栅格数据结构
栅格数据结构与矢量数据结构的比较
栅格数据结构与矢量数据结构的比较栅格数据结构和矢量数据结构是地理信息系统(GIS)中常用的两种数据表示方式。
它们都有自己的优势和适用场景。
本文将详细比较栅格数据结构和矢量数据结构的特点、优缺点以及适用范围。
一、栅格数据结构栅格数据结构是将地理空间数据划分为规则的网格单元,每个单元存储一个值。
栅格数据结构主要用于表示连续型数据,如高程、温度等。
以下是栅格数据结构的特点:1. 数据表示:栅格数据结构以像素(或单元格)为基本单位,每个像素具有固定的大小和位置。
每个像素存储一个值,可以是数字、字符或颜色等。
2. 数据模型:栅格数据模型是基于网格的,可以是二维或三维的。
二维栅格用于表示平面地理数据,如地图;三维栅格用于表示立体地理数据,如地形。
3. 数据精度:栅格数据结构具有固定的分辨率,即像素的大小和数量。
较小的像素可以提供更高的精度,但会增加数据量和计算复杂度。
4. 数据分析:栅格数据结构适用于各种空间分析,如栅格代数、栅格统计和栅格重分类等。
它可以进行基于像素的计算和模型建立,适合处理大规模数据集。
5. 数据存储:栅格数据结构以栅格文件格式(如TIFF、GRID)存储,每个像素的数值以二进制形式存储,文件较大。
栅格数据结构的优点是适用于连续型数据的表示和分析,可以进行复杂的空间分析。
然而,它也存在一些缺点,如数据量大、不适合表示离散型数据和复杂几何对象等。
二、矢量数据结构矢量数据结构是将地理空间数据表示为离散的几何对象,如点、线、面。
矢量数据结构主要用于表示离散型数据和复杂几何对象,以下是矢量数据结构的特点:1. 数据表示:矢量数据结构以几何对象为基本单位,如点、线、面等。
每个对象由一组坐标点表示,可以附加属性信息。
2. 数据模型:矢量数据模型是基于几何对象的,可以是二维或三维的。
二维矢量用于表示平面地理数据,如道路、河流;三维矢量用于表示立体地理数据,如建筑物。
3. 数据精度:矢量数据结构具有可变的精度,可以根据需要选择不同的精度级别。
栅格数据结构
码就需要m行×n列×3(x,y和属性编码值)个存储
单元。数字地面模型就属此种情况。
链式编码(ChainCodes)
又称为弗里曼链码(Freeman)或 边界链码。
基本方向可定义为:东=0,东 南=l,南二2,西南=3,西 =4,西北=5,北=6,东北 =7等八个基本方向。如果再 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。
简单的矢量数据结构—面条结构(实体式)
多边形
数据项
11
12 13
A (x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,
30 29
14
y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1)
10
31
28 27
15
B
(x1,y1), (x9,y9), (x8,y8), (x17,y17),
a 1
b
A
2n c
3
B
8 O
h iC
10 m
9
k
D 11 l
j
12
7 g
d
e
5f
6
4
这种数据结构除了通过线文 件生成面文件外,还需要点 文件
线号 a b c d e f g h i j k l m n
左多边形 O O O O O O O O C C C C C B
右多边形 A A B B B C C C A B D D D A
nn5566存储方法点实体如果是简单点简单点文字说明结点唯一识别符xy坐标点实体类型序列号有关的属性方向字体排列指针与线相交的角度符号符号字符大小比例尺方向其它有关的属性如果是文字说明如果是结点线实体唯一标识码线标识码起始点终止点线实体面实体多边形矢量编码不但要表示位置和属性更重要的是能表达区域的拓扑特征如形状邻域和层次结构等多边形矢量编码不但要表示位置和属性更重要的是能表达区域的拓扑特征如形状邻域和层次结构等终止点坐标对序列显示信息非几何属性以便使这些基本的空间单元可以作为专题图的资料进行显示和操作
栅格数据结构[1]
栅格数据结构栅格数据结构:1-介绍1-1 栅格数据结构是一种用于存储和处理离散数据的数据结构。
它将数据划分为一个个均匀的小单元,即栅格单元,由此构成了一个栅格。
1-2 栅格数据结构广泛应用于地理信息系统(GIS)领域,可以用来表示地理空间数据,如地形、气象、土地利用等。
2-栅格单元2-1 栅格单元是栅格数据结构的最小单元,类似于像素(Pixel)。
2-2 每个栅格单元具有唯一的标识符,通常用行列索引或坐标表示。
2-3 栅格单元可以包含一个或多个属性值,用于表示不同的数据类型。
3-栅格数据集3-1 栅格数据集是指由多个栅格单元组成的数据集合。
