1、2.Gis中地理空間數(shù)據(jù)組織的主要對(duì)象從地理空間現(xiàn)象或事物到計(jì)算機(jī)世界,一般也要有概念模型,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和文件格式幾個(gè)層次.這個(gè)過(guò)程有時(shí)統(tǒng)稱(chēng)為地理空間數(shù)據(jù)建模Gis怎樣組織數(shù)據(jù)以模擬地理事物和現(xiàn)象的呢?舉例第1頁(yè)，共109頁(yè)。我們將gis所抽象,表達(dá)的地理事物和現(xiàn)象,稱(chēng)為空間對(duì)象;空間對(duì)象的位置相互關(guān)系,稱(chēng)為空間關(guān)系第2頁(yè)，共109頁(yè)。a空間對(duì)象點(diǎn)狀空間對(duì)象(0維對(duì)象)線狀空間對(duì)象面狀空間對(duì)象體狀空間對(duì)象除空間維數(shù)特性外,空間對(duì)象還可以從其復(fù)雜性,規(guī)則性,人為性等角度認(rèn)識(shí)和區(qū)分第3頁(yè)，共109頁(yè)。b空間關(guān)系通常分為3類(lèi)度量空間關(guān)系順序空間關(guān)系拓?fù)淇臻g關(guān)系 -連接性 -包含 -鄰接性第4頁(yè)

2、，共109頁(yè)。3.空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和空間數(shù)據(jù)模型兩個(gè)概念之間的關(guān)系空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和空間數(shù)據(jù)模型研究地理空間數(shù)據(jù)組織和管理.兩者之間的關(guān)系,與一般的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型的關(guān)系有兩點(diǎn)相似之處.其一,空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所作的數(shù)據(jù)組織工作,比空間數(shù)據(jù)模型更基層些,它偏重?cái)?shù)據(jù)表達(dá)的物理實(shí)現(xiàn),而空間數(shù)據(jù)模型涉及到空間數(shù)據(jù)管理的層次.其二，同普通數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型一樣,空間數(shù)據(jù)模型的命名通常與相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同.第5頁(yè)，共109頁(yè)。 4.空間分析與非空間分析第6頁(yè)，共109頁(yè)。5.空間數(shù)據(jù) 定義 特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)的空間性 數(shù)據(jù)的屬性 數(shù)據(jù)的時(shí)間性第7頁(yè)，共109頁(yè)。6.空間數(shù)據(jù)的編碼7.空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系第8頁(yè)，共109頁(yè)。

3、地理要素之間的空間區(qū)位關(guān)系可抽象為點(diǎn)、線（或?。⒍噙呅危▍^(qū)域）之間的空間幾何關(guān)系，其關(guān)系如下 第9頁(yè)，共109頁(yè)。歐氏平面上實(shí)體對(duì)象所具有的拓?fù)浜头峭負(fù)鋵傩?拓?fù)鋵傩砸粋€(gè)點(diǎn)在一個(gè)弧段的端點(diǎn)一個(gè)弧段是一個(gè)簡(jiǎn)單弧段（弧段自身不相交）一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)部一個(gè)面是一個(gè)簡(jiǎn)單面（面上沒(méi)有“島”）一個(gè)面的連續(xù)性（給定面上任意兩點(diǎn)，從一點(diǎn)可以完全在面的內(nèi)部沿任意路徑走向另一點(diǎn)）非拓?fù)鋵傩詢(xún)牲c(diǎn)之間的距離一個(gè)點(diǎn)指向另一個(gè)點(diǎn)的方向弧段的長(zhǎng)度一個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)一個(gè)區(qū)域的面積第10頁(yè)，共109頁(yè)?；傩员恚ˋAT）多邊形屬性表（PAT）#id多邊形標(biāo)識(shí)碼

4、周長(zhǎng)面積108.418-4.50621048.5962.07831024.2961.14441012.2330.30151034.3250.983id弧標(biāo)識(shí)碼起始結(jié)點(diǎn)終到結(jié)點(diǎn)弧左多邊形弧右多變形弧長(zhǎng)13831321.51523343351.04033541132.10643722242.23353615124.12063953521.09373445512.1931. 本圖有多少個(gè)多邊形和?。?. 哪個(gè)多邊形是包含于另一個(gè)中？3. 哪個(gè)多邊形和多邊形102相鄰？4. 手工建立一個(gè)簡(jiǎn)單示意圖表明本圖的空間格局第11頁(yè)，共109頁(yè)。二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第12頁(yè)，共109頁(yè)。 定義：又稱(chēng)為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，它是

