GIS 第2部分 地理信息系统的数据结构

第二章地理信息系统的数据结构地理空间及其表达地理空间数据及其特征空间数据结构类型空间数据结构建立第一节地理空间及其表达一、地理空间：

地球上物质、能量、信息在形式与形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局，以及在时间上的延续。建立在地理空间坐标系基础上地理坐标（经度、纬度）是描述地理空间信息最直接的方法。1、地理空间坐标系地理坐标系是以地理极(北极、南极)为极点。通过P点作椭球面的垂线，称之为过P点的法线。法线与赤道面的交角，叫做P点的纬度α（Latitude）

。过P点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角，叫做P点的经度λ（Longitude）。1、地理空间坐标系地理坐标系（GeographicCoordinateSystem,GCS）

基于球形单位（Degree），通过纬度（Latitude）和经度（Longitude）记录地理实体在地球上的空间位置。投影坐标系（ProjectionCoordinateSystem,PCS）参数：椭球（Spheriod）基准面(Datum)投影参数椭球及其中心所在位置（大地水准面）的组合称为基准面。大地水准面:相对于基准面的地球半径测量。小尺度（洲、国家等）范围采用各地相应的基准面。投影变形长度变形面积变形角度变形地图投影：投影实质投影面地球地图投影：通过一系列数学公式，将纬度和经度转换为平面x,y坐标后，地理坐标系成为投影坐标系。圆柱投影横向切倾斜圆柱投影方式切圆锥投影割圆锥投影几种常见的投影兰勃特(Lambert)投影是等角正轴切（割）圆锥投影；墨卡托(Mercator)投影是等角圆柱正轴切投影；高斯

克吕格(Gauss-Kriiger)是等角圆柱横轴切投影；

我国地形图有:北京54坐标系(3º带、6º带)

西安80坐标系亚尔勃斯(Albers)是等积正轴切（割）圆锥投影。UTM投影（UniversalTransverseMercatolProjection，即通用横轴墨卡托投影）高斯—克吕格投影示意图地形图分幅我国的大地坐标系我国现有大地坐标系：1954北京坐标系——高斯-克吕格投影1980年国家大地坐标系——高斯-克吕格投影选用1975年国际大地测量协会推荐的国际椭球赤道半径=6378140.0000000000m极半径=6356755.2881575287m地球扁率=1/298.257原点：

陕西省泾阳县永乐镇——西安原点地图投影：我国常用地图投影1：100万：兰勃特投影（正轴等积割圆锥投影）大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃特投影1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5万、1:1万、1：5000采用高斯—克吕格投影。GIS中地图投影GIS以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地理信息则在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。GIS数据库中地理数据可以地理坐标和投影坐标存贮。两者可以相互转换。GIS中，地理数据的显示制图可根据用户的需要而指定投影方式。当所制地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，最好采用国家基本系列地图所用的投影。2、地图比例尺（Scale）比例尺的含义：制图区域较小，比例尺的含义是图上长度与相应地面长度的比例；

制图区域较大时，这种地图比例尺一般是指在地图投影时，对地球半径缩小的比率，称为主比例尺。我国地图比例尺分级系统：大比例尺：1：500—1：10万中比例尺：1：10万—1：100万小比例尺：〈1：100万3、ArcGIS建立坐标系统信息坐标系统的信息用于描述空间数据坐标特性。亦称“空间参考”在ArcGIS中，可以在新建数据时定义坐标系统信息，也可以利用DefineProjection工具对已有的数据定义坐标系统信息。

