第2章-地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構

第2章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構在GIS中，地理空間數(shù)據(jù)是極其重要的組成部分。GIS的數(shù)據(jù)結構主要是用來解決地理空間數(shù)據(jù)以什么樣的形式存儲到GIS中的問題。第1節(jié)地理空間及其表達第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立第2

章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構第1節(jié)地理空間及其表達空間數(shù)據(jù)結構的建立是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結構類型，形成與該數(shù)據(jù)結構相適應的GIS空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫的建立提供基礎。第1節(jié)地理空間及其表達一、地理空間的概念二、空間實體的表達一、地理空間的概念

地理空間一般指上至大氣電離層，下至地殼與地幔交界的莫霍界之間的空間區(qū)域。GIS中也常使用“地理空間”（geo-spatial）來表達空間的概念。要在地理空間中準確測定位置需要采用一種空間定位框架來完成。地理空間定位框架就是大地測量控制系統(tǒng)，用以建立地球的幾何模型來精確地測量地球上任意一點的坐標，包括平面位置和高度值。第1節(jié)地理空間及其表達（一）平面控制網(wǎng)（二）高程控制網(wǎng)一、地理空間的概念第1節(jié)地理空間及其表達平面控制網(wǎng)用以確定物體在地球上的平面位置，通常是地理經(jīng)緯度坐標。確定經(jīng)緯度首先需要精確地了解地球表面的形狀。測量的依據(jù)——基準面大地水準面→旋轉(zhuǎn)橢球體目前，我國采用的大地坐標系為1980年中國國家大地坐標系，大地原點設在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。（一）平面控制網(wǎng)第1節(jié)地理空間及其表達我國現(xiàn)有三種大地坐標系并存：一是1954年北京坐標系；二是1980年國家大地坐標系；三是地心坐標系。（詳細內(nèi)容已在《地圖學》課程中學過）其中1954年北京坐標系和1980年國家大地坐標系中的點的坐標，更多的是將其投影至高斯-克呂格投影平面，以平面坐標x，y形式表示，用于測繪制作地形圖。（一）平面控制網(wǎng)第1節(jié)地理空間及其表達高程指空間某點高于或低于基準面的垂直距離，主要用來提供地形信息。高程基準面即大地水準面。我國現(xiàn)在規(guī)定的高程基準面為“1985國家高程基準”，比原先使用的“黃海平均海平面”高29mm。（詳細內(nèi)容已在《地圖學》課程中學過）（二）高程控制網(wǎng)第1節(jié)地理空間及其表達二、空間實體的表達地理空間的實體包括點（point）、線（line）、面（polygon）、曲面（surface）、體（volume）等類型。在計算機中，現(xiàn)實世界以數(shù)字形式表達和記錄。矢量表示法：采用一個沒有大小的點(坐標)來表達基本點元素。柵格表示法：采用一個有固定大小的點(面元)來表達基本點元素。它們分別對應矢量數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型。第1節(jié)地理空間及其表達矢量圖柵格圖西郊機場第1節(jié)地理空間及其表達第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立第2

章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

空間數(shù)據(jù)是GIS的核心，因為GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù)，因此設計和使用GIS的第一步工作就是根據(jù)系統(tǒng)的功能，獲取所需要的空間數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。空間數(shù)據(jù)庫內(nèi)通常保存各種不同類型的空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)的分類有多種方式。一、GIS空間數(shù)據(jù)的分類二、空間數(shù)據(jù)的基本特征三、空間數(shù)據(jù)的拓撲關系四、空間數(shù)據(jù)的計算機表示第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征（一）按照數(shù)據(jù)來源（二）按照數(shù)據(jù)結構（三）按照數(shù)據(jù)特征（四）按照數(shù)據(jù)幾何特征（五）按照數(shù)據(jù)發(fā)布形式一、GIS空間數(shù)據(jù)的分類第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（1）地圖數(shù)據(jù)來源于各種類型的普通地圖和專題地圖。

