1、第三章 土地數(shù)據(jù),內(nèi)容提綱,土地數(shù)據(jù)概述 土地數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源 土地數(shù)據(jù)的獲取 土地數(shù)據(jù)模型 土地數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 土地數(shù)據(jù)的輸入與輸出 空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù),一、土地數(shù)據(jù)概述,與土地數(shù)據(jù)相關(guān)的基本概念 地理數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)）：是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)：表示地球表面的自然和社會基礎(chǔ)信息，包括水系、居民地、交通、境界、地形、土地覆蓋等，即常說的普通圖表示的信息，有時又稱作地形數(shù)據(jù)； 專業(yè)地理數(shù)據(jù)：指與某個專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的地理數(shù)據(jù)，它突出描述與某個專業(yè)相關(guān)的各種信息。,土地數(shù)據(jù)的類型 類型數(shù)據(jù)：eg.考古地點、道路線和土壤

2、類型的分布等； 面域數(shù)據(jù)：eg.隨機(jī)多邊形的中心點、行政區(qū)域界線和行政單元等； 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：eg.道路交點、街道和街區(qū)等； 樣本數(shù)據(jù)：eg.氣象站、航線和野外點； 曲面數(shù)據(jù)：eg.高程點、等高線和等值區(qū)域； 文本數(shù)據(jù)：eg.地名、河流名稱和區(qū)域名稱； 符號數(shù)據(jù)：eg.點狀符號、線狀符號和面狀符號。,在LIS中，土地數(shù)據(jù)可分為： 空間特征數(shù)據(jù)（定位數(shù)據(jù)） 時間屬性數(shù)據(jù)（尺度數(shù)據(jù)） 專題屬性數(shù)據(jù)（非定位數(shù)據(jù)）,屬性特征數(shù)據(jù),空間數(shù)據(jù)或地理數(shù)據(jù),土地數(shù)據(jù)的基本特征 空間特征：空間物體的位置、形狀和大小等幾種特征以及與相鄰物體的拓?fù)潢P(guān)系，一般用坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示； 專題特征：地理實體所具有的各種性質(zhì)； 時間特

3、征：土地實體的時間變化或數(shù)據(jù)采集的時間等。,土地空間數(shù)據(jù)的基本特性,二、土地數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源,LIS的數(shù)據(jù)源主要有四類： 1.圖件 圖件是一種最重要的土地數(shù)據(jù)源。 eg.土地利用圖、土地類型圖、土地評價圖、土地結(jié)構(gòu)與分區(qū)圖、土地改良圖以及其它有關(guān)圖件，如土壤圖、地貌圖、植被圖、氣候要素圖等。 特點：可以直觀形象和生動地反映土地資源各組成要素的內(nèi)在聯(lián)系和依存關(guān)系，利用這類數(shù)據(jù)可以對土地的形成、演變做出系統(tǒng)的分析，還可以為土地的開發(fā)利用保護(hù)等提出明確的意見。,2.遙感資料 遙感由于其宏觀性、現(xiàn)勢性、良好的周期性等特點越來越成為土地資源信息系統(tǒng)的一個重要的數(shù)據(jù)源。 利用遙感資料可以及時更新土地數(shù)據(jù)，即確

4、保土地數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，航天遙感資料在這方面尤其具有優(yōu)勢。,3.統(tǒng)計資料 主要包括社會經(jīng)濟(jì)資料，人口和基礎(chǔ)設(shè)施資料?？梢詮母骷壵y(tǒng)計部門獲得。此外，還包括各類專業(yè)統(tǒng)計資料：氣息統(tǒng)計資料、水文統(tǒng)計資料等，可以從相關(guān)專業(yè)管理部門獲得。 4.文字報告等資料 許多定性的土地數(shù)據(jù)可以從各類相關(guān)文字報告獲得，它們提供對土地數(shù)據(jù)的解釋，因此研究區(qū)的前期積累資料應(yīng)該收到重視。,三、土地數(shù)據(jù)的獲取,數(shù)據(jù)獲取是從不同數(shù)據(jù)源、用不同的設(shè)備、方法和技術(shù)來獲取數(shù)據(jù)并錄入數(shù)據(jù)庫的過程（建庫）。,1、數(shù)據(jù)獲取的特點分析 獲取來源的種類多樣性 土地管理業(yè)務(wù)過程中數(shù)據(jù)格式多樣，種類齊全，可從數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式、業(yè)務(wù)處理類別、數(shù)據(jù)的表