对于文件形式的数据，定义投影后将产生一个投影文件（*.prj），投影文件是一个文本文件；对数据库形式的数据，定义投影后，将把坐标系统信息增加到空间参照表中。坐标系统的定义有三种方式：选择预定义的坐标系统（在ArcGIS中，有几百种已定义的坐标系统）。从其它数据（有坐标系统定义）中输入坐标系统。创建一个新坐标系统。3、ArcGIS建立坐标系统信息ArcGIS中定义空间参考（投影坐标系统）界面选择预定义的坐标系统定义新的坐标系统建立坐标系统信息一方面可以更好地认识数据；另一方面，可以在视图窗口中实现空间坐标的实时转换，并以新的坐标系统输出。（如增加的第二个图层数据与第一个图层数据的坐标不一致，第二个图层数据自动转换空间坐标与第一个图层数据的坐标一致）3、ArcGIS建立坐标系统信息3、ArcGIS坐标系统变换坐标系统的变换包括：不同基准（Datum）地理坐标的相互转换地理坐标与投影坐标转换（可以包括Datum转换）不同投影坐标转换（可以包括Datum转换）未定义（或未知）坐标与已定义坐标的转换坐标系统的变换将产生空间坐标的变化，即产生新的空间数据。在ArcGIS中，可以利用Project工具实现已知坐标系统信息数据的相互转换，也可以利用几何校正模块实现未知坐标信息数据的相互转换。已知坐标系统信息数据的转换要求输入数据有坐标系统信息定义输出数据的坐标系统信息选择不同Datum相互转换模型ArcGIS有几百种不同投影模型。如，北京54以及西安80的投影；Lambert、Albers和UTM等。ArcGIS实现不同的通用的地图投影间的转换模型，但对于自定义投影，首先要定义投影参数才能建立转换模型。4、ArcGIS坐标系统变换ArcGIS投影及参数设置二、空间实体信息的表达在计算机中，现实世界是以各种数字和字符形式来表达和记录的；点状：气象站、山峰、企事业单位等线状：河流、海岸线、铁路、行政边界等面状：土地利用模式、湖泊等点（point）实体

有位置，无宽度和长度；抽象的点美国佛罗里达洲地震监测站2002年9月该洲可能的500个地震位置线(line)实体

有长度，但无宽度和高度用来描述线状实体。也可用于网络分析模型度量实体距离香港城市道路网分布面(polygon)实体

具有长和宽的目标通常用来表示自然或人工的封闭多边形一般分为连续面和不连续面中国土地利用分布图表达方式（空间数据结构）:矢量表示法（矢量数据模型）采用矢量坐标对表达基本的点、线、面要素。栅格表示法（栅格数据模型）采用有固定大小的格网点表达基本要素，以及“场”。湖泊河道居民地空间对象（实体）的地图表达点：位置：（x，y）属性：符号线：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)

属性：符号—形状、颜色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn),(x1,y1)

属性：符号变化

矢量数据

独立的点物体用其所处的格网点来表示。二值图时其值为1，非二值图时用其属性代码作为格网值。如该点为电视塔（代码是105），则该格网的值即为105。

面状地物用其在空间所覆盖的格网集合来表示。(同样，二值图时其值为1，非二值图时用其属性代码作为格网值。)

线状地物借助于经过线段中心的一组格网来表示。(同样，二值图时其值为1，非二值图时用其属性代码作为格网值。)不同专题的地图数据可以置于不同的格网层面上，即用不同的栅格层面来表示不同的地理数据。

栅格数据类型图第二节地理空间数据及其特征一、GIS的空间数据类型和来源

地图数据地图是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要得信息源影像数据各种遥感数据及其制成的图像资料,是GIS最有效的数据源之一地形数据属性数据(文字图表等)元数据（Metadata）：

“关于数据的数据”二、空间数据的基本特征空间对象的三大基本特征：空间特征绝对定位---某一坐标系的位置信息相对定位---实体相互关系的拓扑信息属性特征

描述空间对象的特性，即是什么，如实体特征的名称，等级和数量等。时间特征

时间特征是指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。

空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象的空间联系或拓扑关系属性特征是指空间对象的专题属性：空间数据的时态特征196319721983197919871995GIS的空间数据组织传统上，常用的分专题地图叠盖分析的方法。

分层（分专题）存贮地理信息，在应用时进行叠盖分析的思想方法被地理信息系统用来作为空间地理数据的组织。

即空间地理信息特征在逻辑上被组织成一组信息层或专题数据层来存储，以备组合应用。通常基本的地理空间信息可以划分成许多基本层面。如道路交通、河流水系、土地利用、地形和居民地等层面。

分层的地图空间信息示意

地理信息系统软件ARC/INFO中，通常把一个个分层的专题数据层面称做为一个coverage(或shp)，其含义为一个覆盖面或一个覆盖层。MapInfo软件中一个图层为一个tab表。层的定义是地理特征以及用于描述这些特征的属性在逻辑意义上的集合。它是图形数据存贮的基本单元，也是进行叠加分析中众多个要素中的一个。