（2）影像數(shù)據(jù)

主要來源于衛(wèi)星遙感和航空遙感，也是GIS的最有效的數(shù)據(jù)源之一。（3）文本數(shù)據(jù)來源于各類調(diào)查報告、實測數(shù)據(jù)、文獻資料、解譯信息等。（一）按照數(shù)據(jù)來源分類第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（1）矢量數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)是用歐式空間的點、線、面等集合元素來表達空間實體的幾何特征的數(shù)據(jù)。

（2）柵格數(shù)據(jù)

柵格數(shù)據(jù)是將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格，在各個網(wǎng)格上給出相應的屬性值來表達空間實體的一種數(shù)據(jù)組織形式。（二）按照數(shù)據(jù)結構來源分類第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（1）空間定位數(shù)據(jù)空間定位數(shù)據(jù)是表達空間實體在地球上位置的坐標數(shù)據(jù)。

（2）非空間屬性數(shù)據(jù)

非空間屬性數(shù)據(jù)是有關空間實體自身的名稱、種類、質(zhì)量、數(shù)量等特征的數(shù)據(jù)。（三）按照數(shù)據(jù)特征分類第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征（1）點是對0維的空間實體的抽象數(shù)據(jù)。（2）線

是對1維的空間實體的抽象數(shù)據(jù)。（3）面是對2維的空間實體的抽象數(shù)據(jù)。（4）曲面是對在面上連續(xù)分布的空間實體的抽象數(shù)據(jù)，常被稱為2.5維數(shù)據(jù)。（四）按照數(shù)據(jù)幾何特征分類第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征（1）數(shù)字線畫圖（DLG）數(shù)據(jù)

（2）數(shù)字柵格圖（DRG）數(shù)據(jù)

（3）數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)（4）數(shù)字正射影像（DOM）數(shù)據(jù)（五）按照數(shù)據(jù)發(fā)布形式分類第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征（一）基本特征（1）空間特征（2）屬性特征（3）時間特征（二）基本信息即一幅圖傳遞的基本信息。二、空間數(shù)據(jù)的基本特征第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（1）空間特征是指空間物體的位置、形狀和大小等幾何特征，以及與相鄰物體的拓撲關系。位置和拓撲特征是地理或空間系統(tǒng)所獨有的，空間位置可以由不同的坐標系統(tǒng)來描述，如經(jīng)緯度坐標、一些標準的地圖投影坐標等。人類對空間目標的定位一般不是記憶其空間坐標，而是確定某一目標與其他更熟悉的目標間空間位置關系，而這種關系往往也是拓撲關系。（一）基本特征第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（2）屬性特征指的是除了時間和空間特征以外的空間現(xiàn)象的其他特征，即專題信息。如地形的坡度、坡向、某地的降水量、土壤酸堿度、土地利用類型、人口密度、交通流量、空氣污染程度等。屬性數(shù)據(jù)本身屬于非空間數(shù)據(jù)，但它是空間數(shù)據(jù)中的重要數(shù)據(jù)成分，它同空間數(shù)據(jù)相結合，才能表達空間實體的全貌。（一）基本特征第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

（3）時間特征

是指一定區(qū)域內(nèi)的地理現(xiàn)象和過程隨著時間的變化情況，稱為時態(tài)數(shù)據(jù)。它們可以同時隨時間變化，也可以分別獨立隨時間變化，這說明了空間數(shù)據(jù)的時間性或周期性。（一）基本特征第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征三、空間數(shù)據(jù)的拓撲關系第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征拓撲關系是明確定義空間結構關系的一種數(shù)學方法，在GIS中，它不但用于空間數(shù)據(jù)的編輯和組織，而且在空間分析和應用中都具有非常重要的意義。