5、達(dá)方式和數(shù)據(jù)的類別等方面進(jìn)行劃分。 獲取來源的海量性和異質(zhì)性 獲取來源地分布性 獲取來源地集成性,2、數(shù)據(jù)獲取的方式與手段 對于不同的數(shù)據(jù)源，應(yīng)采用不同的獲取手段、方法與技術(shù)。 2.1 原始數(shù)據(jù)采集 目前的土地信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的原始采集，即全野外測量模式，主要有兩種形式，一是平板儀測圖模式；二是利用全站儀和經(jīng)緯儀配合測距儀的野外測記模式。 前者是在野外先得到線劃圖，然后在室內(nèi)用數(shù)字化儀在線劃圖上采集土地信息數(shù)據(jù)；后者用全站儀和經(jīng)緯儀配合測距儀測量，電子手簿記錄點的三維坐標(biāo)和編碼，在測量的同時記錄點的屬性信息和編碼信息，然后在室內(nèi)將測量數(shù)據(jù)直接錄入計算機(jī)數(shù)據(jù)庫。,2.2 攝影測量與遙感 航空攝影測量

6、已普遍用于通用地圖的制作。經(jīng)過專門訓(xùn)練的操作員可以用一種稱為立體解析測圖儀的光學(xué)電子儀器，直接在航空照片上讀取坐標(biāo)，傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中。 遙感技術(shù)在土地管理中主要有如下運用： （1）遙感技術(shù)在土地資源調(diào)查中的應(yīng)用 （2）土地利用遙感動態(tài)監(jiān)測 （3）土地質(zhì)量的遙感監(jiān)測與評價 （4）土地退化的遙感監(jiān)測 （5）城市動態(tài)監(jiān)測,2.3 全球定位系統(tǒng) 2.4 現(xiàn)場專題考察與調(diào)查 2.5 社會調(diào)查與統(tǒng)計 2.6 利用已有資料 eg.各類土地數(shù)據(jù)庫和土地信息系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)；各類電子地圖或者專題地圖,3、數(shù)據(jù)獲取發(fā)展趨勢分析 3.1 加速國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立，并將國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)納入國家計劃

7、3.2 逐步壯大現(xiàn)代化基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)獲取與更新的產(chǎn)業(yè)化隊伍 3.3 大力開發(fā)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采集實用化技術(shù) 3.4 建立數(shù)據(jù)更新的技術(shù)保障體系 3.5 增加數(shù)據(jù)采集的維度 3.6 實時數(shù)據(jù)獲取和更新,四、土地數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中最常用的數(shù)據(jù)模型有： 層次模型 網(wǎng)狀模型 關(guān)系模型 面向?qū)ο竽Ｐ?時空模型,層次模型 用樹狀結(jié)構(gòu)來表示實體之間聯(lián)系的模型稱為層次模型。它是以結(jié)點來表示數(shù)據(jù)庫中的記錄類型的有向樹。,1,2,3,4,5,6,g,f,e,d,c,b,a,MAP,樹狀結(jié)構(gòu)的層次模型,限制條件：有且僅有一個根結(jié)點；除此之外，所有結(jié)點有且僅有一個父結(jié)點。,M,a,d,c,c,g,f,e,b,3,4,1

8、,2,2,3,4,1,3,4,4,6,6,5,5,3,網(wǎng)狀模型 網(wǎng)狀模型就是用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來表示實體之間聯(lián)系的模型；它是以有向圖表示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個結(jié)點仍表示數(shù)據(jù)庫中的一個記錄類型（實體）。,地貌,地質(zhì),土壤,植被,水文,人口,產(chǎn)值,自然要素數(shù)據(jù)庫,社會經(jīng)濟(jì)要素數(shù)據(jù)庫,自然景觀單元,行政單元,地形線型,交通網(wǎng)絡(luò),居民地,地理位置數(shù)據(jù)庫,網(wǎng)狀模型的有向圖，與層次模型的有向樹相比較，其特點為： a.可以有零個或多個結(jié)點無父結(jié)點； b.至少有一個結(jié)點有多于一個的父結(jié)點； c.允許兩個結(jié)點之間有兩種或多種聯(lián)系。,關(guān)系模型 一個實體可由若干關(guān)系組成，而關(guān)系表的集合就構(gòu)成關(guān)系模型。對這種數(shù)字化的模型，每個關(guān)系

