矢量数据结构
GIS的空间数据结构
GIS的空间数据结构
GIS（地理信息系统）中的空间数据结构是指用来存储、组织和管理地理空间数据的方式和方法。它们是构建GIS系统的基础，对于实现空间数据的高效查询、分析和可视化表示具有重要意义。本文将介绍常见的空间数据结构，包括矢量数据结构、栅格数据结构和层次数据结构。
一、矢量数据结构（Vector Data Structure）是用点、线和面等几何要素来表示地理现象的空间数据结构。常见的矢量数据结构包括点、线和面三种类型：
1. 点（Point）是空间数据最基本的要素，它由一个坐标对(x, y)表示，常用于表示一个具体的地理位置或地物。
2. 线（Line）是由若干个连接起来的点所组成的线条，它可以用来表示道路、河流等线状地物。
3. 面（Polygon）是由若干个边界相连的线所围成的封闭区域，它可以用来表示国家、城市等面状地物。
矢量数据结构是一种拓扑结构，在存储空间数据时，常采用点-线-面的层次结构，以及节点、弧段和拓扑关系等数据结构来存储和组织地理空间数据。
二、栅格数据结构（Raster Data Structure）将地理空间数据划分为一系列均匀的像素或单元格，用像素值或单元格值来表示地物属性。栅格数据结构适用于连续分布的地理现象，如温度、降雨等。常见的栅格数据结构包括：
1. 栅格图像（Raster Image）是将地理空间数据以图像的方式呈现，每个像素的灰度值或颜色代表了地物属性的强度或类型。栅格图像可以通
过数字遥感技术获取，并被广泛应用于地貌分析、图像处理等领域。
2. 数值地形模型（Digital Elevation Model，DEM）是一种栅格数
矢量、栅格数据结构的优缺点
矢量、栅格数据结构的优缺点
矢量数据结构的优缺点：
矢量数据结构是一种将地理数据表示为几何对象的方法，它使用一
系列坐标点或线段来描述地理现象。以下是矢量数据结构的优缺点。
一、优点：
1.精确度高：矢量数据结构能够准确地表示地理要素的形状和位置。由于它使用坐标点或线段来描述地理现象，可以实现高精度的地理
数据表示。
2.存储效率高：矢量数据结构采用了一种压缩存储方式，能够有效
地减小数据的存储空间。相比之下，栅格数据结构需要存储大量像
素值，因此矢量数据结构在存储效率上有优势。
3.可编辑性强：由于矢量数据结构使用坐标点或线段表示地理要素，因此可以对数据进行修改、编辑和更新。这使得矢量数据结构在地
理数据的管理和更新方面具有优势。
4.空间查询方便：矢量数据结构能够方便地进行空间查询和空间分析。通过定义空间关系和属性查询条件，可以快速检索数据，从而
方便地进行地理分析和空间决策。
二、缺点：
1.数据量大：矢量数据结构需要存储大量的坐标点或线段信息，因
此在存储大规模数据时，数据量会比较大，占用较多的存储空间。
2.处理速度慢：由于矢量数据结构需要对大量的坐标点或线段进行
处理，因此在数据处理速度上相对较慢。这对于处理大规模数据或
实时数据可能会造成一定的影响。
3.渲染效率低：矢量数据结构的渲染效率相对较低，特别是在绘制
复杂的地理要素时。由于需要绘制大量的坐标点或线段，渲染过程
可能会消耗较多的计算资源和时间。
附件：
本文档涉及的附件包括：
1.矢量数据结构示例图：包括使用矢量数据结构表示的地理要素示例图，以便读者更好地理解矢量数据结构。
栅格数据与矢量数据的比较
栅格数据与矢量数据的比较
概述：
栅格数据和矢量数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据模型。栅格数
据使用像素网格来表示地理现象，而矢量数据则使用点、线、面等几何要素来表示。本文将对栅格数据和矢量数据进行比较，包括数据结构、数据存储、数据分析和数据应用等方面。
一、数据结构：
1. 栅格数据：栅格数据由像素网格组成，每个像素代表一个地理单元，如一个
区域的温度、降雨量等。栅格数据的结构简单，易于理解和处理。
2. 矢量数据：矢量数据由点、线、面等几何要素组成，每个要素都有属性信息，如道路数据中的道路名称、长度等。矢量数据的结构更加复杂，需要存储几何信息和属性信息。
二、数据存储：
1. 栅格数据：栅格数据以像素为单位进行存储，每个像素的值存储在一个矩阵中。栅格数据的存储方式简单，适合存储大量的连续数据，如遥感影像数据。
2. 矢量数据：矢量数据以要素为单位进行存储，每个要素的几何信息和属性信
息存储在不同的表中。矢量数据的存储方式相对复杂，但可以更好地表示地理要素之间的拓扑关系。
三、数据分析：
1. 栅格数据：栅格数据在空间分析方面具有优势，可以进行栅格代数运算、遥
感分类、地形分析等。栅格数据适用于连续型数据的分析，如地形高度、气温分布等。
2. 矢量数据：矢量数据在拓扑分析方面具有优势，可以进行空间查询、缓冲区
分析、网络分析等。矢量数据适用于离散型数据的分析，如道路网络、地理边界等。
四、数据应用：