3-2 栅格数据集可以有不同的数据类型,如整型、浮点型、字符型等。
3-3 栅格数据集可以表示连续数据(如高程)和离散数据(如土地类型)。
4-栅格操作4-1 创建栅格数据集:可以通过采样、插值、转换等方式创建栅格数据集。
4-2 查询栅格数据:可以通过栅格单元的标识符或属性值进行查询。
4-3 分析栅格数据:可以进行统计、分类、空间分析等操作。
4-4 可视化栅格数据:可以将栅格数据集绘制成图像或动画。
5-栅格数据存储格式5-1 常见的栅格数据存储格式包括GeoTIFF、NetCDF、HDF 等。
5-2 栅格数据存储格式通常包括头文件和数据文件两部分。
5-3 头文件包含了栅格数据的元信息,如分辨率、坐标系统等。
5-4 数据文件包含了栅格数据的实际数值。
6-栅格数据处理软件6-1 常见的栅格数据处理软件有ArcGIS、QGIS、ENVI等。
6-2 这些软件通常提供了丰富的栅格操作功能和分析工具。
6-3 开源软件如GDAL、GRASS也提供了栅格数据处理的功能。
7-栅格数据的应用7-1 地理信息系统:栅格数据结构是地理信息系统中最常用的数据结构之一。
7-2 自然资源管理:栅格数据可以用于研究地表覆盖、土地利用、气象等。
7-3 环境模拟:栅格数据可以用于模拟地形、水文过程、气候变化等。
第二章 GIS的数据结构—2栅格结构
优 矢 量 数 据 结 构 栅 格 数 据 结 构
点
缺
点
1.便于面向现象的数据表示 1.便于面向现象的数据表示 2.数据结构紧凑 数据结构紧凑、 2.数据结构紧凑、冗余度低 3.有利于网络分析 3.有利于网络分析 4.图形显示质量好 图形显示质量好、 4.图形显示质量好、精度高 1.数据结构简单 1.数据结构简单 2.空间分析和地理现象的模 2.空间分析和地理现象的模 拟均比较容易 3.有利于与遥感数据的匹配 3.有利于与遥感数据的匹配 应用和分析 4.输出方法快速 输出方法快速, 4.输出方法快速,成本比较 低廉
Morton顺序和 顺序和Morton坐标 顺序和 坐标
Morton顺序: 顺序: 顺序
指栅格结构中的一种 扫描顺序, 扫描顺序,它将图像 中的像元按照“ 形 中的像元按照“Z”形 的 轨迹连接起来。 轨迹连接起来。
图2-6
Morton 扫 描 顺 序
Morton坐标:利用Morton顺序对影像中的像元建立索 Morton坐标:利用Morton顺序对影像中的像元建立索 坐标 Morton 引,将原来由行列坐标对表示的空间位置简化为一个简 单数值。 单数值。
0 4 4 0 0 0 4 4 4 0 4 4 4 4 8 0 0 7 4 4 8 8 8 8 0 8 8 8 7 8 8 8 8 7 4 8 7 7 7
四 叉 树 分 割
7
图 2- 8
编 码:
图2- 9
四叉树编码
根结点:最上面的结点, 根结点:最上面的结点,对应整个图形 叶结点: 叶结点:不能再分的结点 n n 对栅格矩阵的要求: 对栅格矩阵的要求: 2 ×2 n为象限分割次数,n+1为四叉树的最大高度或最大层树 为象限分割次数,n+1为四叉树的最大高度或最大层树
地理信息系统 栅格数据结构
地理信息系统栅格数据结构地理信息系统栅格数据结构
⒈引言
⑴背景
⑵目的
⑶范围
⒉栅格数据结构概述
⑴定义
⑵栅格数据的特点
⑶栅格数据的应用领域
⒊栅格数据的存储方式
⑴预定义栅格数据存储格式
⑵动态栅格数据存储格式
⑶压缩栅格数据存储格式
⒋栅格数据的组成
⑴像元
⑵值域
⑶行列索引
⑷坐标系统
⒌栅格数据的建立与获取
⑴栅格数据的获取途径
⑵栅格数据的建立方法
⑶数据获取与数据建立的对应关系⒍栅格数据的操作与分析
⑴数据预处理
⑵数据查询
⑶数据变换
⑷空间分析
⑸空间统计
⒎栅格数据的质量评估
⑴完整性评估
⑵准确性评估
⑶一致性评估
⑷可重复性评估
⒏栅格数据的标准与规范
⑴国际标准与规范
⑵国内标准与规范
⒐附件
⑴附件1: 栅格数据样例
⑵附件2: 栅格数据处理代码示例
法律名词及注释:
⒈栅格数据:一种将地理空间数据划分为规则网格状空间单元进行存储、管理和分析的数据结构。
⒉像元:栅格数据中的最小单位,用于表示一个空间位置。
⒊值域:栅格数据中每个像元对应的属性值。
⒋行列索引:栅格数据中像元的行号和列号索引。
⒌坐标系统:用于确定栅格数据中每个像元的位置,通常采用经纬度或投影坐标系统。
本文档涉及附件:
⒈附件1: 栅格数据样例●包含实际栅格数据的示例文件,用于演示栅格数据的结构和内容。
⒉附件2: 栅格数据处理代码示例●包含处理栅格数据的示例代码,可供参考和学习。
第三讲 空间数据结构之栅格数据
