GIS数据结构PPT课件

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1、第二章第二章 GIS GIS数据结构数据结构第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达第二节第二节 地理空间数据及其特征地理空间数据及其特征第三节第三节 空间数据结构的类型空间数据结构的类型第四节第四节 空间数据结构的建立空间数据结构的建立第一节第一节 地理空间及其表达地理空间及其表达一、地理空间的概念一、地理空间的概念 “地理空间地理空间”(geo-spatial) 一般包括地一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象；理空间定位框架及其所连接的空间对象；地理空间定位框架地理空间定位框架即大地测量控制，即大地测量控制，由平由平面控制网和高程控制网组成面控制网和高程控制网组成；GIS的任

2、何的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系中，以实现不同来源数据的融合、连接系中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一；目前，与统一；目前，我国采用的大地坐标系为我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地坐标系，现在规定的年中国国家大地坐标系，现在规定的高程起算基准面为高程起算基准面为1985国家高程基准国家高程基准。湖泊湖泊河河道道居民地居民地流流路路二、空间实体的表达二、空间实体的表达 在计算机中，现实世界是以数字和在计算机中，现实世界是以数字和字符形式来表达和记录的；对现实世界字符形式来表达和记录的；对现实世界的各类空间对象的表达有两种方法，分的

3、各类空间对象的表达有两种方法，分别称为矢量表示法和栅格表示法。别称为矢量表示法和栅格表示法。 属性信息或属性信息或专题信息专题信息 空间信息空间信息地理坐标地理坐标直角坐标直角坐标数字数字代码代码两者通过序号两者通过序号或关键字段连或关键字段连接接栅格结构栅格结构矢量结构矢量结构地理编码地理编码 空间数据的计算机表示空间数据的计算机表示：指通过利用确定：指通过利用确定的数据结构和数据模型来表达空间对象的空的数据结构和数据模型来表达空间对象的空间位置、拓扑关系和属性信息。间位置、拓扑关系和属性信息。三、地理信息的地图表示三、地理信息的地图表示1 1、地图坐标、地图坐标地地图图坐坐标标地理坐标地理

4、坐标（球面坐标）（球面坐标）平面坐标平面坐标椭椭 球球 体体椭球体定位椭球体定位国家坐标系国家坐标系地方坐标系地方坐标系：椭球面与地表面或局域地面：椭球面与地表面或局域地面更吻合，且短轴与地轴一致。更吻合，且短轴与地轴一致。北京坐标系、西安坐标系、北京坐标系、西安坐标系、WGS84WGS84坐标系坐标系地球质心地球质心Z Z轴轴 X X轴轴 指向零子午线指向零子午线Y Y轴轴a=6378137a=6378137 =298.257223563=298.257223563世界大地测量坐标系世界大地测量坐标系WGS84 全球定位系统全球定位系统GPS的卫星星历数据和定的卫星星历数据和定位解都是以位解

5、都是以1984年建立的世界大地测量坐标年建立的世界大地测量坐标系系WGS84作为坐标框架，目前已被普遍采作为坐标框架，目前已被普遍采用于工程测量和定位导航。用于工程测量和定位导航。WGS84坐标系坐标系的几何定义如下图的几何定义如下图2 2、地图上各要素的表示、地图上各要素的表示2 2）属性特征的表示）属性特征的表示1 1）空间特征的表示）空间特征的表示地理要素的空地理要素的空间分布特点间分布特点点状点状线状线状面状面状地图符地图符号分类号分类点状符号点状符号线状符号线状符号面状符号面状符号 地图符号不仅通过其定位性反映地理要地图符号不仅通过其定位性反映地理要素的空间特性，而且通过符号的形状、