5、將地表劃分成為緊密相鄰的網(wǎng)格陣列。每個(gè)網(wǎng)格的位置由行列號(hào)定義。它包含一個(gè)代碼，以表示該網(wǎng)格的屬性或指向?qū)傩杂涗浀闹羔槨?注意：柵格數(shù)據(jù)模型是將連續(xù)空間離散化，即用二維鋪蓋或劃分覆蓋整個(gè)連續(xù)空間，這種鋪蓋可以分為規(guī)則的和不規(guī)則的1.概念第13頁(yè)，共109頁(yè)。三角形、方格和六角形劃分 第14頁(yè)，共109頁(yè)。柵格數(shù)據(jù)模型 第15頁(yè)，共109頁(yè)。2.圖形柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示00002000000200000102033000023333002033330020033002000000第16頁(yè)，共109頁(yè)。線面點(diǎn)第17頁(yè)，共109頁(yè)。3.決定柵格單元代碼的方式 面積占優(yōu)法 中心點(diǎn)法 重要性法 第18頁(yè)，共1

6、09頁(yè)。4.柵格結(jié)構(gòu)編碼方式直接?xùn)鸥窬幋a行程編碼塊碼鏈?zhǔn)骄幋a四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)二維行程編碼第19頁(yè)，共109頁(yè)?；舅悸罚簩?duì)于一幅柵格圖像，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點(diǎn)具有相同的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復(fù)的記錄內(nèi)容。游程長(zhǎng)度編碼（Run-Length Codes）第20頁(yè)，共109頁(yè)。1）只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次記錄該代碼以及相同的代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。兩種方案（屬性值，長(zhǎng)度）第21頁(yè)，共109頁(yè)。 例如 （0，1）,（4，2）,（7，5）； （4，5）,（7，3）； （4，4）,（8，2）,（7，2）；（0，2）,（4，1）,（8，3）,（7，2）;

7、 （0，2）,（8，4）,（7，1）,（8，1）； （0，3）, （8，5）；（0，4）,（8，4）；（0，5）,（8，3）。0744444477774777444487780840877808800800887888880000888800000888壓縮比的大小是與圖的復(fù)雜程度成反比的，在變化多的部分，游程數(shù)就多，變化少的部分游程數(shù)就少，圖件越簡(jiǎn)單，壓縮效率就越高44：64第22頁(yè)，共109頁(yè)。 2）逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼編碼如下（沿列方向） （1，0），（2，4），（4，0）； （1，4），（4，0）； （1，4），（5，8），（6，0）； （1，7），（2，4

8、），（4，8），（7，0）； （1，7），（2，4），（3，8），（8，0）； （1，7），（3，8）； （1，7），（6，8）； （1，7），（5，8）。（屬性值，屬性發(fā)生變化的位置）0744444477774777444487780840877808800800887888880000888800000888第23頁(yè)，共109頁(yè)。特點(diǎn)：屬性的變化愈少，行程愈長(zhǎng)，則壓縮的比例越大，壓縮比與圖的復(fù)雜程度成反比。第24頁(yè)，共109頁(yè)。 塊碼是游程長(zhǎng)度編碼擴(kuò)展到二維的情況，采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的若干柵格，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由初始位置（行、列號(hào)）和半徑，再加上記錄單位的代碼組成。塊

9、碼第25頁(yè)，共109頁(yè)。對(duì)圖所示圖像的塊碼編碼如下： (1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7), (1,6,2,7),(1,8,1,7),(2,1,1,4),(2,4,1,4), (2,5,1,4),(2,8,1,7),(3,1,1,4),(3,2,1,4), (3,3,1,4),(3,4,1,4),(3,5,2,8),(3,7,2,7), (4,1,2,0),(4,3,1,4),(4,4,1,8),(5,3,1,8), (5,4,2,8),(5,6,1,8),(5,7,1,7),(5,8,1,8), (6,1,3,0),(6,6,3,8),(7,4,1,

10、0),(7,5,1,8), (8,4,1,0),(8,5,1,0)。0744444477774777444487780840877808800800887888880000888800000888該例中塊碼用了120個(gè)整數(shù)，比直接編碼還多，這是因?yàn)槔袨槊枋龇奖?，柵格劃分很粗糙，在?shí)際應(yīng)用中，柵格劃分細(xì)，數(shù)據(jù)冗余多的多，才能顯出壓縮編碼的效果，而且還可以作一些技術(shù)處理，如行號(hào)可以通過(guò)行間標(biāo)記而省去記錄，行號(hào)和半徑等也不必用雙字節(jié)整數(shù)來(lái)記錄，可進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)冗余。第26頁(yè)，共109頁(yè)。塊碼具有可變的分辨率，即當(dāng)代碼變化小時(shí)圖塊大，就是說(shuō)在區(qū)域圖斑內(nèi)部分辨率低；反之，分辨率高。塊碼與游程長(zhǎng)度編碼相

