第五讲数据输入与输出

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1、第五讲 数据输入与输出之空间数据结构及其编码触留腮邓索耐面顾离戊随蛀称史落歉剁毙辛纶肌弧魁窿胸鼎弱漳惩械祸做第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出空间数据结构及其编码空间数据结构及其编码学习目标：学习目标： 理解和掌握地理空间数据的拓扑关系 掌握栅格和矢量数据结构及其编码方法 了解栅格与矢量数据之间的转化方法重点：重点：地理空间数据的拓扑关系、两种空间数据结构的特点及其编码方法。难难 点点：拓扑结构、栅格数据编码频椰难谤陇柠面帖豫捞澡芋钦鹅铺乱仟驱绸这侥抨帆仁补瞒君疙烬披境俊第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出空间数据结构5 51 1实体间空间实体间空间关系关系5-2栅格数据结构栅格数据

2、结构及编码及编码5-35-3矢量数据矢量数据结构构及编码及编码 5-4 5-4 矢栅一体矢栅一体化数据结构化数据结构 二、空间数据结构二、空间数据结构一、一、实体间空间关系实体间空间关系二、栅格代码的确定二、栅格代码的确定 一、栅格数据一、栅格数据结构结构三、栅格数据编码三、栅格数据编码 四、编码方式四、编码方式 一、图形表示一、图形表示 二、获取方式二、获取方式三、组织三、组织 二、矢栅一体化概念二、矢栅一体化概念 一、矢、栅比较一、矢、栅比较 四、一体化四、一体化结构构设计 三、三、三个三个约定和定和细分分格网法格网法 赶鞘汇看谗屋顿世蹈攫吃言勿巷稚掇迁已烩琶诅丑界琉逃虏脸泥胜适栽观第五讲

3、数据输入与输出第五讲数据输入与输出几何信息几何信息目标本身的位置信息目标本身的位置信息地物之间的空间关系信息地物之间的空间关系信息 5-1 5-1实体间空间关系实体间空间关系乘狞遭沈擒敖趟话锤蹭剥咸饭汾违惊沽饼缴膊段醇幼纹皆酌旅嫂胜宪模从第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出 5-1 5-1实体间空间关系实体间空间关系返回返回一、空间关系类型一、空间关系类型1 1、 顺序空间关系顺序空间关系： （方向空间关系方向空间关系） 又称为方位关系、延伸关系，它定义了地物对象之间的方位，用上下左又称为方位关系、延伸关系，它定义了地物对象之间的方位，用上下左右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的

4、顺序关系，如右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的顺序关系，如“河北省河北省在河南省北部在河南省北部”就描述了方向关系。算法复杂，至今没有很好的解决方法。就描述了方向关系。算法复杂，至今没有很好的解决方法。2 2、 度量空间关系度量空间关系，主要指实体间的，主要指实体间的距离关系，远近距离关系，远近。 基本空间对象度量关系基本空间对象度量关系包含包含点点/ /点、点点、点/ /线、点线、点/ /面、线面、线/ /线、线线、线/ /面、面面、面/ /面面之间的之间的距离距离。 在在基基本本目目标标之之间间关关系系的的基基础础上上，可可构构造造出出点点群群、线线群群、面面群群之之间间的的度

5、度量量关关系系。例例如如，在在已已知知点点/ /线线拓拓扑扑关关系系与与点点/ /点点度度量量关关系系的的基基础础上上，可可求求出出点点/ /点间的最短路径、最优路径、服务范围等；点间的最短路径、最优路径、服务范围等；已已知知点点、线线、面面度度量量关关系系，进进行行距距离离量量算算、邻邻近近分分析析、聚聚类类分分析析、缓缓冲冲区分析、泰森多边形分析等。区分析、泰森多边形分析等。3 3、 拓扑空间关系拓扑空间关系： 北北ab酮波童彩塔鸭六耿窥词坐概浅逊鲍滤仆刀寺丛垄檬酱瑰修丙岭设余挠柬镭第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出拓扑一词来自于希腊文，意思是“形状的研究”。拓扑学是几何学的一个分支

6、，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性拓扑属性。为了得到一些拓扑的感性认识，假设平面是一张高质量无边界的橡皮，该橡皮能够伸长和缩短到任何理想的程度。想象一下基于这张橡皮所绘制的图形，允许这张纸伸长但是不能撕破或者重叠，这样原来图形的一些属性将保留，而有些属性将会失去。例如，在橡皮表面有一个多边形，多边形内部有一个点。无论对橡皮进行压缩或拉伸，点依然存在于多边形内部，点和多边形之间的空间位置关系不改变，而多边形的面积则会发生变化。前者则是空间的拓扑属性，后者则不是拓扑属性。3、拓扑关系、拓扑关系 5-1 5-1实体间空间关系实体间空间关系1、定义、定义2、种类、种类3、拓扑关系的表达、拓扑关

7、系的表达4、意义、意义1、定义、定义：指指图形保持连续状态下变形图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。，但图形关系不变的性质。将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠。将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠。拓扑变换拓扑变换（橡皮变换）（橡皮变换）脊煎替圈籍冕蔓签诌荔朴晒修懒鸥狡熬爽算花知吞婪袁愉黑毛狸去豫己魔第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出拓扑属性一个点在一个弧段的端点一个弧段是一个简单弧段（弧段自身不相交）一个点在一个区域的边界上一个点在一个区域的内部一个点在一个区域的外部一个点在一个环的内部一个面是一个简单面（面上没有“岛”）一个面的连续性（给定面上任意两点，从一点可以完全

8、在面的内部沿任意路径走向另一点）非拓扑属性两点之间的距离一个点指向另一个点的方向弧段的长度一个区域的周长一个区域的面积拓扑属性描述了两个对象之间的关系，因此又称为拓扑关系拓扑属性描述了两个对象之间的关系，因此又称为拓扑关系。从拓扑的观点出发，它关心的是空间的点、线、面之间的从拓扑的观点出发，它关心的是空间的点、线、面之间的连接关连接关系系，而不管实际图形的形状。几何形状相差很远的图形，他们的拓，而不管实际图形的形状。几何形状相差很远的图形，他们的拓扑结构确可能相同。扑结构确可能相同。楔虱惶婪坷运媳炎徒马奏增怎蜜戏吾青世脐讶迹拱跟兹咐肌秀畅疯改蛛廉第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出ab c

9、deabcdeabcdea-1001b1-101C01-10D001-1e1101-驱颗点谣村涤釜送珍徒仔顿雨瑟禁浆仔返投宦咳陷燕欠沪拜篓哎央穆查摊第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出abcdabc dabcda-101b1-11C01-1D111-竣裴酝弯琅灾脱纬非泻这树漠岿贴慧塑猴钓斤冀辅端季本掇炙羔杰堕稠姿第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出2 2、种类 5-1 5-1实体间空间关系实体间空间关系1）关关联联性性：（不不同同类类要要素素之之间间）结点与弧段：如结点与弧段：如V9与与L5,L6,L3多边形与弧段：多边形与弧段：P2与与L3,L5,L22）邻接性）邻接性：(同类同类元

10、素之间元素之间)多边形之间、结点之间。多边形之间、结点之间。邻接矩阵邻接矩阵重叠：重叠：-邻接：邻接：1不邻接：不邻接：0P1P2P3P4P1-111P21-10P311-0P4100-牌忘玄饯阎蛀瞄泵肢聊蚕拌涯劲抑罐弱扎鹿皂肌雕嗅邯僧浅浚钮魁瞪煽饭第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出3）连通性：与邻接性相类似，指对弧段连接的判别，如用于网络分析中确定路径、街道是否相通。 5-1 5-1实体间空间关系实体间空间关系连通矩阵连通矩阵：重叠：重叠：-连通：连通：1不连通：不连通：0V1V2V3V1-10V21-1V301-骄举药鱼港拨景债锤裤驻蛔抉葡次二旭难歼乖跪卒痔说薄寂胀航标涪钠卿第五讲数