6、结素的空间特性，而且通过符号的形状、结构、颜色、尺寸来表示各要素的不同属性。构、颜色、尺寸来表示各要素的不同属性。一、一、GISGIS的空间数据的空间数据空空间间数数据据可可以以按按照照数数据据项项、空空间间对对象象和和图图形形特特征征的的不不同同分分为为各各种种不不同同的的类类型型空空间间对对象象的的三三大大基基本本特特征征：空空间间、属属性和时间特征性和时间特征第二节第二节 地理空间数据及其特征地理空间数据及其特征1 1、空间特征：、空间特征：是指空间对象的位置及与相是指空间对象的位置及与相邻对象的空间关系或拓扑关系；空间数据的邻对象的空间关系或拓扑关系；空间数据的拓扑关系包括拓扑邻接、拓

7、扑关联和拓扑包拓扑关系包括拓扑邻接、拓扑关联和拓扑包含，它们在含，它们在GIS的数据处理、空间分析以及的数据处理、空间分析以及数据库的查询与检索中，具有重要的意义。数据库的查询与检索中，具有重要的意义。2、属性特征：、属性特征：是指空间对象的专题属性是指空间对象的专题属性二、二、 空间数据结构基础空间数据结构基础必必然然要要与与空空间间数数据据挂挂钩钩地地理理要要素素特特征征空间位置空间位置定性特征定性特征定量特征定量特征名名 称称空间数据空间数据属性数据属性数据必必然然带带有有一一定定的的属属性性3、时间特征：、时间特征：是指空间对象随着时间演变是指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征

8、的变化。而引起的空间和属性特征的变化。 数据结构数据结构：数据记录的编排方式以及它：数据记录的编排方式以及它们相互关系的描述。不同类型的数据，们相互关系的描述。不同类型的数据，只有按照一定的数据结构进行组织，并只有按照一定的数据结构进行组织，并将它映射到计算机存储器中，才能进行将它映射到计算机存储器中，才能进行存贮、检索、处理和分析。在存贮、检索、处理和分析。在GISGIS中，中，数据结构是系统完善的一个关键，它不数据结构是系统完善的一个关键，它不仅决定了数据操作的效率，同时也影响仅决定了数据操作的效率，同时也影响了系统的灵活性和通用性。了系统的灵活性和通用性。第三节第三节 空间数据结构的类型

9、空间数据结构的类型一、矢量数据结构一、矢量数据结构 概念：概念：矢量数据结构是利用欧几里得几矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。实体空间分布的一种数据组织方式。 类型：类型：矢量数据结构分为简单数据结构矢量数据结构分为简单数据结构（也称面条数据结构）、拓扑数据结构和曲（也称面条数据结构）、拓扑数据结构和曲面数据结构。面数据结构。 特点：特点：属性隐含，定位明显。属性隐含，定位明显。 拓扑数据结构最重要的技术特征和贡献拓扑数据结构最重要的技术特征和贡献是具有拓扑编辑功能，包括多边形连接编辑是具有拓

10、扑编辑功能，包括多边形连接编辑和结点连接编辑。和结点连接编辑。一）简单型数据结构一）简单型数据结构1 1、实体是指地图的基本元素：点、线、面、实体是指地图的基本元素：点、线、面P PL LR1R1R2R2P P（x x1 1,y,y1 1) )L (xL (x2 2,y,y2 2)(x)(xn n,y,yn n) )R1 (xR1 (xn+1n+1,y,yn+1n+1) (x) (xn+1n+1,y,yn+1n+1) )R2 (xR2 (xm+1m+1,y,ym+1m+1) (x) (xm+1m+1,y,ym+1m+1) )对象对象坐标表示和属性表示之间共享同一识别码坐标表示和属性表示之间共享

11、同一识别码2 2、简单数据结构的、简单数据结构的优点优点 结构简单、直观，编码容易结构简单、直观，编码容易3 3、简单数据结构的、简单数据结构的缺点缺点 数据冗余，相邻多边形的公共边易产数据冗余，相邻多边形的公共边易产生分歧生分歧 实体互相独立，缺乏联系实体互相独立，缺乏联系 岛弧处理比较困难岛弧处理比较困难二）拓扑型数据结构二）拓扑型数据结构1. 1.拓扑概念拓扑概念拓扑一词来自于希腊文，拓扑一词来自于希腊文，意思是意思是“形状的研究形状的研究”。拓扑学是几何学的一个分拓扑学是几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性能够保持不变的几何属性拓扑属性拓扑属

