栅格数据和矢量数据压缩编码
矢量数据与栅格数据[整理版]
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矢量数据与栅格数据1.矢量数据矢量数据主要是指城市大比例尺地形图。
此系统中图层主要分为底图层、道路层、单位层，合理的分层便于进行叠加分析、图形的无逢拼接以实现系统图形的大范围漫游。
矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能将地理实体的空间位置表现的准确无误，显示的图形一般分为矢量图和位图。
矢量数据是计算机中以矢量结构存贮的内部数据。
是跟踪式数字化仪的直接产物。
在矢量数据结构中，点数据可直接用坐标值描述；线数据可用均匀或不均匀间隔的顺序坐标链来描述；面状数据（或多边形数据）可用边界线来描述。
矢量数据的组织形式较为复杂，以弧段为基本逻辑单元，而每一弧段以两个或两个以上相交结点所限制，并为两个相邻多边形属性所描述。
在计算机中，使用矢量数据具有存储量小，数据项之间拓扑关系可从点坐标链中提取某些特征而获得的优点。
主要缺点是数据编辑、更新和处理软件较复杂。
2..栅格数据栅格数据是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。
每一个单元（象素）的位置由它的行列号定义，所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。
一个优秀的压缩数据编码方案是：在最大限度减少计算机运算时间的基点上进行最大幅度的压缩。
栅格数据是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。
栅格结构是大小相等分布均匀、紧密相连的像元（网格单元）阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织。
是最简单、最直观的空间数据结构，它将地球表面划分为大小、均匀、紧密相邻的网格阵列。
每一个单元（象素）的位置由它的行列号定义，所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。
对于栅格结构：点实体由一个栅格像元来表示；线实体由一定方向上连接成串的相邻栅格像元表示；面实体（区域）由具有相同属性的相邻栅格像元的块集合来表示。
属性数据与空间数据1. 属性数据地理要素具有描述性属性，与空间数据相对应的描述性数据。
栅格数据存储压缩编码方法
栅格数据存储压缩编码方法栅格数据存储压缩编码方法主要有：（1）.链式编码（2）.行程编码（3）.块式编码（4）.四叉树编码（1）.链式编码：由某一原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，南＝3，西＝2，北＝1等，还应确定某一点为原点。
（2）.行程编码：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，即按（属性值，重复个数）编码（3）.块式编码：块式编码是将行程编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。
（4）.四叉树编码而块状结构则用四叉树来描述，将图像区域按四个大小相同的象限四等分，每个象限又可根据一定规则判断是否继续等分为次一层的四个象限，无论分割到哪一层象限，只要子象限上仅含一种属性代码或符合既定要求的少数几种属性时，则停止继续分割。
否则就一直分割到单个像元为止。
而块状结构则用四叉树来描述。
按照象限递归分割的原则所分图像区域的栅格阵列应为2n×2n（n为分割的层数）的形式。
下面就着重介绍四叉树编码。
四叉树编码又称为四分树、四元树编码。
它是一种更有效地压编数据的方法。
它将2n×2n像元阵列的区域，逐步分解为包含单一类型的方形区域，最小的方形区域为一个栅格像元。
图像区域划分的原则是将区域分为大小相同的象限，而每一个象限又可根据一定规则判断是否继续等分为次一层的四个象限。
其终止判据是，不管是哪一层上的象限，只要划分到仅代表一种地物或符合既定要求的几种地物时，则不再继续划分否则一直分到单个栅格像元为止。
所谓四叉树结构，即把整个2ｎ×2ｎ像元组成的阵列当作树的根结点，n为极限分割次数，n＋1为四分树的最大高度或最大层数。
每个结点有分别代表西北、东北、西南、东南四个象限的四个分支。
四个分支中要么是树叶，要么是树叉。
树叉、树叶用方框表示，它说明该四分之一范围全属多边形范围（黑色）或全不属多边形范围（空心四方块），因此不再划分这些分枝；树用圆圈表示，它说明该四分之一范围内，部分在多边形内，另一部分在多边形外，因而继续划分，直到变成树叶为止。
矢量数据与栅格数据
矢量数据与栅格数据概述：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式。
矢量数据以点、线、面等几何要素为基本单位，栅格数据则以像素为基本单位。
本文将详细介绍矢量数据和栅格数据的定义、特点、应用以及数据格式等相关内容。
一、矢量数据1. 定义：矢量数据是用坐标点和线段等几何要素来表示地理空间对象的数据。
它以点、线、面等几何要素的位置、形状和属性来描述地理现象。
2. 特点：- 精确性：矢量数据能够精确描述地理要素的位置和形状。
- 可编辑性：矢量数据可以进行编辑和修改，方便用户对地理要素进行更新和维护。
- 数据量小：相比栅格数据，矢量数据通常具有较小的数据量，适合存储和传输。
3. 应用：矢量数据广泛应用于地图制作、地理分析、空间查询等领域。
例如，矢量数据可用于绘制道路网络、河流、建筑物等地理要素，以及进行空间分析，如缓冲区分析、路径分析等。