11、似，隨著圖形復(fù)雜程度的提高而降低效率，就是說(shuō)圖斑越大，壓縮比越高；圖斑越碎，壓縮比越低。塊碼在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作時(shí)有明顯的優(yōu)越性。然而在某些操作時(shí)，則必須把游程長(zhǎng)度編碼和塊碼解碼，轉(zhuǎn)換為基本柵格結(jié)構(gòu)進(jìn)行。第27頁(yè)，共109頁(yè)。鏈碼（Chain Codes） 鏈碼又稱(chēng)為弗里曼鏈碼Freeman或邊界鏈碼，鏈碼可以有效地壓縮柵格數(shù)據(jù)，而且對(duì)于估算面積、長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)折方向的凹凸度等運(yùn)算十分方便，比較適合于存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)。第28頁(yè)，共109頁(yè)。缺點(diǎn)是對(duì)邊界進(jìn)行合并和插入等修改編輯工作比較困難，對(duì)局部的修改將改變整體結(jié)構(gòu)，效率較低，而且由于鏈碼以每個(gè)區(qū)域?yàn)閱挝淮鎯?chǔ)邊界，相鄰區(qū)域的邊界將被重

12、復(fù)存儲(chǔ)而產(chǎn)生冗余。第29頁(yè)，共109頁(yè)。 基本思想：將一幅柵格地圖或圖像等分為四部分，逐塊檢查其格網(wǎng)屬性值（或灰度），如果某個(gè)子區(qū)的所有格網(wǎng)值都相同，則這個(gè)子區(qū)就不再繼續(xù)分割，否則還要把這個(gè)子區(qū)再分割，直到每個(gè)子塊都只含有相同的屬性值或灰度為止。 四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)四叉樹(shù)編碼具有可變的分辨率，并且有區(qū)域性質(zhì)，壓縮數(shù)據(jù)靈活，許多運(yùn)算可以在編碼數(shù)據(jù)上直接實(shí)現(xiàn)，大大地提高了運(yùn)算效率，是優(yōu)秀的柵格壓縮編碼之一第30頁(yè)，共109頁(yè)。第31頁(yè)，共109頁(yè)。1）從四叉樹(shù)的特點(diǎn)可知，一幅2n *2n 柵格陣列圖，具有的最大深度數(shù)為n，可能具有的層次為0，1，2，.n注 意第32頁(yè)，共109頁(yè)。2）每一層的柵格寬度，即

13、每層邊上包含的最大柵格數(shù)，反映了所在葉結(jié)點(diǎn)表示的正方形集合的大小，其值為：2（最大深度-當(dāng)前層次）例如：一幅23 23 的柵格陣列，它具有的最大深度為3，可能層次分別為0，1，2，3。 其中：第0層邊長(zhǎng)上的最大柵格數(shù)為2（3-0）8 第1層邊長(zhǎng)上的最大柵格數(shù)為2（3-1）4 第2層邊長(zhǎng)上的最大柵格數(shù)為2（3-2）2 第3層邊長(zhǎng)上的最大柵格數(shù)為2（3-3）1第33頁(yè)，共109頁(yè)。111100001111000011100000111000003344400033444000334400003344000011011010344004034000層1層2層3層（1）（2）（3）（4）（5）（6）（

14、7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）（17）（18）（19）第34頁(yè)，共109頁(yè)。常規(guī)四叉樹(shù)除了記錄葉結(jié)點(diǎn)之外，還要記錄中間結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)之間借助指針聯(lián)系，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要用六個(gè)量表達(dá)，即四個(gè)葉結(jié)點(diǎn)指針、一個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針和一個(gè)結(jié)點(diǎn)的屬性或灰度值。這些指針不僅增加了數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量，而且增加了操作的復(fù)雜性。常規(guī)四叉樹(shù)與線性四叉樹(shù)第35頁(yè)，共109頁(yè)。線性四叉樹(shù)只存儲(chǔ)最后葉結(jié)點(diǎn)的信息。 包括葉結(jié)點(diǎn)的位置、深度和本結(jié)點(diǎn)的屬性或灰度值線性四叉樹(shù)葉結(jié)點(diǎn)的編號(hào)需要遵循一定的規(guī)則，這種編號(hào)成為地址碼，它隱含了葉結(jié)點(diǎn)的位置和深度信息。第36頁(yè)，共109頁(yè)。a. 基于深度和層次碼的線性四叉樹(shù)