12、性 拓扑结构是明确定义空间关系的一种数学方法拓扑结构是明确定义空间关系的一种数学方法2. 2. 拓扑关系拓扑关系 非拓扑属性：非拓扑属性：两点之间的距离；两点之间的距离； 一个一个点指向另一个点的方向；弧段的长度；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。一个区域的周长；一个区域的面积。 拓扑属性（拓扑关系）：拓扑属性（拓扑关系）： 一个点在一一个点在一个弧段的端点；个弧段的端点； 一个简单弧段不会自相一个简单弧段不会自相交；交； 一个点在一个区域的边界上；一个点在一个区域的边界上； 一个一个点在一个区域的内部；点在一个区域的内部； 一个点在一个区一个点在一个区域的外部

13、；域的外部； 一个点在一个环的内部；一个点在一个环的内部； 一一个简单面是一个连续的面个简单面是一个连续的面 。 3. 3. 拓扑数据结构拓扑数据结构1) 1) 拓扑结构的基本元素拓扑结构的基本元素拓扑线段拓扑线段（arcarc）结点结点(node(node）多边形多边形（polypoly）该线段中间不与其该线段中间不与其它线段存在联系它线段存在联系拓扑线段的两个拓扑线段的两个端点，分别为首端点，分别为首结点、尾结点结点、尾结点由数条拓扑线段由数条拓扑线段连接而成连接而成C4C4N4N4C8C8C6C6P3P3P3P3C7C7N6N6C10C10N3N3C3C3N1N1P1P1P1P1C2C2

14、N2N2C1C1P2P2P2P2C5C5N5N5P4P4P4P4P5P5P5P5C9C9N7N7拓扑数据举例拓扑数据举例弧段号弧段号起结点起结点终结点终结点左多边形左多边形 右多边形右多边形C C1 1NN1 1NN2 2P P2 2P P1 1C C2 2NN3 3NN2 2P P1 1P P4 4C C3 3NN1 1NN3 3P P1 1 C C4 4NN1 1NN4 4 P P2 2C C5 5NN2 2NN5 5P P2 2P P4 4C C6 6NN4 4NN5 5P P3 3P P2 2C C7 7NN5 5NN6 6P P3 3P P4 4C C8 8NN4 4NN6 6 P

15、P3 3C C9 9NN7 7NN7 7P P4 4P P5 5C C1010NN3 3NN6 6P P4 4 2)2)拓扑关系表的建立拓扑关系表的建立结点编码结点编码：线段编码线段编码：1 2 3 4 5 6 7 8 91 2 3 4 5 6 7 8 9多边形编码多边形编码：(1)(2)(3)(4)(5)(1)(2)(3)(4)(5)(2)(2)(3)(3)(5)(5)(4)(4)(1)(1)1 12 24 45 56 67 78 89 93 3表表2 2：线段多边形关系表：线段多边形关系表(2)(2)(3)(3)(5)(5)(4)(4)(1)(1)1 12 24 45 56 67 78 8

16、9 93 3表表1 1：线段坐标表：线段坐标表表表3 3：线段结点关系表：线段结点关系表(5)(5)1 12 24 45 56 67 78 83 39 9表表4 4：多边形线段关系表：多边形线段关系表4 4、简单型与拓扑型数据结构比较、简单型与拓扑型数据结构比较1 1）两者都是目前最常用的数据结构模型）两者都是目前最常用的数据结构模型简单（实体）型代表软件为简单（实体）型代表软件为MapInfoMapInfo 拓扑型代表软件为拓扑型代表软件为ARC/INFOARC/INFO2 2）它们各具特色：简单型虽然会产生数据）它们各具特色：简单型虽然会产生数据冗余和歧异，但易于编辑；拓扑型消除冗余和歧异

