GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面及其組合來(lái)表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織形式矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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)矢量數(shù)據(jù)撲結(jié)構(gòu)類(lèi)型p48簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)：數(shù)據(jù)按點(diǎn)、線或多邊形位單元進(jìn)行組織，數(shù)據(jù)編排直觀，數(shù)字化操作簡(jiǎn)單每個(gè)多邊形都以閉合線段存儲(chǔ)，多邊形的公共邊界數(shù)字化和存儲(chǔ)兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和不一致沒(méi)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，相互之間不關(guān)聯(lián)島只作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒(méi)有與外邊界的聯(lián)系拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—網(wǎng)絡(luò)模型DIME(DuallndependentMapEncoding)系統(tǒng)或雙重獨(dú)立式的地圖編碼法、對(duì)偶獨(dú)立地圖編碼法（這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最早是由美國(guó)人口統(tǒng)計(jì)局研制來(lái)進(jìn)行人口普查分析和制圖的）拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—網(wǎng)絡(luò)模型矢量數(shù)據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)-p33矢量數(shù)據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即基本要素點(diǎn)線面和實(shí)體之間具有鄰接、關(guān)聯(lián)和包含的拓?fù)潢P(guān)系,與長(zhǎng)度面積無(wú)關(guān)。什么叫拓?fù)?？Topology一詞來(lái)自希臘文，它的原意是“形狀的研究”。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支，它研究在拓?fù)渥儞Q下能保持不變的幾何屬性——拓?fù)鋵傩??！包c(diǎn)的內(nèi)置”是拓?fù)鋵傩?；面積則不是拓?fù)鋵傩裕粴W幾里德平面上實(shí)體對(duì)象所具有的拓?fù)浜头峭負(fù)鋵傩酝負(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（自身不相交）一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上（內(nèi)部、外部）一個(gè)面的連接性（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)鋵傩詢牲c(diǎn)之間的距離弧段的長(zhǎng)度一個(gè)區(qū)域的周長(zhǎng)一個(gè)區(qū)域的面積基本拓?fù)湟馗拍睿?/p>

線段（ARC，弧段），在線段的中間與其他任何線段不存在任何相關(guān)關(guān)系，在線段的端點(diǎn)才與其他的線段有關(guān)系。線段是有向線段，它的方向有首尾端點(diǎn)確定。

結(jié)點(diǎn)(NODE)，即線段的兩端點(diǎn)，可以分為首結(jié)點(diǎn)和尾結(jié)點(diǎn)。

多邊形(POLYGON),由數(shù)條線段有序的首尾連接而成。

層（LAYER）,具有相同屬性的拓?fù)湟氐慕M合?；就?fù)潢P(guān)系：

拓?fù)溧徑印⑼負(fù)潢P(guān)聯(lián)、拓?fù)浒負(fù)溧徑哟嬖谟诳臻g圖形之間同類(lèi)要素之間的拓?fù)潢P(guān)系。

多邊形P1和P2,P1和P3

在空間上相鄰接；弧段L2，L3，和L5在空間上相鄰接；結(jié)點(diǎn)V1與V9,V9與V4等在空間上相鄰接。1354ADCbcBda弧左多邊形右多邊形aDCbCAcABdDA拓?fù)潢P(guān)聯(lián)指存在于空間圖形中的不同類(lèi)要素之間的拓?fù)潢P(guān)系。

結(jié)點(diǎn)V9與弧段L3，L5，L6關(guān)聯(lián)；多邊形P1與弧段L1，L2，L3，L6關(guān)聯(lián)多邊形

弧p1L1、L3、L6、L7p2L2、L3、L5p3L4、L5、L6p4L7拓?fù)浒复嬖谟诳臻g圖形中同類(lèi)但不同級(jí)的基本要素之間的拓?fù)潢P(guān)系。多邊形P1包含多邊形P4

空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系意義數(shù)據(jù)處理和空間分析具有重要的意義：根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系，不需要利用坐標(biāo)或距離，可以確定一種空間實(shí)體相對(duì)于另一種空間實(shí)體的位置關(guān)系。拓?fù)潢P(guān)系能清楚地反映實(shí)體之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系，它比幾何數(shù)據(jù)有更大的穩(wěn)定性，不隨地圖投影而變化。利用拓?fù)潢P(guān)系有利于空間要素的查詢，例如某條鐵路通過(guò)哪些地區(qū)，某縣與哪些縣鄰接。又如分析某河流能為哪些地區(qū)的居民提供水源，某湖泊周?chē)耐恋仡?lèi)型及對(duì)生物棲息環(huán)境作出評(píng)價(jià)等?？梢愿鶕?jù)拓?fù)潢P(guān)系重建地理實(shí)體。例如根據(jù)弧段構(gòu)建多邊形，實(shí)現(xiàn)道路的選取，進(jìn)行最佳路徑的選擇等。矢量數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)票1垂距法；道格拉斯—普克（Douglas—Peucker)法；光欄法。1、道格拉斯——普克法(Douglas—Peucker)

基本思路是(圖4-4-1)：對(duì)每一條曲線的首末點(diǎn)虛連一條直線，求所有點(diǎn)與直線的距離，并找出最大距離值dmax，用dmax與限差D相比：

若dmax＜D，這條曲線上的中間點(diǎn)全部舍去；

若dmax≥D，保留dmax對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并以該點(diǎn)為界，把曲線分為兩部分，對(duì)這兩部分重復(fù)使用該方法?？臻g數(shù)據(jù)的壓縮處理壓縮比=？2、垂距法

垂距法的基本思路是(圖4-4-2)：每次順序取曲線上的三個(gè)點(diǎn)，計(jì)算中間點(diǎn)與其它兩點(diǎn)連線的垂線距離d，并與限差D比較。若d＜D，則中間點(diǎn)去掉；若d≥D，則中間點(diǎn)保留。然后順序取下三個(gè)點(diǎn)繼續(xù)處理，直到這條線結(jié)束?？臻g數(shù)據(jù)的壓縮處理(1)

(2)

(3)

(4)

圖4-4-2垂距法示意圖空間數(shù)據(jù)的壓縮處理3、光欄法矢量模式與柵格模式比較p61柵格模式矢量模式優(yōu)點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單2、疊加操作更易實(shí)現(xiàn)、更有效3、能有效表達(dá)空間可變性4、便于做圖像的有效增強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更嚴(yán)密。2、提供有效的拓?fù)渚幋a，便于拓?fù)洳僮鳌?、圖形輸出美觀。缺點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)量大，需要壓縮。2、難以表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系。3、圖形輸出不美觀，有鋸