1. 栅格数据：栅格数据在地理可视化方面具有优势，可以直接生成图像，如遥
感影像、地形图等。栅格数据适用于需要展示地理现象的应用，如环境监测、土地利用规划等。
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据类型。它们分别采用不同的数据表示方法和存储方式，具有各自的优势和适合范围。本文将详细介绍矢量数据和栅格数据的异同点，以及它们在GIS应用中的特点和应用场景。
一、矢量数据的特点和应用场景
矢量数据是由一系列的点、线和面等几何要素构成的。它以点、线、面等几何要素的坐标和属性信息来描述地理现象。矢量数据具有以下特点：
1. 数据结构：矢量数据采用拓扑结构，通过节点、弧段和面元素之间的拓扑关系来表示地理空间对象之间的拓扑关系。
2. 精度和准确性：矢量数据能够精确描述地理现象的几何形状和位置关系，适合于需要高精度和准确性的空间分析和地图制图。
3. 数据量相对较小：矢量数据通常比栅格数据占用更少的存储空间，适合于存储和处理较大范围的地理数据。
4. 可编辑性强：矢量数据可以进行几何编辑和属性编辑，方便用户对地理数据进行修改和更新。
矢量数据适合于以下应用场景：
1. 空间分析：矢量数据可以进行空间查询、缓冲区分析、叠加分析等空间分析操作，用于解决地理空间相关的问题。
2. 地图制图：矢量数据可以用于地图制图，生成具有几何形状和属性信息的地图。
3. 网络分析：矢量数据可以用于网络分析，如路径分析、最短路径计算等，用于解决交通、物流等问题。
4. 地理编码：矢量数据可以用于地理编码，将地址信息转换为地理坐标，用于位置服务和导航应用。
二、栅格数据的特点和应用场景
栅格数据是由均匀分布的像元（像素）组成的。它以像元的位置和属性值来描述地理现象。栅格数据具有以下特点：
GIS的空间数据结构
GIS的空间数据结构
在地理信息系统（GIS）中，空间数据结构是用于组织和描述空间信息的数据模型。它能够将现实世界中的地理现象和空间实体转化为计算机可处理和存储的数据形式。以下是关于GIS空间数据结构的几个主要组成部分：
1、矢量数据结构：矢量数据结构以点、线和多边形来表示空间实体。每个点由一对坐标（x,y）定义，线由一系列坐标点构成的序列定义，多边形则由一个闭合的坐标序列定义。矢量数据结构适用于表示连续的空间现象，如地形、河流、土地利用等。
2、栅格数据结构：栅格数据结构将空间划分成均匀的网格，每个网格对应一个像素或地块。每个网格的值通常代表该区域的一种属性，如海拔、植被类型、人口密度等。栅格数据结构适用于表示连续的空间现象，特别是那些可以很容易转化为像素值的数据，如卫星图像。
3、不规则三角网（TIN）：这是一种用于表示三维表面的数据结构。它由一系列不重叠的三角形构成，每个三角形表示一个地形表面。TIN 数据结构适用于表示连续且不规则的空间现象，如地形起伏、土壤类型等。
4、对象-关系型数据结构：这种数据结构将空间实体表示为对象，并将属性、事件和其他空间关系表示为对象的属性。对象-关系型数据结构适用于表示复杂的空间关系和具有多种属性的空间实体。
在GIS应用中，选择适当的数据结构对于提高数据处理、查询和分析的效率至关重要。此外，不同的数据结构也具有不同的优缺点，需要根据具体的应用需求和数据特性来选择。
基于ArcSDE的GIS空间数据存储分析
引言
随着地理信息系统（GIS）在各个领域的广泛应用，如何有效地存储和管理空间数据成为了一个重要的问题。ArcSDE（Spatial Data Engine）作为一种先进的空间数据存储和分析技术，为GIS应用提供了强大的支持。本文将介绍ArcSDE的基本概念、优势及其在GIS空间数据存储分析中的应用。
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据类型，它们在
数据存储、数据结构、数据处理和数据应用等方面存在一些显著的异同点。本文将详细介绍矢量数据和栅格数据的异同点。
一、数据结构异同点
1. 矢量数据的数据结构：
矢量数据使用点、线和面等几何要素来表示地理现象。常见的矢量数据格式包
括Shapefile、GeoJSON和KML等。矢量数据以节点、弧段和面元素的集合来描述地理对象，通过节点和弧段的连接关系来表示线和面。
2. 栅格数据的数据结构：
栅格数据使用像素网格来表示地理现象。栅格数据被划分为规则的像元，每个
像元都有一个固定的位置和数值。栅格数据以像素的矩阵形式存储，每个像素包含一个数值，用于表示地理属性。常见的栅格数据格式包括TIFF、JPEG和GRID等。
二、数据存储异同点
1. 矢量数据的存储方式：
矢量数据以几何要素和属性表的形式进行存储。几何要素存储了地理对象的空
间位置信息，而属性表存储了与几何要素相关联的属性信息。矢量数据存储方式灵活，可以存储点、线和面等不同类型的地理对象。
2. 栅格数据的存储方式：
栅格数据以像素矩阵的形式进行存储。每个像素都包含一个数值，用于表示地