15、的編碼 它是通過(guò)記錄葉結(jié)點(diǎn)的深度碼和層次碼來(lái)描述葉結(jié)點(diǎn)的位置碼幾種線性四叉樹(shù)的編碼第37頁(yè)，共109頁(yè)。111100001111000011100000111000003344400033444000334400003344000011011010344004034000層1層2層3層（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）（17）（18）（19）第38頁(yè)，共109頁(yè)。 該地址碼的十進(jìn)制為：？層次碼深度碼第一層第二層第三層00111100110層1層2層3層（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11

16、）（12）（13）（14）（15）（16）（17）（18）（19）第39頁(yè)，共109頁(yè)。b. 基于四進(jìn)制的線性四叉樹(shù)編碼0層1層2層3層（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）（17）（18）（19）第一層第二層第三層033第40頁(yè)，共109頁(yè)。思 考請(qǐng)為23 23 柵格陣列中的每個(gè)柵格建立基于四進(jìn)制的四叉樹(shù)編碼方式的地址碼？你能找出何種規(guī)律？第41頁(yè)，共109頁(yè)。000001010011100101110111000000001010011100101110111001002003012013102103112113010

17、020021030031120121130131011022023032033122123132133100200201210211300301310311101202203212213302303312313110220221230231320321330331111222223232233322323332333第42頁(yè)，共109頁(yè)。 先將柵格的行列號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，得二進(jìn)制行號(hào)Iyb，列號(hào)Ixb，則M=2IybIxb 如結(jié)點(diǎn)7： M=2*011+011033第43頁(yè)，共109頁(yè)。如果知道基于四進(jìn)制四叉樹(shù)編碼方式的地址碼，你能知道它的行列號(hào)碼嗎？思 考第44頁(yè)，共109頁(yè)。若該位的編碼值為0

18、，1，則行號(hào)Iyb值為0；若該位的編碼值為2，3，則行號(hào)Iyb值為1；若該位的編碼值為0，2，則列號(hào)Ixb值為0；若該位的編碼值為1，3，則列號(hào)Ixb值為1； 如：M碼為 ： 1 0 3 二進(jìn)制行值Iyb為 ：0 0 1 二進(jìn)制列值Ixb為： 1 0 1第45頁(yè)，共109頁(yè)。000001010011100101110111000000001010011100101110111001002003012013102103112113010020021030031120121130131011022023032033122123132133100200201210211300301310311101

19、202203212213302303312313110220221230231320321330331111222223232233322323332333000001010011100101110111000000110010100203003101103203310020213003013110130230311022233233111第46頁(yè)，共109頁(yè)。規(guī)則：首先將二維柵格數(shù)據(jù)的行列號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，然后交叉放入Morton碼中，即為線性四叉樹(shù)的地址碼： 行號(hào)5（1 0 1）；列號(hào)7（1 1 1） Morton 1 1 0 1 1 155c. 基于十進(jìn)制的線性四叉樹(shù)編碼第47頁(yè)，共109

20、頁(yè)。 請(qǐng)快速建立 8*8 柵格陣列中的每個(gè)柵格的 Morton思 考第48頁(yè)，共109頁(yè)。0000010100111001011101110000145161720210012367181922230108912132425282901110111415262730311003233363748495253101343538395051545511040414445565760611114243464758596263M碼屬性值004050607480124.第49頁(yè)，共109頁(yè)。二維行程編碼二維行程編碼第50頁(yè)，共109頁(yè)。再議游程編碼a.定義 游程編碼結(jié)構(gòu)游程指相鄰?fù)稻W(wǎng)格的數(shù)量，游程編碼

21、結(jié)構(gòu)是逐行將相鄰?fù)档木W(wǎng)格合并，并記錄合并后網(wǎng)格的值及合并網(wǎng)格的長(zhǎng)度，其目的是壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間的冗余。游程編碼結(jié)構(gòu)的建立方法是：將柵格矩陣的數(shù)據(jù)序列X1,X2,X3.XN，映射為相應(yīng)的二元序列（Ai，Pi），i1，k，且k=n.其中，A為屬性值，P為游程，k為游程序號(hào)第51頁(yè)，共109頁(yè)。2255275577755555序號(hào)二元組序列1（2，2）2（5，2）3（2，1）4（7，1）5（5，2）6（7，3）7（5，5）二元映射第52頁(yè)，共109頁(yè)。這種結(jié)構(gòu)特別適合于二值圖數(shù)據(jù)的表示，如圖1111111000001111100001111序號(hào)二元組序號(hào)1（1，7）2（0，5）3（1，5）