9、都應(yīng)滿足下列條件： （1）表中的每一列屬性都是不能再分的基本字段； （2）各列被指定一個相異的名字； （3）各行（記錄）相異，不允許重復(fù)； （4）行、列次序無關(guān)。,關(guān)系2：邊界數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表,關(guān)系1：多邊形邊界關(guān)系表,關(guān)系3：結(jié)點坐標(biāo)關(guān)系表,面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是集圖形、圖像、屬性數(shù)據(jù)于一體的整體空間數(shù)據(jù)模型。,線類,面類,點類,線特征,面特征,點特征,弧段,結(jié)點,開始,終止,面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模型,面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模型,面向?qū)ο蟮幕靖拍睿?1、對象 在面向?qū)ο竽Ｐ椭校總€概念實體都可以模型化為對象。eg.地圖上的一個結(jié)點、一條弧段、一個區(qū)域等。 一個對象是由描述該對象狀態(tài)的一組數(shù)據(jù)和表

10、達(dá)它的行為的一組操作（方法）組成的。 即：object=(ID,S,M) 其中，ID為對象標(biāo)示；S為對象的狀態(tài)，可以是一屬性值，或是另一組對象的集合；M為方法集。,2、類 類是關(guān)于同類對象的集合，具有相同屬性和操作的對象組合在一起。 屬于同一類的所有對象共享相同的屬性項和操作方法，每個對象都是這個類的一個實例，即每個對象可能有不同的屬性值。 即：class=(CID,CS,CM) 其中，CID為類標(biāo)示或類型名；CS為狀態(tài)描述部分；CM為應(yīng)用于該類的操作。 在系統(tǒng)中，僅需對每個類型定義一組操作，供該類中的每個對象應(yīng)用。但每個對象的屬性值要分別儲存。,3、超類 超類是在定義類型時，將幾種類型中某些

11、具有公共特征的屬性和操作抽象出來，概括為一種更一般的類型。 一個類可能是某個或某幾個超類的子類，同時又可能是幾個子類的超類。 建立超類是為了避免說明和儲存上的大量冗余。但由于超類和子類的分開表示，需要一種機(jī)制（繼承），在獲取子類對象的狀態(tài)和操作時，能自動得到它的超類的狀態(tài)和操作。,4、聯(lián)合組合對象 在定義對象時，將同一類對象中的幾個具有相同屬性值的對象組合起來，為了避免重復(fù)，設(shè)立一個更高水平的對象表示那些相同的屬性值。 假設(shè)：object1=(ID1,Sa,Sb,M) object2=(ID2,Sa,Sc,M) 則，組合對象：object3=(ID3,Sa,object1,object2,M)

12、 分子對象：object1=(ID1,Sb,M) object2=(ID2,Sc,M),5、聚集復(fù)合對象 聚集是將幾個不同特征的對象復(fù)合成一個更高水平的對象，每個不同特征的對象是該復(fù)合對象的一部分，它們有自己的屬性描述數(shù)據(jù)和操作，這些是不能為復(fù)合對象所公用的，但復(fù)合對象可以從它們那里派生得到一些信息。 在聯(lián)合和聚集中，是用“傳播”作為傳遞子對象的屬性到復(fù)雜對象的工具。即復(fù)雜對象的某些屬性值不單獨存于數(shù)據(jù)庫中，而是從它的自對象中提取或派生。,時空模型 它主要有以下幾種： 時間快照模型 底圖疊加模型 時空合成模型 全信息對象模型,五、土地數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：空間數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系和數(shù)據(jù)表示。 不同的數(shù)

13、據(jù)結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)存儲量和處理效率是不同的。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可分為： 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系 1、拓?fù)涞幕靖拍?幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系是LIS中描述土地要素的空間位置和空間關(guān)系的不可缺失的基本信息。 幾何信息主要涉及幾何物體的坐標(biāo)位置、方向、角度、距離和面積等信息，它通常用解析幾何的方法來分析； 空間關(guān)系信息主要涉及幾何關(guān)系的“相連”、“相鄰”、“包含”等信息，它通常用拓?fù)潢P(guān)系或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法來分析。,拓?fù)潢P(guān)系是明確定義空間關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法，在LIS中用來描述并確定空間的點、線、面之間關(guān)系及屬性，并可實現(xiàn)相關(guān)的查詢和檢索。 從拓?fù)溆^點出發(fā)，關(guān)心的是空