1、拓撲關系的類型

2、空間拓撲關系的意義三、空間數(shù)據(jù)的拓撲關系第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征1、拓撲關系的類型（1）拓撲鄰接（2）拓撲關聯(lián)（3）拓撲包含2、空間拓撲關系的意義（1）便于確定地理實體間空間位置關系。（2）利用拓撲數(shù)據(jù)有利于空間要素的查詢。（3）可以利用拓撲數(shù)據(jù)作為工具，重建地理實體。（1）拓撲鄰接表示圖形元素（通常指同類元素）之間的相鄰性。如多邊形之間、弧段之間的鄰接性等。（表中值為1表示所對應多邊形相鄰接。）第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征P1P2P3P4P1-110P21-11P311-0P4010-多邊形之間的關系表a2a7a3a1a6a5a4N1N2N3N4N5P1P2P3P4鄰接多邊形P1P2P3P2P2P3P4P3P1P2a4P4P2a2a7a3a1a6a5a4N1N2N3N4N5P1P2P3P4結點N1N2N3N4N5N1-1110N21-110N311-10N4111-0N50000-結點之間的關系表弧段之間的關系表弧段a1a2a3a4a5a6a7

a1-110110a21-11010a311-1100a4011-110a51011-10a611011-0

a7000000-（2）拓撲關聯(lián)表示圖形基本元素間（常指不同元素間）的聯(lián)接關系。如結點與弧段之間，多邊形與弧段之間。第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征a1a2a7a3a6a5a4N1N2N3N4N5P1P2P3P4弧段起點終點

a1N2N1a2N2N3a3N3N1a4N3N4a5N1N4a6N4N2

a7N4N5結點弧段N1a1a3a5N2a1a2a6N3a2a3a4N4a4a5a6N5a7弧段和結點之間的關系表弧段左多邊形右多邊形

a1P1/a2/P2a3/P3a4P3P2a5P1P3a6P1P2

a7P4P2弧段和多邊形之間的關系表（3）拓撲包含指點、線、面之間的相互包含關系，通常是指面狀實體中包含的其它面狀實體或線狀、點狀實體的關系。面狀實體中包含面狀實體情況又分為三種情況：第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征拓撲型—拓撲關系應用點—點點—線點—面住宅學校海岸線碼頭肺癌病例區(qū)域?qū)W校和住宅接近嗎？碼頭在海岸線上嗎？肺癌病在區(qū)內(nèi)分布拓撲型—拓撲關系應用線—點線—線線—面鎮(zhèn)乘車線路河流小路這條線路過鎮(zhèn)上嗎？小路穿過河流嗎？河流在區(qū)域內(nèi)嗎？拓撲型—拓撲關系應用返回…面—點面—線面—面該郵政區(qū)包括學校嗎？該區(qū)域包括鐵路嗎？區(qū)域彼此影響嗎？區(qū)域重疊嗎？多邊形不封閉節(jié)點不重合

不及過頭正常多邊形

不規(guī)則多邊形

常見不規(guī)則問題

偽節(jié)點（PseudoNode）懸掛節(jié)點（DanglingNode）“碎屑”多邊形或“條帶”多邊形（SliverPolygon）不正規(guī)的多邊形（WeirdPolygon）四、空間數(shù)據(jù)的計算機表達第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征

空間數(shù)據(jù)結構是GIS的核心技術，用于組織和建立空間數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以便計算機存儲和操作。

GIS中空間數(shù)據(jù)計算機表示的基本方法：（1）空間分幅（2）屬性分層（3）時間分段第1節(jié)地理空間及其表達第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立第2

章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型

數(shù)據(jù)結構即數(shù)據(jù)組織的形式，是適合于計算機存儲、管理、處理的數(shù)據(jù)邏輯表達。數(shù)據(jù)按一定的規(guī)律存儲在計算機中，是計算機正確處理和用戶正確理解的保證。

空間數(shù)據(jù)結構是一種用來表達空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結構，分為矢量數(shù)據(jù)結構、柵格數(shù)據(jù)結構。