第三讲空间数据结构之栅格数据一:㈠基本概念1:数据结构: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2:空间数据结构:地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述,即地理实体的数据本身的组织方法3:描述内容:地理要素和地理现象,包括空间位置、拓朴关系和属性三个方面4:空间数据结构类型:矢量结构和栅格结构㈡:矢量/栅格数据的显示特点1、栅格数据①显式表示:栅格中的一系列像元(点),为使计算机认识这些像元描述的是某一物体而不是其它物体②显示特点:属性明显,位置隐含2、矢量数据①隐式显示:由一系列定义了始点和终点的线及某种连接关系来描述,线的始点和终点坐标定义为一条表示地物对象形式的矢量②显示特点:属性隐含,位置明显二:栅格数据结构:栅格数据主要编码内容1. 栅格数据的表示①栅格数据结构就是像元阵列的有效组织方法/规范,每个像元的行列号确定位置,用像元值表示空间对象的类型、等级等特征②每个栅格单元只能存在一个值3. 栅格表征地学对象的规则三:栅格数据结构:数据组织方式四:栅格数据结构:栅格数据编码方法1:引子①无论如何取值,在计算机中,如果矩阵的每个元素用一个双字节表示,则一个图层的全栅格数据所需要的存储空间为m(行) ×n(列) ×2(字节)②因此,栅格数据的压缩是栅格数据结构要解决的重要任务2:为何进行压缩编码①当前计算和存储资源是有限的②随着科学技术的进步,数据的时、空分辨率在逐步提升③通过有效的编码方式对相同数据进行存储改良3:压缩编码过程应遵循的原则①编码方法必须是有效的②编码过程必须是可逆—信息的有损和无损之需求③编码方法应能或至少不降低对数据的访问速度4:栅格数据编码方法⑴栅格矩阵法①Raster数据是二维表面上地理数据的离散量化值,对某层而言,pixel值组成像元阵列(即二维数组),其中行、列号表示它的位置。
②在计算机内是一个4*4阶的矩阵。
但在外部设备上,通常是以左上角开始逐行逐列存贮。
栅格数据结构
5
y
00009000
00090000
00090770
00090770
06907777
09007770
09007770
90000000
x
点、线、面数据的矢量与栅格表示
6
Representation of point, line, and area features: raster format on the left and vector format on the right.
编码解码运算简单,且易于检索、叠加、合并等操 作,得到广泛应用。
缺点:
不适合于类型连续变化或类型区域分散的数据。
19
3. 链式数据编码(Chain Encoding,弗里曼Freeman)
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 开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。基本方向 可定义为:东=0,东南=l,南=2,西南=3,西=4, 西北=5,北=6,东北=7等八个的非几何属 性特征;
其位置由栅格阵列中每个单元的行列号来确定。
栅格数据结构表示的地表是不连续的,是量化和近似 离散的数据,一个栅格单元对应于小块地理范围。
4
面
对于栅格数据 结构
线
点:为一个
像元
点
线:在一定 方向上连接
成串的相邻
像元集合。
面:聚集在 一起的相邻 像元集合。
14
完全栅格数据的组织
完全栅格数据的组织有三种基本方式:
基于像元、基于层(波段)和基于行
.bsq (band sequential)基于层(波段)的方式
栅格数据文件 波段1 像元1,1
栅格数据结构
栅格数据结构⒈引言
⑴简介
⑵目的
⑶范围
⒉栅格数据结构概述
⑴什么是栅格数据结构
⑵栅格数据结构的特点
⑶栅格数据结构的应用领域
⒊栅格数据结构的组成要素
⑴栅格数据单元
⑵栅格数据属性
⑶栅格数据拓扑关系
⒋栅格数据结构的存储方式
⑴基于数组的存储方式
⑵基于链表的存储方式
⑶基于矩阵的存储方式
⒌栅格数据结构的常见操作
⑴创建栅格数据结构
⑵更新栅格数据属性
⑶查询栅格数据
⑷删除栅格数据
⒍栅格数据结构的空间分析功能
⑴空间查询
⑵空间叠加分析
⑶空间连接分析
⒎栅格数据结构的优缺点
⑴优点
⑵缺点
⒏栅格数据结构的发展趋势
⑴并行计算和分布式处理
⑵云计算和大数据处理
⑶深度学习在栅格数据中的应用
⒐附件
提供相关栅格数据结构使用案例及实例。
附录:
法律名词及注释:
●栅格数据结构:是一种用于存储和分析空间数据的数据结构,通过将空间区域划分为等大小的栅格单元来组织和表示数据。
●栅格数据单元:栅格数据结构中的最小单元,通常是一个正
方形的区域,用于表示某个位置的特定属性值。
●栅格数据属性:栅格数据结构中每个栅格数据单元所具有的
