栅格数据编码方法分为两大类
栅格数据结构及编码..
（2）
压缩编码方法-块码
基本思想： 块式编码是将游程长度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。块式编码的数据 结构由初始位置(行号，列号) 、半径和属性，再加上记录单元的代码 组成。如图：
字母：蔬菜类型、土地分区
a c
五、栅格数据组织方法
栅格数据以层的方 式来组织文件，在栅格 数据结构中，物体的空 间位置就用其在笛卡尔 平面网格中的行号和列 号坐标表示，物体的属 性用象元的取值表示， 每个象元在一个网格中 只能取值一次，同一象 元要表示多重属性的事 物就要用多个笛卡尔平 面网格，称为层。
重要性法 处理方法：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 重要性法常用于具有特殊意义而面积较小的地理要素， 特别是点、线状地理要素，如城镇、交通枢纽、交通 线、河流水系等，在栅格中代码应尽量表示这些重要 地物 长度占优法 处理方法：以网格中线的大部分长度所对应的面 域的属性值来确定。
1 1 1 3
1 1 1 3
2 2 3 3
2 3 3 2
四、栅格数据的值
整数值：如土壤分类
1.7 1.8 2.0 2.0 1、 1.8 1.8 2.3 2.2 污染物浓度、 2.2 2.2 2.2 2.0 温度
a a
a a a c
b b c c
b c c b
2、块码 (BlockCodes)
0 4 4 0 0 0 0 0
栅格数据编码方式
栅格数据编码方式
栅格数据编码方式有以下几种：
1. RLE编码（Run-Length Encoding）：该编码方式根据一定的规则将连续的像素点压缩成一个值和重复次数的对应关系。
2. Huffman编码：该编码方式利用频率统计原理，对每个像素值进行编码，使频率较高的像素值的编码位数较少，而频率较低的像素值的编码位数较多，从而达到压缩的目的。
3. LZW编码（Lempel-Ziv-Welch编码）：该编码方式是一种基于字典的压缩方法，通过建立一个字典表，将重复出现的字符用一个短编码来代替，从而减小了数据的存储大小。
4. Delta编码：该编码方式将连续的像素点之间的差值进行编码，从而可在一定程度上减小数据的存储大小。
5. JPEG2000编码：该编码方式是一种基于小波变换的压缩方法，可将图像分解为多个分辨率层级，并对每个层级进行小波变换编码，以实现高效压缩和解压缩。
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。
栅格数据的主要编码方式
栅格数据的主要编码方式什么是栅格数据编码方式？为什么需要栅格数据编码方式？栅格数据编码方式有哪些？如何选择合适的栅格数据编码方式？本文将逐一解答。
一、什么是栅格数据编码方式？栅格数据是一种用网格将空间分割成离散单元的空间数据，类似于棋盘。
每个单元格代表着空间中的一个像素值，这种像素值可以表示地表的不同属性，例如高程、温度、植被类型等。
栅格数据编码方式是将这些像素值以数字形式进行编码的过程，用来处理地理信息技术中所涉及的各种数据。
二、为什么需要栅格数据编码方式？栅格数据编码方式是在处理、操作和存储栅格数据时必不可少的过程。
它可以将栅格数据转化为计算机能够处理的数字格式，这样在进行数据分析、可视化和模型分析时，计算机可以快速地处理这些数据。
同时，栅格数据编码方式还可以大量减小栅格数据的存储空间，方便数据的共享和传输。
三、栅格数据编码方式有哪些？主要的栅格数据编码方式包括：1.无符号整数编码：在栅格数据中，每个像素值都表示为一个非负整数，通常采用二进制，而每个二进制位都可以表示一个唯一的像素值。
这种编码方式的数据大小较小，但是仅适用于无符号整数像素值。
2.有符号整数编码：有符号整数编码的范围很广，可以表示正数、负数和0，因此可以使用更多的像素值表示更多的信息，但是数据大小会相应地增加。
3.浮点数编码：这种编码方式可以表示非整数精细值，因此在处理地形、气象和海洋数据时非常有用。
浮点数编码的要点是数据精度，否则数据的近似值和处理结果将受到影响。
4.压缩编码：压缩编码的目的是将数据压缩到最小的尺寸，以便更好地存储和传输。
常见的压缩编码方案包括行程编码和差分编码。
5. RGB编码：基于颜色的编码方式，通常用于处理卫星影像和航空照片等真彩色或伪彩色的遥感数据。
四、如何选择合适的栅格数据编码方式？选择合适的栅格数据编码方式应该考虑以下因素：1.数据类型：选择哪种数据编码方式取决于数据类型，因为每个编码方式都有自己的优缺点。
地信
第一章绪论1、数据（Data）是指对某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数值、字符、图像、图形、声音、视频等。
在计算机中数据按符号进行存储和处理。
2、信息（Information）狭义信息论的定义：两次不定性之差，即指人们获得信息前后对事物认识的差别。
广义信息论的定义：指主体（人、生物、机器）与客体（环境、其他人、生物或机器）之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息或知识，是表征事物性质、特征和状态的一种普遍形式。
具有客观性，适用性，可传输性和共享性等特征3、地理信息系统：是一种特定的十分重要的空间信息系统，是在计算机软，硬系统支持下，对整个或部分地球表层的有关地理分布数据进行采集，储存，管理，运算，分析，显示和描述的技术系统。