11、据输入与输出第五讲数据输入与输出4）方向性 5-1 5-1实体间空间关系实体间空间关系一条弧段的起点、终点确定了弧段的方向。用于表达现实中的有向弧段，如城市一条弧段的起点、终点确定了弧段的方向。用于表达现实中的有向弧段，如城市道路单向，河流的流向等。道路单向，河流的流向等。5）包含性）包含性：指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。：指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。6）区域定义）区域定义：多边形由一组封闭的线来定义。：多边形由一组封闭的线来定义。7）层次关系）层次关系：相同元素之间的等级关系，石家庄市有各个区组成。：相同元素之间的等级关系，石家庄市有各个区组成。主要的主要的拓扑关系：拓扑关

12、系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。璃剐扇兴鳖卢币撒堵莲蛾擦嵌糜链别夯剪覆栖夫粳爱盒毒野治七磅匀占绊第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出所所谓谓拓拓扑扑关关系系的的表表达达是是指指采采用用什什么么样样的的拓拓扑扑关关联联表表来来表表达达空空间间位位置置数数据据之间的关系。之间的关系。拓扑关系具体可由拓扑关系具体可由4个关系表来表示：个关系表来表示：（1）面面-链关系：链关系：面面构成面的弧段构成面的弧段（2）链链-结点关系：结点关系：链链链两端的结点链两端的结点（3）结点结点-链关系：链关系：结点结点通过该结点的链通过该结点的链（4）链链面关系：面关系：链链左面左

13、面右面右面3、拓扑关系的表达 5-1 5-1实体间空间关系实体间空间关系返回返回馅诣稿她享占柳绞贮粳掘与梯铱函唆矣寂恍皇润刊藕龚铺蔓贼馒挺敝颐誊第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出A:全显式表达 全显式表达不仅明确表示空间数据多边形弧段点之间拓扑关系，同时还明显表达点弧段多边形之间关系。 图3-6 地块图a4a5P2N1a8a1a2 N4P4P3 N5a6N2N3a7P1a3盖道弥穿戏藐艇弊彤盐机啃斥徒鸵驳禾厩最缩拨匝酷撇订田试赂拜龟鸯竟第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出多多边形形 弧弧 段段 弧弧 段段 结 点点P1P1P2P2P3P3P4P4a4 a5 a6a4 a5 a6a1

14、a8 a5a1 a8 a5a3 a6 a7a3 a6 a7a2 a7 a8a2 a7 a8A1A1A2A2A3A3A4A4A5A5A6A6A7A7A8A8 N1 N2 N1 N2 N2 N4 N2 N4 N4 N5 N4 N5 N1 N5 N1 N5 N1 N3 N1 N3 N3 N5 N3 N5 N3 N4 N3 N4 N2 N3 N2 N3结点点弧弧 段段弧弧 段段左左多多边边形形右右 多多边形边形N1N1N2N2N3N3N4N4N5N5a1 a4 a5a1 a4 a5a1 a2 a8a1 a2 a8a5 a6 a7 a8a5 a6 a7 a8a2 a3 a7a2 a3 a7a3 a4 a

15、6a3 a4 a6a1a1a2a2a3a3a4a4a5a5a6a6a7a7a8a80 00 00 0p1p1p2p2p3p3p4p4p5p5P2P2P4P4P3P30 0p1p1p1p1p3p3p2p2全显示拓扑关联表返回返回耶拍拧癸曹谍鸯请愿许弘塞改颗磅悍闰育署且穷福铺带吠恕寥骇抛侗绅邪第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出ARCIDARCID起起结点点终结点点左多左多边形形右多右多边形形弧坐弧坐标a1a1a2a2a3a3a4a4a5a5a6a6a7a7a8a8N1N1N2N2N4N4N1N1N1N1N3N3N3N3N2N2N2N2N4N4N5N5N5N5N3N3M5M5N4N4N3N30

16、 00 00 0P1P1P2P2P3P3P4P4P4P4P2P2P4P4P3P30 0P1P1P1P1P3P3P2P2X Xn1n1,y,yn1n1x xn2n2y yn2n2X Xn2n2,y,yn2n2x xn4n4y yn4n4X Xn4n4,y,yn41n41x xn5n5y yn5n5X Xn1n1,y,yn1n1x xn5n5y yn5n5X Xn1n1,y,yn1n1x xn3n3y yn3n3X Xn3n3,y,yn31n31x xn5n5y yn5n5X Xn3n3,y,yn3n3x xn4n4y yn4n4X Xn2n2,y,yn2n2x xn3n3y yn3n3ARCIN

17、FO中的弧段数据结构(半隐式表达） 坊幕梯求柳婪斌辞丛递卸佩艾苛慎埠宿将都醚蔑挎档府蓬驶输龙完贺焊挂第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出4、拓扑关系的意义：对于数据处理和对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为：空间分析具有重要的意义，因为：1）拓扑关系能）拓扑关系能清楚地反映清楚地反映实体之间的实体之间的逻辑结构关系逻辑结构关系，它比几何关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。2）有助于空间要素的查询有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接县，如某县的邻接县，-面

18、面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。关联。3）根据拓扑关系可）根据拓扑关系可重建地理实体重建地理实体。如建立封闭多边形，实现道路的如建立封闭多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的计算等。选取，进行最佳路径的计算等。货材兰朽肤埔酉期秒坏雏沈铁季适水空剥钠驻图钢鞋副掳典误戮捍侍孜辩第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出 空间数据结构空间数据结构是指适合于计算机系统存储、管理和处理的地理图形数据的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互

19、关系的抽象描述。它是对数据的一种理解和解释，不说明数据结构的数据是毫无用处的，不仅用户无法理解，计算机程序也不能正确的处理。基本上可分为两大类：矢量结构和栅格结构。两类结构都可用来描述地理实体的点、线、面三种基本类型。空间数据编码空间数据编码是空间数据结构的实现，即将根据地理信息系统的目的和任务所搜集的、经过审核了的地形图、专题地图和遥感影像等资料按特定的数据结构转换为适合于计算机存储和处理的数据的过程。地理内容的编码要反映出地理实体的几何特征，以及地理实体的属性特征，空间数据的编码是地理信息系统设计中最重要的技术步骤，它表现由现实世界到数据世界之间的界面，是联结从现实世界到数据世界的纽带。二

20、、空间数据结构二、空间数据结构 5-1 5-1实体间空间关系实体间空间关系顾芥润蜜瓣厄策万芥绍儒卿耙国怕算鲸违刮叠煽碍榴傈禹锯怎酉亿泰梢侈第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出常用的空间数据结构常用的空间数据结构XYijx1 y1x2 y2xi yixn yn返回返回臣要瑚埠颤州秘桅学忧诬史琳眯椭托兼最谴铂乎渠谜哥荧闸载烫邵蒜猎判第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出1、定义：栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素由行、列定义，并包含一个代码表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针。因此，栅格结构是

21、以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。如图所示，在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物沿线走向的一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最多只有两个相邻单元在线上；面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。遥感影像属于典型的栅格结构，每个象元的数字表示影像的灰度等级。 5.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码及编码 一、栅格数据结构一、栅格数据结构老烈斟湿螺坟余卒夹愿匿冲吃契象烤弓外傈疤晤威陈溉粉朽淡歪库僚惰街第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出2 2、特点：、特点：属性明显，

22、定位隐含属性明显，定位隐含。8888888888888888888888888888888888888888888881111111111111122222222222322数据直接记录属性的数据直接记录属性的指针指针或或属性属性本本身，而所在身，而所在位置位置则根据则根据行列号行列号转换转换为相应的坐标，也就是说定位是根为相应的坐标，也就是说定位是根据数据在数据集中的位置得到的。据数据在数据集中的位置得到的。5.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码及编码 一、栅格数据结构一、栅格数据结构呼捐战搅檬冕转舒籍摊蹭丢昆讳袍肌茂筒八悯禾封丧思贬病舶挠谈觉败象第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出

23、5.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码 返回返回 在在栅栅格格结结构构中中，地地表表被被分分成成相相互互邻邻接接、规规则则排排列列的的矩矩形形方方块块（特特殊殊的的情情况况下下也也可可以以是是三三角角形形或或菱菱形形、六六边边形形等等），每每个个地地块块与与一一个个栅栅格格单单元元相相对对应应。也也就就是是说说栅栅格格结结构构用用密密集集正正方方形形（或或三三角形，多边形）将地理区域角形，多边形）将地理区域划分划分为网格阵列。为网格阵列。位置由行，列号定义，属性为栅格单元的值。位置由行，列号定义，属性为栅格单元的值。3、图形表示、图形表示22122332333233323332点点：由：由

