空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)柵格模型矢量模型優(yōu)點(diǎn):1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單2、疊加操作易實(shí)現(xiàn)(空間分析比較容易)3、便于做圖象得有效增強(qiáng),有利于與遙感數(shù)據(jù)得匹配應(yīng)用與分析4、圖形顯示質(zhì)量好、精度高優(yōu)點(diǎn):1、提供更嚴(yán)密得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(緊湊、冗余度低)2、提供更有效得拓?fù)渚幋a,因而對(duì)需要拓?fù)湫畔⒌貌僮鞲行?如網(wǎng)絡(luò)分析3、便于面向現(xiàn)象得數(shù)據(jù)表示。4、圖形輸出美觀,接近于手繪缺點(diǎn):1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密不緊湊,需要用壓縮技術(shù)解決這個(gè)問題2、難以表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系3、圖形輸出不美觀,線條有鋸齒,需要增加?xùn)鸥駭?shù)量來(lái)克服,但會(huì)增加數(shù)據(jù)量缺點(diǎn):1、比柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜2、疊加操作沒有柵格有效3、表達(dá)空間變化性能力差4、不能象數(shù)字圖形那樣做增強(qiáng)處理一、矢量數(shù)據(jù)模型與柵格數(shù)據(jù)模型比較包括:1)點(diǎn)得轉(zhuǎn)換:2)線段得轉(zhuǎn)換:3)多邊形得轉(zhuǎn)換:二、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得轉(zhuǎn)換二、矢量格式向柵格格式得轉(zhuǎn)換1矢量到柵格得轉(zhuǎn)換(柵格化過程包括以下操作):1)將點(diǎn)與線實(shí)體得角點(diǎn)得笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到預(yù)定分辯率與已知位置值得矩陣中;2)對(duì)多邊形而言,測(cè)試過角點(diǎn)后,剩下線段處理,這時(shí)只要利用二次掃描就可以知道何時(shí)到達(dá)多邊形得邊界,度記錄其位置與屬性值。二、矢量格式向柵格格式得轉(zhuǎn)換2多邊形轉(zhuǎn)換(柵格化過程包括以下操作):1)內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散算法:2)射線算法:3)掃描填充法:4)邊界代數(shù)算法:5)復(fù)數(shù)積分算法1)內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散算法該算法由每個(gè)多邊形一個(gè)內(nèi)部點(diǎn)(種子點(diǎn))開始,向其八個(gè)方向得鄰點(diǎn)擴(kuò)散,判斷各個(gè)新加入點(diǎn)就是否在多邊形邊界上,如果就是邊界上,則該新加入點(diǎn)不作為種子點(diǎn),否則把非邊界點(diǎn)得鄰點(diǎn)作為新得種子點(diǎn)與原有種子點(diǎn)一起進(jìn)行新得擴(kuò)散運(yùn)算,并將該種子點(diǎn)賦以該多邊形得編號(hào)。重復(fù)上述過程直到所有種子點(diǎn)填滿該多邊形并遇到邊界停止為止。擴(kuò)散算法程序設(shè)計(jì)比較復(fù)雜,并且在一定得柵格精度上,如果復(fù)雜圖形得同一多邊形得兩條邊界落在同一個(gè)或相鄰得兩個(gè)柵格內(nèi),會(huì)造成多邊形不連通,這樣一個(gè)種子點(diǎn)不能完成整個(gè)多邊形得填充。2)射線算法射線算法可逐點(diǎn)判斷數(shù)據(jù)柵格點(diǎn)在某多邊形之外或在多邊形內(nèi),由待判點(diǎn)向圖外某點(diǎn)引射線,判斷該射線與某多邊形所有邊界相交得總次數(shù),如相交偶數(shù)次,則待判點(diǎn)在該多邊形外部,如為奇數(shù)次,則待判點(diǎn)在該多邊形內(nèi)部(圖7-12)。采用射線算法,要注意得就是:射線與多邊形邊界相交時(shí),有一些特殊情況會(huì)影響交點(diǎn)得個(gè)數(shù),必須予以排除(圖7-13)。

2)射線算法射線算法

2)射線算法射線算法得特殊情況

3)掃描算法掃描算法就是射線算法得改進(jìn),將射線改為沿柵格陣列列或行方向掃描線,判斷與射線算法相似。掃描算法省去了計(jì)算射線與多邊形邊界交點(diǎn)得大量運(yùn)算,大大提高了效率。