17、，但易于编辑；拓扑型消除了数据的冗余和歧异，但操作复杂，甚了数据的冗余和歧异，但操作复杂，甚至会产生新的数据冗余。至会产生新的数据冗余。三）三） TIN TIN结构结构1 1、不规则三角网（、不规则三角网（TINTIN）表达地形表面表达地形表面Triangulated Irregular NetworkTriangulated Irregular NetworkA AE ED DC CB B1 16 65 54 43 32 22 2、TINTIN的主要特征的主要特征1 1）TINTIN由一系列三角形组成由一系列三角形组成2 2）三角形顶点都是一些特征点）三角形顶点都是一些特征点3 3）每个三角

18、形的坡度、坡向均一）每个三角形的坡度、坡向均一4 4）三角形大小随地形变化而变）三角形大小随地形变化而变5 5）尽可能是等边三角形）尽可能是等边三角形6 6）三角形外接圆内没有其它点）三角形外接圆内没有其它点7 7）与）与VoronoiVoronoi多边形多边形( (泰森多边形泰森多边形) )对偶对偶8 8）以拓扑方式存储）以拓扑方式存储3 3、TINTIN关系表关系表A AE ED DC CB B1 16 65 54 43 32 2三角形三角形临近关系临近关系A AB,EB,EB BA,CA,CC CB,DB,DD DC,EC,EE EA,DA,D三角形三角形节点节点A A1 1，5 5，6

19、 6B B4 4，5 5，6 6C C3 3，4 4，6 6D D2 2，3 3，6 6E E1 1，2 2，6 6三角形关系表三角形关系表三角形三角形/ /节点关系表节点关系表坐标表坐标表节点节点坐标坐标1 1X X1 1，Y Y1 1，Z Z1 12 2X X2 2，Y Y2 2，Z Z2 23 3X X3 3，Y Y3 3，Z Z3 34 4X X4 4，Y Y4 4，,Z,Z4 45 5X X5 5，Y Y5 5，Z Z5 56 6X X6 6，Y Y6 6，Z Z6 6二、栅格数据结构二、栅格数据结构概概念念：栅栅格格数数据据结结构构指指将将空空间间分分割割成成各各个个规规则则的的网

20、网格格单单元元，然然后后在在各各个个格格网网单单元元内内赋赋以以空空间间对对象象相相应应的的属属性性值值的一种数据组织方式；的一种数据组织方式；类类型型：栅栅格格数数据据结结构构分分为为栅栅格格矩矩阵阵结结构构、游游程程编编码码结结构构、四四叉叉树树数数据据结结构构、八叉树数据结构和十六叉树数据结构。八叉树数据结构和十六叉树数据结构。特点：特点：属性明显，定位隐含。属性明显，定位隐含。一）栅格数据的取值方法一）栅格数据的取值方法 栅格结构的数据获取途径：栅格结构的数据获取途径：人人工采样、将矢量地图转换为栅格地工采样、将矢量地图转换为栅格地图、扫描、影像图、扫描、影像 栅格数据的取值方法栅格数

21、据的取值方法 ：中心中心点法；点法；面积占优法；面积占优法；长度占优长度占优法；法；重要性法重要性法 1 1、 中心点法中心点法 中心点法是将栅格中心点的值作为本中心点法是将栅格中心点的值作为本栅格元素的值。多用于栅格元素的值。多用于连续分布地理要连续分布地理要素。素。图所示的栅格结构，用中心点法得图所示的栅格结构，用中心点法得编码方案如下：编码方案如下：2 2、 面积占优法面积占优法 面积占优法是把栅格中占有最大面积的属面积占优法是把栅格中占有最大面积的属性值定为本栅格元素的值。图所示的栅格性值定为本栅格元素的值。图所示的栅格结构用面积占优法得编码方案为：结构用面积占优法得编码方案为： 3