理属性。栅格数据的存储方式简单，适合存储连续变化的地理现象，如高程、温度和降雨量等。
三、数据处理异同点
1. 矢量数据的处理：
矢量数据可以进行空间分析和地理处理。常见的矢量数据处理操作包括空间查询、空间缓冲区分析和空间叠加分析等。矢量数据处理可以基于几何要素和属性表进行，可以获取空间关系、属性统计和空间模式等信息。
地理信息系统基础_ 空间数据表达_361 矢量数据结构_
武汉大学遥感信息工程学院余长慧
1
矢量数据模型
矢量数据模型
采用矢量数据结构来描述，通过记录空间对象的坐标(x, y, z)及空间关系来表达空间对象的位置。
矢量方式对地理实体的描述：
位置信息
属性信息
空间关系信息
2
矢量数据结构
点、线、多边形和区域的矢量结构（符号）:
point : [x: real, y: real]
polyline : < point >
polygon : < point >
region : { polygon }
元组（tuples）are denoted by [ ], （列表）lists by <>, and 集合（sets）by { }
除存储点实体的x ，y 坐标外，还存储一些与实体有关的数据；
点实体
矢量数据结构的基本内容，包括：唯一标识码,线标识
码,起始点,终止点,坐标点对系列,非几何信息等；线实体不但表示位置和属性，还要表达区域的拓扑
特征（形状、邻域或层次结构）。
多边形数据结构矢量数据结构
2
矢量数据结构
2点实体
唯一识别符
类型
简单点文字说明结点
序列号
x ，y 坐标
有关的属性
如果是简单点
符号比例尺方向
如果是文字说明
字符大小方向字体排列
如果是结点符号
指针
与线相交的角度
其他有关的属性
点实体的矢量数据结构
3
无拓扑关系矢量数据模型
定义：只记录空间目标的位置和属性信息，不记录它的拓扑关系——也称面条模型
存储方式：
独立存储（多边形环路法）：每个实体的坐标都独立存储，
毫不顾及相邻多边形、线、点等要素。
点位字典法：点坐标独立存储，建立公共边点位字典，线、
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据模型。它们在
数据存储、数据结构、数据处理和数据分析等方面存在一些明显的异同点。本文将详细介绍矢量数据和栅格数据的异同点，以帮助读者更好地理解和应用这两种数据模型。
1. 数据结构
矢量数据是由点、线和面等基本几何要素组成的。每个要素都有自己的地理位
置和属性信息。常见的矢量数据格式有Shapefile、GeoJSON和KML等。栅格数据则是由像素或单元格组成的网格结构。每个像素都有自己的地理位置和属性值。栅格数据常见的格式有TIFF、JPEG和PNG等。
2. 空间精度
矢量数据通常具有较高的空间精度，可以精确表示地理实体的几何形状和位置。而栅格数据的空间精度较低，由于其以像素为单位，无法精确表示细节丰富的地理实体。
3. 数据存储
矢量数据采用矢量模型进行存储，以点、线和面等基本要素的几何属性和属性
表的形式存储。每个要素都有自己的几何信息和属性信息。栅格数据则以像素为单位进行存储，每个像素都有自己的位置和属性值。
4. 数据体积
矢量数据相对于栅格数据来说，数据体积较小。由于矢量数据以几何要素和属
性表的形式存储，可以有效地压缩数据体积。而栅格数据由于以像素为单位，数据体积较大。
5. 数据分析
矢量数据在空间分析和地理处理方面具有较强的优势。由于矢量数据以几何要
素的形式存储，可以进行几何运算、拓扑分析和网络分析等。而栅格数据在遥感影像处理和表面分析等方面具有较强的优势。由于栅格数据以像素为单位，可以进行像元运算、图像分类和地形分析等。
矢量数据结构特点
矢量数据结构特点
矢量数据结构是一种常用的数据结构，它具有许多优点，可以满足各种应用场
景的需求。矢量数据结构的特点主要有以下几点：
首先，矢量数据结构具有良好的空间利用率。它可以有效地利用存储空间，使
用较少的存储空间来存储更多的数据，从而节省存储空间。
其次，矢量数据结构具有较高的查询效率。它可以快速查询数据，提高查询效率，满足实时性要求。
此外，矢量数据结构具有较强的可扩展性。它可以根据实际需求，动态地增加
或减少存储空间，从而满足不同应用场景的需求。
最后，矢量数据结构具有较强的容错性。它可以抵御硬件故障，保护数据安全，防止数据丢失。
总之，矢量数据结构具有良好的空间利用率、较高的查询效率、较强的可扩展
性和较强的容错性等特点，可以满足各种应用场景的需求，是一种非常有效的数据结构。
矢量数据结构名词解释
矢量数据结构名词解释
矢量数据结构是对矢量数据模型进行数据的组织。通过记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表现点、线、多边形等地理实体，坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。矢量数据结构直接以几何空间坐标为基础，记录取样点坐标。
矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。这种数据组织方式能最好地逼近地理实体的空间分布特征，数据精度高，数据存储的冗余度低，便于进行地理实体的网络分析，但对于多层空间数据的叠合分析比较困难。
矢量数据结构:通过记录空间对象的坐标及空间关系表达空间对象的几何位置。
矢量数据结构的特点:
优点:
数据按照点、线或多边形为单元进行组织，结构简单、直观、易实现以实体为单位的运算和显示。
缺点:
A. 独立存储方式造成相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次，出现数据冗余和细碎多边形，导致数据不一致;点位字典存储可保证公共边的唯一性。
B.自成体系，缺少多边形的邻接信息，邻域处理复杂，需追踪出公共边。
C.处理岛或洞等嵌套问题较麻烦，需要计算多边形的包含等。
矢量数据和栅格数据的比较
矢量数据和栅格数据的比较
矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据表示方法。它
们各有优势和适用场景。本文将详细比较矢量数据和栅格数据在不同方面的特点和应用。
1. 数据结构
矢量数据是基于几何对象的表示，使用点、线和面等几何元素来描述现实世界
中的实体。矢量数据通常包含属性信息，如名称、面积、长度等。栅格数据是基于像素的表示，将地理空间划分为规则的网格单元，每个单元包含数值或类别信息。
2. 空间精度
矢量数据可以提供较高的空间精度，可以准确表示复杂的地理实体，如河流、
建筑物等。栅格数据的空间精度受到像素大小的限制，无法准确表示细节丰富的地理对象，但对于连续变量的表达较为适用。
3. 数据量
矢量数据通常比栅格数据占用更少的存储空间，因为它只存储实体的几何信息
和属性数据。而栅格数据需要存储大量的像素值，因此占用的存储空间较大。
4. 数据处理
矢量数据具有较高的灵活性和精确性，可以进行精确的地理分析和空间操作，
如缓冲区分析、叠加分析等。栅格数据适用于基于像素的分析，如地形分析、遥感影像处理等。
5. 数据表达
矢量数据可以直观地表示地理对象的形状和位置关系，如点、线和面的集合。
栅格数据通过像素值来表示地理现象的分布和变化，可以呈现连续变量的空间分布。
6. 数据更新
矢量数据的更新相对容易，只需修改对应的几何对象或属性信息即可。栅格数
据的更新较为复杂，通常需要重新生成整个栅格数据集。
7. 数据分析
矢量数据适用于复杂的地理分析，如路径分析、网络分析等。栅格数据适用于
连续变量的分析，如地形分析、水资源模拟等。
栅格数据与矢量数据的比较
栅格数据与矢量数据的比较
栅格数据和矢量数据是地理信息系统（GIS）中两种常见的数据表示方式。它们在数据结构、数据类型、数据存储和数据处理等方面有着不同的特点和优势。本文将详细比较栅格数据和矢量数据在不同方面的特点和应用。
一、数据结构比较
1. 栅格数据结构
栅格数据是由一系列等大小的像元（像素）组成的二维矩阵。每个像元都包含了地理空间上的一个位置，并存储了该位置上的属性值。栅格数据可以用于表示连续型数据，如高程、温度等。
2. 矢量数据结构
矢量数据是由离散的点、线和面等几何对象组成的。每个几何对象都包含了一系列坐标点，并存储了该对象的属性值。矢量数据可以用于表示离散型数据，如道路、建筑物等。
二、数据类型比较
1. 栅格数据类型
栅格数据通常包含单一的属性值，如高程、温度等。它可以是连续型的，表示某一属性在空间上的变化趋势。栅格数据还可以是分类型的，表示某一属性在空间上的离散分布情况。
2. 矢量数据类型
矢量数据可以包含多个属性值，如道路数据可以包含道路名称、道路等级、道路宽度等多个属性。矢量数据的属性可以是离散型的，也可以是连续型的。
三、数据存储比较
1. 栅格数据存储
栅格数据通常以像元为单位进行存储，每个像元都存储了其位置和属性值。栅格数据存储的文件格式有多种，如TIFF、JPEG、BMP等。栅格数据的存储文件较大，需要占用较多的存储空间。
2. 矢量数据存储
矢量数据以几何对象为单位进行存储，每个几何对象都存储了其坐标点和属性值。矢量数据存储的文件格式有多种，如Shapefile、GeoJSON、KML等。矢量数据的存储文件相对较小，占用较少的存储空间。
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据类型。它们在数据结构、数据表示方式、数据处理方式等方面存在一些异同点。下面将详细介绍矢量数据和栅格数据的异同点。
一、数据结构的异同点：
1. 矢量数据的结构：矢量数据由离散的点、线、面等几何要素组成，每个要素都具有属性信息。常见的矢量数据格式有Shapefile、GeoJSON等。
2. 栅格数据的结构：栅格数据由像素组成，每个像素都具有数值信息。栅格数据可以看作是一个由等大小的网格单元组成的二维数组。常见的栅格数据格式有GeoTIFF、GRID等。