属性值,可以是数值、字符或布尔类型的数据。
●栅格数据拓扑关系:栅格数据结构中栅格数据单元之间的空
间关系,如相邻、重叠等。
该文档涉及附件:
附件一:栅格数据结构使用案例分析
附件二:栅格数据结构实例数据集。
栅格数据结构与矢量数据结构的比较
栅格数据结构与矢量数据结构的比较栅格数据结构和矢量数据结构是地理信息系统(GIS)中常用的两种数据表示方法。
它们各自具有一些优势和劣势,在不同的应用场景下有不同的适用性。
本文将对栅格数据结构和矢量数据结构进行比较,并分析它们在不同方面的特点。
一、栅格数据结构栅格数据结构是将地理空间数据划分为规则的网格单元,每个单元包含一个数值或分类信息。
栅格数据结构在GIS中的应用广泛,特别适用于处理连续型数据,如高程、温度等。
1. 数据表示方式:栅格数据结构使用像素(Pixel)来表示地理空间数据,每个像素代表一个网格单元。
像素的大小和形状可以根据需要灵活调整。
2. 数据存储方式:栅格数据结构使用二维数组来存储数据,每个数组元素对应一个像素。
这种存储方式简单直观,容易实现和处理。
3. 空间分辨率:栅格数据结构的空间分辨率由像素的大小决定,像素越小,空间分辨率越高,数据精度越高。
4. 数据处理:栅格数据结构在数据处理方面具有优势,可以进行简单的代数运算和统计分析。
例如,可以进行栅格代数运算、栅格叠加和栅格统计等操作。
5. 数据拓扑关系:栅格数据结构的拓扑关系较简单,仅包含相邻像素之间的关系。
这使得栅格数据结构在某些空间分析任务中不够灵活。
二、矢量数据结构矢量数据结构是将地理空间数据表示为点、线、面等几何对象的集合。
矢量数据结构适用于处理离散型数据,如地块、道路等。
1. 数据表示方式:矢量数据结构使用几何对象来表示地理空间数据,如点、线、面等。
每个几何对象都有自己的几何属性和属性数据。
2. 数据存储方式:矢量数据结构使用拓扑结构来存储数据,每个几何对象之间通过拓扑关系相连。
这种存储方式相对复杂,但能够准确表示几何对象之间的关系。
3. 空间分辨率:矢量数据结构的空间分辨率不受限制,可以根据需要进行精确的几何表示。
4. 数据处理:矢量数据结构在数据处理方面相对复杂,需要进行拓扑分析和几何运算。
例如,可以进行空间查询、空间缓冲和空间叠加等操作。
栅格数据结构的主要类型
栅格数据结构的主要类型栅格数据结构是一种常用的数据组织形式,适用于描述具有规则空间分布的各类信息。
栅格数据结构的主要类型包括:点栅格、线栅格和面栅格,它们在地理信息系统(GIS)、遥感图像处理等领域都得到广泛应用。
一、点栅格点栅格是一种将空间点按照一定的规则转化为栅格数据的方法。
在点栅格中,每个栅格单元代表一个点的存在或者属性值。
点栅格常用于描述离散的点状地物,如水井、测量站等。
在GIS中,点栅格可以用来表示各类离散事件的发生位置,如地震、火灾等。
二、线栅格线栅格是一种将线状地物按照一定的规则转化为栅格数据的方法。
在线栅格中,每个栅格单元代表一段线的存在或者属性值。
线栅格常用于描述连续的线状地物,如道路、河流等。
在GIS中,线栅格可以用来表示交通网络、水系等地理要素。
三、面栅格面栅格是一种将面状地物按照一定的规则转化为栅格数据的方法。
在面栅格中,每个栅格单元代表一个面的存在或者属性值。
面栅格常用于描述连续的面状地物,如土地利用类型、植被覆盖等。
在GIS中,面栅格可以用来表示土地利用、植被分布等地理现象。
四、栅格数据的存储与处理栅格数据通常以二维矩阵的形式存储,其中每个矩阵元素对应一个栅格单元。
栅格数据的存储可以采用多种方式,如文本文件、二进制文件、数据库等。
在处理栅格数据时,需要注意数据的空间参考信息、分辨率、像素值的含义等。
栅格数据结构的应用十分广泛。
在GIS中,栅格数据结构可以用于地图制作、地理分析、空间模拟等方面。
在遥感图像处理中,栅格数据结构可以用于图像分类、变化检测、目标提取等任务。
此外,栅格数据结构还可以应用于气象学、地质学、生态学等领域。
总结:栅格数据结构是一种常用的数据组织形式,包括点栅格、线栅格和面栅格。
点栅格用于描述离散的点状地物,线栅格用于描述连续的线状地物,面栅格用于描述连续的面状地物。
栅格数据通常以二维矩阵的形式存储,可以应用于GIS、遥感图像处理、气象学、地质学等领域。
2.2 栅格数据结构2.2.1 简单栅格数据结构
2.2 栅格数据结构2.2.1简单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(raster或grid cell)或象元结构(pixel),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。
