第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

第三章空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較與轉(zhuǎn)化其他數(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(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)；對(duì)空間數(shù)據(jù)而言則是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述，是對(duì)數(shù)據(jù)的一種理解和解釋。不說(shuō)明數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)是毫無(wú)用處的，不僅用戶無(wú)法理解，計(jì)算機(jī)程序也不能正確處理。第一節(jié)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：柵格結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單最直接的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)象元或象素，由行、列定義，并包含一個(gè)代碼表示該象素的屬性類型或量值，或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。因此，柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來(lái)表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個(gè)數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。柵格數(shù)據(jù)實(shí)際就是像元陣列，每個(gè)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(shí)體位置很容易隱含在數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，且行列坐標(biāo)可以很容易地轉(zhuǎn)為其它坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。遙感影像是典型的柵格結(jié)構(gòu)，每個(gè)象元的數(shù)值表示影像的灰度等級(jí)。點(diǎn)線面點(diǎn)：為一個(gè)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柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)離散的量化柵格值表示空間對(duì)象。位置隱含，屬性明顯。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充、修改，易于與遙感數(shù)據(jù)結(jié)合，但數(shù)據(jù)量大。適合于高級(jí)語(yǔ)言作文件或矩陣處理。存在幾何和屬性誤差。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(gè)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(diǎn)掃描地圖，將掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣和再編碼；分類影像輸入：將經(jīng)過(guò)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)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和重采樣的方法1、決定柵格代碼時(shí)盡量保持地表的真實(shí)性，保證最大的信息容量。2、縮小單個(gè)柵格單元的面積，即增加?xùn)鸥駟卧倲?shù)，行列數(shù)也相應(yīng)增加。原則：需盡可能保持原圖或原始數(shù)據(jù)精度！柵格數(shù)據(jù)的幾何誤差

在下圖中，ac的距離應(yīng)為5，但在柵格結(jié)構(gòu)中，如以像元邊線計(jì)算則為7，以像元為單位則為4。三角形abc的面積應(yīng)為6個(gè)平方單位，而在柵格結(jié)構(gòu)中則為7個(gè)平方單位，這種誤差隨像元的增大而增加。abc345abcac距離:7/4(5)面積:7(6)4柵格數(shù)據(jù)的屬性誤差在一個(gè)柵格的地表范圍內(nèi)，可能存在具有不同屬性的地理實(shí)體，如可能存在多于一種的地物，而表示在相應(yīng)的柵格結(jié)構(gòu)中常常只能是一個(gè)代碼，因此出現(xiàn)屬性誤差。如何選取主要地物的問(wèn)題？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(diǎn)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(xì)、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(gè)柵格單元的面積，增加?xùn)鸥駟卧倲?shù)的方法。決定柵格單元代碼的方式在決定柵格代碼時(shí)盡量保持地表的真實(shí)性，保證最大的信息容量。下圖所示的一塊矩形地表區(qū)域，內(nèi)部含有A、B、C三種地物類型，O點(diǎn)為中心點(diǎn)，將這個(gè)矩形區(qū)域近似地表示為柵格結(jié)構(gòu)中的一個(gè)柵格單元。決定柵格單元代碼的方式

——中心點(diǎn)法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，在上圖所示的矩形區(qū)域中，中心點(diǎn)O落在代碼為C的地物范圍內(nèi)，按中心點(diǎn)法的規(guī)則，該矩形區(qū)域相應(yīng)的柵格單元代碼為C。中心點(diǎn)法常用于具有連續(xù)分布特性的地理要素，如降雨量分布、人口密度圖等。決定柵格單元代碼的方式

——面積占優(yōu)法以占矩形區(qū)域面積最大的地物類型或現(xiàn)象特性決定柵格單元的代碼，在上圖所示的例子中，顯見B類地物所占面積最大，故相應(yīng)柵格代碼定為B。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。決定柵格單元代碼的方式

——重要性法根據(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，假設(shè)上圖中A類最重要的地物類型，即A比B和C類更為重要，則柵格單元的代碼應(yīng)為A。重要性法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，如城鎮(zhèn)、交通樞紐、交通線、河流水系等，在柵格中代碼應(yīng)盡量表示這些重要地物。決定柵格單元代碼的方式

