GIS的数据结构学习教案

1、会计学1GIS的数据结构的数据结构点（Point, 0维）：一对坐标（x,y) 和至少一个属性，逻辑上不能再分（几何点或抽象点）。 如：道路交叉点，小比例尺地图上的城市，LANDSAT影象上一个点（像元）为实地79*79m的区域。线（Line, 1维）：一个（x,y)坐标对序列，表示具有相同属性（至少一个）的点的轨迹。面（Surface, 2维）：由坐标对序列或边集表示的具有相同属性的点的集合。面内每个点至少具有一个相同的属性。如土壤、植被、行政区等。第1页/共54页2.2 地理（空间）数据的及其特征一一. GIS的空间数据的空间数据(Spatial Data)：是有关地理实体在几何空间中的位

2、置和空间相互关系的数据。 （GIS的操作对象，建立GIS的第一步）类型：（1）地图数据：普通，专题。精度高； （2）影像数据：卫片，航片。多时相，多光谱，多分辨率； （3）地形数据：DEM等； （4）属性数据：来源于调查、实测、资料、解译等； （5）元数据：有关数据的数据，对数据的有用的描述；第2页/共54页二.空间数据的基本特征包括三个相互联系的方面：定位数据，拓扑关系，属性特征。（统称为地理空间数据 /地理数据）1、 定位数据（Positioning Data,某坐标系下）： 点(Point)：（x，y）；线(Line)：（x1，y1）, (x2,y2) ,(xn，yn） 面(Surfac

3、e)： 坐标对序列或边集表示的闭合多边形。第3页/共54页第4页/共54页2、 实体间的拓扑关系(Topo Relationship between Spatial EntitIes)拓扑关系：描述空间实体之间的相互关系。包括：（1）拓扑邻接： 同类元素间；点、线、面的各自邻接关系 （图26）第5页/共54页（2）拓扑关联：不同元素之间的关联。 如：点与弧段的关联；多边形与弧段的关联（3）拓扑包含：同类但不同级元素之间的包含。 简单包含；多层包含；等价包含（图27）第6页/共54页 结点、弧段、多边形之间拓扑关系表达 结点 弧段 N1 N2 N3C1,C3,C6C1,C2,C5C2,C3,C4

4、弧段起结点终结点左多边形右多边形C1C2C3N2N3N1N1N2N3P1P2P3 多边形 弧段 P1 P2 P3C1,C6,-C5C2,C5,C4,C7C3,-C4,-C6N2N1N3N5N4C1C3C6C4C5C7C2P1P2P3P4第7页/共54页区域定义(Area Definiting ) ： 由一组线来定义多边形。（比用坐标对序列好） 第8页/共54页 多边形邻接性(Adjacency)判断1）判断两多边形是否邻接，及其公共边界；2）判断组成某多边形的所有边界。第9页/共54页 弧段连通性(Connectivity)判断对弧段连通性的判断，有助于路径搜寻和网络分析。1）与某弧段连通的两

5、结点的判断；2）与某结点连接的所有弧段的判断；3）回路构成判断第10页/共54页3、 实体的非几何属性(Non-geometric Attribute of Entities) 对地理实体的有意义信息的描述。通常是给每个实体及其属性数据赋予一个公共识别符使之联系起来。 属性分为定性描述与定量描述两种。 1） 属性数据的重要性 ： 属性数据和空间数据是GIS中紧密联系的两部分内容。在属性数据的支持下，空间数据就不再是仅具有几何意义的图形或像元，而是有地理意义的实体。地理分析、地理统计等空间操作都是通过属性数据（与图形数据的结合与联系）而得以实现的。第11页/共54页2） 属性数据的获得：属性数据

6、的获得： 统计，调查，观测,分类编码，遥感影像分类提取等。3） 属性数据与图形数据的联接：属性数据与图形数据的联接： 通过相应图素（点，弧段，多边形）的编号与图形建立联系。属性数据的内容要么直接记录在图形数据中，要么单独以某种结构存储，通过指针或关键码与图形数据连接。4）属性数据的编码）属性数据的编码： 为便于存储和管理，可以对属性数据进行必要的编码。使之管理效率高，尽量专业化、标准化，便于共享和扩展。第12页/共54页三、空间数据的计算机表示第13页/共54页2.3 空间数据结构的类型空间数据结构的概念： 是指计算机存储、管理和处理地学图形的逻辑结构。空间数据结构的基本类型： 矢量结构：面向

7、地物。每个目标都直接赋有位置、属性和拓扑。 栅格结构 ：离散点，没有直接建立位置与地物的关系。要建立 地物，需遍历栅格矩阵查找。不能建立拓扑关系。 （混合结构） 正研制：栅格-矢量一体化结构 第14页/共54页一、矢量数据结构通过记录坐标，用点、线、面等基本要素精确地表示各种地理实体。 （由于线段由具有起、终点坐标的线段组成，具有方向性，故称为矢量结构）。1.简单结构(坐标序列法)（1）以点、线、面为单元组织数据。直观，数字化简单（面条结构）；（2）公共边界数字化和存储两次，冗余和不一致；（3）点、线、面有各自的各自的数据，无拓扑关系。第15页/共54页2、拓扑结构特点：点相互独立，点连成线，

8、线连成面。定义： 弧段：构成多边形的线。是数据组织的基本对象。 结点：两条以上弧段相交的点。 岛：一条弧段构成的多边形。数据结构： 弧段：弧段标识码，FN，TN，LP，RP 结点：结点号，坐标，与该结点连接的弧段标识码 多边形：多边形标识码，组成该多边形的弧段标识码第16页/共54页第17页/共54页第18页/共54页第19页/共54页第20页/共54页第21页/共54页第22页/共54页照此，生成的栅格数据图与原图的比较第23页/共54页4.栅格数据结构的几种类型栅格数据结构的几种类型（1）栅格矩阵（无压缩）第24页/共54页（2）链码：用起点和一系列在基本方向上的走步来描述线或边界。第25

9、页/共54页（3）游程编码：将相邻等值的像元合并，记录属性和游程。（通过解码，可以恢复为原始的栅格矩阵格式）第26页/共54页第27页/共54页第28页/共54页（4）四叉树：将图象按四个象限递归划分，直到属性单一。第29页/共54页（检测、运算量大，速度慢）第30页/共54页第31页/共54页第32页/共54页第33页/共54页第34页/共54页第35页/共54页第36页/共54页第37页/共54页第38页/共54页第39页/共54页第40页/共54页第41页/共54页1）矢量结构精度高；存储量小；易建拓扑关系，擅长管理线状地物和拓扑关系搜索，易于网络分析；空间位置表达明显，属性隐含；图形显示质量好。 但数据结构复杂，叠加操作困难，空间分析能力较差。（2）栅格结构精度稍低；图形数据量；难于建拓扑；属性表达明显，位置隐含；图形显示的可视性不如矢量。