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。
如图3-1所示,在栅格结构中,点用一个栅格单元表示;线状地物则用沿线走向的一组相邻栅格单元表示,每个栅格单元最多只有两个相邻单元在线上;面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示,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、地势起伏、环境污染等),都可以用栅格数据逼近。
遥感影像就属于典型的栅格结构,每个象元的数字表示影像的灰度等级。
栅格结构的显著特点是:属性明显,定位隐含,即数据直接记录属性的指针或属性本身,而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标给出,也就是说定位是根据数据在数据集中的位置得到的。
由于栅格结构是按一定的规则排列的,所表示的实体的位置很容易隐含在网格文件的存贮结构中,在后面讲述栅格结构编码时可以看到,每个存贮单元的行列位置可以方便地根据其在文件中的记录位置得到,且行列坐标可以很容易地转为其他坐标系下的坐标。
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。
图3-1中表示了一个代码为6的点实体,一条代码为9的线实体,一个代码为7的面实体。
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,受到普遍欢迎,许多系统都部分和全部采取了栅格结构,栅格结构的另一个优点是,特别适合于FORTRAN、BASIC等高级语言作文件或矩阵处理,这也是栅格结构易于为多数地理信息系统设计者接受的原因之一。
栅格数据结构
栅格数据结构栅格数据结构1. 简介栅格数据结构(Grid data structure)是一种在计算机科学中用于表示和处理二维或三维空间的数据结构。
栅格数据结构最常用于地图和图像处理等领域,可以将空间划分为若干个小方格,并赋予每个方格值或属性,以便进行空间分析和处理。
2. 栅格数据结构的表示在栅格数据结构中,空间被划分为均匀的小方格,每个小方格被称为一个栅格(Grid cell)。
栅格可以是正方形或矩形,具体的大小和形状取决于应用的需求。
每个栅格可以包含一个或多个值或属性,用于表示该栅格所代表的空间区域的特征。
栅格数据结构可以使用二维数组或矩阵来表示,其中数组的每个元素对应一个栅格。
数组的行和列分别表示栅格在水平和垂直方向上的位置。
每个数组元素可以存储一个或多个值或属性,用于表示栅格的特征。
3. 栅格数据结构的应用3.1 地图在地图应用中,栅格数据结构被广泛用于表示地理信息。
栅格地图将地表划分为若干个栅格,每个栅格代表一个小区域,并存储该区域的地理属性,如高程、土壤类型、植被覆盖等。
栅格数据结构可以帮助分析地图数据,进行地形分析、环境评估、资源管理等。
3.2 图像处理栅格数据结构也常用于图像处理领域。
图像可以被看作一个二维的栅格,每个栅格代表图像中的一个像素点。
每个像素点可以包含多个属性,如颜色值、透明度等。
栅格数据结构可以用于图像的编码、压缩、滤波和特征提取等操作。
3.3 空间分析栅格数据结构在空间分析中也发挥重要作用。
通过对栅格数据进行空间分析,可以计算栅格之间的距离、邻近关系、分布模式等,从而支持地理信息系统(GIS)和其他空间分析应用。
栅格数据结构可以进行栅格代数运算、空间插值、面积计算等,以实现对空间数据的有效处理和分析。
4. 栅格数据结构的优缺点4.1 优点- 简单直观:栅格数据结构的表示直观简单,易于理解和操作。
- 精确度高:栅格数据结构可以提供较高的精确度,在地图和图像处理等领域有广泛应用。
第5讲空间数据结构(栅格和面向对象部分)
2、栅格数据结构的组织方式
将栅格数据看作一个数据矩阵,逐行(或逐列)逐个记 录代码,可以每行都从左到右逐个像元记录,也可以奇数行 地从左到右而偶数行地从右向左记录,为了特定目的还可采 用其他特殊的顺序 。
2、栅格数据结构的组织方式
(1)基于像元 以像元为独立存储单元,每一个 像元对应一条记录,每条记录中的记 录内容包括像元坐标及其各层属性值 的编码;节省了许多存储坐标的空
3、压缩栅格数据结构
沿行方向进行游程长度编码:
0 4 4 4 4 4 4 4 4 7 4 4 7 4 8 7 7 8 7 7 7 7 7 7
(0,1),(4,2),(7,5); (4,5),(7,3);
0
0 0 0 0
0
0 0 0 0
4
8 0 0 0
8
8 8 0 0
8
8 8 8 0
8
8 8 8 8
(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),(7,4,1,0),(7,5,1,8), (8,4,1,0),(8,5,1,0)。