22、3、长度占优法、长度占优法 长度占优法是将网格中心画一横线，然后长度占优法是将网格中心画一横线，然后用横线所占最长部分的属性值作为本栅格用横线所占最长部分的属性值作为本栅格元素的值。图元素的值。图3-103-10所示的栅格结构，用长所示的栅格结构，用长度占优法得编码方案如下：度占优法得编码方案如下：4 4、重要性法、重要性法 重要性法往往突出某些主要属性，对于这些重要性法往往突出某些主要属性，对于这些属性，只要在栅格中出现，不管所占比例大属性，只要在栅格中出现，不管所占比例大小，就把该属性作为本栅格元素的值，在图小，就把该属性作为本栅格元素的值，在图3-103-10中假设中假设D D属性具有特

23、殊的重要性，则用属性具有特殊的重要性，则用重要性法得编码方案如下重要性法得编码方案如下二）栅格数据的编码方法二）栅格数据的编码方法1. 1.直接编码无压缩编码直接编码无压缩编码 将栅格数据看作是一个数据矩阵，逐行或将栅格数据看作是一个数据矩阵，逐行或逐列逐个记录代码逐列逐个记录代码A,A,B,B,BA,A,B,B,BA,C,C,C,AA,C,C,C,AD,C,C,A,AD,C,C,A,AD,D,C,A,AD,D,C,A,AD,D,A,A,AD,D,A,A,AE / 0EN /7N / 6WN / 5W / 4WS / 3ES / 1S / 23,1,7,0,1,2,3,4,5,64,1,6,7

24、,0,1,2,3,4,52.2.链式编码（边界链码）链式编码（边界链码）：它是从某一起：它是从某一起点开始用沿八个基本方向前进的单位矢点开始用沿八个基本方向前进的单位矢量链来表示线状地物或多边形的边界。量链来表示线状地物或多边形的边界。3.3.游程长度编码游程长度编码所谓游程是指按行的顺序连续且属性值所谓游程是指按行的顺序连续且属性值相同的若干栅格。相同的若干栅格。游程长度的记录方式有两种游程长度的记录方式有两种 记录每个游程起（迄）列号记录每个游程起（迄）列号 记录每个游程象元数记录每个游程象元数 逐行记录每个游程的逐行记录每个游程的迄点列号迄点列号A A，2 2，B B，5 5A A，1

25、1，C C，4 4，A A，5 5D D，1 1，C C，3 3，A A，5 5D D，2 2，C C，3 3，A A，5 5D D，2 2，A A，5 5记录每个游程象元数记录每个游程象元数A A，2 2，B B，3 3A A，1 1，C C，3 3，A A，1 1D D，1 1，C C，2 2，A A，2 2D D，2 2，C C，1 1，A A，2 2D D，2 2，A A，3 34 4、块式编码、块式编码块式编码是将游程扩大到两维情况，把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。正方形，然后对

26、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。号）、半径和属性代码组成。 如（如（1 1，2 2，2 2，4 4）表示）表示1 1行行2 2列，列，半径为半径为2 2，属性，属性为为4 4。从上表可。从上表可知，图知，图3-133-13栅格栅格数据可用数据可用2222个个1 1单位方块，单位方块，6 6个个4 4单位方块及单位方块及2 2个个9 9单位方块来描述。单位方块来描述。5.5.四叉树编码四叉树编码四叉树分割的基本思想四叉树分割的基本思想: :首先把一幅栅格地首先把一幅栅格地图图(2(2n nx2x2n n,n1),n

27、1)等分成等分成4 4等分，逐块检查其等分，逐块检查其栅格值，若每个子区中所有栅格都含有相栅格值，若每个子区中所有栅格都含有相同值，则该子区不再往下分割，否则，将同值，则该子区不再往下分割，否则，将该区域再分割成该区域再分割成4 4个子区域，如此递归地个子区域，如此递归地分割，直到每个子块都含有相同的灰度或分割，直到每个子块都含有相同的灰度或属性值为止。这样的数据组织称为自上往属性值为止。这样的数据组织称为自上往下四叉树。四叉树也可自下而上的建立。下四叉树。四叉树也可自下而上的建立。这时，从底层开始对每个数据的值进行检这时，从底层开始对每个数据的值进行检测，对具有相同灰度或属性的四等分的子测，