二、数据表示方式的异同点：
1. 矢量数据的表示方式：矢量数据使用几何要素和属性数据来表示地理现象。几何要素通过坐标点、线段和多边形等来表示地理空间位置和形状。属性数据则存储有关要素的非空间信息，如名称、面积、人口等。
2. 栅格数据的表示方式：栅格数据使用像素网格来表示地理现象。每个像素都代表一个地理空间单元，并存储一个数值，该数值可以表示高程、温度、植被类型等。
三、数据处理方式的异同点：
1. 矢量数据的处理方式：矢量数据适合进行几何分析和空间关系分析。常见的矢量数据处理操作包括缓冲区分析、叠置分析、网络分析等。
2. 栅格数据的处理方式：栅格数据适合进行表面分析和空间统计分析。常见的栅格数据处理操作包括地形分析、遥感影像分类、栅格代数运算等。
四、数据精度和数据量的异同点：
1. 矢量数据的精度和数据量：矢量数据具有较高的精度，可以准确表示地理现
象的几何形状和属性信息。但对于大规模的矢量数据集，数据量较大，处理和存储成本较高。
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据的异同点
矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据类型。它们在
数据表示、数据结构、数据处理和应用领域等方面存在一些显著的异同点。本文将详细介绍矢量数据和栅格数据的异同点，以帮助读者更好地理解和应用这两种数据类型。
一、数据表示方式的异同点
1. 矢量数据的表示方式：矢量数据使用点、线和面等几何元素来表示地理对象。点用于表示离散的地理位置，线用于表示连接的路径，面用于表示具有一定边界的区域。矢量数据通过坐标和拓扑关系来描述地理对象的位置和属性。
2. 栅格数据的表示方式：栅格数据使用像素或网格单元来表示地理对象。整个
地理区域被划分为规则的网格，每个网格单元包含一个值，用于表示该区域的属性。栅格数据通过行和列的坐标来表示地理位置。
二、数据结构的异同点
1. 矢量数据的结构：矢量数据以要素（Feature）为基本单位，每个要素由几何
对象和属性数据组成。几何对象包括点、线和面，属性数据包括与几何对象相关的属性信息。矢量数据可以使用矢量文件格式（如Shapefile）或数据库格式（如GeoJSON）进行存储和管理。
2. 栅格数据的结构：栅格数据以栅格单元为基本单位，每个栅格单元包含一个值，用于表示该区域的属性。栅格数据通常以栅格数据集或栅格图像的形式进行存储和管理，其中每个栅格单元的值可以表示地表高程、植被类型等属性。
三、数据处理的异同点
1. 矢量数据的处理：矢量数据在进行空间分析和地理处理时，常用的操作包括缓冲区分析、叠加分析、拓扑分析等。这些操作可以对几何对象进行空间关系的计算和属性的统计，以获取特定的地理信息。
矢量、栅格数据结构的优缺点
矢量、栅格数据结构的优缺点
矢量、栅格数据结构的优缺点
1、矢量数据结构优缺点
矢量数据结构是由一系列的顶点和线段组成的，用于描述地理
空间实体的几何形状。它的主要优点和缺点如下：
1.1 优点
1.1.1 精度高：矢量数据结构能够描述准确的几何形状，可以
实现高精度的地理位置表示，适用于需要精确地理信息的应用领域。
1.1.2 可编辑性强：矢量数据结构可以对地理空间实体进行较
为灵活的编辑操作，可以对形状、大小等属性进行修改和更新，方
便数据的维护和更新。
1.1.3 数据关联性好：矢量数据结构可以通过拓扑关系连接地
理空间实体，实现多对多的空间关联，方便进行空间分析和地理信
息系统的应用。
1.1.4 数据存储量小：相对于栅格数据结构，矢量数据结构的
存储量较小，节省存储空间，降低数据存储和传输成本。
1.2 缺点
1.2.1 处理速度慢：矢量数据结构需要进行复杂的几何计算和拓扑关系的分析，处理速度相对较慢，不适用于大规模数据的处理与分析。
1.2.2 适用类型有限：矢量数据结构主要适用于点线面等几何实体的表示，对于连续型的栅格数据不太合适，如地形、气象数据等。
1.2.3 数据完整性要求高：矢量数据结构对数据的完整性要求较高，要求地理空间实体的连续性、闭合性等几何属性要满足一定的要求，数据质量监控要求较高。
2、栅格数据结构优缺点
栅格数据结构是将地理空间划分为规则的栅格网格，每个网格单元内都存储了相同类型的数据值。栅格数据结构的优点和缺点如下：
2.1 优点
2.1.1 处理速度快：栅格数据结构的数据存储方式简单，数据操作速度快，适用于大规模数据的处理和分析。
矢量数据结构的特点
矢量数据结构的特点
1.随机访问：由于矢量数据结构中的元素是按照线性顺序存储的，所以可以直接通过索引来随机访问其中的任何元素。这个特点使得矢量数据结构在访问元素时具有较低的时间复杂度，通常为O(1)。而链表数据结构需要从头开始遍历元素，时间复杂度通常为O(n)。