14、間的點、線、面之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系，而不論實際圖形的形狀。因此，幾何形狀相差很大的圖形，它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能相同。,2、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系 空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的表示方法主要有： （1）拓?fù)潢P(guān)聯(lián)性 表示空間圖形中不同類型元素，如結(jié)點、弧段和多邊形之間的拓?fù)潢P(guān)系。,圖形的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表,用關(guān)聯(lián)表來表示圖形的優(yōu)點是每條弧段所包含的坐標(biāo)點只需存儲一次，如果不考慮它們之間的關(guān)聯(lián)性而以每個多邊形的全部封閉弧段的坐標(biāo)點來存儲數(shù)據(jù)，不僅數(shù)據(jù)量大，還無法反應(yīng)空間關(guān)系。,（2）拓?fù)溧徑有?表示圖形中同類元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。 由于弧段的走向是有向的，因此，通常用弧段的左右多邊形來表示并求出多邊形的鄰接性。,多邊形之間的鄰接性,（

15、3）拓?fù)浒?表示空間圖形中，面狀實體所包含的其他面狀實體或線狀、點狀實體的關(guān)系。 面狀實體中包含面狀實體的情況又分為三種： 簡單包含 多層包含 等價包含,3、拓?fù)潢P(guān)系的關(guān)聯(lián)表達(dá) 即采用什么樣的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)來表達(dá)空間位置數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。 在LIS中，空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)聯(lián)表達(dá)，通常可采用：全顯式表達(dá)、半隱式表達(dá)方式。 全顯式表達(dá)不僅明確表示空間數(shù)據(jù)弧段點之間的拓?fù)潢P(guān)系，同時還明顯表達(dá)點弧段多邊形之間的關(guān)系。,4、拓?fù)潢P(guān)系9元組 Egenhofer等于1991年提出兩個點集二元拓?fù)潢P(guān)系的9元組描述方法。 兩個點集的完備的拓?fù)淇臻g關(guān)系描述實際上是用A的邊界、內(nèi)部、補(bǔ)與B的邊界、內(nèi)部、補(bǔ)兩兩之間的交集，構(gòu)

16、成了空間關(guān)系描述的9元組框架。,9元組可以應(yīng)用于點、線、面空間目標(biāo)之間的二元拓?fù)潢P(guān)系。通過目標(biāo)之間的交集的值的判斷（空為0，非空為1），9元組模型可以區(qū)別512種不同的拓?fù)潢P(guān)系，當(dāng)然，也有些關(guān)系是無法實現(xiàn)的。,矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 矢量數(shù)據(jù)是土地圖形處理和制圖中最常用的數(shù)據(jù)，它是通過記錄坐標(biāo)的方式來表示點、線、多邊形等實體的。由于坐標(biāo)的連續(xù)性，它可以精確確定實體的空間位置和大小。,矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是： 數(shù)據(jù)占存儲空間小，空間位置精度高，空間關(guān)系描述全面，容易建立拓?fù)潢P(guān)系，對線狀和網(wǎng)絡(luò)狀事物分析方便，空間和屬性數(shù)據(jù)綜合查詢更新方便，普通地圖可直接數(shù)字化成矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要缺點是： 數(shù)據(jù)

17、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，處理位置關(guān)系（包括相交、通過、包含等）費時，地圖疊加分析較困難，邊界復(fù)雜模糊的事物難以描述，不能直接處理圖像信息，與數(shù)據(jù)三角模型DTM和遙感RS結(jié)合困難等。,一般常用的幾種矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為： （1）完整多邊形結(jié)構(gòu)（whole polygon structure）； （2）二元獨立地圖編碼文件結(jié)構(gòu)dual independent map encoding (DIME)file structure； （3）弧結(jié)點結(jié)構(gòu)（arc-node structure）； （4）POLYVRT數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； （5）關(guān)系結(jié)構(gòu)(relational structure)。,1.完整多邊形結(jié)構(gòu),1,2,3,4,5