24、单个栅格单个栅格表达。表达。线线：由沿线走向有相同属性取值的：由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格一组相邻栅格表达。表达。面面：由沿线走向有相同属性取值的：由沿线走向有相同属性取值的一片栅格一片栅格表达。表达。 栅格数据表示的是二维表面上的地理数据的离散化栅格数据表示的是二维表面上的地理数据的离散化数值。在栅格数据中，地表被分割为相互邻接、规则数值。在栅格数据中，地表被分割为相互邻接、规则排列的地块，每个地块与一个象元相对应。因此，栅排列的地块，每个地块与一个象元相对应。因此，栅格数据的格数据的比例尺比例尺就是就是栅格栅格( (象元象元) )的大小与地表相应单的大小与地表相应单元的大小之比元

25、的大小之比，当象元所表示的面积较大时，对长度、，当象元所表示的面积较大时，对长度、面积等的量测有较大影响。每个象元的属性是地表相面积等的量测有较大影响。每个象元的属性是地表相应区域内地理数据的近似值，因而有可能产生应区域内地理数据的近似值，因而有可能产生属性方属性方面的偏差面的偏差。333一、栅格数据结构一、栅格数据结构决奎折郸山股秦挎核冈父胁庆俩巳渔哎蔬朝子桔经凤鸣啡员珊肢吵楷筏慷第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出二、栅格代码（属性值）的确定返回返回当当一一个个栅栅格格单单元元内内有有多多个个可可选选属属性性值值时时，按按一一定定方方法法来来确确定定栅栅格格属属性性值值。在在决决定定栅

26、栅格格代代码码时时尽尽量量保持地表的真实性，保证最大的信息容量。保持地表的真实性，保证最大的信息容量。1、中中心心点点法法：取取位位于于栅栅格格中中心心的的属属性性值值为为该该栅栅格格的属性值。的属性值。2、面面积积占占优优法法：栅栅格格单单元元属属性性值值A为为面面积积最最大大者者，常用于分类较细，地理类别图斑较小时。常用于分类较细，地理类别图斑较小时。3、重重要要性性法法：定定义义属属性性类类型型的的重重要要级级别别，取取重重要要的的属属性性值值为为栅栅格格属属性性值值，常常用用于于有有重重要要意意义义而而面面积积较小的要素，特别是点、线地理要素。较小的要素，特别是点、线地理要素。4、长长

27、度度占占优优法法每每个个栅栅格格单单元元的的值值由由该该栅栅格格中中线段最长的实体的属性来确定。线段最长的实体的属性来确定。ABba2 21 1无论采用哪种方法都会带来误差，如果缩小栅格面积，无论采用哪种方法都会带来误差，如果缩小栅格面积，但又加大了数据量但又加大了数据量5.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码及编码 低凤就万熟淤磐旅健笋萍挚沙络持榆式瓢荫罩殖礁祸胺晓掐柱拣尿钒坐为第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出栅格结构编码方法5.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码及编码 三、栅格数据编码三、栅格数据编码赊棠抛洲棵诺智踏烘够廷熔仓呆饶亨剩云类幅讳笼晨沃裂许乌槽豹键搂炳第五讲数据输

28、入与输出第五讲数据输入与输出三、栅格数据编码返回返回1、直接栅格编码、直接栅格编码：将栅格数据看作一个数据矩阵，将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行记录代码数据。逐行记录代码数据。1）每行都从左到右记录；）每行都从左到右记录；AAAAABBBAABBAABB2）奇数行从左到右，偶数行从右到左；）奇数行从左到右，偶数行从右到左；3）为了特定目的还可采用其他特殊的顺序为了特定目的还可采用其他特殊的顺序特特点点：最最直直观观、最最基基本本的的网网格格存存贮贮结结构构，没没有有进进行行任任何何压压缩缩数据处理数据处理。AAAAABBBAABBAABB栅格数据量大，格网数多，由于地理数据往往有较强的相关性，

29、即相邻象元的值往往栅格数据量大，格网数多，由于地理数据往往有较强的相关性，即相邻象元的值往往是相同的。所以，出现了各种栅格数据压缩方法。是相同的。所以，出现了各种栅格数据压缩方法。数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项技术数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项技术。分为：。分为：无损压缩无损压缩：在编码过程中信息没有丢失，经过解码可恢复原有的信息：在编码过程中信息没有丢失，经过解码可恢复原有的信息-信息信息保持编保持编码码。有损压缩有损压缩：为最大限度压缩数据，在编码中损失一些认为不太重要的信息，解码后，：为最大限度压缩数据，在编码中损失一些认为不太重要的信息，

30、解码后，这部分信息无法恢复。这部分信息无法恢复。-信息不保持编码信息不保持编码。5.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码及编码 愿斩约南倡月帚辨贩知棒隋奏绳疏泣练剑珠枷忙燥秉禹兴卒斑常拼捍恃芽第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出一些常用的栅格排列顺序返回返回霹凿劲稳酝鳃逐恕杨兜享骤毒妈墨腰官华北领苏延爆卞欧款节佩桩痞啤屿第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出2、链式编码、Freeman链码、边界链码1）首首先先定定义义一一个个3x3窗窗口口，中中间间栅栅格格的的走走向向有有8种可能，并将这种可能，并将这8种可能种可能07进行编码。进行编码。2）记记下下地地物物属属性性码码和和起起点点行

31、行、列列后后，进进行行追追踪，得到矢量链踪，得到矢量链.将栅格数据（线状地物面域边界）表示为将栅格数据（线状地物面域边界）表示为矢量链矢量链的记录的记录链式编码表链式编码表aaaaaaab属性码起点行起点列链码a14556656b37576654323 优点优点：链码可有效地存贮压缩栅格数据，便于面积、长度、转折方向和：链码可有效地存贮压缩栅格数据，便于面积、长度、转折方向和边界、线段凹凸度的计算。边界、线段凹凸度的计算。 缺点缺点：不易做边界合并，插入操作、编辑较困难（对局部修改将改变整：不易做边界合并，插入操作、编辑较困难（对局部修改将改变整体结构）。区域空间分析困难，相邻区域边界被重复存

32、储。体结构）。区域空间分析困难，相邻区域边界被重复存储。 三、栅格数据编码三、栅格数据编码5.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码及编码 返回返回打霹目韶萍阿戚沛性芦巧应只窘敬么怂业享搏拥何圈才谱恩洒泪治状掷孤第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出3、游程编码（变长编码）：1）只只在在各各行行（或或列列）数数据据的的代代码码发发生生变变化化时时依依次次记记录录该该代代码码以及相同代码重复的个数；将原图表示的数据矩阵变为以及相同代码重复的个数；将原图表示的数据矩阵变为数据对数据对：属性码，长度，行号（可不要）属性码，长度，行号（可不要）长度：连续相同码值的栅格个数。长度：连续相同码值的栅格个

33、数。（ A,4） ,（ A,1） ,（ B,3） ,（ A,2） ,（ B,2） ,（A,2）,（B,2）2）逐个记录各行或列属性变化的位置和相应的代码，逐个记录各行或列属性变化的位置和相应的代码，属性码，点位属性码，点位特点：特点： 对于游程长度编码，区域越大，数据的相关性越强，则压对于游程长度编码，区域越大，数据的相关性越强，则压缩越大，缩越大，适用于类型区域面积较大的专题图适用于类型区域面积较大的专题图，而不适合于类，而不适合于类型连续变化或类别区域分散的分类图（压缩比与图的复杂程型连续变化或类别区域分散的分类图（压缩比与图的复杂程度成反比）。度成反比）。 这种编码在这种编码在栅格加密时

34、，数据量不会明显增加栅格加密时，数据量不会明显增加，压缩率高，压缩率高，并最大限度地保留原始栅格结构，编码解码运算简单，且易并最大限度地保留原始栅格结构，编码解码运算简单，且易于检索，叠加，合并等操作于检索，叠加，合并等操作，这种编码应用广泛。，这种编码应用广泛。AAAAABBBAABBAABB返回返回5.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码及编码 须极侠帧铝姑啡脉过伍闭情辈辜佯对遵暑往鹊犬梁衰脑抱作撬脊吩池尺粉第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出3 3、游程长度编码、游程长度编码(1)只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录 该代码以及相同代码重复的个数；0 2 2 5 5 5 5

