Chp3空间数据结构详解课件.ppt

1、第三章第三章 空间数据结构空间数据结构 显式表示：就是栅格中的一系列像元(点)，为使计算机认识这些像元描述的是某一物体而不是其它物体（a）三角形（b）菱形（c)六边形点线面对于栅格数据结构点：为一个像元线：在一定方向上连接成串的相邻像元集合。面：聚集在一起的相邻像元集合。Y：列X：行西南角格网坐标（XWS，YWS）格网分辨率CAB百分比法面积占优重要性中心点法A连续分布地理要素C具有特殊意义的较小地物A分类较细、地物斑块较小AB为了逼近原始数据精度，除了采用这几种取值方法外，还可以采用缩小单个栅格单元的面积，增加栅格单元总数的方法 AAAAARAAARAAARAARAAAAAAAAAGGAAG

2、GGGGGGAGGGAGGAAAAAARAAAARAAARRAAA143258761234567801234567起点行列号，单位矢量R:(1,5),3,2,2,3,3,2,3链式编码游程长度编码逐行编码数据结构:行号,属性,重复次数1,A,4,R,1,A,3块状编码正方形区域为记录单元数据结构:初始位置,半径,属性(1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),NE SWNWSEGGGGAGGAAGAAA四叉树编码栅格矩阵（栅格矩阵（Raster Matrix)Raster数据是二维表面上地理数据的离散量化值，每一层的pixel值组成像元阵列（即二维数组），其中行、列号表示它的位

3、置。例如影像：A A A A A B B B A A B B A A A B在计算机内是一个4*4阶的矩阵。但在外部设备上，通常是以左上角开始逐行逐列存贮。如上例存贮顺序为：A A A A A B B B A A B B A A A B当每个像元都有唯一一个属性值时，一层内的编码就需要m行n列3(x,y和属性编码值)个存储单元。数字地面模型就属此种情况。块式编码是将游程长度编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。如图：块式编码的数据结构由初始位置(行号，列号)和半径，再加上记录单元的代码组成。根据这一编码原则，上述多边形只需17个单位正方形。9个4

4、单位的正方形和1个16单位的正方形就能完整表示，总共要57个数据，其中27对坐标，3个块的半径。四叉树编码又称为四分树、四元树编码。它是一种更有效地压编四叉树编码又称为四分树、四元树编码。它是一种更有效地压编数据的方法。它将数据的方法。它将2n2n像元阵列连续进行像元阵列连续进行4等分，一直分到等分，一直分到正方形的大小正好与象元的大小相等为止（如下图），而块状正方形的大小正好与象元的大小相等为止（如下图），而块状结构则用四叉树描述，习惯上称为四叉树编码结构则用四叉树描述，习惯上称为四叉树编码。99990000990900009009770000007700000077770000777700

5、00777700007777999900000009999900707000000777777000000077777777000077007070000007007099 9 9 0 0 9 0 0 9000NWNESWSE000 001 010 011 100 101 110 111002 003 012 013 102 103 112 113020 021 030 031 120 121 130 131022 023 032 033 122 123 132 133200 201 210 211 300 301 310 311202 203 212 213 302 303 312 3132

6、20 221 230 231 320 321 330 331222 223 232 233 322 323 332 333444454554 555541405505515400415 500510044054040 041 050 051 140 141 150 151004 005 014 015 104 105 004 0050 12 374 5012345671234567I（X）K（Z）J（Y）栅格数据文件像元1X坐标Y坐标层2属性值层1属性值层n属性值像元2像元n栅格数据文件层1像元1层2X,Y,属性值像元2X,Y,属性值像元nX,Y,属性值层n栅格数据文件层1 多边形1层2属性值