4. 数据格式：常见的矢量数据格式包括Shapefile（SHP）、GeoJSON、KML等。
Shapefile是一种常用的矢量数据存储格式，它由多个文件组成，包括.shp、.shx、.dbf等。
二、栅格数据1. 定义：栅格数据是将地理空间划分为规则的像元（像素）网格，每个像元都包含有关地理现象的属性值。
栅格数据以栅格单元的位置和属性来表示地理空间。
2. 特点：- 空间连续性：栅格数据能够较好地表示地理空间的连续性，适合用于模拟和分析自然现象。
- 数据丰富：栅格数据可以存储大量的属性信息，如高程、温度、植被类型等。
- 数据处理：栅格数据可以进行各种数学和统计分析，如栅格代数运算、空间插值等。
3. 应用：栅格数据广泛应用于地形分析、遥感影像处理、环境模拟等领域。
例如，栅格数据可用于生成数字高程模型（DEM）、遥感图像分类、洪水模拟等。
4. 数据格式：常见的栅格数据格式包括TIFF（Tagged Image File Format）、JPEG2000、GeoTIFF等。
栅格数据和矢量数据的优缺点
栅格数据和矢量数据的优缺点栅格数据和矢量数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据表示方式。
它们各自具有一些优点和缺点，下面将对它们进行详细的比较和解释。
栅格数据是由像素组成的二维网格，每一个像素都代表一个特定的地理位置。
栅格数据可以用来表示连续的表面，如高程模型、遥感图象等。
栅格数据的优点如下：1. 简单直观：栅格数据以像素为单位，易于理解和处理。
每一个像素都有自己的数值，可以直接进行计算和分析。
2. 空间分析：栅格数据适合于进行空间分析，如地形分析、水文摹拟等。
由于栅格数据以网格形式表示，可以方便地进行栅格运算和模型构建。
3. 数据存储：栅格数据以二维数组的形式存储，可以使用各种数据格式进行存储，如TIFF、JPEG等。
这种存储方式简单高效，适合大规模数据的存储和传输。
然而，栅格数据也存在一些缺点：1. 数据量大：栅格数据以像素为单位，对于大范围的地理区域，需要大量的像素来表示，导致数据量庞大。
这会增加数据的存储和处理的复杂性。
2. 精度限制：栅格数据的分辨率决定了数据的精度，像素大小越小，精度越高。
但是，分辨率的提高也会增加数据量。
因此，在某些应用中，栅格数据的精度可能无法满足需求。
3. 数据变形：栅格数据在进行空间分析时，可能会浮现数据变形的情况。
由于栅格数据以像素为单位，对于曲线和复杂形状的表示可能会浮现失真。
相比之下，矢量数据是由点、线、面等几何对象组成的。
矢量数据可以用来表示离散的要素，如道路、建造物等。
矢量数据的优点如下：1. 精确性：矢量数据可以精确地表示几何对象的形状和位置。
每一个对象都由一系列坐标点组成，可以精确到小数点后的位数。
2. 数据关联：矢量数据可以与属性数据关联，每一个对象都可以附加属性信息。
这使得矢量数据在描述和查询要素属性方面非常方便。
3. 数据压缩：矢量数据以几何对象的形式存储，相比栅格数据，数据量较小。
这使得矢量数据在存储和传输方面更加高效。
然而，矢量数据也存在一些缺点：1. 复杂性：矢量数据的处理和分析相对复杂。
空间数据压缩名词解释
空间数据压缩名词解释
空间数据压缩是指对空间数据进行压缩处理，以减少数据的存储空间和传输带宽的需求，同时尽可能保持数据的质量和准确性。
以下是几个与空间数据压缩相关的常见名词解释：
无损压缩（Lossless Compression）：无损压缩是一种压缩方法，通过使用压缩算法对数据进行编码，以减少存储空间和传输带宽的需求，但不会导致数据的任何信息损失。
无损压缩可以完全恢复原始数据，适用于需要准确还原数据的场景。
有损压缩（Lossy Compression）：有损压缩是一种压缩方法，通过牺牲一定程度的数据质量来实现更高的压缩率。
有损压缩通常会删除或近似表示数据中的一些细节或冗余信息，从而减少数据的存储空间和传输带宽需求。
虽然有损压缩可以实现更高的压缩率，但会导致一定程度的数据质量损失。
矢量压缩（Vector Compression）：矢量压缩是一种专门用于压缩矢量数据的压缩方法。
矢量数据通常包括点、线、面等几何要素的坐标和属性信息。
矢量压缩方法可以通过对几何要素进行编码或减少冗余信息来实现数据的压缩。
栅格压缩（Raster Compression）：栅格压缩是一种专门用于压缩栅格数据的压缩方法。
栅格数据通常以像素矩阵的形式存储，每个像素包含一个或多个属性值。
栅格压缩方法可以通过编码相邻像素之间的变化或减少冗余信息来实现数据的压缩。
这些名词解释提供了一些常见的空间数据压缩相关术语的含义，有助于理解和应用空间数据压缩技术。
测绘技术矢量与栅格数据格式介绍
测绘技术矢量与栅格数据格式介绍测绘技术是现代科学和技术的重要组成部分，它以获取地理空间信息为目标，通过对地球表面进行测量和记录，为各个领域的发展提供了重要的支持和数据。
在测绘领域中，矢量和栅格数据格式是两种常见的数据表示方式。
本文将介绍这两种数据格式的特点、应用领域以及优缺点。
一、矢量数据格式矢量数据格式是一种通过点、线和面等几何要素来描述地理对象的数据表示方式。
与之相对的是栅格数据格式，后文将进行详细讨论。
矢量数据格式具备以下几个特点：1.灵活性矢量数据格式能够准确地定位和描述地理要素，具备很高的精度和准确性。
它能够更好地表示各种特征，包括线状、面状和点状对象。
这使得矢量数据在城市规划、土地管理等领域得到广泛应用。
2.空间拓扑关系矢量数据格式能够捕捉和存储地理要素之间的空间拓扑关系，如邻接、包含和相交等。
这种拓扑关系在地图制图、道路网络分析等方面发挥着重要作用。