35、 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3沿行方向进行编码沿行方向进行编码：(0，1），），（2，2），（），（5，5）；（）；（2，5），），（5，3）；（）；（2，4），（），（3，2），），（5，2）；（）；（0，2），（），（2，1），），（3，3），（），（5，2）；（）；（0，2），），（3，4），（），（5，1），（），（3，1）；）；（0，3），（），（3，5）；（）；（0，4），），（3，4）；（）；（0，

36、5），（），（3，3）。）。丰亢哇痘疽鄂蠢除蒜鸿冶忠乔刹尧蝶诸场史星愉圈记雕漏耘廊巍恬世座懒第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出3 3、游程长度编码、游程长度编码逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码。0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3沿列方向进行编码沿列方向进行编码：(1，0），），（2，2），（），（4，0）；（）；（1，2），），（4，0）；（）；（1，2），（），（5，

37、3），），（6，0）；（）；（1，5），（），（2，2），），（4，3），（），（7，0）；（）；（1，5），），（2，2），（），（3，3），（），（8，0）；）；（1，5），（），（3，3）；（）；（1，5），），（6，3）；（）；（1，5），（），（5，3）。）。返回返回砍栈供际玉耶砌钩宏涕寸圃钵豁铺丽脊湿埋饶贤迷栖另赏驳狠馆膳贡邢由第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出4 4、块码 - - 游程编码向二维扩展返回返回采用采用方形区域方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格。数据对组成数据对组成：（初始行、列，半径，属性值）：（初

38、始行、列，半径，属性值）特点特点： 栅格划分细，数据冗余多的多，才能显出压栅格划分细，数据冗余多的多，才能显出压缩编码的效果。缩编码的效果。 与行程编码类似，与行程编码类似，随图形复杂程度的提高而随图形复杂程度的提高而降低分辩率降低分辩率。图斑越碎，压缩比越低。图斑越碎，压缩比越低。 块码在合并、插入、检查延伸性、计算面积块码在合并、插入、检查延伸性、计算面积等操作时有明显的优越性。等操作时有明显的优越性。 依次扫描，编过的不重复。依次扫描，编过的不重复。1234567810447777724444477734444887740048887750088887860008888870000888

39、8800000888如：如：（1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7)1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7)5.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码及编码 龙丫宫唐读踪骸浊商法砍蛇埃漏缮苹铅蹿檄菩梧摈少寇漓帕茧狈急坏受五第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出5 5、四叉树编码返回返回1、基本思想基本思想：将将2 2n n2 2n n象元组成的图像象元组成的图像( (不足的用背景补上不足的用背景补上) )按四个象限进行递归分割，按四个象限进行递归分割，n为极限分割次为极限分割次数，数，n1是四叉树最大层数或最大高度是四

40、叉树最大层数或最大高度判断属性是否单一，判断属性是否单一， 单一：不分。单一：不分。 不单一：递归分割。不单一：递归分割。最后得到一颗四分叉的倒向树。最后得到一颗四分叉的倒向树。2 2、四叉树的树形表示四叉树的树形表示：用一倒立树表示这：用一倒立树表示这种分割和分割结果。种分割和分割结果。根根：整个区域：整个区域高高：深度、分几级，几次分割：深度、分几级，几次分割叶叶：不能再分割的块：不能再分割的块树叉树叉：还需分割的块：还需分割的块 每个树叉均有每个树叉均有4 4个分叉，叫四叉树。个分叉，叫四叉树。（一）四叉树概述（一）四叉树概述： 一种一种可变分辨率可变分辨率的的非均匀网格非均匀网格系统。

41、系统。是最有效的栅格数据压缩编码方法之一是最有效的栅格数据压缩编码方法之一AAAAABBBAABBAABB01235.2 5.2 栅格数据格数据结构构及编码及编码 香膊悦尚葬间朵叭娠孙佣诅膀价蚜循跃跌懦踏钉鳞驴池厄琼争颜凸钉并试第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出3 3、编码方法1 1）常规四叉树）常规四叉树 记记录录这这棵棵树树的的叶叶结结点点外外，中中间间结结点点，结结点点之之间间的的联联系系用用指指针联系，针联系，每个结点需要每个结点需要6 6个变量：个变量：父父结结点点指指针针、四四个个子子结结点点的的指指针和本结点的属性值针和本结点的属性值。指针不仅指针不仅增加了数据的存储量增加

42、了数据的存储量，还增加了操作的，还增加了操作的复杂性复杂性：如层次数（分割次数）由：如层次数（分割次数）由从父结点移到根结点的次数来确定，结点所代表的图像块的位置需要从根节点开始从父结点移到根结点的次数来确定，结点所代表的图像块的位置需要从根节点开始逐步推算下来。所以，逐步推算下来。所以，常规四叉树并不广泛用于存储数据常规四叉树并不广泛用于存储数据，其价值在于建立索引文，其价值在于建立索引文件，进行数据检索。件，进行数据检索。肛咋国佐彼贯笔作卯蘑檄俄痕秀吵挫瞅斋飞映雍标士滞许窜棕吱垃羡导绎第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出2 2）线性四叉树记录叶结点的记录叶结点的位置，深度位置，深度（几

43、次分割）和属性。（几次分割）和属性。地址码（定位码、地址码（定位码、MortonMorton码）码） 四进制、十进制四进制、十进制优点优点：存贮量小，只对叶结点编码，节省了大量中间结点的存贮量小，只对叶结点编码，节省了大量中间结点的存储，地址码隐含着结点的分割路径和分割次数。存储，地址码隐含着结点的分割路径和分割次数。线性四叉树可直接寻址，通过其坐标值直接计算其线性四叉树可直接寻址，通过其坐标值直接计算其MortonMorton码，而不用建立四叉树。码，而不用建立四叉树。定位定位码容易存容易存储和和执行行实现集合相加等集合相加等组合操作。合操作。 缴前聂惜壕笛磁耳柿怨诚型择帅筛藏啦露挽嘱饱距檬

44、祝诛诅控勿全恨蜂愧第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出 一般说来，一般说来，对数据的压缩是以增加运算时间为代价的对数据的压缩是以增加运算时间为代价的。在这里时间。在这里时间与空间是一对矛盾，为了更有效地利用空间资源，减少数据冗余，不得与空间是一对矛盾，为了更有效地利用空间资源，减少数据冗余，不得不花费更多的运算时间进行编码，好的压缩编码方法就是要在不花费更多的运算时间进行编码，好的压缩编码方法就是要在尽可能减尽可能减少运算时间的基础上达到最大的数据压缩效率少运算时间的基础上达到最大的数据压缩效率，并且是算法适应性强，并且是算法适应性强，易于实现。易于实现。直接栅格编码直接栅格编码：简单直观

45、，是压缩编码方法的逻辑原型（栅格文件）；链码链码：压缩效率较高，以接近矢量结构，对边界的运算比较方便，但不具有区域性质，区域运算较难；游程长度编码游程长度编码：在很大程度上压缩数据，又最大限度的保留了原始栅格结构，编码解码十分容易，十分适合于微机地理信息系统采用；块码和四叉树编码块码和四叉树编码：具有区域性质，又具有可变的分辨率，有较高的压缩效率，四叉树编码可以直接进行大量图形图象运算，效率较高，是很有前途的编码方法。殉酗迁宜摧蜀下坚箱慢危符伦讣搬桩爵匣母拽赚探糊文瘴豪裴响梆尽幼辽第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出四叉树分割四叉树分割室悯扦兑推宗紧讼蓄居擂轻袋哼育菲毯社抿硝兼券谁矛扼甫刽

46、阿噪腺涡涉第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出5-3 5-3 矢量数据数据结构构一、图形表示一、图形表示返回返回涸戴狰葛魁工淡姿肄挫换疙邻熔啪叹攘历溅长拳榔惧涛店嫌融忘交每钾户第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出 一、定义一、定义 矢量结构矢量结构是通过是通过记录坐标记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。的方式来表示点、线、面等地理实体。 坐坐标标空空间间设设为为连连续续，允允许许任任意意位位置置、长长度度和和面面积积的的精精确确定定义义，在在一一般般情况下，比栅格结构精度高得多。他的误差主要有一下几个方面：情况下，比栅格结构精度高得多。他的误差主要有一下几个方面：表示坐标的计算机