28、对具有相同灰度或属性的四等分的子区进行合并，如此递归向上合并。区进行合并，如此递归向上合并。 1 1）常规四叉树编码）常规四叉树编码 常规四叉树编码的基本思想常规四叉树编码的基本思想: :不仅记录不仅记录每个结点值，还记录中间结点每个结点值，还记录中间结点( (结点结点的一个前趋结点及的一个前趋结点及4 4个后继结点个后继结点) )，以，以反映结点之间联系。因此，常规四叉反映结点之间联系。因此，常规四叉树所占内外存空间比较大，同时还增树所占内外存空间比较大，同时还增加了操作的复杂性。所以它主要用在加了操作的复杂性。所以它主要用在数据索引和图象索引等方面。数据索引和图象索引等方面。 2 2）线性

29、四叉树编码）线性四叉树编码线性四叉树编码的基本思想：不需记录线性四叉树编码的基本思想：不需记录中间节点和使用指针，仅记录叶节点，中间节点和使用指针，仅记录叶节点，并用地址码表示叶节点的位置。并用地址码表示叶节点的位置。线性四叉树有四进制和十进制两种线性四叉树有四进制和十进制两种，十，十进制四叉树的地址码又称进制四叉树的地址码又称MortonMorton码。码。 3 3）四叉树优点）四叉树优点a a 具有可变分辨率。它能够按图形特征、具有可变分辨率。它能够按图形特征、自动调整分割尺寸和层次，即能精确表自动调整分割尺寸和层次，即能精确表示图形的细节部分，又可以根据图形结示图形的细节部分，又可以根据

30、图形结构除去不必要存储量，所以这样编码效构除去不必要存储量，所以这样编码效率高；率高；b b 具有区域性质，适合于图形图象的分析具有区域性质，适合于图形图象的分析运算；运算；c c 便于岛的分析，便于同栅格矩阵之间进便于岛的分析，便于同栅格矩阵之间进行转换。因此越来越受到行转换。因此越来越受到GISGIS工作人员的工作人员的关注。关注。6. 6. 八叉树（三维空间信息的数据结构）八叉树（三维空间信息的数据结构） 许多问题许多问题要求要求GIS能处理三维的空间信息能处理三维的空间信息。例如，研究矿藏资源地下分布情况、研究不例如，研究矿藏资源地下分布情况、研究不同深度土壤肥力情况等。同深度土壤肥力

31、情况等。 在二维数据结构中，将第三维坐标，如高在二维数据结构中，将第三维坐标，如高程，作为属性值来处理。由于它只能对地形程，作为属性值来处理。由于它只能对地形表面进行模拟，无法对模型进行三维操作，表面进行模拟，无法对模型进行三维操作，因此常称它为因此常称它为维空间信息维空间信息。 真三维空间信息，真三维空间信息，z值必须成为位置坐标，值必须成为位置坐标，即即任何一个空间数据点用任何一个空间数据点用(x, y, z)来表示来表示，另，另一组属性值来描述其空间特性。一组属性值来描述其空间特性。 描述三维空间信息的一种数据结构是八描述三维空间信息的一种数据结构是八叉树数据结构叉树数据结构，它是从四叉

32、树数据发展，它是从四叉树数据发展而来的。其原理是将空间区域不断分解而来的。其原理是将空间区域不断分解成成8 8个同样大小立方体，直到同一区域的个同样大小立方体，直到同一区域的属性相同为止。或者说，将空间区域先属性相同为止。或者说，将空间区域先按一定分辨率划分成三维的栅格，然后，按一定分辨率划分成三维的栅格，然后，按顺序每次比较按顺序每次比较8 8个相邻栅格区域，若属个相邻栅格区域，若属性相同则合并，依次递归，直到每个子性相同则合并，依次递归，直到每个子区均为单值为止。如同线性四叉树一样，区均为单值为止。如同线性四叉树一样，这里的八叉树数据结构用线性八叉树，这里的八叉树数据结构用线性八叉树，对其