3.数据压缩相对于栅格数据格式，矢量数据格式通常具有较小的存储体积。
这是因为矢量数据使用几何要素来描述地理对象，而栅格数据则以像元的形式进行存储。
这种数据压缩优势使得矢量数据在数据传输和存储方面更加高效。
二、栅格数据格式栅格数据格式是一种通过像元（即栅格单元）来描述地理对象的数据表示方式。
栅格数据是将地理空间离散成一系列等面积的像元，并通过不同的像元值来代表不同的地理属性。
栅格数据格式具备以下几个特点：1.简单性栅格数据格式在数据结构上相对简单，每个像元的数值即可表示地理要素的特征。
这种简单性使得栅格数据在一些处理和分析操作中更为方便。
2.连续性栅格数据格式能够连续地表示地理现象，因为每个像元代表一个位置上的数值。
这种连续性对于流域分析、地质渗透性等研究非常重要。
3.适应性栅格数据格式适合于表示具有均一性的地理现象，如地表温度、降水量等。
它能够提供更全面的地理数据，为科学研究和决策提供支持。
三、各自的应用领域矢量数据格式和栅格数据格式在不同的领域有不同的应用。
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）中最常见的两种数据类型。
它们分别采用不同的数据存储和表示方式，具有各自的特点和应用场景。
下面将详细介绍矢量数据和栅格数据的异同点。
1. 数据结构：矢量数据是由点、线和面等几何要素构成的，每个要素都有自己的位置和属性信息。
矢量数据以坐标点的形式存储，通过连接这些点来表示线和面要素。
而栅格数据则是由像元（像素）构成的，每个像元都有自己的数值信息。
2. 数据精度：矢量数据具有较高的精度，可以精确表示地理现象的形状和位置。
它可以存储几何要素的具体坐标，因此可以进行精确的测量和分析。
而栅格数据则是基于像元的网格表示，其精度受到像元大小的限制，无法直接表达几何要素的精确形状。
3. 数据体积：矢量数据通常比栅格数据更小，因为它只存储要素的几何信息和属性信息。
矢量数据可以通过对要素进行编码和索引来进一步压缩存储空间。
而栅格数据由于需要存储大量的像元值，因此通常比矢量数据占用更多的存储空间。
4. 数据分析：矢量数据适用于精确的空间分析和地理处理。
通过矢量数据，可以进行缓冲区分析、叠加分析、网络分析等操作。
矢量数据还可以进行拓扑关系的建模和分析。
而栅格数据则适用于表面分析和连续变量的分析。
栅格数据可以进行地形分析、遥感影像分析、环境模拟等操作。
5. 数据绘制：矢量数据可以直接绘制出几何要素的精确形状和位置。
由于矢量数据具有较高的精度，因此可以绘制出细节丰富的地图。
而栅格数据则需要进行插值处理才能绘制出连续的图像。
栅格数据绘制的地图通常具有较为平滑的外观。
6. 数据更新：矢量数据的更新较为灵活，可以对单个要素进行编辑和更新。
矢量数据可以通过添加、删除或修改要素来反映地理现象的变化。
而栅格数据的更新较为困难，通常需要重新采集和处理整个数据集。
7. 数据分辨率：矢量数据的分辨率是由点的密度和线面要素的复杂程度决定的。
较高的分辨率可以提供更多的细节信息，但也会增加数据存储和处理的负担。
02空间数据表达2矢量与栅格数据
四、空间对象的栅格表达
面 线 点
四、空间对象的栅格表达
栅格数据的基本概念－－ －－获取方法 (一)栅格数据的基本概念－－获取方法
第二章 空间数据的表达
本章主要内容
空间参照系统与地图投影 空间现象及其表达 空间对象的矢量表达 空间对象的栅格表达 矢量与栅格数据的比较来自三、空间对象的矢量表达
本节主要内容 矢量数据定义 矢量数据获取方法 矢量数据结构类型 矢量数据表达—实体数据结构 矢量数据表达 实体数据结构 矢量数据表达—拓扑数据结构 矢量数据表达 拓扑数据结构 矢量数据表达— 矢量数据表达 属性数据表达与组织 矢量数据特点
三、空间对象的矢量表达
点: ( x ,y ) 线: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( xn , yn ) 面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( x1 , y1 )
独立编码 数据库
标识码
属性码
存储方法 点: 点号文件 点位字典 线: 点号串 面: 点号串
地物类型特征与制图属性 地物编码 地物名称 几何类型 制图颜色 制图符号编码 属性表明
三、空间对象的矢量表达
(七)矢量数据特点
用离散的点描述空间对象与特征， 用离散的点描述空间对象与特征，定位明 显，属性隐含 用拓扑关系描述空间对象之间的关系 面向目标操作，精度高， 面向目标操作，精度高，数据冗余度小 与遥感等图象数据难以结合 输出图形质量号， 输出图形质量号，精度高
栅格压缩编码和常见文件压缩方法的异同2
栅格压缩编码和常见文件压缩方法的异同一、关于栅格数据压缩编码栅格数据是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。
每一个单元（象素）的位置由它的行列号定义，所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。
一个优秀的压缩数据编码方案是：在最大限度减少计算机运算时间的基点上进行最大幅度的压缩。
在栅格文件中，每个栅格只能赋予一个唯一的属性值，所以属性个数的总数是栅格文件的行数乘以列数的积，而为了保证精度，栅格单元分得一般都很小，这样需要存储的数据量就相当大了。
通常一个栅格文件的栅格单元数以万计。
但许多栅格单元与相邻的栅格单元都具有相同的值，因此使用了各式各样的数据编码技术与压缩编码技术。
其栅格数据存储压缩编码方法主要有：直接编码、链式编码、游程编码、块式编码、四叉树编码。