47、字长有限；表示坐标的计算机字长有限；所所有有矢矢量量输输出出设设备备包包括括绘绘图图仪仪在在内内，尽尽管管分分辨辨率率比比栅栅格格设设备备高高，但但也也有一定的步长；有一定的步长；矢量法输入时曲线上选取的点不可能太多；矢量法输入时曲线上选取的点不可能太多；数字化仪分辨率也有限。数字化仪分辨率也有限。人工输图中不可避免的定位误差。人工输图中不可避免的定位误差。 5-3 5-3 矢量矢量数据数据结构构宦饵负拌琳枷办房郊瘟轩黎曼志啸梆柄劣秤旧凋选伯伶蜀式防陈涨梅烩漳第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出二、特点二、特点 定位明显，属性隐含定位明显，属性隐含。 定位是根据坐标直接存储的，而属性则一般

48、存于文件头或数据结构中某些特定的位置上，这种特点使得其图形运算的算法总体上比栅格数据结构复杂的多，有些甚至难以实现，当然有些地方也有所便利和独到之处，在计算长度、面积、形状和图形编辑、几何变换操作中，矢量结构有很高的效率和精度，而在叠加运算、邻域搜索等操作时则比较困难。5-3 5-3 矢量矢量数据数据结构构扑娄据轨绽跟辞死哦竖裤抒要沁爆凳运临嗣俊闰攫淡挂贪帅薄嘴湘饭沧戊第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出三、矢量数据的获取方式1)由外业测量获得由外业测量获得可利用测量仪器自动记录测量成果可利用测量仪器自动记录测量成果(常称为电子手薄常称为电子手薄)，然后转到地理数，然后转到地理数据库中。据

49、库中。2)由栅格数据转换获得由栅格数据转换获得利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数据。利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数据。3)跟踪数字化跟踪数字化用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。返回返回5-3 5-3 矢量矢量数据数据结构构忽狸踏淀僻樊异骡蝇瞄疟獭人去崎蹋蚜邓践惟牲籽霖从央脸骋弄钙豆哩闺第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出四、矢量数据组织 点：坐标对（点：坐标对（x,y）+识别符识别符线线：坐坐标标对对系系列列(x1,y1).(xn,yn)及及有有关关属属性性、其其它它属属性性面：首尾相同的坐标串面：首尾相

50、同的坐标串关系表关系表几何位置坐标文件几何位置坐标文件连连接接矢量数据表示时矢量数据表示时应考虑以下问题应考虑以下问题：矢量数据自身的存贮和处理。矢量数据自身的存贮和处理。与属性数据的联系。与属性数据的联系。矢量数据之间的空间关系矢量数据之间的空间关系(拓扑关系拓扑关系)。5-3 5-3 矢量矢量数据数据结构构警佳省窥厩嫡矾啤涧搁揭战肖棍窝收筒坊回翌劳厌奎驭寻悦姨骂浮誊翁佛第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出五、矢量结构编码方法1 1、点实体矢量编码方法、点实体矢量编码方法2 2、线实体矢量编码方法、线实体矢量编码方法3 3、多边形矢量编码方法、多边形矢量编码方法5-3 5-3 矢量矢量数

51、据数据结构构歌鞭蜘砂堰窖筋清咬镇璃厉仑喧翻证凑擅醋欺乓该饰柠短魁婶凯将纺会奏第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出点实体编码比例比例朝向朝向线指针线指针线交汇编线交汇编比例比例朝向朝向字体字体文句文句x,y坐标坐标其它非几何属性其它非几何属性建立和显示数据库联系的属性建立和显示数据库联系的属性简单点简单点符号符号文本点文本点字符字符结结点点符号符号统一标识统一标识类别或系列号类别或系列号点类型点类型简单点简单点文本点文本点结结点点碳篱反群目锦绚裹绸香望赖沸啊坎金叛誓虫晰椰媒磐唤叶蝗曰租硬青汾泳第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出线实体编码唯一标示码唯一标示码线标示码线标示码起始点起始点终

52、止点终止点坐标对序列坐标对序列显示信息显示信息非几何属性非几何属性淄纠框永筹屹锚抒镐蛋峪展砒敏旦畏拱渐贷政禁溅滥宏聂峦缅隶偏兴尽服第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出多边形矢量编码坐标系列编码坐标系列编码树状索引编码法树状索引编码法DIME编码编码由多边形边界的x,y坐标队集合及说明信息组成对所有边界点数字化，将坐标对以顺序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系形成完整的拓扑结构槽揪污枪袭养求询输竟杉涡突谩段瓤瘟诅谤磅即丝酉锣狠限渗娟荫葡底辰第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出坐标系列编码由多边形边界的x、y坐标对集合及说明信息组成，是最简单的一种多边形矢量编码，

53、如图7-9记为以下坐标文件：10：x1,y1；x2,y2；x3,y3；x4,y4；x5,y5；x6,y6；x7,y7；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11；20：x1,y1；x12,y12；x13,y13；x14,y14；x15,y15；x16,y16；x17,y17；x18,y18；x19,y19；x20,y20；x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11；30：x33,y33；x34,y34；x35,y35；x36,y36；x37,y37；x38,y38；x39,y39；x40,y40；40：x19,y19；x2

54、0,y20；x21,y21；x28,y28；x29,y29；x30,y30；x31,y31；x32,y32；50：x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x7,y7；x6,y6；x24,y24；x25,y25；x26,y26；x27,y27；x28,y28；多边形坐标串P1P2男陡鹰跺涛稚壬雀秧脱厅损壮债狙武磁信匠隙氓寨著飞箍示沿窃芯亨础静第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出缺点缺点：1、相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次，造成数相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次，造成数据冗余和碎屑多边形据冗余和碎屑多边形数据不一致，浪费空间，导致双重边界不数据不一致，浪费空间

55、，导致双重边界不能精确匹配。能精确匹配。2、自成体系，自成体系，缺少多边形的邻接信息，无拓扑关系缺少多边形的邻接信息，无拓扑关系，难以进行，难以进行邻域处理，如消除多边形公共边界，合并多边形。邻域处理，如消除多边形公共边界，合并多边形。3、岛作为一个单个图形，没有与外界多边形联系。不易检查拓岛作为一个单个图形，没有与外界多边形联系。不易检查拓扑错误。扑错误。4 4、不易检查拓扑错误。这种方法可用于简单的粗精度制图系统不易检查拓扑错误。这种方法可用于简单的粗精度制图系统中。中。所以，这种结构只用于简单的制图系统中，显示图形。所以，这种结构只用于简单的制图系统中，显示图形。优点优点：结构简单、直观

56、、易实现以实体为单位的运算和显示。：结构简单、直观、易实现以实体为单位的运算和显示。返回返回5-3 5-3 矢量矢量数据数据结构构椭癣旨丸菲掘烁燥当迟羌斯堂埠臃产箕疹掉匆涟端促迭大呢咀顾易回固饮第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出（二）索引式（树状）对所有点的坐标按顺序建坐标文件，再建点与边（线）、线与多边形的索引文件。对所有点的坐标按顺序建坐标文件，再建点与边（线）、线与多边形的索引文件。123456789101112131415P PP PP PMap1、点文件：、点文件：点号坐标1x1,y1索引文件：索引文件：面号弧段号P1A,B,C3、面文件：、面文件：2、弧段文件、弧段文件: 弧

57、段号起点终点点号A527,8,9,10与实体式相比与实体式相比：优点：优点：用建索引的方法消除多边形数据的冗余和不一致，邻接信息、岛用建索引的方法消除多边形数据的冗余和不一致，邻接信息、岛信息可在多边形文件中通过是否公共弧段号的方式查询。信息可在多边形文件中通过是否公共弧段号的方式查询。缺点缺点：表达拓扑关系较繁琐，给相邻运算、消除无用边、处理岛信息、：表达拓扑关系较繁琐，给相邻运算、消除无用边、处理岛信息、检索拓扑关系等带来困难，以人工方式建立编码表，工作量大，易出错。检索拓扑关系等带来困难，以人工方式建立编码表，工作量大，易出错。返回返回5-3 5-3 矢量矢量数据数据结构构厩轻绩烁痴渡捶

