地理信息系统链式编码ppt下载
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维问题。
J（Y）
K（Z）
7 444
454
554 555
6
541
5
405
505
515
4 400
415 500
510
3 044
054
2 040 041 050 051 140 141 150 151
1 004 005 014 015 104 105 004 005
0 000 001 010 011 100 101 110 111
数据量大 几何和属性偏差 面向位置的数据结构,难以建立空间
对象之间的关系
2020/11/15
28
矢量数据结构
矢量数据结构是通过记录坐标的方式，尽可 能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。 其坐标空间假定为连续空间，不必象栅格数 据结构那样进行量化处理。因此矢量数据能 更精确地定义位置、长度和大小。
游程长度编码压缩比的大小是与图的复杂程度成 反比的，在变化多的部分，游程数就多，变化少 的部分游程数就少，图件越简单，压缩效率就越 高。
游程长度编码在栅格加密时，数据量没有明显增 加，压缩效率较高，且易于检索，叠加合并等操 作，运算简单，适用于机器存贮容量小，数据需 大量压缩，而又要避免复杂的编码解码运算增加 处理和操作时间的情况。
… 像元n
栅格数据文件
层1 像元1 X,Y,属性值 像元2 X,Y,属性值
…
…
像元n X,Y,属性值
层2
…
层n
栅格数据文件 层1 多边形1 属性值
像元1坐标 …
像元n坐标 多边形N
层2
…
层n
2020/11/15
26
2020/11/15
27
栅格数据结构特点
离散的量化栅格值表示空间对象 位置隐含,属性明显 数据结构简单,易与遥感数据结合,但
四叉树编码的最大缺点是转换的不定性，用同一形状和大 小的多边形可能得出多种不同的四叉树结构，故不利于形 状分析和模式识别。
2020/11/15
23
八叉树编码
八叉树结构就是将空间 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—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
(3,1,1,0),(3,2,1,9),(3,3,1,9),(3,4,1,0), (3,5,2,7), (3,7,2,0), (第三行) (4,4,1,0),(4,2,1,0), (4,3,1,0), (4,4,1,0), (第四行未被编码部分) (5,1,4,0), (5,5,4,7) (其余四行)
因此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间 地物或现象分布的数据组织，组织中的每个 数据表示地物或现象的非几何属性特征。
2020/11/15
3
点
2020/11/15
对于栅格数据结构
•点：为一个像元
面
•线：在一定方向上 连接成串的相邻像
线
元集合。
•每个栅格单元最多
只有两个相邻单元
在线上；
•面：聚集在一起的 相邻像元集合。
行检测。如果每相邻四个网格值
NW
NE
SW
SE
相同则进行合并，逐次往上递归
0
7
合并，直到符合四叉树的原则为 9
00 70
止。这种方法重复计算较少，运 算速度较快。
9 9 9 00 9 0 0 9 0 0 0
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22
为了保证四叉树能不断的分解下去，要求图象必须为 2n*2n的栅格阵列，n为极限分割次数，n+1是四叉树的最 大高度或最大层数。对于非标准尺寸的图象需首先通过增 加背景的方法将图象扩充为2n*2n的图象，也就是说在程 序设计时，对不足的部分以0补足
2020/11/15
18
块状编码特点
一个多边形所包含的正方形越大，多边形的 边界越简单，块状编码的效率就越好。块状 编码对大而简单的多边形更为有效，而对那 些碎部较多的复杂多边形效果并不好。块状 编码在合并、插入、检查延伸性、计算面积 等操作时有明显的优越性。
2020/11/15
19Biblioteka 2020/11/15每个栅格单元可有
多于两个的相邻单
元同属一个区域。
任何以面状分布的
对象(土地利用、土
壤类型等)，都可以
用栅格数据逼近。
4
（a）三角形
（b） 菱形
（c) 六边形
2020/11/15
5
栅格结构的显著特点
属性明显，定位隐含 在网格文件中每个代码本身明确地代表了实体的属性或属
性的编码，如果为属性的编码，则该编码可作为指向实体 属性表的指针。 由于栅格行列阵列容易为计算机存储、操作和显示，因此 这种结构容易实现，算法简单，且易于扩充、修改，也很 直观，特别是易于同遥感影像结合处理，给地理空间数据 处理带来了极大的方便，特别适合于FORTRAN、BASIC 等高级语言作文件或矩阵处理 栅格结构表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数 据。 但是在许多栅格数据处理时，常假设栅格所表示的量 化表面是连续的，以便使用某些连续函数。 若栅格尺寸较大…误差… 若栅格中存在多个地物,却只能给一个属性值…,误差…
2020/11/15
6
栅格结构数据的获取
①目读法：在专题图上均匀划分网格，逐个网 格地决定其代码，最后形成栅格数字地图文件；
②数字化地图，得到矢量结构数据后，再转换 为栅格结构；