22、4（0，4）5（1，4）二元映射第53頁(yè)，共109頁(yè)。b.游程編碼能否壓縮數(shù)據(jù)量，主要決定于柵格數(shù)據(jù)的性質(zhì)，通?？赏ㄟ^(guò)事先測(cè)試，估算圖層的數(shù)據(jù)冗余度Re：Re 1Q/(MN)Q：圖層內(nèi)相鄰屬性值變化次數(shù)的累加和M：為圖層網(wǎng)格的行數(shù)N：為圖層網(wǎng)格的列數(shù)當(dāng)?shù)闹荡笥?/5的情況下，表明柵格數(shù)據(jù)的壓縮可取得明顯的效果第54頁(yè)，共109頁(yè)。c.當(dāng)柵格數(shù)據(jù)位數(shù)字高程時(shí)當(dāng)柵格數(shù)據(jù)為規(guī)則的數(shù)字地形高程即DEM時(shí)，由于這種類(lèi)型數(shù)據(jù)的相鄰的數(shù)據(jù)具有高度的相關(guān)性，可通過(guò)差分映射進(jìn)行預(yù)處理，然后在采用游程長(zhǎng)度壓縮編碼法。例如第55頁(yè)，共109頁(yè)。246835782468258112222322122222333232

23、1223差分第56頁(yè)，共109頁(yè)。d.基于游程編碼結(jié)構(gòu)的柵格數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)組織方式為了提高系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)的訪問(wèn)效率，通常采用索引順序文件的方法來(lái)組織數(shù)據(jù)。當(dāng)由位置參數(shù)訪問(wèn)其屬性特征時(shí)，利用邏輯順序和邏輯地址的關(guān)系，很快在索引文件中找到指向數(shù)據(jù)文件欲訪柵格的指針，并求出其邏輯地址，就能找到該柵格的屬性。第57頁(yè)，共109頁(yè)。柵格行序號(hào)逐行游程累計(jì)數(shù)0102.10037.572游程序號(hào)編碼值0001000200030004.0007.0572R1R2R3R4.R7.R572索引文件數(shù)據(jù)文件第58頁(yè)，共109頁(yè)。5.多重屬性下的柵格數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)文件像元1X 坐標(biāo)Y 坐標(biāo)層1屬性層2屬性層3屬性層n屬

24、性像元2像元n以像元為記錄的序列。優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)閚層中每個(gè)像元實(shí)際是只存儲(chǔ)了一層的像元坐標(biāo)，節(jié)約存儲(chǔ)空間；每個(gè)網(wǎng)格單元的多主題或多層之間比較相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。不足之處在于不能完全各主題的空間關(guān)系，即由于每個(gè)網(wǎng)格單元位置單獨(dú)編碼，要比較不同層的網(wǎng)格單元組是很困難的第59頁(yè)，共109頁(yè)。以層為基礎(chǔ)，每一層又以像元順序記錄它的坐標(biāo)和屬性值，一層記錄完后再記錄第二層。這種方法較為簡(jiǎn)單，但需要的存貯空間最大。數(shù)據(jù)文件層1x坐標(biāo)Y坐標(biāo)屬性值像元2像元n像元1層2層n第60頁(yè)，共109頁(yè)。 以層為基礎(chǔ)，但每一層內(nèi)則以多邊形（也稱(chēng)制圖單元）為序記錄多邊形的屬性值和充滿(mǎn)多邊形的各像元的坐標(biāo)。數(shù)據(jù)文件層1屬性值多邊形2多

25、邊形n多邊形1層2層n像元1坐標(biāo)像元2坐標(biāo)像元n坐標(biāo)第61頁(yè)，共109頁(yè)。圖形文件如：TIFF、GIF、JPEG文件可用各種圖像壓縮算法作均稱(chēng)壓縮，TIFF和GIF文件用無(wú)損壓縮，使原圖被精確重構(gòu)，而JPEG采用有損壓縮，它可達(dá)到很大的壓縮比，但不能完整重構(gòu)原圖像。第62頁(yè)，共109頁(yè)。課 內(nèi) 作 業(yè)一、右圖 1.以第3行，第5列為例說(shuō)明如何將二維刪格數(shù)據(jù)的行列號(hào)轉(zhuǎn)換為Morton碼 2.就下列刪格數(shù)據(jù)建立十進(jìn)制線性四叉樹(shù)表和二維行程編碼表 二、舉例說(shuō)明：與塊碼相比，四叉樹(shù)在表示柵格結(jié)構(gòu)時(shí)有何不足？0044004454404400第63頁(yè)，共109頁(yè)。 三、編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)以下功能 1） 將直接