18、,6,1,2,3,4,5,6,I,II,III,多邊形I： 1,4 4,3 4,2 2,2,多邊形： 2,2 4,2 4,0 1,0,多邊形： 6,4 7,2 6,1 4,0 4,3,每個多邊形在數(shù)據(jù)庫中以一系列坐標(biāo)來定義封閉區(qū)域邊界。每個多邊形被存儲為一個獨立特征。,該法文件結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)以多邊形為單位進(jìn)行的運算和顯示。但是也有如下缺點： （1）多邊形之間的公共邊被數(shù)字化和存儲兩次，由此產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余和邊界不重合. （2）每個多邊形自成體系而缺少相鄰多邊形信息，難以進(jìn)行鄰域處理。如，合并同類時要消除共邊。 （3）“島”只作為一個單個圖形構(gòu)造，沒有與其外包多邊形的聯(lián)系。 （4）不易對邊界的拓

19、撲關(guān)系進(jìn)行檢查。,2.二元獨立地圖編碼文件結(jié)構(gòu) 二元獨立地圖編碼結(jié)構(gòu)或二元獨立地圖編碼文件結(jié)構(gòu)，是由美國人口普查局開發(fā)使用的。它設(shè)計成結(jié)合關(guān)于城市區(qū)塊的拓?fù)湫畔⒁员阌糜谌丝诮y(tǒng)計分析。二元獨立地圖編碼文件本身不生成地理/土地信息系統(tǒng)的相應(yīng)數(shù)據(jù)庫組織，它只是作為可用于不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換格式，其結(jié)構(gòu)由兩結(jié)點或終點的線段來定義。,DIME編碼文件，開始用于人口統(tǒng)計，其編碼文件由線段組成。每條線段包括線段名、線段的起始結(jié)點和終止結(jié)點、線段的左區(qū)號和右區(qū)號、線段所表示街道兩邊的地址范圍。 DIME編碼文件結(jié)構(gòu)為： （1）基本要素：線段名、線段的起始結(jié)點、線段的左右街區(qū)號碼； （2）專用要素：地址范圍、地區(qū)

20、碼、人口統(tǒng)計、地段碼； （3）其他要素：郵政分區(qū)代碼，選擇分區(qū)代碼等。,甲不動產(chǎn),北京路,道路,1,4,2,3,山東路,河北路,線段本身的空間坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)常置于獨立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。,3.弧結(jié)點結(jié)構(gòu) 在弧結(jié)點結(jié)構(gòu)中，事物在數(shù)據(jù)庫中的結(jié)構(gòu)是分層次的。在弧結(jié)構(gòu)中，點是基本元素，弧是由XY坐標(biāo)定義的各個線段，結(jié)點為弧點或弧交叉點，多邊形由一系列弧封閉而成。,甲不動產(chǎn),山東路,河北路,1,2,3,4,I,III,4. POLYVRT數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 美國計算機(jī)圖形及空間分析實驗室研制了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)POLYVRT，它的基本元素是鏈段。 POLYVRT數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅描述了多邊形形狀的幾何信息，而且還存儲了多邊形元素之間

21、的拓?fù)湫畔?，這種結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)今各種圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本骨架。但這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的開銷是很大的，尤其是顯示表格表示時，需將結(jié)點集合、面域集合和弧段集合分別列表存儲。,33,106,11,101,C,102,22,103,B,105,44,A,104,鏈段,面域弧線表,弧段結(jié)點表,結(jié)點弧段表,弧段面域表,5. 關(guān)系結(jié)構(gòu) 其是另一種形式的弧結(jié)點矢量數(shù)據(jù)組織，其數(shù)據(jù)屬性值與拓?fù)湫畔⒎珠_存儲，且屬性值以關(guān)系形式存儲。,關(guān)系結(jié)構(gòu)與弧結(jié)點結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于前者的屬性數(shù)據(jù)與拓?fù)湫畔⑹欠植婚_的。 采用這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是軟件開發(fā)代價小，且可提高靈活性，并可依賴于商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。,柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 珊格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱空

