第四章：栅格数据模型

第四章：栅格数据模型提纲栅格数据模型要素1栅格数据类型2栅格数据结构3栅格数据压缩4栅格数据转换与综合5一、概述栅格数据模型是基于空间划分或铺盖的空间被划分成大量规则的或不规则的空间单元，称为象素(Cell或Pixel)，依行列构成的单元矩阵叫栅格(Grid)三角形方格六角形每个单元通过一定的数值表达方式（如颜色、灰度级）表达诸如环境污染程度、植被覆盖类型等空间地理现象对同一现象，也可能有若干不同尺度、不同聚分性的铺盖1.栅格数据模型要素2.栅格数据模型栅格数据模型1.栅格数据模型要素把单元值依行列组织成一个矩阵（栅格，Grid)场和地面该怎么表达呢？1.栅格数据模型要素多层栅格数据波段1.栅格数据模型要素栅格数据组织方法1.栅格数据模型要素二栅格数据建立（1）空间划分坐标系确定（原点与坐标轴）方格大小确定（2）数据采样（栅格代码值的确定）面积占优中心归属长度占优重要性2.常用栅格数据遥感影像属于典型的栅格结构，每个象元的数字表示影像的灰度等级3.栅格数据结构彩色航空图像红外航空图像2.常用栅格数据类型数字高程模型2.常用栅格数据类型数字正射影像图（DOM）2.常用栅格数据类型二值扫描文件2.常用栅格数据类型数字栅格地图2.常用栅格数据类型其他图形文件TIFF、GeoTIFF、GIF、JPEG特定软件的栅格数据EadrsImageArcGISgrid（１低）直剃接编社码法（２税）游凯程长挽度编侨码（３煮）块烫码（４数）链长码（５逼）四牲叉树3.栅格扰数据坐结构（１饥）直链接栅枯格编随码结父构直接拒栅格贺编码修结构踪蝶，也潜可以昂理解揪为栅还格矩元阵结键构，量指对枪栅格兆数据划不用投压缩雀而采番取的泼编码以形式步骤架如下偶：栅格健像元鞭组成径栅格条矩阵困，用召像元那所在炎的行沙列号酱来表主示其器位置蜘。通悦常以盘矩阵刚左上当角开蛋始逐另行逐男列存粱储，决记录允代码可以赵每从疑左到尺右逐坐像元尤记录肝，也竭可以尘奇数滑行从挨左到渠右而俩偶数葬行由罪右到括左来鸽记录3.栅格梨数据迟结构（１际）直钱接栅愧格编杜码结瓶构一些尽常用躺的栅丸格排罗列顺征序3.栅格屠数据舱结构（２围）游研程压趟缩编艘码结虽构游程粪指相钓邻同峰值网寇格的之数量最，游常程编关码结访构时炕逐行惭将相滴邻同护值的巨网格磁合并鲜，并撇记录土合并禽后网每格的酒值及抱合并经网格王的长关度，出其目明的是渡压缩链栅格般数据干量，和消除厘数据需间的束冗余3.栅格木数据费结构建立风方法：将编栅格净矩阵斧的数远据序急列X1魂,X愚2,亿X3朝…Xn，映控射为等相应拿的二爷元组层序列瞎（Ai馆,P已i）,i杆=1异…k限,且K≤近N.A为属毙性值P为游唤程K为游钥程序帖号适用轨于二切值图肆像的押表示（２糊）游也程压桌缩编赚码结六构游程横长度金编码摸方法留，数火据多雪，且禾有重捐叠时姥，用泄游程畅压缩仓编码李可压汪缩数卵据量游程把编码艘能否姻压缩霜数据托量，迫主要需决定声于栅疤格数希据的窝性质碗，通蕉常可乓通过评事先遵测试病，计逗算图筋的数往据冗才余度Re3.栅格号数据歉结构21（２纯）游烟程压狐缩编刘码结采构游程盖长度着压缩呼编码接步骤猎：在同鸟一行梯内先先按列雅扫描贿，如嫩果整习行的升单元敞值都汽相同子，那含么单绒元组访、长控度（鸽一般池取列撞数）篇，行宽号记中下后居，这选一行挽就扫床描完爸毕。若从消第一干列开救始到五某列外单元粘值有鸭变化发，就善将前轨面取还值相异同的坑列数撤和该魄值记利下，泽及编营码为赴单元纵值，受长度亲（列授数）亚，行莲号，家专业叔上称赔作一炒个游涝程（及或往奏程）炸。然后主再扫逃描，临随后夜把行令内某健一段考取值荷相同糖的单塘元值机组成帖一游秘程，喷直到稳该行硬结束塑，并铃逐行轮地将晨网格难都扫起描完渡毕，仗以下管表为傍例。3.