③扫描数字化：逐点扫描专题地图，将扫描数 据重采样和再编码得到栅格数据文件；
④分类影像输入：将经过分类解译的遥感影像 数据直接或重采样后输入系统，作为栅格数据结 构的专题地图。
8
(2)缩小单个栅格单元的面积，即增加栅格单 元的总数，行列数也相应地增加。这样， 每个栅格单元可代表更为精细的地面矩形 单元，混合单元减少。混合类别和混合的 面积都大大减小，可以大大提高量算的精 度；接近真实的形态，表现更细小的地物 类型。但是有许多弊端…
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9
误差分析
c
c
几何偏差
地理信息系统的空间数据结构主要有栅格结构 和矢量结构。
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2
栅格数据结构
栅格结构是最简单最直观的空间数据结构， 又称为网格结构或象元结构，是指将地球表 面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每 个网格作为一个象元或象素,由行、列号定 义，并包含一个代码,表示该象素的属性类 型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指 针。
③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
④百分比法 :根据矩形区域内各地理要 素所占面积的百分比数确定栅格单元 的代码参与 .
可记面积最大的两类BA，也可根据B类
和A类所占面积百分比数在代码中加
入数字,如A5B3,意思为A占50%,B占
30%. 2020/11/15
四叉树编码法有许多有趣的优点：①容易而有效地计算多 边形的数量特征；②阵列各部分的分辨率是可变的，边界 复杂部分四叉树较高即分级多，分辨率也高，而不需表示 许多细节的部分则分级少，分辨率低，因而既可精确表示 图形结构又可减少存贮量；②栅格到四叉树及四叉树到简 单栅格结构的转换比其它压缩方法容易；④多边形中嵌套 异类小多边形的表示较方便。
则继续分割，直到每个子块都只 0 0 0 0 7 7 7 7
含有相同的属性值或灰度为止。 0 0 0 0 7 7 7 7
99990000 99900000 09907700 00007700 00007777 00007777 00007777 00007777
另一种是采用从下而上的方法建
立。对栅格数据按如下的顺序进
7 220 221 230 231 320 321 330 331
222 223 232 233 322 323 332 333
I（X）
45
01
7
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24
栅格数据组织
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25
栅格数据组织
栅格数据文件
像元1 像元2
X坐标 Y坐标 层1属性值 层2属性值
… 层n属性值
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14
链式编码特点
链式编码对线状和多边形的表示具有很强
的数据压缩能力，且具有一定的运算功能， 如面积和周长计算等，探测边界急弯和凹 进部分等都比较容易，类似矢量数据结构， 比较适于存储图形数据。缺点是对叠置运 算如组合、相交等则很难实施，对局部修 改将改变整体结构，效率较低，而且由于 链码以每个区域为单位存储边界，相邻区 域的边界则被重复存储而产生冗余。
可沿行方向进行如下游程长度编码：
(9,4),(0,4),(9,3),(0,5),(0,1)(9,2),(0,1),(7,2),(0,2),(0,4),(7,2),(0,2),(0,4),(7,
4),(0,4),(7,4) ,(0,4),(7,4) ,(0,4),(7,4)
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16
游程长度编码特点
5
3
a
4
b
a
b
属性偏差
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10
栅格数据的压缩编码方法
1、链式编码 2、游程长度编码 3、块状编码 4、四叉树编码 5、八叉树
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11
链式编码
链式编码主要是记 录线状地物和面状 地物的边界。它把 线状地物和面状地 物的边界表示为： 由某一起始点开始 (起点以起点的行 列号表示)
2020/11/15
7
提高栅格数据精度的方法
(1)在决定栅格代码时尽量保持地表的真 实性，保证最大的信息容量。
①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.相应的 栅格单元代码应为C
②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。相应栅格代码定为B
然后按某些基本方 向(单位矢量的方
向编码表示)确定 线状地物确定其起始点为像元(1，5)，链式编 的单位矢量链。 码为:1,5,3,2,2,3,3,2,3
面状地物，设其原起始点定为像元（5，8）， 则该多边形边界按顺时针方向的链式编码为：