曲面數(shù)據(jù)結構——一種用來表達空間曲面、體的數(shù)據(jù)結構。第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型一、矢量數(shù)據(jù)結構

（一）實體數(shù)據(jù)結構（二）拓撲數(shù)據(jù)結構二、柵格數(shù)據(jù)結構（一）柵格矩陣結構（二）游程編碼結構（三）四叉樹結構三、曲面數(shù)據(jù)結構（一）TIN的曲面數(shù)據(jù)結構（二）規(guī)則格網(wǎng)的曲面數(shù)據(jù)結構一、矢量數(shù)據(jù)結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型基于矢量模型的數(shù)據(jù)結構簡稱矢量數(shù)據(jù)結構矢量，即向量，數(shù)學上稱“具有大小和方向的量”為矢量。在GIS的圖形中，弧段也可直觀地看作是一個矢量。

矢量數(shù)據(jù)結構是利用歐幾里德（Euclid）幾何學中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。

優(yōu)點：這種數(shù)據(jù)組合方式能很好地表達地理實體的空間分布特征，數(shù)據(jù)精度高，數(shù)據(jù)存儲的冗余度低。

不足：對于多層空間數(shù)據(jù)的疊合分析比較困難。矢量數(shù)據(jù)結構編碼的基本內(nèi)容

矢量數(shù)據(jù)結構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；矢量數(shù)據(jù)結構編碼的基本內(nèi)容

標識碼屬性碼空間對象編碼唯一連接空間和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獨立編碼點:(x,y)線:(x1,y1),(x2,y2),…,(xn

,yn

)面:(x1,y1

),(x2,y2

),…,(x1,y1

)點位字典點:點號文件線:點號串面:點號串點號XY1112223344………n5566存儲方法空間數(shù)據(jù)按照基本的空間對象（點、線或多邊形）為單元進行單獨組織，其中不含有拓撲關系的信息，最典型的事所謂面條（Spaghetti）結構。采用這種數(shù)據(jù)結構的有ArcViewGIS的Shape文件和MapInfo的Tab文件等。這種數(shù)據(jù)結構的主要特點：

①數(shù)據(jù)按點、線或多邊形為單元進行組織，數(shù)據(jù)編排直觀，數(shù)字化操作簡單。②每個多邊形都以閉合線段存儲，多邊形的公共邊界被數(shù)字化兩次和存儲兩次，容易造成數(shù)據(jù)冗余和不一致。③點、線和多邊形有各自的坐標數(shù)據(jù)，但沒有拓撲數(shù)據(jù)，相互之間不關聯(lián)。④島只作為一個單個圖形，沒有與外界多邊形的聯(lián)系。（一）實體數(shù)據(jù)結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型

ESRI公司的Shapefile文件是描述空間數(shù)據(jù)的幾何和屬性特征的非拓撲實體矢量數(shù)據(jù)結構的一種格式。一個Shapefile文件包括一個主文件（*.shp），一個索引文件（*.shx）和一個dBASE表文件（*.dbf）。

幾何和屬性間的一一對應關系是基于一個不重復的記錄順序代碼來實現(xiàn)的，在dBASE表文件中的屬性記錄和主文件中的記錄是相同順序的。（一）實體數(shù)據(jù)結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型簡單的矢量數(shù)據(jù)結構—面條結構（實體式）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)索引式線與多邊形之間的樹狀索引

點與多邊形之間的樹狀索引

包括DIME（DualIndependentMapEncoding，對偶獨立地圖編碼法）、POLYVRT（多邊形轉(zhuǎn)換器）、TIGER（地理編碼和參照系統(tǒng)的拓撲集成）等。共同特點是：點是相互獨立的，點連成線，線構成面。弧段：構成多邊形的線。島或洞：由一條弧段組成的多邊形。簡單多邊形：不含島的多邊形。復合多邊形：含島的多邊形。島看做是復合多邊形的內(nèi)邊界。（二）拓撲數(shù)據(jù)結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型在這種數(shù)據(jù)結構中，弧段是數(shù)據(jù)結構的基本對象。（二）拓撲數(shù)據(jù)結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型DIME編碼