空间数据特征：构造层的典型做法是将点、线和多边形分别放在不同的层面上。如：井位用点表示，可将其放在一个层面上；道路用线表示，放在另一个层面上。专题类型分组：把特征根据其所表示的对象在逻辑上加以组织。如森林植被组织在一个层面上；土壤土质组织在一个层面上；河流水系组织在一个层面上；道路组织在一个层面上。尽管其都是以线特征来表示的。实际应用目的：地理数据的使用目的决定了一个GIS之中需要建立哪些层，哪些地物特征建立在一个层面上，每层上需要有哪些描述性属性。

如何分层？

分层结构的GIS数据组织，需要各层数据都应有统一的几何坐标系统（即统一的底图）和统一的地图投影性质。如果数据资料来源(坐标、投影)不一样，要通过GIS的功能进行变换。这种数据组织使得GIS中各数据层可自成体系，各层能独立的进行图形编辑和分析提取，各层数据都可形成自己的拓扑空间关系，各层数据可以覆合显示和叠盖分析，能生成新的空间数据。

分层数据的要求拓扑的概念：

明确定义空间结构关系的一种数学方法。拓扑元素：

点：孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点线：两结点之间的有序弧段，包括链、弧段和线段面：若干弧段组成的多边形拓扑关系：

邻接：相同拓扑元素之间的关系关联：不同拓扑元素之间的关系包含：不同级的元素之间的关系空间对象的拓扑空间关系起点终点中间点弧段1弧段3弧段2弧段4点:面:弧:邻接相交重合相离包含点—点点—线点—面线—面面—面线—线N1е1е2е5е6е4е7е3P1P3P2P4N4N3N5N2拓扑邻接（连接）：N1/N2,N1/N3,N1/N4;P1/P3;P2/P3拓扑关联：N1/е1、е3、е6；P1/е1、е5、е6拓扑包含：P3与P4结点（节点）集合结点名指针第一个离开弧段

第一个到达弧段坐标N1e3e1x1，y1N2e1e2x2，y2N3e2e3x3，y3е1е2е5е6е4е7е3P1P3P2P4N4N3N5N2弧段名e1N2N1P1P0e6e2s1e2N3N2e5P2P0e4e3s2e3N1N3e6e4P3P0s3e4N4N3e5e3P2P3e2e6s4

始结点终结点离开始结点的下一条弧段到达终结点的下一条弧段右多边形左多边形右多边形顺时针下一条弧段左多边形逆时针下一条弧段坐标串е1е2е5е6е4е7е3P1P3P2P4N4N3N5N2弧段集合顺时针弧段

逆时针弧段指针属性P1e1e5e6t0P2e2e4e5t1P3e3e4e6t2多边形名P4e7t3多边形集合е1е2е5е6е4е7е3P1P3P2P4N4N3N5N2空间拓扑关系表达—关系表面域与弧段的拓扑关系面域 弧段 P1 a,b,c,-gP2 b,d,f P3 c,f,e P4 g 结点与弧段的拓扑关系结点 弧段 A a,c,e B a,d,b C d,e,f D b,f,c E g 弧段与结点的拓扑关系弧段 结点 a A,B b B,D c D,A d B,C e C,A f C,D g E,E弧段与面域的拓扑关系弧段左邻面右邻面a P0 P1b P2 P1c P3 P1d P0 P2e P0 P3f P3 P2g P1

abcdefgACBDEP4P0P1P2P3空间数据的拓扑关系在GIS中的意义确定地理实体间的相对空间关系，无需坐标和距离有利于空间要素查询便于重建地理实体GIS中引入拓扑关系的优缺点优点描述点、线、面的空间关系不完全依赖于具体的坐标位置。空间关系信息丰富、简洁，数据冗余小。方便多边形和多边形的叠合。便于检查数据输入过程中的错误。缺点拓扑关系建立过程比较复杂数据结构本身复杂三、空间数据的计算机表示空间数据的计算机表示：

通过利用确定的数据结构和模型来表达空间对象的空间位置、拓扑关系和属性信息。实质：由实体目标构成数据库的逻辑过程实体目标的定位特征与属性特征的联系第三节空间数据结构的类型矢量数据结构—基于坐标的栅格数据结构—基于格网的矢量与栅格一体化数据结构矢量与栅格数据结构的比较常用的空间数据结构XYijx1y1x2y2xiyixnyn一、矢量数据结构概念：

矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。特点：定位明显、属性隐含能最好地逼近地理实体的空间分布特征数据精度高数据存储冗余度低便于进行地理实体的网络分析对多层空间数据的叠合分析比较困难获取方法：手工数字化法；手扶跟踪数字化法；数据结构转换法。矢量数据（1）矢量数据（2）矢量数据（3）