栅格桨数据恒结构只在骨各行越（或孩列）佩数据贩的代深码发探生变怖化时叹依次记录该代舌码以宋及相糖同代盆码重陵复的泊个数；0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333沿行方蛾向进攻行编研码：(0，1），泉（2，2），彻（5，5）；滚（2，5），羡（5，3）；马（2，4），狼（3，2），群（5，2）；辉（0，2），桃（2，1），齐（3，3），勒（5，2）；指（0，2），现（3，4），趣（5，1），夸（3，1）；节（0，3），下（3，5）；密（0，4），贩（3，4）；寄（0，5），甘（3，3）。3.栅格湿数据小结构逐个冬记录继各行境（或盖列）代码徐发生瓜变化虚的位额置和相应旺代码0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333沿列方隐向进仙行编轿码：(霉1，0），仗（2，2），趟（4，0）；瓣（1，2），夏（4，0）；汇（1，2），逼（5，3），荣（6，0）；脖（1，5），园（2，2），夫（4，3），生（7，0）；嚷（1，5），你（2，2），急（3，3），态（8，0）；秆（1，5），龄（3，3）；贪（1，5），蹲（6，3）；弄（1，5），歼（5，3）。3.栅格臭数据速结构（３观）块哗码游程蛮长度希编码指扩展毁到二妻维的听情况族，采践用方事形区净域作悼为记帜录单屯元，同每个挺记录蚕单元阁包括售相邻象的若帆干栅殖格，箭数据略结构药由初年始位箱置（片行、裕列号熊）和匆半径抱，再厦加上威记录射单位锐的代泛码组车成具有损可变瓜的分葱辨率雨，即价当代吹码变翠化小够时图仁块大陶，就员是说蚀在区猫域图醒斑内借部分个辨率萝低；采反之想，分运辨率瓶高以湖小块像记录南区域挠边界联地段波，以绿此达裹到压宅缩的碍目的与游可程长资度编眯码相筋似，投图斑枪越大甚，压秧缩比趟越高擦；图届斑越序碎，抹压缩旦比越命低在合并衬、插漠入、哗检查搜延伸限性、基计算使面积等操告作时可有明亚显的佣优越宝性在某违些操致作时拥，则选必须吐把游盾程长舌度编基码和络块码鹿解码碍，转逗换为银基本寨栅格肢结构袭进行3.栅格屈数据财结构（３过）块决码示宽例0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333（1，1，1，0），浓（1，2，2，2），迟（1，4，1，5），社（1，5，1，5），庄（1，6，2，5），你（1，8，1，5）；队（2，1，1，2），翼（2，4，1，2），由（2，5，1，2），瘦（2，8，1，5）；选（3，3，1，2），园（3，4，1，2），乳（3，5，2，3），砍（3，7，2，5）；作（4，1，2，0），鸽（4，3，1，2），箩（4，4，1，3）；壳（5，3，1，3），当（5，4，2，3），座（5，6，1，3），齐（5，7，1，5），以（5，8，1，3）；博（6，1，3，0），事（6，6，3，3）；耗（7，4，1，0），仍（7，5，1，3）；陪（8，4，1，0），航（8，5，1，0）。3.栅格斥数据汉结构26（５只）四季叉树毙编码基本疤思想晶：是根洁据栅名格数不据二摄维空尤间分纱布的井特点梨，将锁空间茅区域记按照4个象半限进雁行递卡归分纹割（2n他×2帽n，且n>工1），远直到说子象泰限的叉数值孕单调拘为止坐，最毙后得执到一策棵四扛分叉杆的倒声向树贝。根结环点：最上莫面的吧一个阳结点萝，它葡对应庙于整狠个图尘形。叶子膛结点林：不能晶再分荷的结血点，允可能从落在督不同棍的层婆上。3.栅格钻数据唇结构（５烛）四完叉树缩慧编码如果劲该单责元内迹有不茎同性岩质的跑多边住形，极则将卖单元脂分成栗四个来大小趣相同四的二绍级单生元，疾然后惨再分泻别判拘断这匹四个知二级赢单元啄中是怠否还翼有不行同性烤质的鞭多边固形，今若其锋中某急个二热级单肃元中武有不有同性踢质的桥多边螺形，抚则再冷划分报成四煮个大纺小相赏同的捐三级团单元迫。这稼种逐妄级一分荒为四的方橡法，称一直矿分到拒预定销的最盆高分裙辨率肚为止朝。3.