5，8，3，2，4，4，6，6，7，6，0，2，1
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20
四叉树编码(Quadtree Encoding)
四叉树编码又称为四分树、四元 树编码。基本思想是将一幅栅格 9 9 9 9 0 0 0 0
99900000
地图或图像等分为四部分。逐块 0 9 9 0 7 70 0
检查其格网属性值。如果某个子 00007700
区的所有格网值都具有相同的值。0 0 0 0 7 7 7 7 则这个子区就不再继续分割，否 0 0 0 0 7 7 7 7
1 002 003 012 013 102 103 112 113
2 020 021 030 031 120 121 130 131
3 022 023 032 033 122 123 132 133
4 5 200 201 210 211 300 301 310 311 6 202 203 212 213 302 303 312 313
第三章 空间数据结构
2020/11/15
1
数据结构即指数据组织的形式，是适合于计 算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。对空间 数据则是地理实体的空间排列方式和相互关系的 抽象描述。不说明数据结构的数据是毫无用处的， 不仅用户无法理解，计算机程序也不能正确的处 理，对同样一组数据，按不同的数据结构去处理， 得到的可能是截然不同的内容。空间数据结构是 地理信息系统沟通信息的桥梁，只有充分理解地 理信息系统所采用的特定数据结构，才能正确有 效地使用系统。
12
链式编码(ChainCodes)
2020/11/15
13
链式编码(ChainCodes)
确定原点为像元(10，1)，则该多边形 边界按顺时针方向的链式编码为： 10，l，7，0，1，0，7，1，7，0， 0，2，3，2，2，1，0，7，0，0， 0，0，2，4，3，4，4，3，4，4， 5，4，5，4，5，4，5，4，6，6。
2020/11/15
15
游程长度编码
游程长度编码的基本思路是： 对于一幅栅格图像，常常有 行(或列)方向上相邻的若干 点具有相同的属性代码，因 而可采取某种方法压缩那些 重复的记录内容。其编码方 案是，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，从而实现数据的压缩。
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块状编码
块码是游程长度编码扩展到二维的 情况，采用方形区域作为记录单元， 每个记录单元包括相邻的若干栅格， 数据结构由初始位置(行、列号)和
半径，再加上记录单元的代码组成。
具体编码如下：
(1,1,2,9),(1,3,1,9),(1,4,1,9),(1,5,2,0),(1,7,2,0), （第一行及第二行部分数据） (2,3,1,9),(2,4,1,0), (第二行未被编码部分)
J（Y）
K（Z）
7 444
454
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4 400
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3 044
054
2 040 041 050 051 140 141 150 151
1 004 005 014 015 104 105 004 005
0 000 001 010 011 100 101 110 111
数据量大 几何和属性偏差 面向位置的数据结构,难以建立空间
对象之间的关系
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矢量数据结构
矢量数据结构是通过记录坐标的方式，尽可 能地将点、线、面地理实体表现得精确无误。 其坐标空间假定为连续空间，不必象栅格数 据结构那样进行量化处理。因此矢量数据能 更精确地定义位置、长度和大小。
游程长度编码压缩比的大小是与图的复杂程度成 反比的，在变化多的部分，游程数就多，变化少 的部分游程数就少，图件越简单，压缩效率就越 高。
游程长度编码在栅格加密时，数据量没有明显增 加，压缩效率较高，且易于检索，叠加合并等操 作，运算简单，适用于机器存贮容量小，数据需 大量压缩，而又要避免复杂的编码解码运算增加 处理和操作时间的情况。
… 像元n
栅格数据文件
层1 像元1 X,Y,属性值 像元2 X,Y,属性值
…
…
像元n X,Y,属性值
层2
…
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栅格数据文件 层1 多边形1 属性值
像元1坐标 …
像元n坐标 多边形N
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栅格数据结构特点
离散的量化栅格值表示空间对象 位置隐含,属性明显 数据结构简单,易与遥感数据结合,但
四叉树编码的最大缺点是转换的不定性，用同一形状和大 小的多边形可能得出多种不同的四叉树结构，故不利于形 状分析和模式识别。
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八叉树编码
八叉树结构就是将空间 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—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