26、柵格編碼文件轉(zhuǎn)換為RLE格式文件 2） 將RLE柵格數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為線性四叉樹(shù)編碼文件（基于十進(jìn)制的線性四叉樹(shù)編碼）課 外 作 業(yè)第64頁(yè)，共109頁(yè)。（a）塊碼分割（b）四叉樹(shù)分割第65頁(yè)，共109頁(yè)。小知識(shí)點(diǎn) 柵格數(shù)據(jù)類(lèi)型衛(wèi)星影像數(shù)字高程模型數(shù)字正射影像二進(jìn)制掃描文件數(shù)字柵格圖形圖形文件特定地理信息系統(tǒng)軟件的柵格數(shù)據(jù)第66頁(yè)，共109頁(yè)。小知識(shí)點(diǎn) 柵格數(shù)據(jù)文件為導(dǎo)入要用的柵格數(shù)據(jù)，GIS軟件包必須有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和壓縮方法的信息。此類(lèi)信息通常包含在頭文件中，頭文件的功能類(lèi)似于元數(shù)據(jù)。例如：衛(wèi)星影像的頭文件（常以.hdr為擴(kuò)展名）包含了有關(guān)影像數(shù)據(jù)的信息，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方法，行列數(shù)，光譜波段數(shù)，每個(gè)波段

27、每一像元的比特?cái)?shù)。第67頁(yè)，共109頁(yè)。三、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第68頁(yè)，共109頁(yè)。1.概念 矢量結(jié)構(gòu)：即通過(guò)記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線、多邊形等地理實(shí)體.注意：由于坐標(biāo)空間設(shè)為連續(xù)，所以允許任意位置、長(zhǎng)度和面積的精確定義。 但是，其精度僅受數(shù)字化設(shè)備的精度和數(shù)值記錄字長(zhǎng)的限制，在一般情況下，比柵格結(jié)構(gòu)精度高得多 。第69頁(yè)，共109頁(yè)。矢量數(shù)據(jù)模型 第70頁(yè)，共109頁(yè)。對(duì)于點(diǎn)實(shí)體（0維對(duì)象），沒(méi)有長(zhǎng)度和寬度 只記錄其在特定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和屬性代碼；第71頁(yè)，共109頁(yè)。線實(shí)體（1維對(duì)象），只有長(zhǎng)度沒(méi)有寬度：用一系列足夠短的直線首尾相接表示一條曲線。 矢量結(jié)構(gòu)中只記錄這些小線段的端點(diǎn)坐標(biāo)

28、，將曲線表示為一個(gè)坐標(biāo)序列，坐標(biāo)之間認(rèn)為是以直線段相連，在一定精度范圍內(nèi)可以逼真地表示各種形狀的線狀地物 。第72頁(yè)，共109頁(yè)。“多邊形”在地理信息系統(tǒng)中是指一個(gè)任意形狀、邊界完全閉合的空間區(qū)域。 其邊界將整個(gè)空間劃分為兩個(gè)部分：包含無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)的部分稱(chēng)為外部，另一部分稱(chēng)為多邊形內(nèi)部。 多邊形的邊界線同線實(shí)體一樣，可以被看作是由一系列多而短的直線段組成。第73頁(yè)，共109頁(yè)。2.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為以下幾種主要類(lèi)型簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第74頁(yè)，共109頁(yè)。1）簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) a.面條（Spaghetti方式）在簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，空間數(shù)據(jù)按照以基本的空間對(duì)象（點(diǎn)、線、多邊形）為

29、單位進(jìn)行單獨(dú)組織，不含有拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，最典型的是面條（Spaghetti方式） 第75頁(yè)，共109頁(yè)。 由多邊形邊界的x、y坐標(biāo)對(duì)集合及說(shuō)明信息組成，是最簡(jiǎn)單的一種多邊形矢量編碼，如上圖記為以下坐標(biāo)文件：10：x1,y1；x2,y2；x3,y3；x4,y4；x5,y5；x6,y6；x7,y7；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11； x1,y1；20：x1,y1；x12,y12；x13,y13；x14,y14；x15,y15；x16,y16；x17,y17；x18,y18；x19,y19；x20,y20；x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x9,y9；x