沿列方向的游程长度编码:
0 4 4 0 0 0 0 0 4 4 4 0 0 0 0 0 4 4 4 4 8 0 0 0 7 4 4 8 8 8 0 0 7 4 8 8 8 8 8 0 7 7 8 8 8 8 8 8 7 7 7 7 7 8 8 8 7 7 7 7 8 8 8 8
栅格数据结构与矢量数据结构的比较
栅格数据结构与矢量数据结构的比较栅格数据结构和矢量数据结构是地理信息系统(GIS)中常用的两种数据表示和分析方法。
栅格数据结构将地理空间数据表示为规则网格,而矢量数据结构则是通过节点和线来描述地理空间现象。
下面将从数据结构、数据存储、数据处理和应用等方面对栅格数据结构和矢量数据结构进行比较。
1.数据结构:栅格数据结构由行、列和像元组成,像元内存储着地理属性值。
它是基于图像处理技术发展起来的,适用于连续数据的表示,如DEM(数字高程模型)。
矢量数据结构则是由点、线和面等基本几何要素构成,每个要素都有自己的属性信息。
它更适用于离散的、分散的要素和拓扑关系的表示,如道路、河流等。
2.数据存储:栅格数据结构将地理空间数据存储为像素网格的形式。
像素的大小和分辨率会对数据精度产生影响。
栅格数据使用二维数组进行存储,方便计算和处理。
矢量数据则使用节点、线和面等对象进行存储,通过拓扑关系的定义来表示地理现象。
3.数据处理:栅格数据结构在空间分析方面具有优势,特别适合对连续数据和变化分析。
它可以进行栅格代数、局部运算和全局运算等处理。
栅格数据结构可以进行图像处理和遥感分析等,但在保留精细几何结构和拓扑关系方面较矢量数据结构差。
矢量数据结构具有更好的拓扑一致性和几何精度,适用于处理离散和拓扑关系复杂的数据。
它可以进行空间查询、拓扑分析和网络分析等操作。
4.数据应用:栅格数据结构主要应用于基于像元的遥感影像分析、环境模拟和可视化等。
由于其简单且容易理解,栅格数据结构也常用于确定分析。
矢量数据结构适用于具有精细空间参照信息和拓扑关系的地理实体,如地图制图、土地管理和交通规划等领域。
综上所述,栅格数据结构和矢量数据结构各有其优势和应用场景。
栅格数据结构适合处理连续数据和变化分析,而矢量数据结构适合处理离散数据和拓扑关系复杂的数据。
在GIS应用中,根据具体的分析需求和数据特点选择适当的数据结构,可以提高数据处理的效率和准确性。
栅格数据结构与矢量数据结构的比较
栅格数据结构与矢量数据结构的比较栅格数据结构和矢量数据结构是地理信息系统(GIS)中常用的两种数据表示方式。
它们在数据存储、数据处理和数据可视化方面有着不同的特点和应用场景。
本文将详细比较栅格数据结构和矢量数据结构的优缺点,以及它们在不同领域的应用。
一、栅格数据结构栅格数据结构是将地理空间划分为规则的网格单元,每个单元包含一个数值或类别信息。
栅格数据结构的主要特点如下:1. 数据存储:栅格数据以二维数组的形式存储,每个单元格存储一个数值或类别信息,例如高程、温度、植被类型等。
这种数据结构适合存储连续型数据。
2. 数据处理:栅格数据结构在处理连续型数据和大范围区域上具有优势。
它可以进行常见的空间分析操作,如缓冲区分析、叠加分析和栅格代数运算等。
3. 数据可视化:栅格数据结构可以通过颜色映射将每个单元格的数值或类别信息表示为颜色,从而形成栅格图像。
这种数据结构适合用于制作地形图、遥感图像等。
4. 精度与精确性:栅格数据结构的精度受到网格单元大小的限制。
较小的单元格可以提供更高的精度,但会增加数据存储和处理的复杂性。
同时,栅格数据结构对于表示复杂的几何形状和线性特征相对不够精确。
二、矢量数据结构矢量数据结构是通过点、线和面等基本几何要素来表示地理空间。
矢量数据结构的主要特点如下:1. 数据存储:矢量数据以几何要素的形式存储,每个要素包含几何形状和属性信息。
几何形状可以是点、线或面,属性信息可以是名称、面积、长度等。
这种数据结构适合存储离散型数据。
2. 数据处理:矢量数据结构在处理离散型数据和几何分析上具有优势。
它可以进行空间查询、拓扑分析和网络分析等操作。
此外,矢量数据结构支持复杂的几何形状和线性特征的精确表示。
3. 数据可视化:矢量数据结构可以通过几何要素的绘制和符号化来表示地理空间。
这种数据结构适合用于制作地图、管网图等。
4. 精度与精确性:矢量数据结构的精度受到几何要素的精确性和数据捕获的限制。
栅格数据结构
栅格数据结构1-引言●简介:介绍栅格数据结构的定义和用途。
●目的:说明为什么栅格数据结构在各个领域中被广泛应用。
●背景:指出栅格数据结构的起源和发展历程。
2-栅格数据结构基础知识●定义:明确栅格数据结构是基于二维、三维或更多维度的数据网格,用于表示和分析空间信息。