(3,1,1,0),(3,2,1,9),(3,3,1,9),(3,4,1,0), (3,5,2,7), (3,7,2,0), (第三行) (4,4,1,0),(4,2,1,0), (4,3,1,0), (4,4,1,0), (第四行未被编码部分) (5,1,4,0), (5,5,4,7) (其余四行)
因此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间 地物或现象分布的数据组织，组织中的每个 数据表示地物或现象的非几何属性特征。
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点
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对于栅格数据结构
•点：为一个像元
面
•线：在一定方向上 连接成串的相邻像
线
元集合。
•每个栅格单元最多
只有两个相邻单元
在线上；
•面：聚集在一起的 相邻像元集合。
行检测。如果每相邻四个网格值
NW
NE
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相同则进行合并，逐次往上递归
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合并，直到符合四叉树的原则为 9
00 70
止。这种方法重复计算较少，运 算速度较快。
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为了保证四叉树能不断的分解下去，要求图象必须为 2n*2n的栅格阵列，n为极限分割次数，n+1是四叉树的最 大高度或最大层数。对于非标准尺寸的图象需首先通过增 加背景的方法将图象扩充为2n*2n的图象，也就是说在程 序设计时，对不足的部分以0补足
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块状编码特点
一个多边形所包含的正方形越大，多边形的 边界越简单，块状编码的效率就越好。块状 编码对大而简单的多边形更为有效，而对那 些碎部较多的复杂多边形效果并不好。块状 编码在合并、插入、检查延伸性、计算面积 等操作时有明显的优越性。
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19Biblioteka 2020/11/15每个栅格单元可有
多于两个的相邻单
元同属一个区域。
任何以面状分布的
对象(土地利用、土
壤类型等)，都可以
用栅格数据逼近。
4
（a）三角形
（b） 菱形
（c) 六边形
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栅格结构的显著特点
属性明显，定位隐含 在网格文件中每个代码本身明确地代表了实体的属性或属
性的编码，如果为属性的编码，则该编码可作为指向实体 属性表的指针。 由于栅格行列阵列容易为计算机存储、操作和显示，因此 这种结构容易实现，算法简单，且易于扩充、修改，也很 直观，特别是易于同遥感影像结合处理，给地理空间数据 处理带来了极大的方便，特别适合于FORTRAN、BASIC 等高级语言作文件或矩阵处理 栅格结构表示的地表是不连续的，是量化和近似离散的数 据。 但是在许多栅格数据处理时，常假设栅格所表示的量 化表面是连续的，以便使用某些连续函数。 若栅格尺寸较大…误差… 若栅格中存在多个地物,却只能给一个属性值…,误差…
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栅格结构数据的获取
①目读法：在专题图上均匀划分网格，逐个网 格地决定其代码，最后形成栅格数字地图文件；
②数字化地图，得到矢量结构数据后，再转换 为栅格结构；
③扫描数字化：逐点扫描专题地图，将扫描数 据重采样和再编码得到栅格数据文件；
④分类影像输入：将经过分类解译的遥感影像 数据直接或重采样后输入系统，作为栅格数据结 构的专题地图。
8
(2)缩小单个栅格单元的面积，即增加栅格单 元的总数，行列数也相应地增加。这样， 每个栅格单元可代表更为精细的地面矩形 单元，混合单元减少。混合类别和混合的 面积都大大减小，可以大大提高量算的精 度；接近真实的形态，表现更细小的地物 类型。但是有许多弊端…
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误差分析
c
c
几何偏差
地理信息系统的空间数据结构主要有栅格结构 和矢量结构。
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栅格数据结构
栅格结构是最简单最直观的空间数据结构， 又称为网格结构或象元结构，是指将地球表 面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每 个网格作为一个象元或象素,由行、列号定 义，并包含一个代码,表示该象素的属性类 型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指 针。
③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
④百分比法 :根据矩形区域内各地理要 素所占面积的百分比数确定栅格单元 的代码参与 .