4)邊界代數(shù)算法(BAF-BoundaryAlgebraFilling)[任伏虎]邊界代數(shù)多邊形填充算法就是一種基于積分思想得矢量格式向柵格格式轉(zhuǎn)換算法,她適合于記錄拓?fù)潢P(guān)系得多邊形矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格結(jié)構(gòu)。圖7-15表示轉(zhuǎn)換單個(gè)多邊形得情況,多邊形編號(hào)為a,模仿積分求多邊形區(qū)域面積得過程,初始化得柵格陣列各柵格值為零,以柵格行列為參考坐標(biāo)軸,由多邊形邊界上某點(diǎn)開始順時(shí)針?biāo)阉鬟吔缇€,當(dāng)邊界上行時(shí)(圖7-15-a),位于該邊界左側(cè)得具有相同行坐標(biāo)得所有柵格被減去a;當(dāng)邊界下行時(shí)(圖7-15-b),該邊界左邊(前進(jìn)方向看為右側(cè))所有柵格點(diǎn)加一個(gè)值a,邊界搜索完畢則完成了多邊形得轉(zhuǎn)換。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜4)邊界代數(shù)算法單個(gè)多邊形得轉(zhuǎn)換

4)邊界代數(shù)算法對(duì)于這種多個(gè)多邊形得矢量向柵格轉(zhuǎn)換問題,只需對(duì)所有多邊形邊界弧段作如下運(yùn)算而不考慮排列次序:當(dāng)邊界弧段上行時(shí),該弧段與左圖框之間柵格增加一個(gè)值(左多邊形編號(hào)減去右多邊形編號(hào));當(dāng)邊界弧段下行時(shí),該弧段與左圖框之間柵格增加一個(gè)值(右多邊形編號(hào)減去左多邊形編號(hào))。兩個(gè)多邊形轉(zhuǎn)換過程如圖所示。4)邊界代數(shù)算法5)復(fù)數(shù)積分算法對(duì)全部柵格陣列逐個(gè)柵格單元地判斷該柵格歸屬得多邊形編碼,判別方法就是由待判點(diǎn)對(duì)每個(gè)多邊形得封閉邊界計(jì)算復(fù)數(shù)積分,對(duì)某個(gè)多邊形,如果積分值為2

r,則該待判點(diǎn)屬于此多邊形,賦以多邊形編號(hào),否則在此多邊形外部,不屬于該多邊形。三、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得轉(zhuǎn)換1、基于圖像數(shù)據(jù)得矢量化方法:1)二值化:2)細(xì)化:3)邊界線得追蹤:4)拓?fù)潢P(guān)系得生成:5)去除多余點(diǎn)及曲線圓滑:三、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得轉(zhuǎn)換多邊形邊界提取:采用高通濾波將柵格圖像二值化或以特殊值標(biāo)識(shí)邊界點(diǎn);邊界線追蹤:對(duì)每個(gè)邊界弧段由一個(gè)結(jié)點(diǎn)向另一個(gè)結(jié)點(diǎn)搜索,通常對(duì)每個(gè)已知邊界點(diǎn)需沿除了進(jìn)入方向得其她7個(gè)方向搜索下一個(gè)邊界點(diǎn),直到連成邊界弧段;拓?fù)潢P(guān)系生成:對(duì)于矢量表示得邊界弧段數(shù)據(jù),判斷其與原圖上各多邊形得空間關(guān)系,以形成完整得拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并建立與屬性數(shù)據(jù)得聯(lián)系;去除多余點(diǎn)及曲線圓滑:由于搜索就是逐個(gè)柵格進(jìn)行得,必須去除由此造成得多余點(diǎn)記錄,以減少數(shù)據(jù)冗余;搜索結(jié)果,曲線由于柵格精度得限制可能不夠圓滑,需采用一定得插補(bǔ)算法進(jìn)行光滑處理,常用得算法有:線形迭代法;分段三次多項(xiàng)式插值法;正軸拋物線平均加權(quán)法;斜軸拋物線平均加權(quán)法;樣條函數(shù)插值法。三、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得轉(zhuǎn)換2、基于再生柵格數(shù)據(jù)得矢量化方法:1)設(shè)別內(nèi)邊界:2)設(shè)別公共邊界:3)追蹤外邊界:三、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得轉(zhuǎn)換3、多邊形柵格轉(zhuǎn)矢量得雙邊界搜索算法(DBDF-DoubleBoundaryDirectFinding):算法得基本思想就是通過邊界提取,將左右多邊形信息保存在邊界點(diǎn)上,每條邊界弧段由兩個(gè)并行得邊界鏈組成,分別記錄該邊界弧段得左右多邊形編號(hào)。邊界線搜索采用2*2柵格窗口,在每個(gè)窗口內(nèi)得四個(gè)柵格數(shù)據(jù)得模式,可以唯一地確定下一個(gè)窗口得搜索方向與該弧段得拓?fù)潢P(guān)系,極大地加快了搜索速度,拓?fù)潢P(guān)系也很容易建立。

三、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得轉(zhuǎn)換

3多邊形柵格轉(zhuǎn)矢量得雙邊界搜索算法具體步驟如下:邊界點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)提取:邊界線搜索與左右多邊形信息記錄:多余點(diǎn)去除:邊界點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)提取:節(jié)點(diǎn)得8種情形