2.连续存储：矢量数据结构中的元素在内存中是连续存储的，这样可以减少内存碎片和内存分配的开销。同时，在计算机中连续存储的元素也有更好的局部性原理，可以更好地利用CPU的缓存机制，提高访问效率。
3.固定大小：矢量数据结构在创建时需要指定其容量，即可以容纳的元素个数。一旦容量确定，矢量的大小就固定不变了。当矢量的元素数量接近或超过容量时，需要重新分配内存空间，并将原有元素复制到新的内存空间中，这个操作可能比较耗时。因此，在使用矢量数据结构时，需要根据实际需求合理估计容量，以避免频繁地扩容操作。
4.动态调整容量：尽管矢量的大小是固定的，但是它可以通过重新分配内存空间来动态调整容量。当矢量的元素数量超过当前容量时，可以通过一定的策略（例如每次扩容一倍）重新分配更大的内存空间，将原有元素复制到新的内存空间中。这个过程可能比较耗时，但是可以保证矢量有足够的空间来存储新的元素。相比之下，链表数据结构可以动态地插入和删除元素，不需要扩容。但是对于频繁的访问操作，链表的性能较差。
总体来说，矢量数据结构以其随机访问和连续存储的特点，使得在许多应用场景中具有较好的性能。但是在频繁的插入和删除操作时，可能会有较高的时间开销。因此，在使用矢量数据结构时，需要根据实际场景综合考虑各种因素，并合理选择数据结构。
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2.2.2 栅格数据模型
• 四、栅格数据的编码
–1、直接编码 –2、链式编码 –3、游程长度编码 –4、块式编码 –5、四叉树编码
33
2.2.2 栅格数据模型
• 四、栅格数据的编码 –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。 ➢特点：最直观、最基本的网格存贮结构，没
武隆县
彭水苗族土家族自治县
8
2.2.1 空间数据结构
• 一、数据结构
–数据结构是数据组织的形式。是适合于计算机存储、 管理和处理的数据逻辑结构。
–数据结构研究三个方面的内容： ①数据的逻辑结构--数据关系之间的逻辑关系。 ②数据的存储结构--数据的逻辑结构在计算机中的
表示。 ③操作算法---插入、删除、修改、查询、排序等 。
• 一、数据结构
举例：
–音频文件——WAVE文件
是一种通用的音频数据文件，文件扩展名为“．WAV”，Windows系 统和一般的音频卡都支持这种格式文件的生成、编辑和播放。
WAVE文件由三部分组成：
➢ 文件头（WAVE，结构，大小） ➢ 数字化参数（Hz，bit, Channel,Coding） ➢ 波形数据(Data)
潼南县
武胜县 合川市
华蓥县邻市区水政县府驻地垫江县 主要公路 区县界线 机场 河流 区县区划图
隆昌县
铜梁县 北碚区
长寿县
大足县
双桥区 荣昌县 永川市
渝北区
李渡区
璧山沙县坪坝渝区中南江区岸北区区 九龙大坡巴渡区南口区区
江津市
0.0 7.5 15.0 22.5 30.0 37.5 km
南川市
忠县
丰都县
石柱土家族自治县
网格基本单元的大小，对地图的分辨率和计算 精度起关键作用。
遥感影像：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
19
2.2.2 栅格数据模型
SPOT XS 20m*20m band G, R, IR
某水库
網格資料
20
➢数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空 间的一项技术。分为：
无损压缩：在编码过程中信息没有丢失，经过解码可恢复 原有的信息---信息 保持编码。
有损压缩：为最大限度压缩数据，在编码中损失一些认为 不太重要的信息，解码后，这部分信息无法恢复。--信息不 保持编码。
35
2.2.2 栅格数据模型
• 第三节 空间数据管理
7
2.2.1 空间数据结构
• 数据结构是数据组织的形式。是适合于计算机 存储、管理和处理的数据逻辑结构。
• 空间数据结构是地理实体的空间排列方式和相互 关系的抽象描述。
• 地理数据库中采用空间数据结构来数字化表达地 理空间信息。
• 空间数据结构主要有栅格结构和矢量结构。
安岳县
有进行任何压缩数据处理。存储量大。 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
34
2.2.2 栅格数据模型
• 四、栅格数据的编码 数据压缩
➢栅格数据量大，格网数多，由于地理数据往往有较强 的相关性，即相邻象元的值往往是相同的。所以，出 现了各种栅格数据压缩方法。
41
2.2.2 栅格数据模型
• 四、栅格数据的编码 –3、块式编码
➢ 数据对组成：（初始行、列，半径，属性值） ➢ 依次扫描，编过的不重复。
12345678 104477777 244444777 344448877 400488877 500888878 600088888 700008888 800000888
内容概览