——百分比法根據(jù)矩形區(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，如可記面積最大的兩類BA，也可以根據(jù)B類和A類所占面積百分比數(shù)在代碼中加入數(shù)字。柵格數(shù)據(jù)的編碼方式直接?xùn)鸥窬幋a壓縮編碼方式直接?xùn)鸥窬幋a（1）這是最簡(jiǎn)單直觀而又非常重要的一種柵格結(jié)構(gòu)編碼方法，通常稱這種編碼的圖像文件為網(wǎng)格文件或柵格文件，柵格結(jié)構(gòu)不論采用何種壓縮編碼方法，其邏輯原型都是直接編碼網(wǎng)格文件。直接?xùn)鸥窬幋a（2）直接編碼就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行（或逐列）逐個(gè)記錄代碼，可以每行都從左到右逐個(gè)象元記錄，也可以奇數(shù)行地從左到右而偶數(shù)行地從右向左記錄，為了特定目的還可采用其他特殊的順序。一些常用的柵格排列順序柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法壓縮編碼的目的是用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可能多的信息，其類型又有信息無(wú)損編碼和信息有損編碼之分。在地理信息系統(tǒng)中多采用信息無(wú)損編碼，而對(duì)原始遙感影像進(jìn)行壓縮編碼時(shí)，有時(shí)也采取有損壓縮編碼方法。柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法信息無(wú)損編碼是指編碼過(guò)程中沒(méi)有任何信息損失，通過(guò)解碼操作可以完全恢復(fù)原來(lái)的信息；信息有損編碼是指為了提高編碼效率，最大限度地壓縮數(shù)據(jù)，在壓縮過(guò)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)。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（1）

——鏈?zhǔn)骄幋a(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(diǎn)開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈。鏈?zhǔn)骄幋a的前兩位數(shù)字表示起點(diǎn)的行、列數(shù)，從第三個(gè)數(shù)字開始表示單位矢量的方向。前提：規(guī)定單位矢量的方向！柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（1）

——鏈?zhǔn)骄幋a(ChainCodes)如果右圖中面狀地物的起點(diǎn)為像元(10，1)，則其邊界按順時(shí)針?lè)较虻逆準(zhǔn)骄幋a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。01234567柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（1）

——鏈?zhǔn)骄幋a(ChainCodes)優(yōu)點(diǎn)：可有效地壓縮柵格數(shù)據(jù)，對(duì)于估算面積、長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)折方向的凹凸度等運(yùn)算十分方便，比較適合于存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：對(duì)邊界進(jìn)行合并和插入等修改編輯工作比較困難，對(duì)局部的修改將改變整體結(jié)構(gòu)，效率較低，而且由于鏈碼以每個(gè)區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)邊界，相鄰區(qū)域的邊界將被重復(fù)存儲(chǔ)而產(chǎn)生冗余。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（2）

——游程長(zhǎng)度編碼(Run—LengthCodes)游程長(zhǎng)度編碼是柵格數(shù)據(jù)壓縮的重要編碼方法，它的基本思路是：對(duì)于一幅柵格圖像，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點(diǎn)具有相同的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復(fù)的記錄內(nèi)容。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（2）

——游程長(zhǎng)度編碼(Run—LengthCodes)其方法有兩種方案：一種編碼方案是，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)的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。沿行方向編碼：（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)。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（2）

——游程長(zhǎng)度編碼(Run—LengthCodes)另一種游程長(zhǎng)度編碼方案就是逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼。編碼如下（沿列方向）：（1，0），（2，4），（4，0），（1，4），（4，0）；（1，4），（5，8），（6，0）；（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）柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（2）

——游程長(zhǎng)度編碼(Run—LengthCodes)游程長(zhǎng)度編碼壓縮數(shù)據(jù)是十分有效又簡(jiǎn)便的。事實(shí)上，壓縮比的大小是與圖的復(fù)雜程度成反比的，在變化多的部分，游程數(shù)就多，變化少的部分游程數(shù)就少，圖件越簡(jiǎn)單，壓縮效率就越高。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（2）