22、間數(shù)據(jù)的像元陣列，是最簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 地圖被眾多像元珊格分成有規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的基本單元通常是固定大小的正方形，空間事物就按其在網(wǎng)絡(luò)中的像元珊格所在的行和列確定其位置。在靠近事物邊界的位置按四舍五入原則決定單元取值，像元的大小代表了珊格地圖的分辨率。 珊格數(shù)據(jù)中，每個像元在一個網(wǎng)絡(luò)中只取值一次，有多重屬性的事物就要用多個網(wǎng)絡(luò)地圖來表示。,在珊格數(shù)字化地圖中，點在網(wǎng)絡(luò)中占一個像元，線是一系列連接成鋸齒狀的折線，面的邊也是鋸齒狀的。雖然空間數(shù)據(jù)是按像元存放的，但必要時在邏輯上必須把線和面連成一個個整體。 網(wǎng)絡(luò)基本單元的大小，對地圖的分辨率和計算精度起關(guān)鍵作用。,珊格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，

23、疊加分析方便，容易描述邊界復(fù)雜模糊的事物，能直接處理數(shù)字圖像信息，能直接珊格狀設(shè)備輸出圖形。 珊格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的缺點：數(shù)據(jù)儲存量大，空間位置精度低，輸出地圖不美觀。,柵格數(shù)據(jù)組織的方法一般有三種： （1）以像元為序記錄像元的x、y坐標(biāo)（行、列值）和不同層上該像元位置上的各屬性值，每一像元的記錄為一數(shù)組。 （2）以層為基礎(chǔ)，每一層內(nèi)又以像元為序記錄該像元的坐標(biāo)和屬性值，逐層記錄。 （3）以層為基礎(chǔ)，每一層內(nèi)則以多邊形為序記錄各多邊形的屬性值和填充多邊形的像元坐標(biāo)，逐層記錄。,為減少珊格數(shù)據(jù)的存儲量，主要有以下幾種不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編碼方法： 游程長度編碼 四叉樹結(jié)構(gòu),1.游程長度編碼,0,2,4,6,

24、8,9,0,2,4,6,8,9,A,B,C,地圖： A.全柵格編碼（100碼） B.變長編碼（54碼） C.值點編碼（32碼）,列 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 行 0 A A A A A A 1 A A A A A A 2 A A A A B B B B B B 3 A A A B B B B B B B 4 D D D D B B B B B B 5 D D D D D B B B B B 6 D D D D D C C C C C 7 D D D D D C C C C C 8 D D D D D C C C C C 9 D D D D D C C C C C,未完,游程長度編

25、碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),四叉樹實際上是珊格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種壓縮數(shù)據(jù)的編碼方法。四叉樹結(jié)構(gòu)的基本思想是：將一幅珊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）。如果某個子區(qū)的所有格網(wǎng)都具有相同的值，則這個子區(qū)就不再繼續(xù)分割，否則還要把這個子區(qū)再分割成四個子區(qū)。這樣遞次的分隔，直到每個子區(qū)都只含有相同的屬性值或灰度為止。,2.四叉樹結(jié)構(gòu),四叉樹結(jié)構(gòu)按其編碼的方法不同可分為：常規(guī)四叉樹、線性四叉樹。 常規(guī)四叉樹除了記錄葉結(jié)點之外，還要記錄中間結(jié)點。結(jié)點之間借助指針聯(lián)系，每個結(jié)點需要用個量來表達(dá)：四個葉結(jié)點指針、一個父結(jié)點指針和一個結(jié)點的屬性或灰度值。 常規(guī)四叉樹主要在數(shù)據(jù)索引和圖幅索引等方面應(yīng)用。,線性

26、四叉樹只存儲最后葉結(jié)點的信息，包括葉結(jié)點的位置、深度（即處于四叉樹的第幾層上）和本結(jié)點的屬性或灰度者。 線性四叉樹葉結(jié)點的編號需要遵循一定的原則，這種編號稱為地址碼，它隱含了葉結(jié)點的位置和深度信息。 最常用的地址碼是四進(jìn)制或十進(jìn)制的Morton碼。,基于四進(jìn)制的線性四叉樹編碼： 采取自下而上合并的方法，具體步驟如下： a.將地圖轉(zhuǎn)換為1010珊格數(shù)字化地圖； b.將十進(jìn)制的行列號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)表示； c.按下式計算每個珊格單元對應(yīng)的Morton碼： Mq=2Ib+Jb 式中，Ib為二進(jìn)制行號；Jb為二進(jìn)制列號。,d.在排好序的線性表中，依次檢查四個相鄰的Mq碼對應(yīng)的珊格值，如果相同，則合并為一