（1）直接栅格编码:：是最简单最直观而又非常重要的一种栅格结构编码方法，通常称这种编码为图像文件或栅格文件。
直接栅格编码是将栅格数据看作一个数据短阵，逐行或逐列逐个记录代码。
可每行从左到右逐个记录，也可奇数行从左到右，偶数行从右到左记录，为特定目的也可采用其它特殊顺序。
通常称这种编码的图像文件为栅格文件，这种网格文件直观性强，但无法采用任何种压缩编码方法。
图2.1 (c)的栅格编码为：4，4，4，4，7，7，7，7；4，4，4，4，4，7，7，7；4，4，4，4，9，9，7，7；0，0，4，9，9，9，7，7；0，0，0，9，9，9，7，7；0，0，0，9，9，9，9，9；0，0，0，0，9，9，9，9；0，0，0，0，0，9，9，9。
可用程序设计语言按顺序文件或随机文件记录这些数据。
（2）链式编码：由某一原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，南＝3，西＝2，北＝1等，还应确定某一点为原点。
其特点：对多边形的表示具有很强的数据压缩能力；具有一定的运算功能，如面积和周长计算等；叠置运算如组合、相交等则很难实施，有效地压缩了栅格数据，尤其对多边形的表示最为显著，比较适于存储图形数据。
栅格数据存储压缩编码方法
栅格数据存储压缩编码方法（3）、块式编码（4）、四叉树编码（1）、链式编码：由某一原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，南＝3，西＝2，北＝1等，还应确定某一点为原点。
（2）、行程编码：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，即按（属性值，重复个数）编码（3）、块式编码：块式编码是将行程编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。
（4）、四叉树编码而块状结构则用四叉树来描述，将图像区域按四个大小相同的象限四等分，每个象限又可根据一定规则判断是否继续等分为次一层的四个象限，无论分割到哪一层象限，只要子象限上仅含一种属性代码或符合既定要求的少数几种属性时，则停止继续分割。
否则就一直分割到单个像元为止。
而块状结构则用四叉树来描述。
按照象限递归分割的原则所分图像区域的栅格阵列应为2n2n（n为分割的层数）的形式。
下面就着重介绍四叉树编码。
直接栅格编码是最简单最直观而又非常重要的一种栅格结构编码方法，通常称这种编码为图像文件或栅格文件。
直接编码就是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象元记录，也可奇数行从左到右，而偶数行由右向左记录，为了特定目的还可采用其它特殊的顺序,右图直接编码可表示为矩阵：四叉树编码又称为四分树、四元树编码。
它是一种更有效地压编数据的方法。
它将2n2n像元阵列的区域，逐步分解为包含单一类型的方形区域，最小的方形区域为一个栅格像元。
图像区域划分的原则是将区域分为大小相同的象限，而每一个象限又可根据一定规则判断是否继续等分为次一层的四个象限。
其终止判据是，不管是哪一层上的象限，只要划分到仅代表一种地物或符合既定要求的几种地物时，则不再继续划分否则一直分到单个栅格像元为止。
所谓四叉树结构，即把整个2ｎ2ｎ像元组成的阵列当作树的根结点，n为极限分割次数，n＋1为四分树的最大高度或最大层数。
栅格数据与矢量数据的比较
栅格数据与矢量数据的比较一、概述栅格数据和矢量数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据类型。
栅格数据以像素为单位，将地理空间划分为规则的网格，每个像素包含一个值或属性。
矢量数据则以几何形状为基础，通过点、线、面等几何要素来表示地理实体。
本文将对栅格数据和矢量数据进行比较，从数据结构、数据精度、数据处理、数据存储等方面进行详细分析。
二、数据结构1. 栅格数据：栅格数据以像素为基本单元，由一个二维矩阵组成，每个像素代表一个地理位置，像素值表示该位置的属性或值。
栅格数据结构简单，易于理解和处理，适用于连续变化的数据，如遥感影像等。
2. 矢量数据：矢量数据以几何要素为基本单元，可以表示点、线、面等地理实体。
矢量数据结构复杂，需要存储几何形状、属性信息以及拓扑关系等，适用于离散的、具有明确边界的数据，如地图要素、行政区划等。
三、数据精度1. 栅格数据：栅格数据的精度受像素大小的限制，像素越小，数据精度越高。
但在栅格数据中，由于每个像素只能表示一个值，所以无法准确表示地理实体的边界和形状。
2. 矢量数据：矢量数据的精度受坐标精度的限制，坐标精度越高，数据精度越高。
矢量数据能够准确表示地理实体的形状和边界，可以进行精确的空间分析。
四、数据处理1. 栅格数据：栅格数据适用于连续变化的数据，如遥感影像的分类、地形分析等。
栅格数据可以进行基于像素的计算，如统计、平滑、过滤等操作。
但在栅格数据处理过程中，由于像素之间的关系较为复杂，可能会导致信息的损失和模糊。
2. 矢量数据：矢量数据适用于离散的、具有明确边界的数据，如地图要素的叠加、空间分析等。
矢量数据可以进行基于几何要素的计算，如缓冲区分析、叠加分析等操作。
矢量数据处理过程中，由于几何要素之间的关系较为清晰，可以保持数据的准确性和精度。
五、数据存储1. 栅格数据：栅格数据以像素为基本单元，可以通过像素值进行压缩和编码，以减小数据存储的空间。
栅格数据存储方式简单，适合存储大规模的遥感影像数据。
栅格数据结构与矢量数据结构的比较