●组成:介绍栅格数据结构的元素包括网格单元、网格范围和格网分辨率。
●属性:说明栅格数据结构可以存储的属性类型,如高程、温度、土壤类型等。
3-栅格数据存储格式●像素存储:介绍最基本的栅格数据存储方式,即每个像素值存储一个数据。
●压缩存储:讨论在大规模数据中采用压缩算法来减少存储空间和提高读取效率。
●块存储:说明将栅格数据划分为多个块以便于管理和高效存取的存储方法。
4-栅格数据结构与分析●空间索引:介绍如何使用栅格数据结构实现高效的空间查询,如基于格网坐标的索引方式。
●空间分析:说明栅格数据结构在空间分析中的应用,如栅格邻域分析、栅格合并等。
●空间插值:探讨使用栅格数据结构进行插值分析,如Kriging插值和反距离加权插值等。
5-栅格数据结构在不同领域的应用●地理信息系统(GIS):介绍栅格数据结构在地图、地形分析等方面的应用。
●遥感与影像处理:说明栅格数据结构在遥感图像处理、特征提取等方面的应用。
●自然资源管理:讨论栅格数据结构在土地评估、森林资源管理等领域的应用。
6-栅格数据结构的发展趋势●大数据:探讨栅格数据结构在应对大规模数据处理和存储方面的挑战与发展方向。
●云计算:说明栅格数据结构在云计算环境下的应用和优化策略。
●开放标准:介绍栅格数据结构的开放标准,如Geotiff、NetCDF等。
7-附件●本文档涉及的附件列表和说明。
8-法律名词及注释●列出本文档中使用的法律名词及其注释,以确保读者对相关概念的理解。
栅格数据的图形表示
栅格数据的图形表⽰
§2.3 栅格数据结构
⼀、栅格数据的图形表⽰
栅格结构是以规则的像元阵列来表⽰空间地物或现象的分布的数据结构,其阵列中的每个数据表⽰地物或现象的属性特征。
换句话说,栅格数据结构就是像元阵列,⽤每个像元的⾏列号确定位置,⽤每个像元的值表⽰实体的类型、等级等的属性编码(图2-3-1)。
1、点实体:表⽰为⼀个像元;
2、线实体:表⽰为在⼀定⽅向上连接成串的相邻像元的集合;
3、⾯实体:表⽰为聚集在⼀起的相邻像元的集合。
栅格数据表⽰的是⼆维表⾯上的地理数据的离散化数值。
在栅格数据中,地表被分割为相互邻接、规则排列的地块,每个地块与⼀个像元相对应。
因此,栅格数据的⽐例尺就是栅格(像元)的⼤⼩与地表相应单元的⼤⼩之⽐,当像元所表⽰的⾯积较⼤时,对长度、⾯积等的量测有较⼤影响。
每个像元的属性是地表相应区域内地理数据的近似值,因⽽有可能产⽣属性⽅⾯的偏差。
完。
栅格数据结构特征
栅格数据结构特征
栅格数据结构是一种用于表示空间数据的结构,其基本单位为像素。
栅格数据结构的特征包括以下几个方面:
1. 离散性:栅格数据结构是由离散的像素组成的,每个像素代表空间上的一个点,其大小和形状都是相同的。
2. 均匀性:栅格数据结构中的像素通常是均匀分布的,即每个像素之间的距离是相等的。
3. 二元性:栅格数据结构中的像素通常只有两种取值,即1和0。
1表示该像素所代表的点存在某种属性,0表示不存在。
4. 层次性:栅格数据结构可以表示多个层次的空间信息,例如DEM数据可以表示地形高度信息的多个层次。
5. 易于处理:栅格数据结构通常可以通过简单的算法和操作来处理和分析,例如栅格数据的空间查询、统计和分析等。
栅格数据结构在地理信息系统、遥感、气象等领域中得到广泛应用,是空间数据存储和分析的重要手段之一。
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一、栅格结构有关概念(续)
2. 象元--栅格单元
遥感影像:MSS 79×79米 SPOT 10×10米 TM 30×30米
QuickBird 0.61 ×0.61米
影像分辨率
扫描图象:150DPI、300DPI、600DPI
计算机屏幕分辨率:640×780 800×600 1024×768
一、栅格结构有关概念(续)
5,5 A,A,B,B,B A,C,C,C,A D,C,C,A,A D,D,C,A,A D,D,A,A,A
三、栅格数据的编码方法(续)
2.链式编码--边界链码
它是从某一起点开始用沿八个基本方向 前进的单位矢量链来表示线状地物或多 边形的边界。
2.链式编码--边界链码
N/6 WN / 5
EN /7
上节课要点回顾
• 数据结构的定义 • 空间数据参照系 • 空间数据的表达
第二节 栅格数据结构
一、栅格结构有关概念 1.栅格结构:栅格结构是将地理空间划分成
若干行、若干列,称为一个象元阵列,其 最小单元称为象元或象素。每个象元的位 置由行列号确定,其属性则以代码表示。 • 以栅格数据结构表示的地理空间关系称为 图像。
MR RR RR RM MR R RRR RM MR RR RR RM MR RR RR RM MMRR R RRM M M M R R M MM
