基本格網(wǎng)的大小與通常柵格劃分的原則基本一致，即基本柵格的大小。由于基本柵格的分辨率較低，難以滿足精度要求，所以在基本格網(wǎng)的基礎上又細分為256×256或16×16個格網(wǎng)，以增加柵格的空間分辨率，從而提高點、線的表達精度。粗格網(wǎng)、基本格網(wǎng)和細分格網(wǎng)都采用線性四叉樹編碼的方法，用三個Morton碼（M0、M1、M2）表示，其中M0表示點或線所通過的粗格網(wǎng)的Morton碼，是研究區(qū)的整體編碼；M1表示點或線所通過的基本格網(wǎng)的Morton碼，也是研究區(qū)的整體編碼；M2表示點或線所通過的細分格網(wǎng)的Morton碼，是基本柵格內(nèi)的局部編碼。2023-06-0344第四十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日三個基本約定（1）點狀地物僅有空間位置而無形狀和面積，在計算機中僅有一個坐標數(shù)據(jù)；（2）線狀地物有形狀但無面積，在計算機中需要組織一組元子（即柵格單元）填滿的路徑表達；（3）面狀地物有形狀和面積，在計算機中有一組元子表達的填滿路徑的邊界線和內(nèi)部（空洞外均填滿）的區(qū)域組成。2023-06-0345第四十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日點、線、面的矢柵一體化2023-06-0346第四十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點點狀地物、線狀地物和面狀地物不僅具有如同矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的位置“坐標”，而且還可以有類型編碼、屬性值和拓撲關系，因而具有完全的矢量特性。與此同時，由于用柵格元子表達了點、填充了線性目標、多邊形邊界及其內(nèi)部（空洞除外），實際是進行了柵格化，因而可以進行各種柵格操作。2023-06-0347第四十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日4.2不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)則三角網(wǎng)TIN（TriangulatedIrregularNetwork

）2023-06-0348第四十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日Dirichlet（1850年）和Voronoi（1908年）最早討論空間散點的關系問題。Voronoi圖的定義Voronoi圖把平面分成N個區(qū)，每一個區(qū)包括一個點，該點所在的區(qū)域是距離該點最近的點的集合。1934年Delaunay提出了Voronoi圖的對稱圖，即Delaunay三角網(wǎng)（用直線段連接兩個相鄰多邊形內(nèi)的離散點而生成的三角網(wǎng)）。Delaunay三角網(wǎng)2023-06-0349第四十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日不規(guī)則三角網(wǎng)模型中，基本的結(jié)構(gòu)元素有三角形頂點、邊、面，它們之間存在點與線、點與面、線與面、面與面等拓撲關系2e1e3e4e5e6e7e10e8e92023-06-0350第五十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)則三角網(wǎng)需要保存的信息：每個頂點的高程，三角形頂點的平面坐標、頂點之間的連接關系和相鄰三角形等拓撲關系。理論上，這種結(jié)構(gòu)只需要三角形頂點坐標文件和組成三角形的三頂點文件即可（拓撲關系隱含）?；炬湵斫Y(jié)構(gòu)坐標表三角形表2023-06-0351第五十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圍繞三角形的拓撲關系描述，產(chǎn)生了多種TIN的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：TIN的面結(jié)構(gòu)、TIN的點結(jié)構(gòu)、

TIN的點面結(jié)構(gòu)、TIN的邊結(jié)構(gòu)、TIN的邊面結(jié)構(gòu)。1、TIN的面結(jié)構(gòu)在基本鏈表結(jié)構(gòu)的基礎上增加了用于描述三角形之間拓撲關系的數(shù)據(jù)。TIN的面結(jié)構(gòu)由三個表組成，即坐標表、三角形頂點表、相鄰三角形表。2023-06-0352第五十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日TIN的面存儲結(jié)構(gòu)坐標表三角形表相鄰三角形表V表示組成三角形的各個頂點，T表示相鄰三角形2023-06-0353第五十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日2、TIN的點結(jié)構(gòu)TIN的點結(jié)構(gòu)由坐標文件和三角形頂點的鄰接指針鏈組成；三角形頂點的鄰接指針鏈點是指該頂點的所有三角形其余兩頂點的不重復頂點的集合，可以按順時針或逆時針方向組成。坐標表鄰接指針鏈2023-06-0354第五十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日3、TIN的點面結(jié)構(gòu)在點結(jié)構(gòu)的基礎上，增加組成三角形頂點的數(shù)表。坐標表鄰接指針鏈三角形表2023-06-0355第五十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期日4、TIN的邊結(jié)構(gòu)TIN的邊結(jié)構(gòu)由兩個頂點以及與之關聯(lián)的兩條邊組成。關聯(lián)邊滿足的條件：1）分布在當前邊的兩側(cè)；

2）關聯(lián)邊與當前邊的夾角最小；