7、像元1坐标多边形N像元n坐标层nabc345abcac距离:7/4 (5)面积:7 (6)几何偏差属性偏差如以像元边线计算则为7，以像元为单位计算则为4。三角形的面积为6个平方单位，而右图中则为7个平方单位，这种误差随像元的增大而增加。标识码标识码属性码属性码空间对象编码唯一连接空间和属性数据数据库独立编码点:(x,y)线:(x1,y1),(x2,y2),(xn,yn)面:(x1,y1),(x2,y2),(x1,y1)点位字典点:点号文件线:点号串面:点号串存储方法存储方法方向字体排列指针与线相交的角度如果是简单点符号符号字符大小简单点文字说明结点唯一识别符比例尺方向x，y 坐标其它有关的属性

8、点实体类型序列号有关的属性如果是文字说明如果是结点唯一标识码线标识码起始点终止点坐标对序列显示信息非几何属性线实体多边形矢量编码，不但要表示位置和属性，更重要的是能表达区域的拓扑特征，如形状、邻域和层次结构等，以便使这些基本的空间单元可以作为专题图的资料进行显示和操作。12345678910111213141516171819202122232425262728293031多边形 数据项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),

9、(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

10、,y17),(x8,y8),(x7,y7),(x6,y6),(x5,y5)BCDEabcfghefibcij12345678910111213141516171819202122232425262728293031线与多边形之间的树状索引 点与多边形之间的树状索引 ABCDOabcdefghijklmn123456789101112线号左多边形右多边形起点终点aOA18bOA21cOB32dOB43eOB54fOC65gOC76hOC87iCA89jCB95kCD1210lCD1112mCD1011nBA92这种数据结构除了通过线文件生成面文件外，还需要点文件 弧段文件弧段号起始点终结点左多边

11、形右多边形a51OAb85EAc168EBd195OEe1519ODf1516DBg115OBh81ABi1619DEj3131BC弧段坐标文件弧段号点 号a5,4,3,2,1b8,7,6,5c16,17,8d19,18,5e15,23,22,21,20,19f15,16,g1,10,11,12,13,14,15h8,9,1i16,19j31,30,29,28,27,26,25,24,3112345678910111213141516171819202122232425262728293031多边形文件多边形号弧段号周长 面积 中心点坐标Ah,b,aBg,f,c,h,-jCjDe,i,fEe,

12、i,d,bu属性特征类型 类别特征：是什么 说明信息：同类目标的不同特征u属性特征表达 类别特征：类型编码 说明信息：属性数据结构和表格u属性表的内容取决于用户u图形数据和属性数据的连接通过目标识别符或内部记 录号实现。点状对象目标标识目标标识地物编码坐 标关联的线目标精度控制点等级测量单位测量年限线状对象目标标识目标标识地物编码坐 标串起点、终点、左面、右面路面材料等级修建时间宽度管养单位面状对象目标标识目标标识地物编码边界目标号建筑日期所有者建筑面积建筑单位结构空间对象地物编码地物名称制图颜色几何类型制图符号编码属性表明地物类型特征与制图属性矢量数据优点：表示地理数据的精度较高严密的数据结

13、构，数据量小完整的描述空间关系图形输出精确美观图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现面向目标，不仅能表达属性，而且能方便的记录每个目标的具体属性信息缺点：数据结构复杂矢量叠置较为复杂数学模拟比较困难技术复杂，特别是软硬件栅格数据优点：数据结构简单空间数据的叠置和组合方便各类空间分析很易于进行数学模拟方便缺点：图形数据量大用大像元减少数据量时，精度和信息量受损地图输出不美观难以建立网络连接关系投影变换比较费时YXOJIyx(0,0)XminXmaxYmin(x,y)22(x,y)11(x,y)abcdef1000001100111000000010100100010001000000100

14、0000001000011101110001001101100011100000001110110000100111010001100001111111110边界代数算法 5 9 10141 138 9 5 3 1 0 2 245156 73 144 178 132 23 7 3 212 5 6 8 29 11214 167 5 124110 7 6 5 4 7 133 5 192 350 110 135 6 4 7 244 12 2 5 12135 201 166 127155 9 1 1 9 4 8 2112211 43 5 0 123456789101112131415161718282930313233343536242526271920212223464748495051424344453738394041