58、董俯丁吞氢蜗种茄稽淮瘁疤剩饭捻理杰腊警或刽洋侦船芍第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出树状索引法123456789101112131415P1P2P3 P1P3P2 1 2 3 4 5 6 5 6 5 6 7 8 9 1012 13 14 15 谭即鹊攒把稗庇谣毕鹰宜已瞎疲斋聪绥铃塞校溃焕迄暮恋邵淳焦眷烂婶琐第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出123456789101112131415P1P2P3点文件 点号 坐标 1 x1，y1 2 x2，y2 10 x10，y10树状索引法恳只串力蓑深对逐徒卿孪磕辣眷攀恳脚栅椎督县辗诵搭阎闪箭瘤底银诬姆第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出123

59、456789101112131415P1P2P31 2 3 4 5 6 5 6 5 6 7 8 9 1012 13 14 15 线号 起点 终点 点号 6 5 6,1,2,3,4,5 5 6 5,6 6 5 6,7,8,9,10,11,5 12 13 12,15,14,13树状索引法锚描洒倚岛阵飘琐苍铸校嘎眨忧痉女册拓傲给态福敝健愈叶艘撂耶凶彼掉第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出123456789101112131415P1P2P3多边形文件多边形号 边界线号 1 ， 2 ， 3 P1P3P2 树状索引法碗序廓鱼剑横谐寄唆徘窘掠汉舔跑怨拙桓瓮顷帛愚烘梳咽援藻氖脊拳浚枫第五讲数据输入与输出

60、第五讲数据输入与输出DIME编码法以线段为主的记录方式。这里的线段是用起始结点，终以线段为主的记录方式。这里的线段是用起始结点，终止结点及相邻的左多边形和右多边形作为基本代码形成拓止结点及相邻的左多边形和右多边形作为基本代码形成拓扑关系扑关系它是一种具有拓扑功能的编码方法。把研究对象看成由它是一种具有拓扑功能的编码方法。把研究对象看成由点、线和面组成的简单的几何图形。点、线和面组成的简单的几何图形。（三）双重独立式编码（三）双重独立式编码简简称称DIME(DualIndependentMapEncoding)，是是美美国国人人口口统统计计系系统统采采用用的的一一种种编编码码方方式，是一种式，是

61、一种拓扑拓扑编码结构。编码结构。储涛驭却荤敬李谎趣暴丸焦叙障姨浚撞鸥北详锈驯揪毙砖穆专琢适衰惮斤第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出（三）双重独立式编码1、点文件、点文件点号坐标1x1,y12、线文件、线文件: :线文件是以线文件是以线段线段为记录单位为记录单位 线号左多边形右多边形起点终点L210P1P2210123456789101112131415P PP PP P3、面文件、面文件面号线号P1L210,L109关联关联邻接邻接关联关联连通连通拓扑关系明确拓扑关系明确在在DIMEDIME中做如下改进：中做如下改进： 将以将以线段线段为记录单位改为以为记录单位改为以弧段弧段为单位为单位

62、链状双重独立式编码链状双重独立式编码返回返回5-3 5-3 矢量矢量数据数据结构构捍钓堤磋拉型珠基犊瞪诞巳状噎膨鸳腮糯嗜柠操桶辫乍驱伸值拉佩征赛拐第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出DIMEDIME的拓扑编辑的拓扑编辑 多边形编辑多边形编辑假假设对图3 36 6并并结合表合表3 38 8中多中多边形形P4P4：进行行编辑，其步，其步骤为：) )从图从图3838的线段记录中找出含有多边形的线段记录中找出含有多边形P4P4的全部线段，并组成的全部线段，并组成表表310(a)310(a)。 线段段号号 起起 点点终 点点左左 多多边形形右右多多边形形a2a2a7a7a8a8N2N2N3N3N2N

63、2N4N4N4N4N3N30 0P4P4P4P4P4P4P3P3P2P2表3-10(a) 纠沟护盟汗氦员酉腥拈栅滨赴秦缅殊健肖稠跟颧虫轩料撇广茸泳焕赚麦钟第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出)逐一检查表310(a)中各线段，使线段走向确保其左多边形号为P4(这样编辑得到多边形以逆时针走向闭合)。从而得到表310(b)。 线段号段号 起点起点终点点左左多多边形形右右多多边形形a2a2a7a7a8a8N4N4N3N3N2N2N2N2N4N4N3N3P4P4P4P4P4P40 0P3P3P2P2表3-10(b) 戎琐攫馈钢刁占澈台苯铭抽葱顽些面凑捣河点味盲粒尽逛滥演鞭闽像催番第五讲数据输入与输出

64、第五讲数据输入与输出)调整线段顺序号，以保证连成的多边形各结点顺序相连，如本例中将a7,a8线段互换位置。从而得到如表310(c)中虚线所示的排列结合。当编辑过程中出现多边形不闭合，出现多余线段，代码遗漏等问题，即编辑出现错误，应检查原始线段记录文件的错误，并进行修正后再进行编辑，直到正确为止。N4N4N2N2N3N3线段段号号 起起 点点终 点点左左 多多 边形形右右 多多 边形形a2a2a7a7a8a8N2N2N3N3N4N4P4P4P4P4P4P40 0P2P2P3P3表3-10(C) 城闻恶安绽殴搂僵垫莫爽犹奈瘟图仟泵郑狐哑檀裂撮非沏堂订龙募亦尺罗第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输

65、出结点的点的编辑 结点点编辑的的目目的的是是从从图3 38 8及及表表3 38 8线段段记录文文件件中中找找到到某某结点点周周围的的多多边形形号号, , 并并以以一一定定方方向向如如逆逆时针方方向向进行行排排列列。下下面以面以结点点N3N3，为例例对其其进行行编辑。)从从图38的的线段段记录中中找找出出含含有有结点点N3的的全全部部线段段，并并组成成表表311(a)。 线段号段号 起点起点终点点左多左多边形形右多右多边形形a8a8a6a6a7a7a5a5N2N2N3N3N3N3N1N1N3N3N5N5N4N4N3N3P4P4P3P3P4P4P2P2P2P2P1P1P3P3P1P1表3-11(a

66、) 蜕俯淳寻荧客四剧涣危嵌整政柠窗激侮相篇还釉娄他涵宅挎由残霉东序插第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出)逐一检查表311(a)中各线段走向，使终结点均为N3，得表311(b)。表3-11（b）线段号段号 起点起点终点点左多左多边形形右多右多边形形a8a8a6a6a7a7a5a5N2N2N5N5N4N4N1N1N3N3N3N3N3N3N3N3P4P4P1P1P3P3P2P2P2P2P3P3P4P4P1P1新条柔凡惭担昔蝴湍炳险稻毯芳詹垄面沽姑鸥詹四护挖撞可薛崭钙防敏跪第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出)调整线段的顺序号，以保证该结点周围的多边形顺序连结。为此，本例中将a8，a5线段互

67、换位置，得到表311(c)。从而得到与结点N3相连的多边形号以逆时针方向为P2P1P3P4P2,即该结点的第一区P2：与最后一个区P2号一致，表示该结点符合拓扑要求，编码无误。若建立过程中有多余线段产生，或结点无法连结，则表示编辑有错，应检查错误原因，重新编辑，直到正确为止。 表3-11（c） 线段号段号 起起 点点终 点点左多左多边形形右多右多边形形a8a8a6a6a7a7a5a5N2N2N5N5N4N4N1N1N3N3N3N3N3N3N3N3P2 P1P2 P1P1 P3P1 P3P3 P4P3 P4P4 P2P4 P2铂牛慎搪验操诣编抛荤息肥稀叼烦韦枕急匿吱茫铅卓渴狙绪窍偿摘管像份第五讲

68、数据输入与输出第五讲数据输入与输出（四）链状双重独立式编码-拓扑数据结构 1、弧段坐标文件、弧段坐标文件：弧段号坐标系列（串)Ax2,y2,X10,y102 2、弧段文件：链、弧段文件：链面，链面，链结点关系结点关系 弧段号左多边形右多边形起点终点AP1P225123456789101112131415P PP PP P3、面文件、面文件面号弧段号P1A,B,-C4 4、点拓扑文件、点拓扑文件： 结点结点链关系链关系 点号弧段号2A,B,D在拓扑结构中，多边形（面）的边界被分割成一系列的线在拓扑结构中，多边形（面）的边界被分割成一系列的线（弧、链、边）和点（结点）等拓扑要素，点、线、面之（弧、