——游程長(zhǎng)度編碼(Run—LengthCodes)游程長(zhǎng)度編碼在柵格壓縮時(shí)，數(shù)據(jù)量沒(méi)有明顯增加，壓縮效率較高，且易于檢索，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，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)間的情況。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（3）

——塊式編碼(BlockCodes)塊式編碼是將游程長(zhǎng)度編碼擴(kuò)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(duì)各個(gè)正方形進(jìn)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(hào)，列號(hào)）和邊長(zhǎng)，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(gè)單位正方形。5個(gè)4單位的正方形和2個(gè)16單位的正方形就能完整表示，總共要41個(gè)數(shù)據(jù)，其中19對(duì)坐標(biāo)，3個(gè)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）……柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（3）

——塊式編碼(BlockCodes)

在實(shí)際應(yīng)用中，柵格劃分細(xì)，數(shù)據(jù)冗余多的多，才能顯出壓縮編碼的效果，而且還可以作一些技術(shù)處理，如行號(hào)可以通過(guò)行間標(biāo)記而省去記錄，行號(hào)和半徑等也不必用雙字節(jié)整數(shù)來(lái)記錄，可進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)冗余。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（3）

——塊式編碼(BlockCodes)

塊碼具有可變的分辨率，即代碼變化小時(shí)圖塊大，就是說(shuō)在區(qū)域圖斑內(nèi)部分辨率低；反之，分辨率高以小塊記錄區(qū)域邊界地段，以此達(dá)到壓縮的目的。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（3）

——塊式編碼(BlockCodes)

塊碼與游程長(zhǎng)度編碼相似，隨著圖形復(fù)雜程度的提高而降低效率，就是說(shuō)圖斑越大，壓縮比越高；圖斑越碎，壓縮比越低。塊碼在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作時(shí)有明顯的優(yōu)越性。然而在某些操作時(shí)，則必須把游程長(zhǎng)度編碼和塊碼解碼，轉(zhuǎn)換為基本柵格結(jié)構(gòu)進(jìn)行。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

四叉樹又稱四元樹或四分樹，是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一，絕大部分圖形操作和運(yùn)算都可以直接在四叉樹結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)，因此四叉樹編碼既壓縮了數(shù)據(jù)量，又可大大提高圖形操作的效率。四叉樹將整個(gè)圖像區(qū)逐步分解為一系列被單一類型區(qū)域內(nèi)含的方形區(qū)域，最小的方形區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)柵格象元。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

分割的原則：將圖像區(qū)域劃分為四個(gè)大小相同的象限，而每個(gè)象限又可根據(jù)一定規(guī)則判斷是否繼續(xù)等分為次一層的四個(gè)象限，其終止判據(jù)是，不管是哪一層上的象限，只要?jiǎng)澐值絻H代表一種地物或符合既定要求的少數(shù)幾種地物時(shí)，則不再繼續(xù)劃分，否則一直劃分到單個(gè)柵格象元為止。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

優(yōu)點(diǎn)：便于計(jì)算多邊形的數(shù)量特征；陣列各部分的分辨率可變，既可以精確表示圖形結(jié)構(gòu)又可以減少存儲(chǔ)量；柵格到四叉樹的結(jié)構(gòu)互換比其它壓縮方法容易；對(duì)多邊形中嵌套的異類小多邊形表示較為方便。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（4）

——四叉樹編碼(QuadtreeEncoding)

缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換的不確定性，用同一形狀和大小的多邊形可能得出多種不同的四叉樹結(jié)構(gòu)，故不利于形狀分析和模式識(shí)別。柵格數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)的編碼方法（5）

——八叉樹編碼

八叉樹結(jié)構(gòu)就是將空間區(qū)域不斷地分解為八個(gè)同樣大小的子區(qū)域（即將一個(gè)六面的立方體再分解為八個(gè)相同大小的小立方體），同一區(qū)域的屬性相同。八叉樹主要用來(lái)解決地理信息系統(tǒng)中的三維問(wèn)題。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)分層土壤地貌森林建筑物ZYX柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)組織柵格數(shù)據(jù)文件像元1X坐標(biāo)Y坐標(biāo)層2屬性值層1屬性值…層n屬性值…像元2像元n柵格數(shù)據(jù)文件層1像元1層2…X,Y,屬性值像元2X,Y,屬性值……像元nX,Y,屬性值層n柵格數(shù)據(jù)文件層1多邊形1層2…屬性值像元1坐標(biāo)…多邊形N像元n坐標(biāo)層n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(diǎn)鏈?zhǔn)骄幋a