栅格数据与矢量数据栅格数据结构基于栅格模型的数据结构简称栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，称为栅格单元，在各个栅格单元上给出出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
栅格数据结构表示的是二维表面上的要素的离散化数值，每个网格对应一种属性。
网格边长决定了栅格数据的精度。
矢量数据结构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的空间分布的一种数据组合方式。
矢量与栅格数据结构的比较矢量数据结构的优缺点：优点为数据结构紧凑、冗余度低，有利于网络和检索分析，图形显示质量好、精度高；缺点为数据结构复杂，多边形叠加分析比较困难。
具体来说优点有：1.表达地理数据精度高2.严密的数据结构，数据量小3.用网格链接法能完整地描述拓扑关系，有利于网络分析、空间查询4.图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现5.图形输出美观缺点有：1.数据结构较复杂2.软件实现技术要求比较高3.多边形叠合等分析相对困难4.现实和绘图费用高栅格数据的优缺点：优点为数据结构简单，便于空间分析和地表模拟，现势性较强；缺点为数据量大，投影转换比较复杂。
具体来说优点有：1.数据结构相对简单2.空间分析较容易实现3.有利于遥感数据的匹配应用和分析4.空间数据的叠合和组合十分容易方便5.数学模拟方便6.技术开发费用低缺点有：1.数据量较大，冗余度高，需要压缩处理2.定位精度比矢量的低3.拓扑关系难以表达4.难以建立网络连接关系5.投影变形花时间6.地图输出不精美两者比较：栅格数据操作总的来说容易实现，矢量数据操作则比较复杂；栅格结构是矢量结构在某种程度上的一种近似，对于同一地物达到于矢量数据相同的精度需要更大量的数据；在坐标位置搜索、计算多边形形状面积等方面栅格结构更为有效，而且易于遥感相结合，易于信息共享；矢量结构对于拓扑关系的搜索则更为高效，网络信息只有用矢量才能完全描述，而且精度较高。
对于地理信息系统软件来说，两者共存，各自发挥优势是十分有效的。
黄杏元《地理信息系统概论》(第3版)章节题库-第三章至第四章【圣才出品】
第3章空间数据处理一、名词解释1．栅格数据压缩编码答：栅格数据压缩编码是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高传输、存储和处理效率的一种技术方法。
编码方式有键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。
其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。
2．边界代数算法答：边界代数算法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法，它适合于将记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。
它不是逐点判断与边界的关系完成转换，而是根据边界的拓扑信息，通过简单的加减代数运算将边界位置信息动态地赋给各栅格点，实现了矢量格式到栅格格式的高速转换，而不需要考虑边界与搜索轨迹之间的关系，因此算法简单、可靠性好，各边界弧段只被搜索一次，避免了重复计算。
3．DIME文件答：DIME文件是美国人口普查局在1980年的人口普查中提出的双重独立地图编码文件。
它含有调查获得的地理统计数据代码及大城市地区的界线的坐标值，提供了关于城市街道、住址范围以及与人口普查局的列表统计数据相关的地理统计代码的纲要图。
在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。
4．空间数据内插答：空间数据内插是通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。
在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程称为内插。
一般情况下，空间位置越靠近已观测点的未观测点越有可能获得与实际值相似的数据，而空间位置越远的点则获得与实际值相似的数据的可能性越小。
5．坐标变换答：坐标变换是把一个坐标系下的空间对象转换到另一个坐标系下的过程，是空间实体的位置描述。
其实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，是空间数据处理的基本内容之一。
两个及以上的坐标转换时由极坐标相对参照确定维数空间。
6．仿射变换答：仿射变换是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。
是指在几何中，一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移，变换为另一个向量空间。
它的主要特性为：同时考虑到因地形突变而引起的实际比例尺在x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。
ArcGIS栅格数据与矢量数据的转换
ArcGIS栅格数据与矢量数据的转换ArcGIS是一款功能强大的地理信息系统软件，它可以处理和分析各种类型的地理数据。
其中，栅格数据和矢量数据是两种常见的地理数据格式。
栅格数据是由像素组成的网格，每个像素都包含有关地理现象的信息，例如高程、温度等。
而矢量数据则是由点、线和面等几何要素组成的，可以表示地物的位置和形状。
在实际的GIS应用中，经常需要将栅格数据与矢量数据进行转换，以便进行不同类型的分析和可视化。
下面将详细介绍如何进行ArcGIS栅格数据与矢量数据的转换。
