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1、5 栅格文件存储结构 栅格矩阵结构（P54）n将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行(或逐列)记录代码，可以每行都从左到右记录，也可以奇数行从左到右，偶数行从右到左。n这种记录栅格数据的文件常称为栅格文件，且常在文件头中存有该栅格数据的长和宽，即行数和列数。这样，具体的像元值就可连续存储了。其特点是处理方便，但没有压缩 12n由于地理数据往往有较强的相关性，也就是说相邻像元的值往往是相同的。因此，为了节省存储空间，需要进行栅格数据的压缩存储 3 游程编码栅格数据压缩（ 1）n把具有相同属性值的邻近栅格单元合并在一起 ，合并一次称为一个游程。游程用一对数字表 达，其中，第一个值表示游程长度，第二个值
2、表示游程属性值。每一个新行都以一个新的游 程开始 4块码(游程编码向二维扩 展)块式编码是将游程扩大到两维情况 ，把多边形范围划分成若干具有同一 属性的正方形，然后对各个正方形进 行编码。块式编码的数据结构由初始位置（ 行列号）、半径和属性代码组成。5块码采用方形区域作为记录单元，数据编码由初始位置行列 号加上半径，再加上记录单元的属性组成。0 2 2 5 5 5 5 5 2 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 5 0 0 2 3 3 3 5 5 0 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3（1，1，
3、1，0），（1，2，2，2）， （1，4，1，5），（1，5，1，5）， （1，6，2，5），（1，8，1，5）； （2，1，1，2），（2，4，1，2）， （2，5，1，2），（2，8，1，5）； （3，3，1，2），（3，4，1，2）， （3，5，2，3），（3，7，2，5）； （4，1，2，0），（4，3，1，2）， （4，4，1，3）；（5，3，1，3）， （5，4，2，3），（5，6，1，3）， （5，7，1，5），（5，8，1，3）； （6，1，3，0），（6，6，3，3）； （7，4，1，0），（7，5，1，3）； （8，4，1，0），（8，5，1，0）。6是根据栅格数据二维空间
4、分布的特点，将 空间区域按照4个象限进行递归分割（2n2 n ，且n1），直到子象限的数值单调为止，最 后得到一棵四分叉的倒向树。根结点：最上面的一个结点，它对应于整个 图形。 叶子结点：不能再分的结点，可能落在不同 的层上。 常规四叉树栅格数据压缩78第二章 空间数据结构- 2栅格数据结构八叉树结构三维数据结构 同二维一样，也存 在着栅格和矢量两 种形式。对于栅格 结构，较好的数据 结构方式是在四叉 树基础上发展起来 的八叉树结构。计算：n掌握：n数据冗余度估计计算公式n计算压缩比方法 10分析：n对照P55图218和图2-19， 分析其是如何进行游程索引编 码的11n常规四叉树存储特点n运
5、算量较大。因为，大量数据需要重 复检查才能确定划分；n每个结点需要六个变量才能加以表达 ：一个变量表示父结点指针，四个变量 代表四个子结点指针，一个变量代表本 结点的灰度或属性值 12n为了克服常规四叉树计算复杂的 缺点，人们提出了线性四叉树的 算法。13线性四叉树线性四叉树14十进制整数转换为二进制整数 “除2取余，逆序排列”法。用2去除十进制整数，可以得到一个商和 余数； 再用2去除商，又会得到一个商和余数，如 此进行，直到商为零时为止 然后把所有余数按逆序排列，也就是把先 得到的余数作为二进制数的低位有效位，后 得到的余数作为二进制数的高位有效位，依 次排列起来。 这就是所谓“除2取余，
6、逆序排列”。 线性四叉树Morton码15线性四叉树编码。（MD码）n线性四叉树的十进制地址码n首先将二维栅格数据的行列号转化为二进制数n然后交叉放入Morton码中 n II=(inin-1i2i1)2 n JJ=(jnjn-1j2j1)2n MD=(injnin-1jn-1i2j2i1j1)2n再转换成十进制 ，即为线性四叉树的十进制Morton地址码。16n图中象元值的右下脚标为nMorton码，则压缩处理过程为：n 按Morton码读入一维数组。nMorton码：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15象 元 值：A A A B A B B B A A
7、 A A B B B Bn 四相邻象元合并，只记录第一个象元的 Morton码。 Morton编码后压缩处理过程17n思考：n如何由十进制Morton码获 得行列号n分析P57图2-20f线性四叉 树存储方法18矢量与栅格数据结构的比较矢量与栅格数据结构的比较优 点缺 点矢量 数据 结构(1)结结构严严密，数据量小； (2)能完整地描述拓扑关系； (3)图图形数据和属性数据的恢复、 更新和综综合都能实现实现 ； (4)图图形输输出精确美观观。(1)结结构复杂杂，处处理技术术也复杂杂 ； (2)图图形叠置与图图形组组合很困难难 ； (3)绘图费绘图费 用高，尤其高质质量绘绘 图图； (4)数学模