對(duì)線狀和面狀地理實(shí)體的表示有很強(qiáng)的壓縮能力；具有一定的運(yùn)算功能；探測(cè)邊界急彎和凹進(jìn)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(chǔ)圖形數(shù)據(jù)。對(duì)疊置運(yùn)算很難實(shí)施；對(duì)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(fù)存儲(chǔ)從而產(chǎn)生冗余。游程長(zhǎng)度編碼

在柵格加密時(shí)，數(shù)據(jù)量沒(méi)有明顯增加，壓縮效率較高，易于進(jìn)行檢索、疊加、合并等操作，運(yùn)算簡(jiǎn)單。塊狀編碼

對(duì)大而簡(jiǎn)單的多邊形更有效；在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作有明顯的優(yōu)勢(shì)。四叉樹編碼

能容易而有效地計(jì)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(chǔ)量；與簡(jiǎn)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(shí)別。第二節(jié)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過(guò)記錄空間對(duì)象的坐標(biāo)及空間關(guān)系來(lái)表達(dá)空間對(duì)象的位置。即通過(guò)記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線、多邊形等地理實(shí)體，坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，允許任意位置、長(zhǎng)度和面積的精確定義。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通過(guò)記錄坐標(biāo)的方式，盡可能地將點(diǎn)、線、面地理實(shí)體表現(xiàn)得精確無(wú)誤。其坐標(biāo)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(jìn)行量化處理。因此矢量數(shù)據(jù)能更精確地定義位置、長(zhǎng)度和大小。

由于以下原因，不可能得到絕對(duì)精確的值：表示坐標(biāo)的計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)有限；所有矢量輸出設(shè)備的分辨率比柵格設(shè)備高，但也有一定的步長(zhǎng)；矢量法輸入時(shí)選取的點(diǎn)不可能太多；人工輸圖時(shí)存在不可避免的定位誤差。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)用離散的點(diǎn)描述空間對(duì)象與特征，定位明顯，屬性隱含。用拓?fù)潢P(guān)系描述空間對(duì)象之間的關(guān)系。面向目標(biāo)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。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(guò)記錄空間對(duì)象的坐標(biāo)及空間關(guān)系來(lái)表達(dá)空間對(duì)象的位置。點(diǎn)：空間的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)；線：多個(gè)點(diǎn)組成的弧段；面：多個(gè)弧段組成的封閉多邊形；點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體包括由單獨(dú)一對(duì)x，y坐標(biāo)定位的一切地理或制圖實(shí)體。在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，除點(diǎn)實(shí)體的x，y坐標(biāo)外還應(yīng)存儲(chǔ)其它一些與點(diǎn)實(shí)體有關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)描述點(diǎn)實(shí)體的類型、制圖符號(hào)和顯示要求等。點(diǎn)是空間上不可再分的地理實(shí)體，可以是具體的也可以是抽象的，如地物點(diǎn)、文本位置點(diǎn)或線段網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)等。線實(shí)體線實(shí)體可以定義為直線元素組成的各種線性要素，直線元素由兩對(duì)以上的x，y坐標(biāo)定義。最簡(jiǎn)單的線實(shí)體只存儲(chǔ)它的起止點(diǎn)坐標(biāo)、屬性、顯示符等有關(guān)數(shù)據(jù)。例如，線實(shí)體輸出時(shí)可能用實(shí)線或虛線描繪，這類信息屬符號(hào)信息，它說(shuō)明線實(shí)體的輸出方式。雖然線實(shí)體并不是以虛線存儲(chǔ)，仍可用虛線輸出。線實(shí)體主要用來(lái)表示線狀地物(公路、水系、山脊線)、符號(hào)線和多邊形邊界，有時(shí)也稱為“弧”、“鏈”、“串”等。唯一標(biāo)識(shí)是系統(tǒng)排列序號(hào)：線標(biāo)識(shí)碼可以標(biāo)識(shí)線的類型；起始點(diǎn)和終止點(diǎn)可以用點(diǎn)號(hào)或直接用坐標(biāo)表示；顯示信息是顯示線的文本或符號(hào)等；與線相聯(lián)的非幾何屬性可以直接存儲(chǔ)于線文件中，也可單獨(dú)存儲(chǔ)，而由標(biāo)識(shí)碼聯(lián)接查找。面實(shí)體多邊形（區(qū)域）數(shù)據(jù)是描述地理信息的最重要的一類數(shù)據(jù)。在區(qū)域?qū)嶓w中，具有名稱屬性和分類屬性的，多用多邊形表示，如行政區(qū)、土地類型、植被分布等；具有標(biāo)量屬性的，有時(shí)也用等值線描述（如地形、降雨量等）。