69、链、边）和点（结点）等拓扑要素，点、线、面之间的拓扑关系在属性表中定义，多边形边界不重复。间的拓扑关系在属性表中定义，多边形边界不重复。 返回返回5-3 5-3 矢量矢量数据数据结构构歌摇龚荤胁坑姥康弘庞斧称那锁米鲸颈占峪蜒条祖阳獭俱身玲将侍庙柯悍第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出链状双重独立式编码 特点拓扑关系明确，也能表达岛信息，而且以弧段为记录单位，满足实际应用需要拓扑关系明确，也能表达岛信息，而且以弧段为记录单位，满足实际应用需要。因为一因为一般数字化一条街道时，必然有许多中间点，但我们在做空间分析是却没有必要以这些中般数字化一条街道时，必然有许多中间点，但我们在做空间分析是却没

70、有必要以这些中间点所组成的折线为研究对象，而应以整条弧段（某条街道）为研究对象间点所组成的折线为研究对象，而应以整条弧段（某条街道）为研究对象. . 被一些成熟的商品化软件采用，如被一些成熟的商品化软件采用，如ARC/INFO软件软件。例：例：ARCARC文件文件：二进制文件：二进制文件:弧段号弧段号点数点数坐标串坐标串在在GISGIS数数据据输输入入中中，建建拓拓扑扑是是指指给给图图形形数数据据（点点、线线、面面）增增加加拓拓扑扑结结构构，如如ARC/INFOARC/INFO中中，在在ARCEDITARCEDIT中中输输入入图图形形后后，需需用用BUILD BUILD 建建图图形形拓拓扑扑，

71、具具体体生生成成许许多多文文件件，如如AATAAT，PATPAT等等.INFO：属性表：属性表如如AAT（ArcAttributeTable）用户标识码，表明地物类型用户标识码，表明地物类型当当图形数据修改图形数据修改、删除、增加点、线、面要素后，其拓扑关系也发生改变，、删除、增加点、线、面要素后，其拓扑关系也发生改变，所以，所以，需重新建拓扑需重新建拓扑。弧段号USER_IDLPOLYRPOLYFROM_NODETO_NODE其它属性:（名称)返回返回5-3 5-3 矢量矢量数据数据结构构丫抖签剂郑芽稻栖肃顷赵舍杨缮立绰社昭滔凉拷移摇卓择靛瓮患饰胯卖御第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出

72、5-4 5-4 矢栅一体化数据结构矢栅一体化数据结构一、矢、栅优缺点一、矢、栅优缺点：（转换的必要性）：（转换的必要性） 优点缺点矢量1、便于面向现象（土壤类，土地利用单元等）2、结构紧凑，冗余度低，便于描述线或边界。3、利于网络、检索分析，提供有效的拓扑编码，对需要拓扑信息的操作更有效。4、图形显示质量好，精度高。11、数据结构复杂，各自定义，不便于数据标准化和规范化，数据交换困难。2、多边形叠置分析困难，没有栅格有效，表达空间变化性能力差。3、不能像数字图像那样做增强处理4、软硬件技术要求高，显示与绘图成本较高。栅 格格1、结构简单，易数据交换。2、叠置分析和地理（能有效表达空可变性）现象

73、模拟较易。3、利于与感遥数据的匹配应用和分析，便于图像处理。4、输出快速，成本低廉。1、现象识别效果不如矢量方法，难以表达拓扑。2、图形数据量大，数据结构不严密不紧凑，需用压缩技术解决该问题。3、投影转换困难。44、图形质量转低，图形输出不美观，线条有锯齿，需用增加栅格数量来克服，但会增加数据文件。返回返回晕四茎圆咕垒朔扬鸭咆优前罗曳催邢丽媚稼竹争盟厕巧视瞻窘灿右珍粪沧第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出第五节矢量结构与栅格结构的相互转换矢量数据结构向栅格数据结构的转换栅格数据结构向矢量数据结构的转换埃圣埋俄鹊洪连潦柔眠里了凸骨美慧漾秉丝紫烬寄菇软孰蔼恳共谴疾辱焦第五讲数据输入与输出第五讲

74、数据输入与输出一、矢量数据结构向栅格数据结构的转换矢量数据转换成栅格数据后，图形的几何精度必然要降低，所以选择栅格尺寸的大小要尽量满足精度要求，使之不过多地损失地理信息。为了提高精度，栅格需要细化，但栅格细化，数据量将以平方指数递增，因此，精度和数据量是确定栅格大小的最重要的影响因素。栅格尺寸确定。X=（Xmax-Xmin）/JY=（Ymax-Ymin）/I蛰胀程图他记魔干扇吾汲咕恬肯办幼师磷慨筒卞可割恃最糯拜真磊味哺乎第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出一、矢量数据结构向栅格数据结构的转换点的栅格化I=1+INT（Ymax-Y）/YJ=1+INT（X-Xmin）/X 插翁溶蚕苏少享呆敷漠

75、横啤淬烽啃措孪就泊恿啸乃袄肇皿背铜赡剁仅录床第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出一、矢量数据结构向栅格数据结构的转换直线栅格化 直线插补法 扫描线法Yi=Ymax-Y(I-1/2) Xi=(X2-X1)/(Y2-Y1)(Yi-Y1)+X1 琉导淋玄装即冬伴巫盒瞒部隐季引右湛鞍份凋菠钢猩筏椭刁摆萄项撂夹怠第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出一、矢量数据结构向栅格数据结构的转换面域的栅格化 左码记录法 内部点扩散算法 射线算法 扫描线法左码记录法浑吼达乾疗辽涛娜霞萍选目任久羔普猿虎堵增注鳞痘芯饥剩震都机管麓早第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出射线算法 阳叛沸菏具碱契独衰膊坝搔炳痛醇灵

76、斥位渭措味珊帕团硝杖垫徒禾么膝绩第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出二、栅格数据结构向矢量数据结构的转换多边形边界提取边界线追踪拓扑关系生成去除多余点及曲线圆滑挂万打婆蘸岭勇尼毫赖舰陕痔奔婿颁灾雹闰壶秸抿践栗蛛丈嫂偷幽愚鸦洽第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出二、栅格数据结构向矢量数据结构的转换多边形边界提取二值化细化恒涌枷称澄雨拈保爆健重愁酗刀仲偿滞荣勃翘逃蒋符爽津蠕兆边搔梦抉廖第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出二、栅格数据结构向矢量数据结构的转换边界线追踪：边界线跟踪的目的就是将写入数据文件的细化处理后的栅格数据，整理为从结点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储于特征栅格

77、点中心的坐标拓扑关系生成：对于矢量表示的边界弧段，判断其与原图上各多边形空间关系，形成完整的拓扑结构，并建立与属性数据的联系。去除多余点及曲线圆滑：由于搜索是逐个栅格进行的，必须去除由此造成的多余点记录，以减少冗余。狂啸端柱朋簧锅神怠萤茁磁砾帧全绸瘩瘟递煮脏乏悔棱凛铰至芒紊傻名饺第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出二、矢栅一体化概念 将矢量面对目标的方法和栅格元子充填的方将矢量面对目标的方法和栅格元子充填的方法结合起来法结合起来，具体采用填满线状目标路径和充填，具体采用填满线状目标路径和充填面状目标空间的方法作为一体化数据结构的基础。面状目标空间的方法作为一体化数据结构的基础。线状地物线状

78、地物：除记录原始取样点外，还记录路径所：除记录原始取样点外，还记录路径所通过的栅格。通过的栅格。面状地物面状地物：除记录它的多边形周边以外，还包括：除记录它的多边形周边以外，还包括中间的面域栅格。中间的面域栅格。一方面，它保留了矢量的全部性质，以目标为单一方面，它保留了矢量的全部性质，以目标为单元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓扑关系；元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓扑关系；另一方面，它建立了栅格与地物的关系，即路径另一方面，它建立了栅格与地物的关系，即路径上的任一点都直接与目标建立了联系。上的任一点都直接与目标建立了联系。334334423344423344234422212从原理上从