简单数据结构---面条结构特点：数据编排直观，数字化操作简单重复存储，造成数据冗余和不一致数据间无拓扑关联岛是单个图形，与外界多边形无联系不易进行多边形分解和合并，邻域处理较复杂适用范围：制图及一般查询，不适合复杂的空间分析一、矢量数据结构简单数据结构---面条结构A(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1)

B(x1,y1),(x9,y9),(x8,y8),(x17,y17),(x16,y16),(x15,y15),(x14,y14),(x13,y13),(x12,y12),(x11,y11),(x10,y10),(x1,y1) C(x24,y24),(x25,y25),(x26,y26),(x27,y27)(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30),(x31,y31),(x24,y24)D(x19,y19),(x20,y20),(x21,y21),(x22,y22)(x23,y23),(x15,y15),(x16,y16),(x19,y19) E(x5,y5),(x18,y18),(x19,y19),(x16,y16)(x17,y17),(x8,y8),(x7,y7),(x6,y6),(x5,y5)多边形 数据项 12345678910111213141516171819202122232425262728293031

拓扑数据结构内容DIME（双重独立编码）（亦称：对偶独立地图编码法）其他矢量编码方式：POLYVRT（多边形转换器）、TIGER（地理编码和参照系统的拓扑集成）基本对象：弧段、链段特点：点是相互独立的，点连成线，线构成面拓扑编辑：自动查错编辑和自动生成多边形边界便于进行数据组织和数据分析一、矢量数据结构

拓扑数据结构C4N4C8C6P3C7N6C10N3C3N1P1C2N2C1P2C5N5P4P5C9N7弧段号起结点终结点左多边形右多边形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1ØC4N1N4ØP2C5N2N5P2P4C6N4N5P3P2C7N5N6P3P4C8N4N6ØP3C9N7N7P4P5C10N3N6P4Ø矢量数据拓扑结构的区域邻接性分析、节点连通性分析多边形区域生成从上表找出与多边形P1

相关的记录：弧段号起结点终结点左多边形右多边形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1Ø从上表中，计算机检查当前编辑的多边形P1

所处的位置：弧段号起结点终结点左多边形右多边形C1N1N2P2P1C2N2N3P4P1C3N1N3P1Ø多边形生成从经过代码位置转换的记录中，任取一个起始点作为起点，顺序连接各个结点，必要时可对记录进行前后顺序调整，使得连接的节点能自行封闭弧段号起结点终结点左多边形右多边形C1N1N2P2P1C2N2N3P4P1C3N3N1ØP1曲面（表面）数据结构

TIN（TriangulatedIrregularNetwork

）不规则三角网表面：连续分布现象的覆盖表面（field）狄洛尼三角网三角形标识码，相邻三角形标识码顶点号、顶点坐标特点：三角形任一边可进行连续分布现象的线性内插可以自动生成相邻三角形信息（拓扑）便于连续分布现象的顺序追踪和查询检索易于地形分析一、矢量数据结构不规则三角网狄洛尼狄洛尼Delaunay三角形TIN曲面数据结构三角形临近关系AB,EBA,CCB,DDC,EEA,D三角形节点A1，5，6B4，5，6C3，4，6D2，3，6E1，2，6三角形关系表三角形/节点关系表AEDCB165432坐标表节点坐标1X1，Y1，Z12X2，Y2，Z23X3，Y3，Z34X4，Y4，,Z45X5，Y5，Z56X6，Y6，Z6曲面数据结构0空间数据的压缩（概化）

所谓数据压缩，就是在原数据集合中，用一定的方法，抽取其一个子集。这个子集需在规定的精度要求范围内最好地逼近原集合，而又能取得尽可能大的压缩比。压缩比是指原集合的数据量与子集数据量之比。

1．矢量数据的压缩

矢量数据的压缩主要是曲线上点的数据的压缩。

(1)三点垂距法该方法的原理是利用折线上相邻三个内点的中间点到前后两点连线的垂距是否满足或超过误差限制来判别是保留还是删除该中间点。简化后的线比原来减少了内点的数据量，同时又能满足精度要求。该法的优点是算法简单、速度快，缺点是有可能删去特征点。

不可逆(2)Douglas-Peucker法该方法首先将一曲线首末点连成直线，找出与该直线垂直距离最大的点。如该距离小于误差限制值，则删去该曲线上所有内点；如大于限制值，则将该曲线分成两段，再分别重复上述步骤。该方法能减少删除特征点的可能性，但计算工作量大，且只有所以数据完成数字化后才能压缩。