可记面积最大的两类BA，也可根据B类
和A类所占面积百分比数在代码中加
入数字,如A5B3,意思为A占50%,B占
30%. 2020/11/15
四叉树编码法有许多有趣的优点：①容易而有效地计算多 边形的数量特征；②阵列各部分的分辨率是可变的，边界 复杂部分四叉树较高即分级多，分辨率也高，而不需表示 许多细节的部分则分级少，分辨率低，因而既可精确表示 图形结构又可减少存贮量；②栅格到四叉树及四叉树到简 单栅格结构的转换比其它压缩方法容易；④多边形中嵌套 异类小多边形的表示较方便。
则继续分割，直到每个子块都只 0 0 0 0 7 7 7 7
含有相同的属性值或灰度为止。 0 0 0 0 7 7 7 7
99990000 99900000 09907700 00007700 00007777 00007777 00007777 00007777
另一种是采用从下而上的方法建
立。对栅格数据按如下的顺序进
7 220 221 230 231 320 321 330 331
222 223 232 233 322 323 332 333
I（X）
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01
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栅格数据组织
2020/11/15
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栅格数据组织
栅格数据文件
像元1 像元2
X坐标 Y坐标 层1属性值 层2属性值
… 层n属性值
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链式编码特点
链式编码对线状和多边形的表示具有很强
的数据压缩能力，且具有一定的运算功能， 如面积和周长计算等，探测边界急弯和凹 进部分等都比较容易，类似矢量数据结构， 比较适于存储图形数据。缺点是对叠置运 算如组合、相交等则很难实施，对局部修 改将改变整体结构，效率较低，而且由于 链码以每个区域为单位存储边界，相邻区 域的边界则被重复存储而产生冗余。
可沿行方向进行如下游程长度编码：
(9,4),(0,4),(9,3),(0,5),(0,1)(9,2),(0,1),(7,2),(0,2),(0,4),(7,2),(0,2),(0,4),(7,
4),(0,4),(7,4) ,(0,4),(7,4) ,(0,4),(7,4)
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游程长度编码特点
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a
4
b
a
b
属性偏差
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栅格数据的压缩编码方法
1、链式编码 2、游程长度编码 3、块状编码 4、四叉树编码 5、八叉树
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链式编码
链式编码主要是记 录线状地物和面状 地物的边界。它把 线状地物和面状地 物的边界表示为： 由某一起始点开始 (起点以起点的行 列号表示)
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7
提高栅格数据精度的方法
(1)在决定栅格代码时尽量保持地表的真 实性，保证最大的信息容量。
①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.相应的 栅格单元代码应为C
②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。相应栅格代码定为B
然后按某些基本方 向(单位矢量的方
向编码表示)确定 线状地物确定其起始点为像元(1，5)，链式编 的单位矢量链。 码为:1,5,3,2,2,3,3,2,3
面状地物，设其原起始点定为像元（5，8）， 则该多边形边界按顺时针方向的链式编码为：
5，8，3，2，4，4，6，6，7，6，0，2，1
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四叉树编码(Quadtree Encoding)
四叉树编码又称为四分树、四元 树编码。基本思想是将一幅栅格 9 9 9 9 0 0 0 0
99900000
地图或图像等分为四部分。逐块 0 9 9 0 7 70 0
检查其格网属性值。如果某个子 00007700
区的所有格网值都具有相同的值。0 0 0 0 7 7 7 7 则这个子区就不再继续分割，否 0 0 0 0 7 7 7 7
1 002 003 012 013 102 103 112 113
2 020 021 030 031 120 121 130 131
3 022 023 032 033 122 123 132 133
4 5 200 201 210 211 300 301 310 311 6 202 203 212 213 302 303 312 313
第三章 空间数据结构
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数据结构即指数据组织的形式，是适合于计 算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。对空间 数据则是地理实体的空间排列方式和相互关系的 抽象描述。不说明数据结构的数据是毫无用处的， 不仅用户无法理解，计算机程序也不能正确的处 理，对同样一组数据，按不同的数据结构去处理， 得到的可能是截然不同的内容。空间数据结构是 地理信息系统沟通信息的桥梁，只有充分理解地 理信息系统所采用的特定数据结构，才能正确有 效地使用系统。
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链式编码(ChainCodes)
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链式编码(ChainCodes)
确定原点为像元(10，1)，则该多边形 边界按顺时针方向的链式编码为： 10，l，7，0，1，0，7，1，7，0， 0，2，3，2，2，1，0，7，0，0， 0，0，2，4，3，4，4，3，4，4， 5，4，5，4，5，4，5，4，6，6。
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游程长度编码
游程长度编码的基本思路是： 对于一幅栅格图像，常常有 行(或列)方向上相邻的若干 点具有相同的属性代码，因 而可采取某种方法压缩那些 重复的记录内容。其编码方 案是，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，从而实现数据的压缩。
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块状编码
块码是游程长度编码扩展到二维的 情况，采用方形区域作为记录单元， 每个记录单元包括相邻的若干栅格， 数据结构由初始位置(行、列号)和
半径，再加上记录单元的代码组成。
具体编码如下：
(1,1,2,9),(1,3,1,9),(1,4,1,9),(1,5,2,0),(1,7,2,0), （第一行及第二行部分数据） (2,3,1,9),(2,4,1,0), (第二行未被编码部分)