多邊形矢量編碼，不但要表示位置和屬性，更重要的是能表達(dá)區(qū)域的拓?fù)涮卣鳎缧螤?、鄰域和層次結(jié)構(gòu)等，以便使這些基本的空間單元可以作為專題圖的資料進(jìn)行顯示和操作，由于要表達(dá)的信息十分豐富，基于多邊形的運(yùn)算多而復(fù)雜，因此多邊形矢量編碼比點(diǎn)和線實(shí)體的矢量編碼要復(fù)雜得多，也更為重要。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式按功能和方法分為：實(shí)體式索引式雙重獨(dú)立式鏈狀獨(dú)立式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（1）

—實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）構(gòu)成多邊形邊界的各個(gè)線段，以多邊形為單位進(jìn)行組織，只記錄空間對(duì)象的位置坐標(biāo)和屬性信息，不記錄拓?fù)潢P(guān)系。實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）——多邊形數(shù)據(jù)實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）——多邊形數(shù)據(jù)文件實(shí)體式編碼優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)點(diǎn)：（1）編碼容易；（2）數(shù)字化操作簡(jiǎn)單（3）數(shù)據(jù)編排直觀缺點(diǎn)：(1)相鄰多邊形的公共邊界要數(shù)字化兩遍，造成數(shù)據(jù)冗余存儲(chǔ)，可能導(dǎo)致輸出的公共邊界出現(xiàn)間隙或重疊；(2)缺少多邊形的鄰域信息和圖形的拓?fù)潢P(guān)系；(3)島只作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒(méi)有建立與外界多邊形的聯(lián)系；（4）不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤。實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）編碼方式特征無(wú)拓?fù)潢P(guān)系，主要用于顯示、輸出及一般查詢；公共邊重復(fù)存儲(chǔ)，存在數(shù)據(jù)冗余，難以保證數(shù)據(jù)獨(dú)立性和一致性；多邊形分解和合并不易進(jìn)行，鄰域處理較復(fù)雜；處理嵌套多邊形比較麻煩。實(shí)體式（面條結(jié)構(gòu)）編碼方式

存儲(chǔ)及適用范圍存儲(chǔ)：獨(dú)立存儲(chǔ)：空間對(duì)象位置直接跟隨空間對(duì)象；點(diǎn)位字典：點(diǎn)坐標(biāo)獨(dú)立存儲(chǔ)，線、面由點(diǎn)號(hào)組成適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復(fù)雜的空間分析矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（2）

—索引式

索引式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用樹狀索引以減少數(shù)據(jù)冗余并間接增加鄰域信息。具體方法：對(duì)所有邊界點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對(duì)以順序方式存儲(chǔ)，由點(diǎn)索引與邊界線號(hào)相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系，形成樹狀索引結(jié)構(gòu)。索引式編碼方式——樹狀索引圖線與多邊形之間的樹狀索引點(diǎn)與線之間的樹狀索引索引式編碼優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)點(diǎn)：（1）相鄰多邊形邊界無(wú)數(shù)據(jù)冗余；（2）簡(jiǎn)化或合并復(fù)雜邊界線或多邊形時(shí)可不必改造索引表；（3）鄰域信息和島狀信息可以通過(guò)對(duì)多邊形文件的線索引處理得到。缺點(diǎn)：(1)線索引處理比較繁瑣，給鄰域函數(shù)運(yùn)算、消除無(wú)用邊、處理島狀信息以及檢查拓?fù)潢P(guān)系等帶來(lái)一定的困難；（2）編碼表要以人工方式建立，工作量大且容易出錯(cuò)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（3）