30、10,y10；x11,y11； x1,y1；30：x33,y33；x34,y34；x35,y35；x36,y36；x37,y37；x38,y38；x39,y39；x40,y40； x33,y33；40：x19,y19；x20,y20；x21,y21；x28,y28；x29,y29；x30,y30；x31,y31；x32,y32； x19,y19；50：x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x7,y7；x6,y6；x24,y24；x25,y25；x26,y26；x27,y27；x28,y28； x21,y21； 第76頁(yè)，共109頁(yè)。 坐標(biāo)序列法文件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)以多邊

31、形為單位的運(yùn)算和顯示。 特點(diǎn)： 1.數(shù)據(jù)按點(diǎn)、線或多邊形為單元組織，數(shù)據(jù)編排直觀，數(shù)字化操作簡(jiǎn)單 2多邊形之間的公共邊界被數(shù)字化和存儲(chǔ)兩次，由此產(chǎn)生冗余和碎屑多邊形； 3每個(gè)多邊形自成體系而缺少鄰域信息，難以進(jìn)行鄰域處理，如消除某兩個(gè)多邊形之間的共同邊界； 4. 島只作為一個(gè)單個(gè)的圖形建造，沒(méi)有與外包多邊形的聯(lián)系； 5不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤。這種方法可用于簡(jiǎn)單的粗精度制圖系統(tǒng)中 第77頁(yè)，共109頁(yè)。 該法采用樹(shù)狀索引以減少數(shù)據(jù)冗余并間接增加鄰域信息，方法是對(duì)所有邊界點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化，將坐標(biāo)對(duì)以順序方式存儲(chǔ)，由點(diǎn)索引與邊界線號(hào)相聯(lián)系，以線索引與各多邊形相聯(lián)系，形成樹(shù)狀索引結(jié)構(gòu) b.樹(shù)狀索引編碼法第78頁(yè)

32、，共109頁(yè)。 以下分別為右圖的多邊形文件和線文件樹(shù)狀索引示意圖。其文件結(jié)構(gòu)如下：線與多邊形之間的樹(shù)狀索引第79頁(yè)，共109頁(yè)。點(diǎn)與邊界線之間的樹(shù)狀索引 第80頁(yè)，共109頁(yè)。采用上述的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，前圖的多邊形數(shù)據(jù)記錄如下：1）點(diǎn)文件點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)1x1,y12x2,y240 x40,y40 2）線文件線號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)點(diǎn)號(hào)I161,2,3,4,5,6II686,7,8X333333,34,35,36,37,38,39,40,333）多邊形文件多邊形編號(hào)多邊形邊界10I,II,IX20III,VII,VIII,IX,X30X40IV,VI,VII50II,III,IV,V第81頁(yè)，共109頁(yè)。樹(shù)狀索引編碼消

33、除了相鄰多邊形邊界的數(shù)據(jù)冗余和不一致的問(wèn)題，在簡(jiǎn)化過(guò)于復(fù)雜的邊界線或合并相鄰多邊形時(shí)可不必改造索引表，鄰域信息和島狀信息可以通過(guò)對(duì)多邊形文件的線索引處理得到 但是比較繁瑣，因而給相鄰函數(shù)運(yùn)算，消除無(wú)用邊，處理島狀信息以及檢查拓?fù)潢P(guān)系帶來(lái)一定的困難，而且兩個(gè)編碼表都需要以人工方式建立，工作量大且容易出錯(cuò) 第82頁(yè)，共109頁(yè)。2）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拓?fù)湫蛿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由弧段坐標(biāo)文件、結(jié)點(diǎn)文件和多邊形文件等一系列含拓?fù)潢P(guān)系的數(shù)據(jù)文件組成。第83頁(yè)，共109頁(yè)。結(jié)點(diǎn)文件由結(jié)點(diǎn)記錄組成，存貯每個(gè)結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)號(hào)、結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及與該結(jié)點(diǎn)連接的弧段等弧段坐標(biāo)文件存貯組成弧段的點(diǎn)的坐標(biāo)弧段文件由弧記錄組成，存貯弧段的起止結(jié)點(diǎn)號(hào)

34、和左右多邊形號(hào)；多邊形文件由多邊形記錄組成，存貯多邊形號(hào)、組成多邊形的弧段號(hào)以及多邊形的周長(zhǎng)、面積、中心點(diǎn)坐標(biāo)。第84頁(yè)，共109頁(yè)。DIME(雙重獨(dú)立坐標(biāo)地圖編碼，Dual Independent Map Encoding)編碼系統(tǒng) DIME是美國(guó)人口調(diào)查局在人口調(diào)查的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它通過(guò)有向編碼建立了多邊形、邊界、節(jié)點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系，DIME編碼成為其它拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)第85頁(yè)，共109頁(yè)。拓?fù)湔系牡乩砭幋a和參考系統(tǒng)（TIGER)多邊形轉(zhuǎn)換器（POLYVRT）第86頁(yè)，共109頁(yè)。拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最重要的技術(shù)特征和貢獻(xiàn)是具有拓?fù)渚庉嫻δ堋＿@種拓?fù)渚庉嫻δ?，不但保證數(shù)字化原始數(shù)據(jù)的自動(dòng)差