該文件由線段組成。每條線段包括線段名、線段的起結點和終結點、線段的左、右區(qū)號及線段所表示街道兩邊的地址范圍。（二）拓撲數(shù)據(jù)結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型1234567891011P1P2點碼點坐標12（x1,y1）…11（x2,y2）（x11,y11）L1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11L12段碼起點L1…終點左區(qū)右區(qū)L2L312P0P123P0P11011P2P0P0二、柵格數(shù)據(jù)結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型基于柵格模型的數(shù)據(jù)結構簡稱柵格數(shù)據(jù)結構，是指將空間分割成有規(guī)則的網(wǎng)格（柵格單元），在各個柵格單元上給出相應的屬性值來表示地理實體的一種數(shù)據(jù)組織形式。點線面對于柵格數(shù)據(jù)結構點：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。柵格數(shù)據(jù)結構：坐標系與描述參數(shù)Y：列X：行西北角格網(wǎng)坐標（XWS，YWS）格網(wǎng)分辨率二、柵格數(shù)據(jù)結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型柵格數(shù)據(jù)結構表示的是二維表面上地理要素的離散化數(shù)值，每個網(wǎng)格對應一種屬性。其空間位置用行和列標識網(wǎng)格通常是正方形，有時也采用矩形、等邊三角形和正六邊形。

優(yōu)點：表達地理要素比較直觀，容易實現(xiàn)多層數(shù)據(jù)的疊合操作，便于與遙感圖像及掃描輸入數(shù)據(jù)相匹配使用等。

缺點：數(shù)據(jù)精度取決于網(wǎng)格的邊長，當網(wǎng)格邊長縮小時，網(wǎng)格單元的數(shù)量將呈幾何級數(shù)遞增；冗余度大；對于網(wǎng)絡分析比較困難。

柵格矩陣結構是一種用矩陣來存儲柵格數(shù)據(jù)單元的存儲結構，屬于最簡單和直觀的柵格數(shù)據(jù)編碼法。它對柵格圖從左上角開始逐行逐列地存儲數(shù)字化代碼。（一）柵格矩陣結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型柵格數(shù)據(jù)單元值確定CAB長度占優(yōu)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)的方法柵格數(shù)據(jù)取值方法①面積占優(yōu)法：把柵格中占有最大面積的屬性值定為本柵格元素的值。第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型（一）柵格矩陣結構柵格數(shù)據(jù)取值方法

②中心點法：將柵格中心點的值作為本柵格元素的值。第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型（一）柵格矩陣結構柵格數(shù)據(jù)取值方法

③長度占優(yōu)法：在網(wǎng)格中心畫一橫線，用橫線所占最長部分的屬性值作為本柵格元素的值。第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型（一）柵格矩陣結構柵格數(shù)據(jù)取值方法④重要性法：突出某些主要屬性，對于這些屬性，只要在柵格中出現(xiàn)，不管所占比例大小，就把該屬性作為本柵格元素的值。假設D屬性重要：第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型（一）柵格矩陣結構柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲的編碼方法AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAGGGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起點行列號，單位矢量R:(1,5),3,2,2,3,3,2,3鏈式編碼游程編碼逐行編碼數(shù)據(jù)結構:行號,屬性,重復次數(shù)1,A,4,R,1,A,4塊狀編碼正方形區(qū)域為記錄單元數(shù)據(jù)結構:初始位置,半徑,屬性(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),…NESWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉樹編碼

游程編碼結構是逐行將相鄰同值的柵格合并，記錄合并后柵格的值及合并柵格的數(shù)量（即游程），其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余。游程(行程)編碼是對具有塊狀地物的柵格數(shù)據(jù)進行壓縮編碼的方法。GIS研究對象多為塊狀地物。游程編碼以行為單位，將柵格數(shù)據(jù)矩陣中屬性相同的連續(xù)柵格視為一游程。分為游程終點（值）編碼和游程長度編碼。（二）游程編碼結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型游程終點（止）編碼

