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文档简介

1、中南大学测绘与国土管理工程系 l栅格数据结构 l矢量数据结构 l栅格与矢量数据结构的选择与转换 l空间数据分层组织 lGIS的主要数据为一维、二维或三维的空间型地图数据, 包括空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。 l点(Point):又称为元素(Element)或象元(Pixel), 是一个数据点,具有一对(x、y)坐标和至少一个属 性。 l线:(Line):是具有相同属性的点的轨迹,由一个 坐标对序列表示,坐标对顺序与线的开头有关,线上 每个点有不多于二个邻点。 l面(Area):是具有相同属性的点的轨迹,以(x、y) 坐标对的集合表示,坐标对的排列顺序不影响面的形 态,具内部点可以有多

2、于三个的邻点,面内点具有至 少一个相同属性。 l区域(Region):空间上相邻或重叠的点、线、面要 素可以按一定的地理意义组成区域。 l关系模型(relational model)满足一定条件的二维表格 l层次模型(hierarchical model)以记录类型为节点的有 向树(tree),其主要特征是: (1)除根节点外,任 何节点都有且 只有一个“父亲”;(2)“父”节点表 示的实体与“子”节点表示的实体是一对多的联系。 l网状模型(network model) l特点:1)可以有一个以上的结点没有“父”结点; l 2)至少有一个结点有多于一个“父”结点; l 3)结点之间可以有多种联

3、系; l 4)可以存在回路 l栅格数据结构 l矢量数据结构 l栅格与矢量数据结构的选择与转换 l空间数据分层组织 描述地理实体的数据本身的组织方法, 称为内部数据结构。 内部数据结构基本上可分为两大类: 即矢量结构和栅格结构。 GIS的内部数据结构如图3-1所示。 图3-1 矢量结构和栅格结构 栅格模型矢量模型 优点: 1、数据结构简单 2、叠加操作易实现 3、能有效表达空间可变性 4、栅格图象便于做图象的有效增强 优点: 1、提供更严密的数据结构 2、提供更有效的拓扑编码,因而对 需要拓扑信息的操作更有效,如 网络分析 3、图形输出美观,接近于手绘 缺点: 1、数据结构不严密不紧凑,需要用

4、压缩技术解决这个问题 2、难以表达拓扑关系 3、图形输出不美观,线条有锯齿, 需要增加栅格数量来克服,但会 增加数据量 缺点: 1、比栅格数据结构复杂 2、叠加操作没有栅格有效 3、表达空间变化性能力差 4、不能象数字图形那样做增强处理 3.2.2 矢量数据模型与栅格数据模型比较矢量数据模型与栅格数据模型比较 l1 栅格数据的应用模型栅格数据的应用模型 3 栅格数据的组织方法栅格数据的组织方法 l1)中心点法)中心点法 l中心点法常用于具有连续分布特性的地 理要素,如降雨量分布、人口密度图等。 l2)面积占优法)面积占优法 l面积占优法常用于分类较细,地物类别 斑块较小的情况。 l3)重要性法

5、)重要性法 l重要性法常用于具有特殊意义而面积较 小的地理要素,特别是点、线状地理要 素,在栅格中代码应尽量表示这些重要 第五。 l4)百分比法)百分比法 l根据矩形区域内地理要素所占面积的百 分比确定栅格单元的代码。 四叉树编码法有许多有趣的优点: 1)容易而有效地计算多边形的数量特征; 2)阵列各部分的分辩率是可变的,边界复杂部分四 叉树较高即分级多,分辩率也高,而不需表示许多细 节的部分则分级少,分辩率低,因而既可精确表示图 形结构又可减少存贮量; 3)栅格到四叉树及四叉树到简单栅格结构的比其它 压缩方法容易; 4)多边形中嵌套异类小多边形的表示较方便。 龚健雅 基于按位彩操作的运算法

6、l点实体 l线实体 l面实体 1 栅格到矢量栅格到矢量 从栅格单元转换到几何图形的过程称为矢量化。 1) 栅格格式向矢量格式转换的目的栅格格式向矢量格式转换的目的 (1)将栅格数据分析的结果,通过矢量绘图设备输出; (2)数据压缩的需要,将大量的面状栅格数据转换为由小量 数据表示的多边形的边界; (3)将自动扫描仪获取的栅格数据加入矢量形式的数据库。 2) 矢量化过程要保证以下两点矢量化过程要保证以下两点 1)拓扑转换,即保持栅格表示出的连通性与邻接性; 2)转换物体正确的外形。 3 )多边形栅格格式向矢量格式转换)多边形栅格格式向矢量格式转换 多边形栅格格式向矢量格式转换,就是提取以相同编码

7、的栅格集合表示 的多边形区域的边界和边界的拓扑关系,并表示成多个小直线短的矢量 格式边界线的过程。 多边形栅格格式向矢量格式转换的步骤多边形栅格格式向矢量格式转换的步骤 ( 1)多边形边界提取 采用高通滤波将栅格图像二值化或异特殊值表示边界点。 (2)边界跟踪 对每个边界弧段由一个节点向另一个节点搜索,通常对每个已知边界点 需沿除进入方向的其他7个方向搜索下一个边界点,直到连成边界弧段。 (3)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的空间关系,形成 完整的拓扑结构,并建立与属性数据的联系。 (4)去除多余点及曲线圆滑 曲线光滑处理的承用算法有线性叠代法、分段三次多项视插值法、样条 函数插值法、正轴抛物等线平均加权法、斜轴抛物等线平均加权法等。 栅格格式向矢量格式转换最为困难的是边界线搜索、拓扑结构生成和多 余点去除。任伏虎博士发展了一种Double Boundary Direct Finding较好地 解决上述问题。 l矢量格式向栅格格式的转换又称为多边形填充, 就是在矢量表示的多边形内部的所有栅格赋予相 应的多边形编号,从而形成栅格数据阵列。 l矢量格式向栅格格式的转换的常用算法 l内部点扩散法 l复数积分算

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