123 45678
1 M M R M M MMM 2 MMRRMRMM 3 MR RR RR RM 4 MR R RRR RM 5 MR RR RR RM 6 MR RR RR RM 7 MMRR R RRM 8 M M M R R M MM
5,5 2,A 3,B 1,A 3,C 1,A 1,D 2,C 2,A … …
4. 块式编码
• 块式编码是将游程扩大到两维情况,把 多边形范围划分成若干具有同一属性的 正方形,然后对各个正方形进行编码。
• 块式编码的数据结构由初始位置(行列 号)、半径和属性代码组成。
4. 块式编码(续)
M M R M M MMM MMRRMRMM
123 45678
1 M M R M M MMM 2 MMRRMRMM 3 MR RR RR RM 4 MR R RRR RM 5 MR RR RR RM 6 MR RR RR RM 7 MMRR R RRM 8 M M M R R M MM
树杈结点 叶子结点
5.四叉树编码(续)
四叉树编码方法
记录每个叶子结点的地址和属性
①中心点法 ②面积占优法 ③长度占优法 ④重要性法
二、栅格数据的取值方法
中心点法
此法常用于具有连续渐 变分布特性的要素,如 地形 数字高程模型 DEM (Digital Terrain Modal)
三、栅格数据的编码方法
1.直接编码--无压缩编码 将栅格数据看作是一个数据矩阵,逐行 或逐列逐个记录代码
4. 块式编码(续)
123 45678
1 M M R M M MMM 2 MMRRMRMM 3 MR RR RR RM 4 MR R RRR RM 5 MR RR RR RM 6 MR RR RR RM 7 MMRR R RRM 8 M M M R R M MM
1,1,2,M;1,3,1,R;1, 4,1,M;1,5,1,M;1,6, 1,M;1,7,2,M
3.象元阵列:反映某一空间分布的系列象元 队列,其行、列确定每个象元的空间位置。
一、栅格结构有关概念(续)
4. 象元属性:栅格单元值 地理要素的属性特征
5. 栅格结构的特点:属性明显,定位隐含
二、栅格数据的取值方法
• 栅格结构的数据获取途径
人工采样、将矢量地图转换为栅格地图、扫描、影像
栅格数据的取值方法
2,3,2,R;2,5,1,M;2, 6,1,R
3,1,1,M;3,2,1,R;3, 5,3,R;3,8,1,M
4,1,1,M;4,2,3,R;
4,8,1,M
5,1,1,M;5,8,1,M
……
5.四叉树编码
• 四叉树又称四元树或四分树,是最有效 的栅格数据压缩编码方法之一。
• 四分树将整个图像区域逐步分解为一系 列方形区域,且每一个方形区域具有单 一的属性。最小区域为一个象元。
5,5 A,2,B,5 A,1,C,4,A,5 D,1,C,3,A,5 D,2,C,3,A,5 D,2,A,5
3.游程长度编码(续)
②记录每个游程象元数
5,5 A,2,B,3 A,1,C,3,A,1 D,1,C,2,A,2 D,2,C,1,A,2 D,2,A,3
3.游程长度编码(续)
②记录每个游程象元数
123 45678
1 M M R M M MMM 2 MMRRMRMM 3 MR RR RR RM 4 MR R RRR RM 5 MR RR RR RM 6 MR RR RR RM 7 MMRR R RRM 8 M M M R R M MM
5.四叉树编码(续)
在四叉树中,不能再分的结点称为叶子结点, 可再分的结点称为树杈结点
0层
1层 0
1
23
NW (0) NE (1)
2层 20 3层
23 21 22
NW (2) SE (3)
200 201 202 203 230 231 232 233
5.四叉树编码(续)
美国马里兰大学四叉树编码方法
该方法用二进制(共32位)记录每个叶结点的地址 和属性值,其中地址包括两个部分,即深度和路径。
5.四叉树编码(续)
• 区域分割原则: 将欲分解区域等分为四个象限,再根据 各个象限的象元值是否单一决定要不要 再分。如果单一则不再分割,否则同法 再分,直到所有象限的象元属性值相同 为止。
5.四叉树编码(续)
区域分割方法
M M R M M MMM MMRRMRMM MR RR RR RM MR R RRR RM MR RR RR RM MR RR RR RM MMRR R RRM M M M R R M MM
W/4
E/0
3,1,7,0,1,2,3,4,5,6
WS / 3
ES / 1
S/2
4,1程长度编码
• 所谓游程是指按行的顺序连续且属性值 相同的若干栅格。
• 游程长度的记录方式有两种 ①记录每个游程起(迄)列号 ②记录每个游程象元数
3.游程长度编码(续)
① 逐行记录每个游程 的迄点列号