35、錯(cuò)編輯，而且可以自動(dòng)形成封閉多邊形邊界，為由各個(gè)單獨(dú)存儲(chǔ)的弧段組成所需要的各類(lèi)多邊形及建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)奠定基礎(chǔ)。拓?fù)渚庉嫻δ馨ǘ噙呅尉庉嫼徒Y(jié)點(diǎn)編輯第87頁(yè)，共109頁(yè)。a.多邊形編輯第88頁(yè)，共109頁(yè)。弧段號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)左多邊形右多邊形a2N2N40p4a7N3N4p4p3a8N2N3p4p2弧段號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)左多邊形右多邊形a2N4N2p40a7N3N4p4p3a8N2N3p4p2弧段號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)左多邊形右多邊形a2N4N2p40a8N2N3p4p2a7N3N4p4p3N1N3N5N2N4P2P1P4P3第89頁(yè)，共109頁(yè)。b.結(jié)點(diǎn)編輯N1N3N5N2N4P2P1P4P3第90頁(yè)，共109頁(yè)?；《?/p>

36、號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)左多邊形右多邊形a8N2N3p4p2a6N3N5p3p1a7N3N4p4p3a5N1N3p2p1弧段號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)左多邊形右多邊形a8N2N3p4p2a6N5N3p1p3a7N4N3p3p4a5N1N3p2p1弧段號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)左多邊形右多邊形a5N1N3p2p1a6N5N3p1p3a7N4N3p3p4a8N2N3p4p2第91頁(yè)，共109頁(yè)。3）曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)曲面是指連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，具有這種覆蓋表面的要素有地形、降水量、溫度、磁場(chǎng)等。表示和存儲(chǔ)這些要素的基本要求是必須便于連續(xù)現(xiàn)象在任一點(diǎn)的內(nèi)插計(jì)算，因此經(jīng)常采用不規(guī)則三角網(wǎng)來(lái)擬合連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，稱(chēng)為T(mén)IN（Triangulat

37、ed Irregular Network）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第92頁(yè)，共109頁(yè)。這種基于TIN的曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常用于數(shù)字地形的表示，或者按照曲面要素的實(shí)測(cè)點(diǎn)分布，將它們連成三角網(wǎng)，三角網(wǎng)中每個(gè)三角形要求盡量接近等邊形狀，并保證由最鄰近的點(diǎn)構(gòu)成的三角形，即三角形的邊長(zhǎng)之和最小。在所有可能的三角網(wǎng)中，狄洛尼（Delaunay）三角網(wǎng)在地形擬合方面表現(xiàn)最為出色。第93頁(yè)，共109頁(yè)。狄洛尼（Delaunay）三角網(wǎng)：為相互鄰接且互相不重疊的三角形的集合，每一個(gè)三角形的外接圓內(nèi)不不含其他的點(diǎn)。狄洛尼三角形外接圓不包含其他點(diǎn)的特性被用作從一系列不重合的平面點(diǎn)建立狄洛尼三角網(wǎng)的基本法則，可以稱(chēng)為狄洛尼法則第94

38、頁(yè)，共109頁(yè)。34271865三角形的標(biāo)識(shí)碼相鄰三角形三角形頂點(diǎn)頂點(diǎn)坐標(biāo)和特征值1231st2st3stX1，y1，z1X2，y2，z2X3，y3，z3ABCD127ABCD第95頁(yè)，共109頁(yè)。四、矢柵結(jié)合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第96頁(yè)，共109頁(yè)。1.矢柵混合模式有多種形式，最簡(jiǎn)單也最實(shí)用的是不對(duì)矢量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)做任何特殊處理，直接將他們分別存儲(chǔ)在同一個(gè)GIS的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，并通過(guò)共同的ID號(hào)將各空間對(duì)象的矢量數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在一起。第97頁(yè)，共109頁(yè)。實(shí)體ID矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)缺點(diǎn)：矢量和柵格兩套數(shù)據(jù)均要無(wú)遺漏的在系統(tǒng)中存儲(chǔ)，會(huì)給系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間帶來(lái)壓力第98頁(yè)，共109頁(yè)。2.矢柵一體化模式 為了解決失柵混合增加存儲(chǔ)空間這一問(wèn)題，并更加有效