79、原理上说，这是一种是一种以矢量的方式来以矢量的方式来组织栅格数据格数据的数据的数据结构。构。返回返回5-4 5-4 矢栅一体化数据结构矢栅一体化数据结构啮龟嗡亩洁戍原踌采亲蛙氮寅秒朔使吁瞻理蚀扳厌尸砷连疏澄洋苇枕租农第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出三、三个约定和细分格网法为便于组织数据，首先作如下约定：为便于组织数据，首先作如下约定：a.地面上的地面上的点状地物点状地物是地球表面上的点，它仅有空间是地球表面上的点，它仅有空间位置，没有形状和面积，在计算机内部仅有一个位置位置，没有形状和面积，在计算机内部仅有一个位置数据。数据。为提高栅格表示精度，采用为提高栅格表示精度，采用细分格网法细

80、分格网法：将一对将一对X,Y坐标用两个坐标用两个Morton码代替：码代替：前一前一M M1 1表示该点（采样点或附加的交叉点）所在基本格网表示该点（采样点或附加的交叉点）所在基本格网的地址码，后者的地址码，后者M M2 2 表示该点对应的细分格网的表示该点对应的细分格网的MortonMorton码，码，既顾全整体定位，又保证精度。既顾全整体定位，又保证精度。b.地面上的地面上的线状地物线状地物是地球表面的空间曲线，它有形是地球表面的空间曲线，它有形状但没有面积，它在平面上的投影是一连续不间断的状但没有面积，它在平面上的投影是一连续不间断的直线或曲线，在计算机内部需要用一组元子填满整个直线或曲

81、线，在计算机内部需要用一组元子填满整个路径。路径。c.地面上的地面上的面状地物面状地物是地球表面的空间曲面，并具有形状和是地球表面的空间曲面，并具有形状和面积，它在平面上的投影是由边界包围的紧致空间和一组填面积，它在平面上的投影是由边界包围的紧致空间和一组填满路径的元子表达的边界组成。满路径的元子表达的边界组成。x,yM1M2返回返回5-4 5-4 矢栅一体化数据结构矢栅一体化数据结构芭猖拂糠文皮纤铃笺秸泅镀拨考玉辜剁斯曹且紊颁噪晨顺煤傀莫高窄农决第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出四、一体化数据结构设计线线性性四四叉叉树树(Morton)是是基基本本数数据据格格式式，三三个个约约定定设设

82、计计点点、线线、面面数数据据结结构构的的基基本本依据，细分格网法保证足够精度。依据，细分格网法保证足够精度。点点标标识识号号M1M2高程高程Z10025434084432100261057725463约定约定1，点仅有位置、没有形状和面积，只要将点的坐标转化为地址码，点仅有位置、没有形状和面积，只要将点的坐标转化为地址码M1和和M2,结构简单灵活，便于点的插入和删除，还能处理一个栅格内包含多个点结构简单灵活，便于点的插入和删除，还能处理一个栅格内包含多个点状目标的情况。状目标的情况。1、点状地物和结点的数据结构、点状地物和结点的数据结构返回返回5-4 5-4 矢栅一体化数据结构矢栅一体化数据结

83、构逗鹰尾枢殿挟运煤爪柔菌影棺逼淌综博戚裕葡彭抵访烽愤短眠懦夸胁逗邹第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出2、线状地物的数据结构约约定定（2 2），线线状状地地物物有有形形状状但但没没有有面面积积，没没有有面面积积意意味味着着只只要要用用一一串串数数据据表表达达每每个个线线状状地地物物的的路路径径即即可可，将将该该线线状状地地物物经经过过的的所所有有栅栅格格的的地地址址全全部部记记录录下下来来。仿仿照照矢矢量量数数据据组组织织的的链链状状双双重重独独立立式式编编码码，以以弧弧段段为记录单位。为记录单位。弧标识号弧标识号起结点号起结点号终结点号终结点号中间点串（中间点串（M1,M2,Z）2007

84、8100251002658,7749,435,92,4377,439线标识号线标识号弧段标识号弧段标识号3003120078，200793003220092，20098，20099弧段的数据弧段的数据结构构: :线状地物的数据结构线状地物的数据结构:返回返回5-4 5-4 矢栅一体化数据结构矢栅一体化数据结构旬岔语均墨队欣最亢袱灰非怕翰嘎礁阉庭荒勇嫉漳摹骏往恤缠兰诌阂票童第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出3 3、面状地物的数据面状地物的数据结构构 1)弧段文件弧段文件2）带指针的二维行程码）带指针的二维行程码二维行程二维行程M码码属性值属性值00548016430831432037840

85、0448460478叶结点的属性值叶结点的属性值 改为改为指向该地物的下一个子块的循环指针指向该地物的下一个子块的循环指针二维行程二维行程M码码循环指针属性值循环指针属性值0851683216313037314（属性值）（属性值）3240374440464447460（属性值）（属性值）478（属性值）（属性值）边界弧段边界弧段-形状形状面域面域循环指针循环指针指向该地物下一个子块的地址指向该地物下一个子块的地址码，并在最后指向该地物本身码，并在最后指向该地物本身返回返回5-4 5-4 矢栅一体化数据结构矢栅一体化数据结构析嗣区洽框艇庆佑状梁铺扶笔驰戳檄秒荣饥马倦贸妨贪五评退墙屉疆漾鹰第五讲数

86、据输入与输出第五讲数据输入与输出二维行程二维行程M码码循环指针属性值循环指针属性值0851683216313037314（属性值）（属性值）3240374440464447460（属性值）（属性值）478（属性值）（属性值）用循环指针将同属于一个目标的叶结点链接起来只只要要进进入入第第一一块块就就可可以以顺顺着着指指针针直直接接提提取取该该地地物物的的所所有有子子块块，从从而而避避免免像像栅栅格格数数据据那那样样为为查查询询某某一一个个目目标标需需遍遍历整个矩阵，大大提高了查询速度。历整个矩阵，大大提高了查询速度。返回返回5-4 5-4 矢栅一体化数据结构矢栅一体化数据结构糙请芳果污蚤帧题枉遗

87、纤坤肪右司智铀簇西滞秘篇蓬姐曹厉承观冈求库凰第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出3 3）面文件 这这种种数数据据结结构构是是面面向向地地物物的的，具具有有矢矢量量的的特特点点。通通过过面面状状地地物物的的标标识识号号可可以以找找到到它它的的边边界界弧弧段段并并顺顺着着指指针针提提取取所所有有的的中中间间面面块块。同同时时它它又又具具有有栅栅格格的的全全部部特特性性，二二维维行行程程本本身身就就是是面面向向位位置置的的结结构构，带带指指针针的的二二维维行行程程码码中中的的Morton码码表表达达了了位位置置的的相相互互关关系系，前前后后M码码之之差差隐隐含含了了该该子子块块的的大大小小。给给

88、出出任任意意一一点点的的位位置置都都可可顺顺着着指指针针找到面状地物的标识号确定是哪一个地物。找到面状地物的标识号确定是哪一个地物。面标识号面标识号弧标识号串弧标识号串面块头指针面块头指针4000140001（属性值为（属性值为0 0）2000120001，2000220002，20003200030 04000240002（属性值为（属性值为4 4）2000220002，200042000416164000340003（属性值为（属性值为8 8）200020003737返回返回5-4 5-4 矢栅一体化数据结构矢栅一体化数据结构氏已蝇侦帜哟咏妹妆楼驭寂赶看姜踌棘沥猪漾藤帚去王驳哟狗刨肺寄弯民

89、第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出4、复杂地物的数据结构由由几几个个或或几几种种点点、线线、面面状状简简单单地地物物组组成成的的地地物物称称为为复复杂杂地地物物。例例如如将将一一条条公公路路上上的的中中心心线线、交交通通灯灯、立立交交桥桥等等组组合合为为一一个个复复杂杂地地物物，用用一一个个标标识识号号表表示示。复复杂杂地地物的数据结构如表物的数据结构如表7所示。所示。复杂地物标识号复杂地物标识号简单地物标识号简单地物标识号50008500081002510025，3000530005，300253002550009500093000630006，3000730007，4003240032 返回返回5-4 5-4 矢栅一体化数据结构矢栅一体化数据结构缉隅宜辣拘浇弛习挝东蛤脓起彝盟庚但姥叠操袖溢痈闹睡晒泼墒蓬贰曲述第五讲数据输入与输出第五讲数据输入与输出