1. 栅格数据转矢量数据栅格数据转矢量数据是将像素网格转换为点、线或面要素。
这种转换可以用于将栅格数据中的特定值或特定像素转换为矢量要素，以便更好地表示地理现象。
在ArcGIS中，可以使用"Raster to Polygon"工具来实现栅格数据转矢量数据的转换。
首先，在ArcMap中打开要转换的栅格数据图层。
然后，选择"Conversion Tools"菜单下的"From Raster"子菜单，找到"Raster to Polygon"工具。
在工具对话框中，选择要转换的栅格数据图层，设置输出的矢量要素类的路径和名称，以及其他参数，如字段映射和压缩选项。
最后，点击"OK"按钮开始转换过程。
转换完成后，将生成一个新的矢量要素类，其中每个像素将被转换为一个点、线或面要素，具体取决于栅格数据中的像素类型。
可以进一步对生成的矢量要素进行编辑和分析。
2. 矢量数据转栅格数据矢量数据转栅格数据是将点、线或面要素转换为像素网格。
这种转换可以用于将矢量数据中的地物位置和形状转换为栅格数据，以便进行栅格分析和建模。
在ArcGIS中，可以使用"Polygon to Raster"或"Feature to Raster"工具来实现矢量数据转栅格数据的转换。
空间数据结构与数据编码(3-2)
3、计算P2点的行列值
行号：I=1+INT[（Ymax-Y）/ΔY] =1+INT[（300-103）/1]=198
P2
列号：J=1+INT[（X-Xmin）/ΔX] =1+INT[（53-0）/1]=54
P1
直线经过的行范围：198-201
4、 199行中心处同直线相交的y值：
y=ymax-△y(i-1/2)=300-199*1+1/2=101.5
优点：直观，这种编码方式处理方便。 缺点：数据没有压缩，数据量大
4、栅格数据结构及编码
2、栅格数据压缩编码
栅格数据压缩编码方法：行程编码、块码、链码、四叉树编码等。
目的：用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息
4、栅格数据结构及编码
2、栅格数据压缩编码
栅格数据压缩编码类型：信息无损编码（信息保持编码）、信息有损编码（信息
X
②扫描算法/ 边界点跟踪法 （顺正逆负）
第一步：边界弧段栅格化 第二步：从边界上某一 点栅格单元开始按顺时 针方向跟踪边界上各栅 格，对多边形中岛则按 逆时针方向跟踪，将跟 踪的每个栅格分别赋予 R，L，N。
L L L
N N N N L R
L
N N R R L L
R
R R N N N N
L
L L
空间数据结构和数据编码（3-2）
4、栅格数据结构及编码
直接栅格编码 Freeman链码（边界编码） 游程编码（行程编码） 块码（二维行程编码） 四叉树编码
第三章
4、栅格数据结构及编码
1）直接栅格编码ps73图3-22
直接栅格编码：将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录
栅格数据和矢量数据压缩编码知识讲解
• 多边形文件主要由多边形记录组成，包括多边 形号、组成多边形的弧段号以及周长、面积、 中心点坐标及有关“洞”的信息等。
弧段号 a b c d e f g h i j
起始点 5 8 16 19 15 15 1 8 16 31
终结点 1 5 8 5 19 16 15 1 19 31
左多边形 O E E O O D O A D B
右多边形 A A B E D B B B E C
弧段文件主要有弧记录组成，存储弧段的起止 结点号和弧段左右多边形号。
弧段号 a b c d e f g h i j
点号 5,4,3,2,1 8,7,6,5 16,17,8 19,18,5 15,23,22,21,20,19 15,16, 1,10,11,12,13,14,15 8,9,1 16,19 31,30,29,28,27,26,25,24,31
四叉树编码：
• 是根据栅格数据二维空间分布的特点，将 空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2 n，且n>1），直到子象限的数值单调为止， 最后得到一棵四分叉的倒向树。为了保证 四叉树分解能不断的进行下去，要求图形 必须为2n×2 n的栅格阵列。n 为极限分割次 数，n＋1是四叉树最大层数或最大高度。
几种典型数据的压缩与编码
• 2014年4月28日
目录：
➢数据压缩的定义 ➢栅格数据的压缩编码 ➢矢量数据的压缩编码
数据压缩：
• 定义：数据压缩是指在不丢失信息的前提 下，缩减数据量以减少存储空间，提高其 传输、存储和处理效率的一种技术方法。 或按照一定的算法对数据进行重新组织， 减少数据的冗余和存储的空间。
• 分类：有损压缩和无损压缩
栅格结构编码方法：
直接栅格编码：
arcmap矢量数据的分类选取
arcmap矢量数据的分类选取GIS概念中有相当多的数据文件格式，我们经常接触到的数据格式可以大致分为“栅格数据”与“矢量数据”这两类。
这两类数据分别对应着不同的应用场景，我们通常使用“栅格数据”来当作底图，示意地理构造物（如山地、河流、湖泊、建筑物、道路等）的空间形态（如形状、位置、大小等），并可以进行一些简易的空间分析；使用“矢量数据”来参与业务逻辑的实现与分析，进行复杂的空间分析。
把这两种数据格式放在一起，分别从数据结构、编码方法、获取途径、优缺点这几个方做对比，来系统说一下矢量数据和栅格数据。
数据结构栅格数据：将空间分割成有规律的网格，每一个网格称为一个单元，并在各单元上赋予相应的属性值来表示实体的一种数据形式。
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。