編碼中第一行（0，1）表示屬性0的柵格終止點為1列，（4，3）表示屬性值為4的柵格終止點為第3列……。從游程終點值可算出每個屬性值所占柵格數(shù)。如屬性值為7的柵格數(shù)為8-3=5。（二）游程編碼結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型游程長度編碼

表第一行(0，1)表示屬性值為0的柵格數(shù)為1，(4，2)表示屬性值為4的柵格點數(shù)為2…..第一行總柵格數(shù)為1+2+5=8。(0，1)，(4，2)，(7，5)(4，5)，(7，3)(4，4)，(8，2)，(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)第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型（二）游程編碼結構注意：游程編碼只考慮了水平間的相關性（行內(nèi)），而未考慮垂直間的相關性（行間）。游程越長，編碼效率越高。游程編碼對面積較大的圖形，數(shù)據(jù)壓縮率高，易于實現(xiàn)疊加、合并和檢索運算。在GIS中應用很廣。當柵格數(shù)據(jù)為DEM時，可先進行差分映射預處理，再采用游程長度壓縮編碼法。過程如下：第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型（二）游程編碼結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型（二）游程編碼結構第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型（二）游程編碼結構柵格數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮處理，得到游程編碼數(shù)據(jù)序列，為了提高系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的訪問效率，常采用索引順序文件的方法來組織數(shù)據(jù)。第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型（二）游程編碼結構2.5四叉樹數(shù)據(jù)結構(QuadtreeCode)

又稱四分樹、四元樹編碼，有多種編碼方案。2.5.1常規(guī)四叉樹基本思想是把柵格地圖等分成4等分，若每個子區(qū)中柵格值相同則不再分割，否則將該區(qū)再分割成4個子區(qū)，直到每個子塊都含有相同的屬性值為止，這稱為自上往下(Top-to-Down)的常規(guī)四叉樹。也可自下而上(Down-to-Top)建立。下圖是利用自上而下方法尋找柵格A的過程：自下而上建立四叉樹的順序2.5.2線性四叉樹常規(guī)四叉樹占空間大，因為要記錄所有結點值和結點之間的關系。而線性四叉樹是通過編碼四叉樹的葉結點表示數(shù)據(jù)塊的層次和空間關系。只需要記錄葉結點的地址碼(Z形編碼即莫頓碼和深度)和屬性碼。四叉樹優(yōu)點：（1）具有可變分辨率，編碼效率高；（2）便于島的表示和分析。（3）便于同柵格之間相互轉(zhuǎn)換。四叉樹缺點：轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定性。相同形狀和大小的多邊形可能得出多種不同的四叉樹結構。三、曲面數(shù)據(jù)結構TIN的曲面數(shù)據(jù)結構存儲每個三角形的記錄數(shù)據(jù)項包括：三角形標識碼、相鄰三角形標識碼、頂點標識碼Grid的曲面數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構類似于矩陣形式的柵格數(shù)據(jù)，只是屬性值為高程或連續(xù)分布現(xiàn)象的數(shù)值矢量與柵格數(shù)據(jù)結構的比較比較內(nèi)容矢量結構柵格結構數(shù)據(jù)結構結構復雜、緊湊、冗余度低簡單、冗余度高數(shù)據(jù)量小大圖形精度高低遙感影像格式不一致一致或接近數(shù)據(jù)共享不易實現(xiàn)容易實現(xiàn)拓撲和網(wǎng)絡分析容易實現(xiàn)不易實現(xiàn)疊置分析不易實現(xiàn)容易實現(xiàn)矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結構基本思想：既具有矢量實體的概念又有柵格覆蓋的思想三個基本約定：點目標：表示其位置和結點、弧段拓撲關系線目標：以柵格形式表示其位置和拓撲關系面目標：以柵格形式表示邊界和由邊界組成的區(qū)域空間目標的表達：基于多級格網(wǎng)的，以柵格像元的Morton碼表示空間實體的位置，同時表達目標間的拓撲關系第1節(jié)地理空間及其表達第2節(jié)地理空間數(shù)據(jù)及其特征第3節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的類型第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立第2