27、個大塊，否則將四個格網(wǎng)值記盤，內(nèi)容包括Mq碼、深度和格網(wǎng)值。如此下去，直至沒有能夠合并的子塊為止。,基于十進(jìn)制的線性四叉樹編碼： 十進(jìn)制的Morton碼（Md）是從0到M的自然數(shù)，合并過程的掃描方法可直接按這種自然數(shù)碼的順序進(jìn)行。 前后兩個Md碼之差表示葉結(jié)點的大小，因而也就省去了葉結(jié)點深度的儲存。,按位操作的Md碼運算法： a.將地圖轉(zhuǎn)換為1010珊格數(shù)字化地圖； b.將十進(jìn)制的行列號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)表示； c.Md碼實際上是行列二進(jìn)制數(shù)字交叉結(jié)合的結(jié)果； 即：Md=injnin-1jn-1i2j2i1j1 d.將得到的Md碼由二進(jìn)制再轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)即可。,A.土地利用圖,a公共服務(wù)區(qū) b娛樂

28、區(qū),B.四叉樹表示,四叉樹編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),C.四叉樹分解過程,根,葉子,0,1,2,3,20,21,22,23,210,211,212,213,結(jié)點,地圖,D.屬性表,矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較,矢量柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 無論是點狀地物、線狀地物還是面狀地物，均采用面向目標(biāo)的描述方法，即直接跟隨位置描述，并進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系說明，因而可以完全保持矢量的特征，建立了位置與地物的聯(lián)系，使之具有柵格的性質(zhì)。這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是矢量柵格一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,矢量數(shù)據(jù)向珊格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 矢量數(shù)據(jù)向珊格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時， 首先必須確定珊格元素的大小，即根據(jù)原矢量圖的大小、精度要求及所研究問題的性質(zhì)，確定珊格的分辨率。,其

29、次，必須了解矢量數(shù)據(jù)和珊格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)表示。 矢量數(shù)據(jù)的基本坐標(biāo)是直角坐標(biāo)，珊格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)是行列坐標(biāo)，其原點在圖的左上方。 在進(jìn)行兩種坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，通常使直角坐標(biāo)的X、Y軸分別同珊格數(shù)據(jù)的行列平行。,矢量數(shù)據(jù)和珊格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系：,1.點的轉(zhuǎn)換 將點的矢量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成珊格數(shù)據(jù)中行列值i和j，從而得到點所在珊格元素的位置。 即： 式中，Integer是對運算值取整。,2.線的轉(zhuǎn)換 即相鄰兩點之間直線的轉(zhuǎn)換。這是因為當(dāng)折線上取點足夠多時，所畫的折線在視覺上成為曲線。 直線轉(zhuǎn)換時，不僅將直線的兩個端點從矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成珊格數(shù)據(jù)，還需要求出直線經(jīng)過的中間點的珊格數(shù)據(jù)。,直線轉(zhuǎn)換的具體步驟： A.利用點

30、轉(zhuǎn)換法，將直線的兩個端點分別轉(zhuǎn)換成珊格數(shù)據(jù)，求出相應(yīng)的珊格的行列值； B.由直線兩端點的行列值，求出直線所在行列值的范圍； C.確定直線經(jīng)過的中間珊格點。 在已知中間點行號的前提下，求出相應(yīng)行號相交于直線的列號即可。具體方法如下： a.求出相應(yīng)i行中心處同直線相交的y值；,b.用直線方程求出對應(yīng)y值的點的x值； c.從x、y值按下述公式求出相應(yīng)i行的列值j。 如上不斷求出直線所經(jīng)過的各行的列值，最后完成直線的轉(zhuǎn)換。,3.面的轉(zhuǎn)換 面的轉(zhuǎn)換，大致包括兩部分：一是面的矢量邊界輪廓的轉(zhuǎn)換；二是面域數(shù)據(jù)的填充（即判斷哪些點或珊格單元在多邊形之內(nèi)，又有哪些是在多邊形之外）。 面域數(shù)據(jù)填充的方法有： 射線