33、用八进制或十进制进行编码。对其用八进制或十进制进行编码。 三）栅格数据的应用模型三）栅格数据的应用模型四）栅格结构数据应用实例四）栅格结构数据应用实例遥感图像处理遥感图像处理数字高程模型数字高程模型DEMDEM与数字地形模型与数字地形模型DTMDTM Digital Elevation Model Digital Elevation Model Digital Terrain Model Digital Terrain Model空间分析空间分析三、矢量与栅格数据结构三、矢量与栅格数据结构一）矢量与栅格一体化一）矢量与栅格一体化矢量与栅格一体化的基本概念；矢量与栅格一体化的基本概念；矢量与栅格

34、一体化数据结构的设计。矢量与栅格一体化数据结构的设计。二）矢量与栅格数据结构的比较二）矢量与栅格数据结构的比较优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点矢量矢量矢量矢量数据数据数据数据结构结构结构结构1. 1. 1. 1.便于面向现象便于面向现象便于面向现象便于面向现象( ( ( (土壤类、土土壤类、土土壤类、土土壤类、土地利用单元等地利用单元等地利用单元等地利用单元等) ) ) )；2.2.2.2.数据结构紧凑、冗余度低；数据结构紧凑、冗余度低；数据结构紧凑、冗余度低；数据结构紧凑、冗余度低；3.3.3.3.有利于网络分析；有利于网络分析；有利于网络分析；有利于网络分析；4.4.4.4.图形显示质量好

35、、精度高。图形显示质量好、精度高。图形显示质量好、精度高。图形显示质量好、精度高。1. 1. 1. 1.数据结构复杂；数据结构复杂；数据结构复杂；数据结构复杂；2.2.2.2.软件与硬件的技术要求软件与硬件的技术要求软件与硬件的技术要求软件与硬件的技术要求比较高；比较高；比较高；比较高；3.3.3.3.多边形叠合等分析比较多边形叠合等分析比较多边形叠合等分析比较多边形叠合等分析比较困难；困难；困难；困难；4.4.4.4.显示与绘图成本比较高。显示与绘图成本比较高。显示与绘图成本比较高。显示与绘图成本比较高。栅格栅格栅格栅格数据数据数据数据结构结构结构结构1. 1. 1. 1.数据结构简单；数据

36、结构简单；数据结构简单；数据结构简单；2.2.2.2.空间分析和地理现象的模拟空间分析和地理现象的模拟空间分析和地理现象的模拟空间分析和地理现象的模拟均比较容易；均比较容易；均比较容易；均比较容易；3.3.3.3.有利于与遥感数据的匹配应有利于与遥感数据的匹配应有利于与遥感数据的匹配应有利于与遥感数据的匹配应用和分析；用和分析；用和分析；用和分析；4.4.4.4.输出方法快速，成本比较低输出方法快速，成本比较低输出方法快速，成本比较低输出方法快速，成本比较低廉。廉。廉。廉。1. 1. 1. 1.图形数据量大；图形数据量大；图形数据量大；图形数据量大；2.2.2.2.投影转换比较困难；投影转换比

37、较困难；投影转换比较困难；投影转换比较困难；3.3.3.3.栅格地图的图形质量相栅格地图的图形质量相栅格地图的图形质量相栅格地图的图形质量相对较低；对较低；对较低；对较低；4.4.4.4.现象识别的效果不如矢现象识别的效果不如矢现象识别的效果不如矢现象识别的效果不如矢量方法。量方法。量方法。量方法。 矢量结构矢量结构矢量结构矢量结构 栅格结构栅格结构栅格结构栅格结构 1、要素还是位置？、要素还是位置？2、可获取的数据、可获取的数据3、定位要素的必要精度、定位要素的必要精度4、需要什么类型的要素、需要什么类型的要素5、需要什么类型的拓扑关联、需要什么类型的拓扑关联6、所需空间分析类型、所需空间分