栅格钉数据然结构0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333①②③④⑤⑥⑦跌⑧⑨典⑩1112131415161718192021222324252627282930313233363738393435400馋0判0033谷3击0援3保3诵33乎3示5扯3法0据0刺2茅22熄3如2梨2控2数2退0聋22隶2滨2齐5赌2益5演5燥53降33良5椅5西南东南西北东北（５箱）四映叉树稿编码3.栅格恋数据予结构（４疑）四滚叉树壶编码从根饲结点妙到叶隆结点鸡的路点径可凳以按早照象溪限递肤归分印割的趋顺序菊编号尚进行革；用0，1，2，3分别脸表示SW唇S傲E胸NW朝N慰E四个柿象限眠的编腰号；只是刻每个碰子象忧限子上结点友编号屑的前之缀必验须为送其父寄象限晚（父吩结点浇）的胆编号3.栅格制数据守结构30（４条）四塘叉树过编码位于汇结点滔层次繁较高哲的子荐象限村尺寸猴较大均，说伴明其端分解绿深度核小，彻也即丝式分割壤次数六少，盘而低嗽层次右上的慕象限仔尺寸拜就较馅小，碎反映插其分绒解深窄度大闸即分脸割次娱数多这样软编码女后，恐可反侨映出久整个临图形茫区域息的空惩间地慌物分沸布情刚况，拴在某师些位跳置上折单一驴地物鼓分布策较广妈，则捞采用蚁较少摔的分厕割次悟数。种在地王物较回复杂库，变冠化较厌大的妥区域案，则判用加静深分渣解深锣度，锣增加士分割扶次数碑的方燥式编到码。3.栅格财数据颜结构（５遇）链肉式编银码又称谣为霍超夫曼敲编码指将耳线状即地物低或区贩域边乖界表茅示为乏：由践某一麦起点判和一题系列犯在基矮本方得向上楚的单但位矢贤量组咏成单位哭矢量葵的长难度默傅认为啄一个哀栅格很单元甲，每钩个后轻续点含可能笔位于嫂其前葡续点医的8个基该本方离向之肯一。3.栅格贱数据片结构链码恶编码：2，2，6，7，6，0，6，5123450760500000000500000000000000500000000550000000500000050000000000000链码逗编码蝴示例链式歇编码刺的前颗两个居数字婶表示森起点伐的行回、列豪数，梢从第萝三个少数字民开始吸的每厨个数埋字表炊示单次位矢撤量的拘方向辣，八逼个方袋向以0—内7的整供数代辱表。33（５扶）链纸式编伴码具体她编码结过程威为：自上俭而下纱，从允左向灵右寻冬找起气始点塑，值牙不为乘零，翠且没但有被痰记录户过得抗点为侍起始请点，榜记下棵该地宫物的意特征踏码及胳其点示的行么列数按顺月时针窑方向绳寻找摊相邻拍的等薪值点坛，并富按八薪个方优向进刷行编中码。对于悟已经柱被记叠录的钟栅格刃单元激，可柔将其疲属性躁代码把值置羽为零庙。如跳果遇粥到不示能闭绍合线衰段，镇结束蜂后可览返回付到起井始点村，重载新开吨始寻栗找下引一个匠线段修。3.栅格纽奉数据含结构栅格铅数据贸编码该方法看总结对数欣据的波压缩设编码累是以昏增加台运算谁时间冶为代裙价的直接网栅格趟编码涉简单黎明了缠，可累直观僵地反彻映栅撤格图支像数粱据，坟但数底据冗惧余太远大游程注压缩岔编码刃在很圣大程慈度上盐压缩叨数据净，也恰可较研大限恨度的与保留猾原始白栅格议结构庆，而趋且编督码解霞码容速易链式典编码梁的压砌缩效巡寿率较气高，傲已接番近矢雷量结佛构，培对边鞠界的虑运算华比较洲方便妙，但速是不炉具备渐区域宝的性剩质，忽区域裂运算信较困营难四叉提树编表码有商区域言性质番，压捏缩效咱率比援较高典，可厚进行孟大量瓦的图焦形图庆像运星算，差且效惩率较果高，窃使用谁日益榨广泛鬼。3.栅格掉数据头结构3.栅格被数据昌结构文件凭头编码奥方法波段匪数区域弱范围单元告值数携据类质型表示教无数团据的村代码最大抛值、宏最小行值、腹平均溉值等4.栅格榨数据羡压缩栅格材数据翼一般胃需要扮相当挥多的衡存储卷空间数据尺压缩定义筑：从层所取绵得的没数据污集合S中抽窃出一估个子缴集A，这难个子薪集作狗为一果个新悉的信结息源委，在很规定尊的精贤度范凳围内躬最好资地逼花近原免数据基集合分类品：有哥损压珠缩、锁无损锹压缩意义肢：数尚据存盒储、洪数据仆传输被、网天络制杰图5.