• 第一节 空间数据的表达 • 第二节 空间数据模型 • 第三节 空间数据管理
1
重要内容回顾（拓扑元素）
点:
弧:
起点
弧段3
面:
弧段4
中间点
弧段2
终点
弧段1
2
重要内容回顾（拓扑关系）
• 2.拓扑关系
3
空间关系的应用
点—点
点—线
点—面
住宅
学校
学校和住宅接近吗？
海岸线
肺癌病例
码头
区域
码头在海岸线上吗？ 肺癌病例在区内分布
每一个表项定义一种颜色 – 数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从
左到右,扫描行之间是从下到上（倒放的）
13
2.2.1 空间数据结构
• 二、空间数据结构
–空间数据结构是地理实体的空间排列方式和相互关系 的抽象描述。
–地理数据库中采用空间数据结构来数字化表达地理空 间信息。
–空间数据结构主要有栅格结构和矢量结构。
2 1
27
2.2.2 栅格数据模型
• 三、栅格数据的获取 1、目读法 2、从扫描仪获取
3、从摄像机获取 4、从遥感中获取 5、从矢量数据转换
28
2.2.2 栅格数据模型
• 三、栅格数据的获取 –1、目读法
➢ 将一张透明格网纸叠置于某图件上，根据某种占优法，直 接用人工方法获取相应的栅格数据属性。
2.2.2 栅格数据模型
• 矢量结构记录点线面坐标表达空间实体，表达精细。 • 栅格结构用有限的网格逼近某个图形 ，网格单元越细栅
格数据越精确，但如果太细则数据量太大。
21
2.2.2 栅格数据模型
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。
22
பைடு நூலகம்.2.2 栅格数据模型
• 栅格数据模型学习要点
–基本概念：
➢ 点、线、面的表达 ➢ 像元 ➢ 像元阵列 ➢ 像元属性
–栅格数据获取方式 –栅格数据属性取值 –栅格数据编码方法
➢ 直接编码 ➢ 压缩编码
链码、块码、游程编码、四叉树
–栅格数据特点
16
2.2.2 栅格数据模型
• 一、相关概念
• 1、定义：栅格结构是将地理空间划分成若干行、若干列，称为一个
➢能周期性，动态的获取丰富的信息，并可直 接以数字方式记录和传送。
31
2.2.2 栅格数据模型
• 三、栅格数据的获取 –4、从矢量数据转换
➢把矢量结构的数据通过适当算法，用软件把 矢量结构数据转换成栅格结构数据。
➢例如从专题图上获取的矢量数据结构的地块 图，积温度或降雨量分布图，用软件方法将 其转成栅格结构数据图，并对其进行叠置分 析。
00033333 00003333 00000333
（1，1，1，0），（1，2，2，2）， （1，4，1，5），（1，5，1，5）， （1，6，2，5），（1，8，1，5）； （2，1，1，2），（2，4，1，2）， （2，5，1，2），（2，8，1，5）； （3，3，1，2），（3，4，1，2）， （3，5，2，3），（3，7，2，5）； （4，1，2，0），（4，3，1，2）， （4，4，1，3）；（5，3，1，3）， （5，4，2，3），（5，6，1，3）， （5，7，1，5），（5，8，1，3）； （6，1，3，0），（6，6，3，3）； （7，4，1，0），（7，5，1，3）； （8，4，1，0），（8，5，1，0）。
安岳县
潼南县
武胜县 合川市
华蓥县邻市区水政县府驻地垫江县 主要公路 区县界线 机场 河流 区县区划图
隆昌县
铜梁县 北碚区
长寿县
大足县
双桥区 荣昌县 永川市
渝北区
李渡区
璧山沙县坪坝渝区中南江区岸北区区 九龙大坡巴渡区南口区区
江津市
0.0 7.5 15.0 22.5 30.0 37.5 km
南川市
忠县
丰都县
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
23
2.2.2 栅格数据模型
• 二、栅格数据取值的确定
每个栅格元素只能取一 个值，实际上一个栅格 可能对应于实体中几种 不同属性值，存在栅格 数据取值问题
24
2.2.2 栅格数据模型
• 二、栅格数据取值的确定
1、中心点法 2、面积占优法 3、重要性法 4、长度占优法
如：（1,1,1,0), (1,2,2,4), (1,4,1,7), (1,5,1,7)…
42
块式编码例：
02255555 22222555 22223355 00233355 00333353 00033333 00003333 00000333
43
块式编码例：
02255555 22222555 22223355 00233355 00333353
25
2.2.2 栅格数据模型
• 二、栅格数据取值的确定
1、中心点法 取位于栅格中心的属性值为该 栅格的属性值。
2、面积占优法 栅格单元属性值为面积最大者。
A B
B A
26
2.2.2 栅格数据模型
• 二、栅格数据取值的确定
3、重要性法 取重要的属性值为栅格属性值。 用于具有特殊意义的较小地物。