8、拟拟和空间间分析极困难难。栅格 数据 结构(1)结结构简单简单 ； (2)空间间数据的叠置与组组合十分方 便； (3)空间间分析易于进进行； (4)数学模拟拟方便 (5)技术术开发费发费 用低。(1)图图形数据量大； (2)难难以建立网络连络连 接关系； (3)地图输图输 出不精美。19三 曲面的表达n曲面（surface） ：表示 一种连续的空间分布， 例如地形变化、也可以 描述其他的分布（人口 、温度.）nTINnGRID20不规则三角网模型 （TIN, Triangulated Irregular Network ）n不规则三角网：特殊的矢量 （拓扑）网络模型。n原始数据是矢量样本点，将
9、 样本点用直线相互连接，形 成不规则的三角形网络，网 络的结点就是样本点，如果 每个样本点有自己的高程值 ，每个三角形就相当于三维 空间中的一个斜面nP60图2-13三角网存储方式21作用：三维地形、等高线 形成22n课堂练习：230 1 2 3n（1) 栅格矩阵编码：（2) 游程编码：n（3)块码编码：（4)画出常规四叉树n（5)对黑线区域进行线性四叉树编码n（6)第9行3列转换的Morton码值？n（7) Morton码37位于第？行？列。M M R M M M M MM M M R R M M M1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8M M R R R R R MM
10、 M R R M R M MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R MM R R R R R R M（1） （2）（3）（4）（5）3 2 1 0244 空间数据结构的建立25 一 系统功能与数据源之间的关系 参见表2-12 二 空间数据的分类与编码26分类、编码点、线、面特征码、坐标信息世界地理信息种类繁多、内容丰富、只有将它们按一 定的规律进行分类和编码，使其有序地存储、检 索，以满足各种应用分析需求。因此，地理数据 的分类和编码是空间数据库建立的重要基础。27属性数据的分类编码原则分类是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并 在一起，而把不
11、同属性或特征的事物或现象分开的过 程。 分类是人类思维所固有的一种活动，是认识事物的 一种方法。其要满足：u 系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方 法，能反映出同一类型中不同的级别特点。u 一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必 须是唯一的。 28 兼容性(标准化通用性)：有国家或行业标准 的要按标准进行，没有标准的必须考虑在有可 能的条件下实现标准化。 实用性(简捷性)：在满足国家标准的前提下 、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大 的信息量。 可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地， 避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成 编码错乱现象。29属性数据的编码在属性数据中，有一部分
12、是与几何数据的表示密切有关的。 例如，道路的等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、 尺寸等。在GIS中，通常把这部分属性数据用编码的形式表示，并与 几何数据一起管理起来。编码：是指确定属性数据的代码的方法和过程。代码：是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的 符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。30属性数据的编码uu层次分类编码法：层次分类编码法：u是按照分类对象的从属和层次关系为 排列顺序的一种代码，它的优点是能明 确表示出分类对象的类别，代码结构有 严格的隶属关系。 31耕地 71园地72林地73牧草地 74居民点及公矿
13、用地75交通用地 75水域76未利用地77土地利用类型7有林地731灌木地732疏林地 733迹地735针叶树疏林地 7331阔叶树疏林地 7332未成林林地 73432 了解： 国家基础地理信息编码 行政区编码33三 矢量数据的输入与编辑1、键盘，人机对话方式2、程序批量输入。3、数字化a1a2001002001002程序空间数据库1、可手工输入2、由系统自动生成(如用顺序号代表标识符) 标识码属性数据几何数据34 手扶跟踪数字化 屏幕跟踪数字化 格式转换数据 扫描数字化数字化的几种方法35手扶跟踪数字化-数字化仪数字化仪是一种重要的图形输入装置，能方便地 实现图形数据的输入。数字化仪的规格一般有A00、 A0、A1、A2、A3和A4等等，包括三种：数字化板、鼠 标、与计算机的连线36