邊界點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)提取:邊界點(diǎn)得6種情形

三、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得轉(zhuǎn)換4、矢量化過程要保證以下兩點(diǎn):(從柵格單元轉(zhuǎn)換到幾何圖形得過程稱為矢量化)1)拓?fù)滢D(zhuǎn)換,即保持柵格表示出得連通性與鄰接性;2)轉(zhuǎn)換物體正確得外形。四、矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、基本概念:Morton碼;統(tǒng)一得約定(點(diǎn)、線、面)。2、矢量與柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):1)點(diǎn)狀目標(biāo)與結(jié)點(diǎn)得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);2)線狀目標(biāo)與弧段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);3)面狀目標(biāo)得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、五、GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)得建立1、系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)間得關(guān)系以城市信息系統(tǒng)為例2、空間數(shù)據(jù)得分類與編碼1)空間數(shù)據(jù)得分類:2)空間數(shù)據(jù)得編碼:3、矢量數(shù)據(jù)得輸入4、柵格數(shù)據(jù)得輸入(第四章空間數(shù)據(jù)庫(kù))一、概述二、空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)(傳統(tǒng)得數(shù)據(jù)模型)三、空間數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)(語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型與面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型)四、空間數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模型設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì))五、

5GIS空間時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)§4空間數(shù)據(jù)庫(kù)一、概述1、空間數(shù)據(jù)庫(kù)得概念數(shù)據(jù)庫(kù)就就是為一定目得服務(wù),以特定得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)得相關(guān)聯(lián)得數(shù)據(jù)集合,她就是數(shù)據(jù)管理得高級(jí)階段,就是從文件管理系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)得。地理信息系統(tǒng)得數(shù)據(jù)庫(kù)(簡(jiǎn)稱空間數(shù)據(jù)庫(kù)或地理數(shù)據(jù)庫(kù))就是某一區(qū)域內(nèi)關(guān)于一定地理要素特征得數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)圖書館數(shù)據(jù)圖書數(shù)據(jù)模型書卡編目數(shù)據(jù)得物理組織圖書存放規(guī)則、書架數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)圖書管理員外存書庫(kù)用戶讀者數(shù)據(jù)存取圖書閱覽1、空間數(shù)據(jù)庫(kù)得概念數(shù)據(jù)組織得分級(jí):數(shù)據(jù)庫(kù)中得數(shù)據(jù)組織一般可以分為四級(jí):數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件與數(shù)據(jù)庫(kù)。1)數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)就是可以定義數(shù)據(jù)得最小單位,也叫元素、基本項(xiàng)、字段等,數(shù)據(jù)項(xiàng)與現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體得屬性相對(duì)應(yīng)。每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都有一個(gè)名稱,稱為數(shù)據(jù)項(xiàng)目。數(shù)據(jù)項(xiàng)得值可以就是數(shù)值得、字母得、字母數(shù)字得、漢字得等形式。數(shù)據(jù)項(xiàng)得物理特點(diǎn)在于她具有確定得物理長(zhǎng)度,可以作為整體看待。2)記錄記錄就是由若干相關(guān)聯(lián)得數(shù)據(jù)項(xiàng)組成,就是處理與存儲(chǔ)信息得基本單位,就是關(guān)于一個(gè)實(shí)體得數(shù)據(jù)總與,構(gòu)成該記錄得數(shù)據(jù)項(xiàng)表示實(shí)體得若干屬性。為了唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)記錄,就必須有記錄標(biāo)識(shí)符,也叫關(guān)鍵字。記錄可以分為邏輯記錄與物理記錄。3)文件文件就是一給定類型得(邏輯)記錄得全部具體值得集合,文件用文件名稱標(biāo)識(shí),文件根據(jù)記錄得組織方式與存取方法可以分為:順序文件、索引文件、直接文件與倒排文件等。4)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)就是比文件更大得數(shù)據(jù)組織,數(shù)據(jù)庫(kù)就是具有特定聯(lián)系得數(shù)據(jù)得集合,也可以看成就是具有特定聯(lián)系得多種類型得記錄得集合。數(shù)據(jù)庫(kù)得內(nèi)部構(gòu)造就是文件得集合,這些文件之間存在某種聯(lián)系,不能孤立存在。一、概述2、GIS數(shù)據(jù)庫(kù)(空間數(shù)據(jù)庫(kù))得設(shè)計(jì)(1)空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過程;(2)空間數(shù)據(jù)庫(kù)得數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì);(3)空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)得原則\步驟與技術(shù)方法、3、空間數(shù)據(jù)庫(kù)得實(shí)現(xiàn)與維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)得實(shí)現(xiàn);相關(guān)得其她設(shè)計(jì);空間數(shù)據(jù)庫(kù)得運(yùn)行與維護(hù)二、傳統(tǒng)得數(shù)據(jù)模型1、層次模型2、網(wǎng)絡(luò)模型3、關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

關(guān)系模型(relationalmodel)滿足一定條