4、长度占优法 每个栅格单元的值由该栅格中 线段最长的实体的属性来确定。
• 三、栅格数据的获取 –3、从摄像机获取
➢用摄像机可以获取各种景物的视频数据。 ➢从摄像机数字化输入的栅格元素数是相对
固定的，例如512×512，1024×1024等。
30
2.2.2 栅格数据模型
• 三、栅格数据的获取 –4、从遥感获取
➢遥感是利用航空，航天技术获取地球资源和 环境信息的重要途径。
石柱土家族自治县
武隆县
彭水苗族土家族自治县
14
2.2.2 栅格数据模型
X
i
xn yn
xi yi
x1 y1
x2 y2
Y
栅格数据结构就是像元阵列，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。 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
15
2.2.2 栅格数据模型
37
游程长度编码
②记录每个游程象元数目
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
38
游程长度编码
②记录每个游程象元数
5，5 2，A 3，B 1，A 3，C 1，A 1，D 2，C 2，A … …
39
2.2.2 栅格数据模型
• 四、栅格数据的编码 –2、游程长度编码 游程长度编码的特点： ➢在各行数据代码发生变化时候记 录代码以及相同代码重复的个数， 从而实现数据的压缩。 ➢压缩方法有效便捷。 ➢压缩比和图的复杂程度成反比。 变化多的部分游程数多，变化少 的部分游程数少。因此，图越简 单，压缩效率越高。
➢ 当区域范围较大，或要求栅格单元尺寸比较小时，工作量 大到使人很难忍受。（例如1幅10×10km’区域图要以 10m的间隔取数，有约100万个数据需读取。 ）
➢ 适用于所选区域范围小，栅格单元尺寸大的情况。
–2、从扫描仪获取
➢ 是获取栅格数据的主要设备。 ➢ 高精度，快速度，数据格式标准化。
29
2.2.2 栅格数据模型
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。
格网分辨率
西南角格网坐标 （XWS，YWS）
Y：列
X：行
17
面 线
对于栅格数据结构
•点：为一个像元
•线：在一定方向上
连接成串的相邻像
点
元集合。
•面：聚集在一起的
相邻像元集合。
18
2.2.2 栅格数据模型
2. 像元－－栅格单元
11
WAVE文件结构
12
2.2.1 空间数据结构
• 一、数据结构
举例：
–图像文件——BMP文件 BMP文件由文件头、位图信息头、颜色信息和图形数据四 部分组成.
– BMP文件头数据结构含有BMP文件的类型、文件大小和位图起始 位置等信息。
– 位图信息图头,用于说明位图的尺寸等信息 – 信息头之后是颜色表用于说明位图中的颜色它有若干个表项，
• 四、栅格数据的编码 –2、游程长度编码
➢游程是指按行的顺序连续且属性值 相同的若干栅格。
➢游程长度编码是栅格数据压缩的重 要编码方法。
➢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
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游程长度编码
① 逐行记录每个游程 的迄点列号
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
4
空间关系的应用
线—点
线—线
线—面
镇 乘车线路 这条线路过镇上吗？
河流 小路
小路穿过河流吗？
河流在区域内吗？
5
空间关系的应用
面—点
面—线
面—面
该邮政区包括学校吗？ 该区域包括铁路吗？ 区域彼此影响吗？ 区域重叠吗？
6
内容概览
• 第一节 空间数据的表达 • 第二节 空间数据模型
–2.2.1 空间数据结构 –2.2.2 栅格数据模型 –2.2.3 矢量数据模型
40
2.2.2 栅格数据模型
• 四、栅格数据的编码 –3、块式编码 ➢将游程编码扩大到二 维的情况。 ➢把多边形范围划分成 若干具有同一属性值 的正方形，然后对各 个正方形进行编码。 ➢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。
12345678 104477777 244444777 344448877 400488877 500888878 600088888 700008888 800000888
9
2.2.1 空间数据结构
• 一、数据结构
举例：
学生登记表
学号 95004 95006 95008
…
姓名 王小明 黄大鹏 张文斌
…
年龄 19 20 18
…
性别 女 男 女
…
系名 社会学 商品学 法律学
…
年级 95 95 95 …
学生（学号，姓名，年龄，性别，系名，年级）
10
2.2.1 空间数据结构