章地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立空間數(shù)據(jù)結構的建立是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結構類型，形成與該數(shù)據(jù)結構相適應的GIS空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫的建立提供基礎。第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立一、系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)源間的關系二、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼三、矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯四、柵格數(shù)據(jù)的輸入五、曲面數(shù)據(jù)的輸入一、系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)源間的關系

GIS數(shù)據(jù)的一個重要特征是數(shù)據(jù)與功能之間具有密切的聯(lián)系。確定專題數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)的功能所決定的。第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立二、空間數(shù)據(jù)的分類與編碼（一）空間數(shù)據(jù)的分類（二）空間數(shù)據(jù)的編碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立定義：是指根據(jù)系統(tǒng)功能及國家規(guī)范和標準，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來的過程，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層，為數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、查詢和共享提供依據(jù)。分類原則：圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點、線、面三種類型對象原則，例如河流和道路，雖然它們都同為線狀要素，但是屬于不同的地理對象，應當作為不同的數(shù)據(jù)存儲層。（一）空間數(shù)據(jù)的分類第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立定義：是指將數(shù)據(jù)分類的結果，用一種易于被計算機和人識別的符號系統(tǒng)表示出來的過程。編碼的結果是形成代碼。代碼由數(shù)字或字符組成，或由它們共同組成的混合碼。目的：是用來提供空間數(shù)據(jù)的地理分類和特征描述，同時為了便于地理要素的輸入、存儲、管理，以及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換和共享的需要。我國基礎地理信息數(shù)據(jù)，其分類代碼由六位數(shù)字組成。代碼結構如下所示。*

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大類碼識別碼

小類碼二級代碼一級代碼（二）空間數(shù)據(jù)的編碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立身份證號碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立身份證號碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立身份證號碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立身份證號碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立示意圖第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立思考一下還有什么代碼和我們的學習生活息息相關？學號40909***第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立40909***三、矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯

矢量數(shù)據(jù)的輸入過程實際上是產(chǎn)生和矢量數(shù)據(jù)結構相適應的GIS空間數(shù)據(jù)的過程，即把經(jīng)過分類和編碼的地理要素的空間位置，轉(zhuǎn)換為一系列坐標，然后將這些坐標按照確定的數(shù)據(jù)格式存入到計算機中去。這一過程常常稱為數(shù)字化。數(shù)字化的方法包括：手扶跟蹤數(shù)字化儀數(shù)字化、屏幕數(shù)字化、掃描矢量化等。

第4節(jié)空間數(shù)據(jù)結構的建立①手扶跟蹤數(shù)字化儀手扶跟蹤數(shù)字化儀，根據(jù)其采集數(shù)據(jù)的方式分為機械式、超聲波式和全電子式三種，其中全電子式數(shù)字化儀精度最高，應用最廣。它由電磁感應板、游標和相應的電子電路組成。按照其數(shù)字化版面的大小可分為A0、A1、A2、A3、A4等。②數(shù)字化過程把待數(shù)字化的圖件固定在圖形輸入板上，首先用鼠標器輸入圖幅范圍和至少四個控制點的坐標，隨后即可輸入圖幅內(nèi)各點、曲線的坐標。但由于數(shù)字化的速度比較慢，工作量大，自動化程度低，數(shù)字化的精度與作業(yè)員的操作有很大關系，所以，目前很多單位在大批量數(shù)字化時，已不再采用它。手扶跟蹤數(shù)字化儀輸入三、矢量數(shù)據(jù)的輸入與編輯屏幕數(shù)字化的過程如下：