31、法 邊界點跟蹤法 邊界代數(shù)法,a.射線法 即用水平掃描線或垂直線的方法來判斷一點是否在區(qū)域內(nèi)。 基于拓?fù)湓恚阂粭l直線與一個封閉多邊形的交點個數(shù)為偶數(shù)，來判斷。 亦即：自某疑問點A向左引水平掃描線，并計算此掃描線與區(qū)域邊界的相交次數(shù)p，若p為奇數(shù)，則認(rèn)為該疑問點A在多邊形之內(nèi)；若p為偶數(shù)，則認(rèn)為該疑問點A在多邊形之外。,注意：奇異點的判斷。 對奇異點的判斷可采用以下方法： 鄰點分析法 （即判斷與頂點相交的兩個直線是否在掃描線的同一側(cè)，若在同一側(cè)為極值點，被看作兩個同值交點，否則為非極值點，被看作一個交點） 高端點下移射線法 （高端點y坐標(biāo)負(fù)修正法，或“上閉下開”法，即在兩直線的交點處，掃描線上

32、面的邊與該掃描線相交的點有效，掃描線下面的邊與該掃描線相交的點無效，當(dāng)掃描線與多邊形邊重合時不作求交運算）,b.邊界點跟蹤法 即從邊界上某一珊格單元開始按順時針方向跟蹤邊界上各珊格（對于多邊形中島則按逆時針方向跟蹤，使島內(nèi)不被填充）。 這里將跟蹤的每個珊格分別賦予字符R、L、N，其中：R該珊格同相鄰象素的行數(shù)不同，且行數(shù)增加的單元；L該珊格同相鄰象素的行數(shù)不同，且行數(shù)減少的單元；N該珊格極值單元或相鄰單元行數(shù)相同的單元。 最后，逐行掃描根據(jù)填充字符值，填充LR之間的珊格。,c.邊界代數(shù)法 即在已知組成多邊形邊界的拓?fù)潢P(guān)系（是指沿邊界前進(jìn)方向的左右多邊形號）的前提下，通過簡單的加減運算將邊界位置

33、信息動態(tài)的賦予各珊格。 假定：沿邊界前進(jìn)方向y值下降時稱下行，下行時填充值為右多邊形號減左多邊形號；y值上升時稱上行，上行時填充值為左多邊形號減右多邊形號。,1,N1、N2弧上行，左多邊形號為0，右多邊形號為1。,N1,N2、N3弧下行，左多邊形號為0，右多邊形號為2。,N2,N3、N1弧下行，左多邊形號為0，右多邊形號為3。,N3,N2,N1、N4弧上行，左多邊形號為1，右多邊形號為3。,N4、N2弧上行，左多邊形號為1，右多邊形號為2。,N4、N3弧下行，左多邊形號為2，右多邊形號為3。,珊格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 珊格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換實質(zhì)上是將具有相同屬性代碼的珊格集合轉(zhuǎn)變成由少量數(shù)據(jù)

34、組成的邊界弧段和區(qū)域邊界的拓?fù)潢P(guān)系。 珊格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)在原理或?qū)崿F(xiàn)方法上均要復(fù)雜得多。,六、土地數(shù)據(jù)的輸入與輸出,土地數(shù)據(jù)的輸入 通常，土地數(shù)據(jù)輸入主要考慮以下三個方面的問題： 統(tǒng)一的地理基礎(chǔ) 空間數(shù)據(jù)（即定義土地實體相對于某一坐標(biāo)系所處的空間位置） 屬性數(shù)據(jù)（即定義土地實體特征性質(zhì)的詳細(xì)內(nèi)容）,1.地理基礎(chǔ) 地理基礎(chǔ)是土地數(shù)據(jù)表示格式與規(guī)范的重要組成部分，它主要包括統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)、統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系統(tǒng)和統(tǒng)一的編碼系統(tǒng)。 各種來源的土地信息和數(shù)據(jù)在共同的地理基礎(chǔ)上反映出它們的地理位置和地理關(guān)系特征。 共同的地理坐標(biāo)系和平面坐標(biāo)系是土地信息系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)。,通常，土地信息系統(tǒng)中地圖投影配置的選擇原則為： a.投影系統(tǒng)應(yīng)與相應(yīng)比例尺的國家基本圖（基于比例尺地形圖、基本省區(qū)圖或國家大地圖集）投影系統(tǒng)一致； b.一般只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種服務(wù)于大比例尺的數(shù)據(jù)處理