数据锦转换班与综枪合5.数据捡转换喷与综范合栅格晃化：容矢量睬数据浮转换匠为栅甲格数袭据空间竖划分指定妥格网战坐标航原点苦及坐谦标轴肝朝向确定知格网筋尺寸改变氧点、捐线及除多边领形边朽界的鬼像元耽值用多志边形霉属性较值改艘变多鉴边形废边界睛内部那所有意单元5.数据距转换需与综茂合栅格码化误冬差栅格我分辨窜率边界平复杂研性执行爷算法5.数据长转换不与综茎合矢量衡化栅格乔数据矢量古数据线的昼细化线的板提取拓扑范关系治的重国建当前腹主要悄的数闻据获井取方说式5.数据学转换套与综故合矢—栅一杰体化暮数据位结构1、点担状地语物和半结点妖的数叫据结偷构根据躬基本疏对点秀状地现物的中约定(点仅蔑有位魂置、顷没有输形状毅和面贿积),只要将点妇的坐易标转皱化为色地址衡码M1和M2这种环结构简单坑灵活，便评于点缎的插带入和胀删除窃，还划能处序理一倡个栅抓格内激包含统多个彼点状近目标临的情暮况5.数据谜转换猎与综锻合2、线瓦状地岁物的巾数据瞎结构线状葛地物经过姜的所橡有栅钻格的羊地址全部懂记录枪下来一个死线状拢地物偷可能奏有几哀条弧佳段组病成，钳所以织应先默建立矩一个萍弧段跟数据敲文件弧ID起点ID终点ID左域ID右域ID中间点坐标（M1,M2）序列3、面恢状地岸物的笛数据专结构记录边界面域淋信息叶则由线性牛四叉螺树或配二维追行程匹编码表示二维督行程钞编码中的扎属性氧值可湖以是叶结中点的眯属性爸值，也同可以庆是指向馒该地迫物的碍下一枕个子崇块的厘循环早指针5.数据响转换悟与综李合链接竟情况5.数据串转换铸与综宇合用循滩环指弹针将赴同属再于一费个目师标的援叶结就点链借接起也来5.数据素转换值与综对合带指属针的喉二维夺行程艘编码5.数据越转换处与综沈合二维性行程辱编码面状班地物拳及其中数据商结构多边形标识号关联弧段面块头指针…….…………30018128，125，1260………….……………01451620236789121011二维行程M码循环指针属性值二维行程M码循环指针属性值087128161220160203625485.数据萍转换娇与综魔合5.数据庸转换乱与综蛮合4、复惭杂地潜物的姨数据辞结构由几渔个或索几种耳点、坝线、怕面状阵简单墨地物边组成淡的地棒物称阴为复悼杂地温物,用一螺个标真识号构表示例如戚将一赚条公族路上椅的中筑心线铁、交角通灯糟、立仰交桥取等组涨合为仔一个吸复杂押地物常见遵的矢衣量栅值格混笨合数原据结壮构形指式5.数据罚转换钞与综腰合1、分留离式约矢栅住一体兄化数蜜据结栗构最简绳单最届直接戴的形烈式是寺矢量金栅格砍数据吉不作养任何愈特殊缝处理荣，分漂别与裂它们序各自却的数锄据结敌构存畜储需要杠时将旨它们遵调入脚到内秆存，世进行止统一港的显镜示、广查询块和分暂析2、基吴于线姐性四衡叉树杯的一酱体化堤数据忆结构线性店四叉纽奉树只存耍贮最后叶叶结啦点的穴信息,包括很叶结裳点的粱位置肿、深停度和赔本结脚点的锻属性债或灰箩度值线性阶四叉迫树叶农结点错的编宝号需施要遵销循一糟定的村规则夹，这饮种编凝号称次为地粮址码角，它脉隐含刘了叶唇结点眯的位蜻置和妄深度轻信息最常怖用的干地址猫码是型四进聪制或霞十进晌制的Mo娘rt嫩on码5.数据钱转换戚与综躁合5.数据男转换留与综痕合5.数据讲转换虫与综呀合把一嘴幅2n梨×2仓n的图钳像压役缩成减线性途四叉半树的服过程厘为：按Mo隶rt户on码把督图象庭读入样一维追数组相邻捞的四仓个象迈元比壮较，刺一致屑的合军并，典只记厨录第尽一个眉象元典的Mo影rt伯on码比较毯所形幸成的蓬大块至，相喉同的挤再合拿并，呢直到载不能先合并限为止5.数据齐转换筝与综查合2、基怒于线怜性四涨叉树枣的一果体化沫数据翁结构对用勉上述霜线性况四叉启树的辟编码晨方法躲所形初成的却数据娇还可候进一窗步用琴游程任长度台编码挥压缩解码应时，严