不可逆二、栅格数据结构

概念：

指将空间分割成各个规则的网格单元，然后在各个格网单元内赋以空间对象相应的属性值的一种数据组织方式。ij点线面栅格数据结构:点：为一个像元线：在一定方向上连接成串的相邻像元集合。面：聚集在一起的相邻像元集合。特点：地理要素表达直观；容易实现多元数据的叠合操作等空间分析；有利于与遥感图像及扫描数据相匹配建库和使用；输出方法快速，成本比较低廉；不利于进行比例尺变化和投影变换；图形数据量大；精度取决于网格的大小；网络分析和建立网络连接关系比较困难。二、栅格数据结构获取方法：手工网格法；扫描数字化法；分类影像输入法；数据结构转换法。二、栅格数据结构栅格数据单元值确定CAB百分比法面积占优重要性中心点法A连续分布地理要素C具有特殊意义的较小地物A分类较细、地物斑块较小AB为了逼近原始数据精度，除了采用这几种取值方法外，还可以采用缩小单个栅格单元的面积，增加栅格单元总数的方法

决定栅格单元代码的方式（面状）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。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。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。百分比法：根据网格区域内各地理要素所占（面积、个数、长度等）百分比数确定栅格单元的代码。栅格化中地物位置的平移问题栅格数据结构：坐标系与描述参数Y：列X：行西南角格网坐标（XWS，YWS）格网分辨率测绘坐标注：栅格数据原点设置为左下角点或左上角点栅格数据(1)栅格形式的类型图栅格数据（2）影像数据属于栅格数据形式

栅格数据结构类型：栅格矩阵结构游程编码结构四叉树数据结构八叉树数据结构二、栅格数据结构栅格矩阵结构2755555577755725522二、栅格数据结构直接栅格编码

直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行从左到右逐像元记录，也可奇数行从左到右而偶数行由右向左记录，为了特定的目的还可采用其他特殊的顺序。

02255555222225550000033322223355002333550033335300033333000033330，2，2，5，5，5，5，5；2，2，2，2，2，5，5，5；2，2，2，2，3，3，5，5；0，0，2，3，3，3，5，5；0，0，3，3，3，3，5，3；0，0，0，3，3，3，3，3；0，0，0，0，3，3，3，3；0，0，0，0，0，3，3，3。

由起点位置和一系列在基本方向的单位矢量给出每个后续点相对其前继点的可能的8个基本方向之一表示。8个基本方向自0°开始按逆时针方向代码分别为0，1，2，3，4，5，6，7。单位矢量的长度默认为一个栅格单元。2、链码12345076001076701100链码编码：

2，2，6，7，6，0，6，51234507605000000005

000000000000005

000000005500000005

00000050000000000000链码编码示例起始位置栅格数据的压缩是栅格数据结构要解决的重要任务之一583(5,11)(3,24)(5,4)(8,15)(3,24)………….该方法将每一行中属性相同的相邻的栅格作为一个游程，用(C,L)来表示，C表示其属性值，L表示该游程最后一个栅格所处的列号。这种压缩方法的压缩比，取决于图形的复杂程度，图形越零碎复杂，压缩比越小。3、游程长度编码(1)只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数；0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333沿行方向进行编码：(0，1），（2，2），（5，5）；（2，5），（5，3）；（2，4），（3，2），（5，2）；（0，2），（2，1），（3，3），（5，2）；（0，2），（3，4），（5，1），（3，1）；（0，3），（3，5）；（0，4），（3，4）；（0，5），（3，3）。（2）逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码。0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333沿列方向进行编码：(1，0），（2，2），（4，0）；（1，2），（4，0）；（1，2），（5，3），（6，0）；（1，5），（2，2），（4，3），（7，0）；（1，5），（2，2），（3，3），（8，0）；（1，5），（3，3）；（1，5），（6，3）；（1，5），（5，3）。（变化起始位置，数值）