栅格结构的显著特点：属性明显，定位隐含。
矢量数据：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。
矢量结构的显著特点：定位明显，属性隐含。
编码方法栅格数据：1.直接栅格编码，就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码；2.压缩编码，包括链码（弗里曼链码）比较适合存储图形数据；3.游程长度编码通过记录行或列上相邻若干属性相同点的代码来实现；4.块式编码是有成长度编码扩展到二维的情况，采用方形区域为记录单元；5.四叉树编码是最有效的栅格数据压缩编码方法之一，还能提高图形操作效率，具有可变的分辨率。
6.八叉树与十六叉树编码前面的数据结构都是基于二维的，在相当多的情况下，如地下资源埋藏、地下溶洞的空间分布，二维的坐标体系根本无法表达。
因此需要有三维数据结构，如果考虑空间目标随时间变化，那还需要4维数据结构。
较好的表达三维与四维结构是在四叉树基础上发展起来的八叉树（三维）和十六叉树（四维）。
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达方式。
它们在数据结构、数据存储、数据处理和数据分析等方面存在着一些差异。
本文将对栅格数据和矢量数据进行比较，并详细介绍它们的特点和适合场景。
一、栅格数据栅格数据是由等大小的像元（像素）组成的二维矩阵，每一个像元包含一个数值或者一组数值。
栅格数据以栅格形式存储，每一个像元都有固定的位置和数值。
栅格数据通常用于描述连续变化的现象，如地形高度、气象数据等。
1. 特点：- 数据结构简单：栅格数据由等大小的像元组成，每一个像元都有固定的位置和数值，因此数据结构相对简单。
- 存储方式高效：栅格数据以矩阵形式存储，可以使用压缩算法进行存储，节省存储空间。
- 数据处理方便：栅格数据可以进行简单的代数运算，如加减乘除等，方便进行数据处理和分析。
- 空间分析能力强：栅格数据可以进行空间分析，如缓冲区分析、叠加分析等。
2. 适合场景：- 地形分析：栅格数据可以用于描述地形高度、坡度、坡向等地形特征，适合于地形分析和地形建模。
- 气象预测：栅格数据可以用于存储气象数据，如温度、降水量、风速等，适合于气象预测温和候摹拟。
- 遥感影像：栅格数据可以用于存储遥感影像数据，如卫星影像、航空影像等，适合于遥感影像处理和分析。
二、矢量数据矢量数据是由点、线、面等几何要素和属性数据组成的地理实体表示方式。
矢量数据以几何要素和属性数据的形式存储，每一个几何要素都有一定的位置和形状信息，同时还包含与之相关的属性数据。
矢量数据通常用于描述离散的现象，如道路、河流、行政区划等。
1. 特点：- 数据结构复杂：矢量数据由几何要素和属性数据组成，数据结构相对复杂，需要存储几何要素的坐标信息和属性数据。
- 精确度高：矢量数据可以精确表示地理实体的形状和位置，适合于需要高精度表示的数据。
- 数据处理灵便：矢量数据可以进行空间分析和属性分析，如缓冲区分析、叠加分析、属性查询等。
栅格数据的主要编码方式和优缺点
栅格数据的主要编码方式和优缺点
栅格数据主要有两种编码方式：栅格编码和向量编码。
1. 栅格编码：
- 优点：
- 表达简单，易于理解和处理；
- 对矢量数据进行离散化处理，可以方便地进行空间分析和建模；
- 可以直接表示连续分布的数据，如高程、气温等。
- 缺点：
- 数据量大，存储、传输和处理成本较高；
- 分辨率固定，不能很好地表达细节和空间变异；
- 光栅化处理产生的像素化效应会导致数据精确度丢失； - 对象的形状和几何属性无法直接表达，需要添加额外的属性或元数据。
2. 向量编码：
- 优点：
- 可以精确地表示实体对象的形状、位置和属性信息；
- 数据量相对较小，存储、传输和处理成本低；
- 可以根据需求设置不同的精度水平，更好地表达细节和空间变异；
- 支持拓扑关系和空间关系分析。
- 缺点：
- 数据表达复杂，不易处理和理解；
- 对于连续分布的数据，如高程、气温等，需要进行分段离散化处理；
- 不适合直接表示栅格数据，需要进行栅格化处理。
总体而言，栅格编码适用于连续分布数据的离散化处理和空间模拟，而向量编码更适合表达实体对象的形状和属性信息以及进行空间分析和建模。
在实际应用中，根据具体问题和数据需求，选择合适的编码方式以更好地解决问题。
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弧段号 a b c d e f g h i j
起始点 5 8 16 19 15 15 1 8 16 31
终结点 1 5 8 5 19 16 15 1 19 31
左多边形 O E E O O D O A D B
右多边形 A A B E D B B B E C
弧段文件主要有弧记录组成，存储弧段的起止 结点号和弧段左右多边形号。
栅格结构编码方法：
直接栅格编码 链码 游程长度编码 块码 四叉树编码
直接栅格编码：
• 直接编码就是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 每行从左到右逐像元记录，也可以奇数行 从左到右，偶数行从右到左记录，为了特 殊目的还可以采用其他记录顺序。
链码：
• （又称为freeman码）是用曲线起始点的坐 标和边界点方向代码来描述曲线或边界的 方法。 • 有八个基本方向组成，方向代码分别为 0,1,2,3,4,5,6,7，单位矢量的长度默认是一个 栅格单元。
11 30 10 1 2 9 31
12 29
13 14 28 27 26 17 7 20 18 19 16 15 23 22 21
24 25 8 6
3 4
5