——雙重獨(dú)立式對(duì)任何一條線段，用其兩端的節(jié)點(diǎn)及相鄰面域來(lái)表示；（拓?fù)洌├眠@種拓?fù)潢P(guān)系來(lái)組織數(shù)據(jù)，可以有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)正確性檢查，同時(shí)便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和檢索。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（3）

——雙重獨(dú)立式

——雙重獨(dú)立式

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（3）線號(hào)左多邊形右多邊形起點(diǎn)終點(diǎn)aOA18bOA21cOB32dOB43eOB54fOC65gOC76hOC87iCA89jCB95kCD1210lCD1112mCD1011nBA92

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的方式（4）

——鏈狀雙重獨(dú)立式

鏈狀雙重獨(dú)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(jìn)。在DIME中，一條邊只能用直線兩端點(diǎn)的序號(hào)及相鄰的面域來(lái)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(gè)弧段（或鏈段），每個(gè)弧段可以有許多中間點(diǎn)。在鏈狀雙重獨(dú)立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，主要有四個(gè)文件：多邊形文件、弧段文件、弧段坐標(biāo)文件、結(jié)點(diǎn)文件。多邊形矢量數(shù)據(jù)多邊形文件弧段文件弧段坐標(biāo)文件矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)表達(dá)屬性特征類型類別特征：是什么說(shuō)明信息：同類目標(biāo)的不同特征屬性特征表達(dá)類別特征：類型編碼說(shuō)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(guò)目標(biāo)識(shí)別符或內(nèi)部記錄號(hào)實(shí)現(xiàn)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)表達(dá)點(diǎn)狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐標(biāo)關(guān)聯(lián)的線目標(biāo)精度控制點(diǎn)等級(jí)測(cè)量單位測(cè)量年限線狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐標(biāo)串起點(diǎn)、終點(diǎn)、左面、右面路面材料等級(jí)修建時(shí)間寬度管養(yǎng)單位…………面狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼邊界目標(biāo)號(hào)建筑日期所有者建筑面積建筑單位結(jié)構(gòu)……空間對(duì)象地物編碼地物名稱制圖顏色幾何類型制圖符號(hào)編碼屬性表明地物類型特征與制圖屬性第三節(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(diǎn)：表示地理數(shù)據(jù)的精度較高嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量小完整的描述空間關(guān)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(fù)、更新、綜合都能實(shí)現(xiàn)面向目標(biāo)，不僅能表達(dá)屬性，而且能方便的記錄每個(gè)目標(biāo)的具體屬性信息缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜矢量疊置較為復(fù)雜數(shù)學(xué)模擬比較困難技術(shù)復(fù)雜，特別是軟硬件柵格數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jìn)行數(shù)學(xué)模擬方便缺點(diǎn)：圖形數(shù)據(jù)量大用大像元減少數(shù)據(jù)量時(shí)，精度和信息量受損地圖輸出不美觀難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系投影變換比較費(fèi)時(shí)柵格、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較數(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?fù)潢P(guān)聯(lián)所需空間分析類型生產(chǎn)地圖類型矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

——點(diǎn)的變換

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(biāo)出兩端點(diǎn)的行數(shù)i為3和10；然后分別確定直線經(jīng)過(guò)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(yīng)的j值；同法計(jì)算其它行的j值；用本直線的屬性值填充直線經(jīng)過(guò)的網(wǎng)格。2211(x,y)(x,y)(x,y)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(diǎn)依次記錄每一點(diǎn)左邊面域值；對(duì)多邊形的每一條邊轉(zhuǎn)換成柵格形式；進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理，使節(jié)點(diǎn)的柵格值唯一而準(zhǔn)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