4、块码

采用方形区域作为记录单元，数据编码由初始位置行列号加上半径（n*n），再加上记录单元的代码组成。0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333（1，1，1，0），（1，2，2，2），（1，4，1，5），（1，5，1，5），（1，6，2，5），（1，8，1，5）；（2，1，1，2），（2，4，1，2），（2，5，1，2），（2，8，1，5）；（3，3，1，2），（3，4，1，2），（3，5，2，3），（3，7，2，5）；（4，1，2，0），（4，3，1，2），（4，4，1，3）；（5，3，1，3），（5，4，2，3），（5，6，1，3），（5，7，1，5），（5，8，1，3）；（6，1，3，0），（6，6，3，3）；（7，4，1，0），（7，5，1，3）；（8，4，1，0），（8，5，1，0）。5、四叉树编码将空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2n，且n>1），直到子象限的数值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向树。方法：自上而下、自下而上二、栅格数据结构三个量来存贮：地址、深度和结点值。地址为每个象限的左上角的网格单元的地址；深度表示该象限的大小，表示其为n

n个网格单元结成的象限；结点值即为其属性值。如:(5,9,2,8)(5,5,4,8)(9,1,8,8)每个象限的属性数值均为单调(一致)为止。每个子象限，不论大小，均作为最后的存贮单元，从而用减少存贮单元的方法来实现数据压缩。四叉树编码方法NW（2）NE（3）NW（0）SE（1）0层1层2层3层记录每个叶子结点的地址和属性012320212223200201202203230231232233四叉树编码树杈结点叶子结点1234567812345678MMRMMMMMMMRRMRMMMRRRRRRMMRRRRRRMMRRRRRRMMRRRRRRMMMRRRRRMMMMRRMMM美国马里兰大学四叉树编码方法0层1层2层3层012320212223200201202203230231232233该方法用二进制（共32位）记录每个叶结点的地址和属性值，其中地址包括两个部分，即深度和路径（位置）。000……001011000011属性编码

22位路径2n位深度4位0225555522222555000003332222335500233355003333530003333300003333①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩1112131415161718192021222324252627282930313233363738393435400000333033333530022232222022225255533355西南东南西北东北000…00001101001122位6位4位四叉树编码特点特点：具有可变分辨率编码效率高，可根据图形结构调整除去不必要的存储量编码具有区域性，便于图形图象的分析运算；便于岛的分析；便于同栅格矩阵之间的转换

四叉树建立的方法：常规四叉树线性四叉树常规四叉树常规四叉树的特点：递归分割，可从上到下；除了记录叶结点外，还要记录中间结点；（每个结点需要6个变量：父结点指针、四个子结点的指针和本结点的属性值。

）存储空间大，操作复杂；便于数据检索、多要素叠合分析，求物体间的空间关系等操作

在GIS和图象处理中不用常规四叉树，而用线性四叉树线性四叉树具有四叉树的形式。一幅2nx

2n栅格阵列的图用四叉树分割时，具有的最大深度为n，即可分为0,1,2,3…n层第0层，边长上的最大栅格数为2n第1层，边长上的最大栅格数为2n-1第2层，边长上的最大栅格数为2n-2第n层，边长上的最大栅格数为2n-n=1存储方式同常规四叉树不同。在线性四叉树中只记录叶结点信息，不存储中间结点。结点信息的编码号按一定规则，这种编号称地址码(位置码），以表示它所处的位置。通常分四进制编号和十进制编号两种。

基于四进制的Morton（莫顿）码线性表位置23*23格网，每分割一次增加一位Morton码的扫描顺序自上而下自下而上6、八叉树编码

八叉树结构就是将三维空间区域不断地分解为八个同样大小的子区域(即将一个六面的立方体再分解为八个相同大小的小立方体)，同一区域的属性相同。八叉树主要用来解决地理信息系统中的三维问题。

四叉树在三维空间的推广0000010100111001011101110020030120131021031121130200210300311201211301310220230320331221231321332002012102113003013103112022032122133023033123132202212302313203213303312222232322333223233323334444545545555414055055154004155005100440540400410500511401411501510040050140151041050040050123745012345671234567I（X）K（Z）J（Y）比较内容矢量结构栅格结构数据结构复杂简单数据量小大图形精度高低图形运算、搜索复杂、高效简单、低效软件与硬件技术不一致一致或接近遥感影像格式要求比较高不高图形输出显示质量好、精度高，但成本比较高输出方法快速，质量低，成本比较低廉数据共享不易实现容易实现拓扑和网络分析容易实现不易实现矢量结构与栅格结构的比较第四节空间数据结构的建立系统功能与数据间的关系现代地理信息系统数据模式的一个重要特征是数据与功能之间具有密切的联系，在确定数据内容时，首先必须明确系统的功能；对开发的GIS系统的功能，是通过用户需求调查