矢量和栅格数据模型

电子地图分析与导航矢量和栅格数据模型《电子地图分析与导航》课程组目录CONTENTS矢量数据结构栅格数据结构0102矢量数据结构011.简单数据结构在简单数据模型中，空间实体以基本的空间对象（点、线、面）为单元进行单独组织，不存储任何空间关系。其中应用最简单的是面条（spaghetti)结构，构成多边形边界的各个线段，以多边形为单位进行组织，对点、线、面都单独编码并记录坐标的一种数据结构。01矢量数据结构1.简单数据结构【优点】编码容易、数字化操作简单和数据编排直观【缺点】相邻多边形的公共边界要被数字化和存储两遍，节点在数据库中被多次记录，不仅造成数据冗余，还容易造成数据的不一致，引起严重的匹配误差，可能导致输出的公共边界出现间隙或重叠每个多边形自成体系，缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系岛只作为一个单图形，没有建立与外界多边形的联系难以检查多边形边界的拓扑关系正确与否，如是否存在间隙、重叠、不完整的多边形（死点）或拓扑学上不能接受的环（奇异多边形）等问题01矢量数据结构1.简单数据结构【具体实现】方法1：点数据文件（点号、XY坐标）+多边形数据文件（多边形ID、点号串、类别码）方法2：点数据文件（点号、XY坐标）+多边形数据文件（多边形ID、坐标串、类别码）01矢量数据结构1.简单数据结构01矢量数据结构1.拓扑数据模型特点：点是相互独立的，点连成线，线构成面。每条线起始于起始结点（FN),止于终止结点（TN),并与左右多边形(LP和RP)相邻接。构成多边形的线又称为链段或弧段，两条以上的弧段相交的点称为结点，由一条弧段组成的多边形称为岛，不含岛的多边形称为简单多边形，含岛的称为复合多边形优点：编辑和查询的速度快，有利于空间分析，消除了重复线。缺点：显示速度慢，创建拓扑需要耗费比较长的时间，01矢量数据结构2.拓扑数据模型01矢量数据结构栅格数据结构0202栅格数据结构1.完全栅格数据结构【原理】完全栅格数据结构（也称编码）将栅格看作一个数据矩阵，逐行逐个记录栅格单元的值【方法】可以每行都从左到右，也可奇数行从左到右而偶数行从右到左，或者采用其他特殊的方法【优点】1.它不采用任何压缩数据的处理，因此这是最简单、最直接、最基本的栅格组织方式2.通常这种编码为栅格文件或格网文件02栅格数据结构1.完全栅格数据结构02栅格数据结构2.普通栅格的存储方式基于栅格方式：以栅格为存储单元，只存一个矩阵，矩阵中的一个格子存多个属性值（层属性）基于层方式：以层为存储单元，存储多个矩阵，矩阵中的一个格子只存一个属性值基于面域的方式：以层为存储单位的基础上，再以多边形为存储单元，一个多边形存储它区域内的所有栅格值02栅格数据结构2.普通栅格的存储方式02栅格数据结构3.游程长度编码【游程】相邻同值网格的数量【游程长度编码结构】栅格数据无损压缩的重要方法【基本思想】对于一幅栅格数据，常有行、列方向相邻的若干点具有相同的属性代码，因而采取某种方法压缩重复的个数【目的】压缩栅格数据量，消除数据间的冗余【压缩过程】叫二元组映射02栅格数据结构3.游程长度编码02栅格数据结构4.四叉树数据结构what：栅格数据压缩的方式what：四分之一的划分，直到子区内属性相同【思路】对栅格数据进行压缩的一种方法将一幅是栅格数据层分为四个部分，逐块检查格网属性值如果子区所有格网属性相同，则停止再分，此时该子区不论大小，均作为最后的存储单元。否则，便继续将子区分为4个子区，依次检查下去通过这样，实现对数据的压缩02栅格数据结构4.四叉树数据结构02栅格数据结构4.四叉树数据结构线性四叉树（Morton码）线性四叉树则只存贮最后叶结点的信息，包括叶结点的位置编码/地址码、属性或灰度值线性四叉树地址码，通常采用十进制Morton码（MD码）【优点】压缩效率高，压缩和解压缩比较方便阵列各部分的分辨率可不同，既可精确地表示图形结构，又可减少存储量，易于进行大部分图形操作和运算【缺点】不利于形状分析和模式识别，即具有图形编码的不定性如同一形状和大小的多边形可得出完全不同的四叉树结构02栅格数据结构4.四叉树数据结构线性四叉树（Morton码）MD码对一个位置进行唯一的标识行列二进制进行交替获得一个二进制的MD码（列是第一位），然后再将二进制的MD码转成十进制02栅格数据结构5.链码结构链码数据结构首先采用弗里曼（Freeman）码对栅格中的线或多边形边界进行编码，然后再组织为链码结构【优点】有效地压缩了栅格数据，尤其对多边形的表示最为显著链式编码还有一定的运算能力，对计算长度、面积或转折方向的凹凸度更为方便比较适于