GIS概论课件-2 空间数据结构的类型

§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。2023/2/281地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（1）格网单元在栅格数据模型中，它的基本单元是一个格网，每个格网称为一个栅格（象元），被赋予一特定值。这种规则格网通常采用三种基本形式：正方形、三角形、六边形。2023/2/282地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（2）栅格数据的来源（获取方式）A、遥感图像解译，通过对图像进行解译处理，可以得到各种专题信息，如土地利用，植被覆盖等等，这些专题信息通常就是以栅格数据的格式在地理信息系统中进行存储管理。2023/2/283地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（2）栅格数据的来源（获取方式）B、规则点采样：此方法适用于研究区不大，要求数据分辨率不高的情况。首先要将研究区划为均匀的网格，然后得到并记录每个网格的数值，即该区域的栅格数据。2023/2/284地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（2）栅格数据的来源（获取方式）C、不规则点采样及内插：由于各方面（自然条件，人力，物力，财力等等）的限制，规则布点的采样不太容易实现，采样点可以不均匀分布，每个栅格点的数值通过观测数值的内插计算得到（三角网插值、趋势面拟合、克里格插值等）。2023/2/285地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（2）栅格数据的来源（获取方式）D、可以通过矢量转栅格的运算，得到派生的栅格数据。2023/2/286地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构栅格数据结构表示的是二维表面上的力要素的离散化数值，每个网格对应一种属性，其空间位置用行和列标识。网格边长决定了栅格数据的精度。当用栅格数据来表示地理实体，不论网格边长多细，与原实体特征相比较，信息都有丢失，这是由于复杂的实体采用统一的格网所造成的。（3）格网尺寸2023/2/287地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构网格边长越小，空间精度越高，但，占用数据量呈几何级数递增。边长RR/2R/4R/16R/32格网数量NN*4N*16N*256N*1024占用数据量∝格网数量

（3）格网尺寸2023/2/288地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构一般地，可以通过保证最小多边形的精度标准来确定网格尺寸，使形成的栅格数据既能有效地逼近地理实体，又能最大限度降低数据冗余度。主要取决于实际应用中对空间数据精度的要求。（3）格网尺寸选择合理的栅格边长？2023/2/289地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格单元代码在决定栅格代码时要尽量保持地表的真实性，保证最大的信息容量。决定栅格单元的代码，一般可采用以下几种方法：中心点法、面积占优法、重要性法、百分比法2023/2/2810地理信息系统概论例：图示的一块矩形地表区域，内部含有A、B、C三种地物类型，O点为中心点，将这个矩形区域近似地表示为栅格结构中的一个栅格单元时，如何确定栅格的“属性值”？2023/2/2811地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格单元代码中心点法面积占优法重要性法百分比法2023/2/2812地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格单元代码中心点法：用处于栅格中心处的地物类型或现象特性决定栅格代码，例图所示的矩形区域中，中心点O落在代码为C的地物范围内，按中心点法的规则，该矩形区域相应的栅格单元代码为C，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。2023/2/2813地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格单元代码面积占优法：以占矩形区域面积最大的地物类型或现象特性决定栅格单元的代码，例图中，B类地物所占面积最大，故相应栅格代码定为B。面积占优法常用于分类较细，地物类别斑块较小的情况。2023/2/2814地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格单元代码重要性法：根据栅格内不同地物的重要性，选取最重要的地物类型决定相应的栅格单元代码，假设图中A类是最重要的地物类型，即A比B和C类更为重要，则栅格单元的代码应为A。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，如城镇、交通枢纽、交通线、河流水系等，在栅格中代码应尽量表示这些重要地物。2023/2/2815地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格单元代码百分比法：根据矩形区域内各地理要素所占面积的百分比数确定栅格单元的代码，如可记面积最大的两类BA，也可以根据B类和A类所占面积百分比数在代码中加入数字。2023/2/2816地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格数据结构的主要存储类型A、栅格矩阵结构(Grid)

用二维矩阵形式表示栅格数据的每一个单元的数值。2023/2/2817地理信息系统概论优点：结构简单，易于处理。缺点：随着空间分辨率的提高，所需存贮空间迅速递增。 因此，栅格数据的存储需要压缩。2023/2/2818地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格数据结构的主要存储类型B、游程编码结构

(Run-lengthEncode)

游程指相邻同值栅格的数量，游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，并记录合并后栅格的值及合并栅格的长度的一种压缩编码。2023/2/2819地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格数据结构的主要存储类型 游程编码结构的建立方法是：将栅格矩阵的一行数据序列x1,x2,…,xn，映射为相应的二元组序列：（Ai，Pi），i=1，2,…,k，且k≤n。 其中，A为属性值，P为游程，i为游程序号。

2023/2/2820地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2255275577755555序号二元组序列1(5,4)2(7,3)3(5,1)4(2,1)5(7,1)6(5,2)7(2,2)8(5,2)2023/2/2821地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构（4）栅格数据结构的主要存储类型C、四叉树结构(QuadTree)

将空间区域按照四个象限进行递归分割（2k×2k，k≥1），直到子象限的数值单调为止。凡数值呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。2023/2/2822地理信息系统概论§3空间数据结构的类型000000000000000000000000000001001111110011111100111100001111000000000000000000100111001100000000002023/2/2823地理信息系统概论§3空间数据结构的类型000000000000001001110011000000000000000001110002023/2/2824地理信息系统概论§3空间数据结构的类型0000000111000612139101178145232023/2/2825地理信息系统概论§3空间数据结构的类型61213910117814523162345111213789102023/2/2826地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构四叉树的存储结构类型 ①常规四叉树编码的存贮 ②线性四叉树编码的存贮2023/2/2827地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构①常规四叉树编码的存贮每个结点存储： 四个孩子指针； 一个双亲指针； 一个数值。162345111213789102023/2/2828地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构②线性四叉树编码的存贮 结点按莫顿码（地址编码）的顺序，存储： 一个莫顿码（MortonCode）； 一个结点大小； 一个数值（0值结点不存储）。2023/2/2829地理信息系统概论§3空间数据结构的类型2.栅格数据结构16234511121378910MortonSizeValue14*4142*2181*112023/2/2830地理信息系统概论§3空间数据结构的类型3.矢量与栅格一体化数据结构

矢栅数据一体化结构的实质是将矢量方法表示的线性实体，除记录原始取样点之外，还记录中间包含的栅格，使其既保存矢量特性，又具有栅格性质。由于栅格数据的结构的精度低，通常用细分格网的方法，来提高点、线、面状目标边界线数据的表达精度。2023/2/2831地理信息系统概论§3空间数据结构的类型4.栅格数据矢量数据的比较

优点缺点矢量数据1）数据结构紧凑1）数据结构复杂2）便于网络分析2）不利于叠加分析

3）图形显示质量好精度高3）不易同RS结合

4）便于面向对象的数据表示4）硬软件技术要求高栅格数据1）数据结