38、析类型7、生产地图类型、生产地图类型三）数据结构选择原则三）数据结构选择原则第四节第四节 空间数据结构的建立空间数据结构的建立一、系统功能与数据间的关系一、系统功能与数据间的关系1 1、现现代代地地理理信信息息系系统统数数据据模模式式的的一一个个重重要要特特征征是是数数据据与与功功能能之之间间具具有有密密切切的的联联系系，因因此此，在在确确定定数数据据内内容容时时，首首先先必须明确系统的功能；必须明确系统的功能；2 2、对对开开发发的的GISGIS系系统统的的功功能能，是是通通过过用用户户需需求求调调查查来来确确定定的的，因因此此，在在开开发发GISGIS系统之前，首先要进行系统分析。系统之前

39、，首先要进行系统分析。二、空间数据的分类和编码二、空间数据的分类和编码1 1、空空间间数数据据的的分分类类：是是指指根根据据系系统统功功能能及及国国家家规规范范和和标标准准，将将具具有有不不同同属属性性或或特特征征的的要要素素区区别别开开来来的的过过程程，以以便便从从逻逻辑辑上将空间数据组织为不同的信息层。上将空间数据组织为不同的信息层。2 2、空空间间数数据据的的编编码码：是是指指将将数数据据分分类类的的结结果果，用用一一种种易易于于被被计计算算机机和和人人识识别别的的符符号号系系统统表表示示出出来来的的过过程程，编编码码的的结结果果是是形成代码。代码由数字或字符组成。形成代码。代码由数字或

40、字符组成。我国基础地理信息数据的分类代码由六我国基础地理信息数据的分类代码由六位数字组成，其代码结构如下所示：位数字组成，其代码结构如下所示： 大类码大类码大类码大类码 小类码小类码小类码小类码 一级代码一级代码一级代码一级代码 二级代码二级代码二级代码二级代码 识别位识别位识别位识别位 大类码、小类码、一级代码和二级代码大类码、小类码、一级代码和二级代码 分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩充。义，以便于扩充。1 1 1 1：测量控制点：测量控制点：测量控制点：测量控制点 11 1111 11：平面控制点：平面控制点：平面控制点：平面控制点

41、12121212：高程控制点：高程控制点：高程控制点：高程控制点13131313：其他控制点：其他控制点：其他控制点：其他控制点1101110111011101：三角点：三角点：三角点：三角点1102110211021102：导线点：导线点：导线点：导线点11011110111101111011：一等：一等：一等：一等11012110121101211012：二等：二等：二等：二等11013110131101311013：三等：三等：三等：三等11014110141101411014：四等：四等：四等：四等国土基础信息数据分类与代码举例国土基础信息数据分类与代码举例 三、矢量数据的输入与编辑三

42、、矢量数据的输入与编辑输输入入：矢矢量量数数据据的的输输入入，是是指指将将分分类类和和编编码码的的空空间间对对象象图图形形转转换换为为一一系系列列x x、y y坐坐标标，然然后后按按照照确确定定的的数数据据结结构构加加入入到到线段或标示点的计算机数据文件中去。线段或标示点的计算机数据文件中去。编编辑辑：空空间间数数据据编编辑辑的的目目的的是是为为了了消消除除数数字字化化过过程程中中引引入入的的各各类类错错误误和和对对数数据据进行拓扑关系检查等而进行的操作。进行拓扑关系检查等而进行的操作。四、栅格数据的输入与编辑四、栅格数据的输入与编辑输输入入：栅栅格格数数据据的的输输入入方方法法包包括括透透明明格格网网采采集集输输入入、扫扫描描数数字字化化输输入入及及其其它它数数据据传传输或转换输入等；输或转换输入等；编编辑辑：栅栅格格数数据据编编辑辑的的目目的的同同样样是是为为了了消消除除数数字字化化过过程程中中引引入入的的各各类类错错误误，根根据据栅栅格格数数据据结结构构的的特特点点，其其编编辑辑的的内内容容还还包包括括数据压缩和数据组织方式的变换等。数据压缩和数据组织方式的变换等。五、空间数据的组织方式五、空间数据的组织方式