多边形号 A Bh,-j j e,i,f
周长
面积 中心点坐 标
E
e,i,d,b
• 多边形文件主要由多边形记录组成，包括多边 形号、组成多边形的弧段号以及周长、面积、 中心点坐标及有关“洞”的信息等。
几种典型数据的压缩与编码
• 2014年4月28日
目录：
数据压缩的定义
栅格数据的压缩编码
矢量数据的压缩编码
数据压缩：
• 定义：数据压缩是指在不丢失信息的前提 下，缩减数据量以减少存储空间，提高其 传输、存储和处理效率的一种技术方法。 或按照一定的算法对数据进行重新组织， 减少数据的冗余和存储的空间。 • 分类：有损压缩和无损压缩
链状双重独立式：
• 链状双重独立式数据结构是DIME数据结构 的一种改进。在DIME中，一条边只能用直 线两端点的序号及相邻的面域来表示，而 在链状数据结构中，将若干直线段合为一 个弧段（或链段），每个弧段可以有许多 中间点。 • 在链状双重独立数据结构中，主要有四个 文件：多边形文件、弧段文件、弧段坐标 文件、结点文件。
线号
8 a 1 b 2 c 3 d 4 e B n A i C 10 m h O
11 D k 9 l j 5 12 f 6 g
7
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
弧段号 a b c d e f g h i j
点
号
5,4,3,2,1 8,7,6,5 16,17,8 19,18,5 15,23,22,21,20,19 15,16, 1,10,11,12,13,14,15 8,9,1 16,19 31,30,29,28,27,26,25,24,31
弧段坐标文件由一系列点的位置坐标组成，一般从 数字化过程获取，数字化的顺序确定了这条链段的 方向。
矢量数据编码方法：
点实体矢量编码方法
线实体矢量编码方法
多边形矢量编码方法
点实体编码：
空间信息：X,Y坐标
属性信息
比例 简单点 朝向 比例 文本点 朝向 字体 文句
结点
线指针 线交汇编
线实体编码：
唯一标示码
线 实 体 编 码
线标示码
起始点
终止点
坐标对序列
显示信息
非几何属性
多边形矢量编码：
• 多边形环路法
• 树状索引编码法 • 拓扑结构编码法
多边形环路法：
• 由多边形边界的x,y坐标队集合及说明信息 组成。
P1：x1，y1；x2，y2； x3，y3；x4，y4；x5，y5； x6，y6； P2：x7，y7；x8，y8； x9，y9；x10，y10；x11， y11；x5，y5；x6，y6 P3：x12，y12；x13，y13； x14，y14；x15，y15
24 25 8 6
3 4
5
B
C
D
E
a
b
c
f
g
h j
e
f
i
b
c
i
线与多边形之间的树状索引
点与线之间的树状索引
拓扑结构编码法： 双 重 独 立 式 链 状 双 重 独 立 式
双重独立式：
• 这种数据结构最早是由美国人口统计局研 制来进行人口普查分析和制图的，简称为 DIME(Dual lndependent Map Encoding)系统 或双重独立式的地图编码法。 • 双重独立式数据结构是对图上网状或面状 要素的任何一条线段，用其两端的节点及 相邻面域来予以定义。
树状索引法：
• 树状索引法数据结构采用树状索引以减少 数据冗余并间接增加邻域信息，具体方法 是对所有边界点进行数字化，将坐标对以 顺序方式存储，由点索引与边界线号相联 系，以线索引与各多边形相联系，形成树 状索引结构。
11 30 10 1 2 9 31
12 29
13 14 28 27 26 17 7 20 18 19 16 15 23 22 21
闭合。如果不能自行闭合，或者出现多余的
线段，则表示数据存储或编码有错。
例如，从上表中寻找右多边形为A的记录，则可以 得到组成A多边形的线及结点如表2－9，通过这种 方法可以自动形成面文件，并可以检查线文件数据 的正确性。
线号
a i n b
起点
1 8 9 2
终点
8 9 2 1
左多边 右多边 形 形
O C B O A A A A
游程长度编码：
• 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。
块码：
• 采用方形区域作为记录单元，数据编码由 初始位置行列号加上半径，再加上记录单 元的代码组成。
四叉树编码：
• 是根据栅格数据二维空间分布的特点，将 空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2 n，且n>1），直到子象限的数值单调为止， 最后得到一棵四分叉的倒向树。为了保证 四叉树分解能不断的进行下去，要求图形 必须为2n×2 n的栅格阵列。n 为极限分割次 数，n＋1是四叉树最大层数或最大高度。
起点 终点 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 9 5 10 12 11 2
因为在这种数据结构中，当编码数据经过
计算机编辑处理以后，面域单元的第一个始 节点应当和最后一个终节点相一致，而且当 按照左侧面域或右侧面域来自动建立一个指 定的区域单元时，其空间点的坐标应当自行
五种编码比较：
• 直接栅格编码：简单直观，是压缩编码方法的逻辑 原型（栅格文件）； • 链码：压缩效率较高，以接近矢量结构，对边界的 运算比较方便，但不具有区域性质，区域运算较难； • 游程长度编码：在很大程度上压缩数据，又最大限 度的保留了原始栅格结构，编码解码十分容易，十 分适合于微机地理信息系统采用； • 块码和四叉树编码：具有区域性质，又具有可变的 分辨率，有较高的压缩效率，四叉树编码可以直接 进行大量图形图象运算，效率较高，是很有前途的 编码方法。