4、数据和信息之间的关系：信息和数据不可分离，信息是数据的内涵，而数据是信息的表达方式。
数据本身并没有意义数据只有对实体行为产生影响时才成为信息data=Information + noise5、对地理信息系统的理解：⑴地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而产生的边缘学科⑵地理信息系统通常是指计算机化的信息系统，需要得到计算机硬件和软件系统的支持⑶处理的对象为地理空间信息。
⑷地理信息系统的核心组成是地理数据库，包括属性数据库，图形数据库和遥感影像数据库，这是地理信息系统不同于其他信息系统的重要一点；⑸地理信息系统具有强大的制图功能⑹地理信息系统必须具有空间分析功能，正是空间分析功能，是地理信息系统区别于机助制图系统，也正是空间分析功能赋予地理信息系统以强大的生命力；⑺空间模拟：地理信息系统是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。
⑻通过GIS选择优化方案，避免不合理的决策，解决与资源、环境、社会、经济和人口有关的实际应用课题，构成决策支持系统。
6、GIS的基本功能：①数据采集功能②数据编辑和处理③数据存储、组织与管理功能④空间查询与空间分析功能⑤数据的输出功能7、GIS的构成:⑴硬件环境⑵软件系统⑶空间数据⑷应用模型⑸人员和用户界面8、硬件环境：1、计算机2、数据输入设备3、数据存储设备4、数据输出设备5、交互设备9、数据输入设备：键盘、数字化仪（幅面、分辨率、数据格式）、扫描仪（分类：黑白与彩色、平板式与滚筒式，分辨率、数据格式）、解析和数字摄影测量仪、GPS接收仪。
栅格数据压缩编码和常见文件的压缩方法差异
栅格数据压缩编码和常见文件的压缩方法差异栅格数据压缩编码和常见文件的压缩方法具有很大的差异。
栅格数据在遥感和地理信息领域中广泛使用，包括遥感影像和列表等。
这些数据通常具有高分辨率，占用空间巨大，需要进行压缩以节省存储空间和传输带宽。
常见的文件压缩方法，如ZIP、RAR、GZIP等，对于栅格数据来说并不适用，需要使用专门的压缩编码方法。
栅格数据压缩编码方法通常分为有损压缩和无损压缩两种。
有损压缩会丢失一定程度的数据信息以减小文件大小，常见的有损压缩方法包括JPEG和JPEG2000。
而无损压缩则保留了所有数据信息，常见的无损压缩方法包括LZW、DEFLATE和LZ77等。
相比之下，常见文件的压缩方法通常采用的是无损压缩。
ZIP和RAR采用的是一种称为DEFLATE的压缩算法，可以将文件的数据压缩成更小的尺寸。
GZIP则是在DEFLATE基础上添加了头文件和尾文件，使得压缩文件可以被更好地识别和解压缩。
栅格数据压缩编码方法与常见文件压缩方法最大的区别在于，栅格数据需要考虑特殊的数据结构和特点。
例如，遥感影像通常是由像素点构成的，每个像素点包含多个波段的数据。
通过对波段之间的相关性进行利用，可以在保留数据信息的前提下实现数据压缩。
而常见文件则通常是由二进制数据组成，无法利用数据之间的相关性进行压缩。
因此，栅格数据的压缩编码方法需要在数据结构和数据特点的基础上进行设计和优化。
目前常见的栅格数据压缩编码方法包括Huffman编码、Arithmetic编码、RLE编码等。
这些编码方法也可以结合使用，以达到更好的压缩效果。
GIS名词解释
名词解释★1、地理信息系统：是由计算机硬件、软件、和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解复杂的规划和管理的问题。
2、缓冲区分析：是指根据分析对象的点、线、面、实体，自动建立其周围一定距离的带状区，用以识别这3、GIS空间分析是以地理事物的空间位置和形态特征为基础，以空间数据运算、空间数据与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。
些实体或者主体对领近对象的辐射范围或者影响程度，是解决临近度问题的空间分析工具之一。
★4、拓扑关系：图形在保持连续变化状态下，图形关系保持不变的性质．或空间实体之间的关系．★5、栅格结构是最简单最直接的空间数据结构，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，或仅仅包括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。
★6、空间数据库：是地理信息系统中用于储存和管理空间数据的场所。
7、空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。
8、空间索引就是指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构，其中包含空间对象的概要信息，如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。
它通过筛选作用，大量与特定空间操作无关的空间对象被排除，从而提高空间操作的速度和效率。
9、DTM为数字地形模型（Digital Terrain Model），是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（Digital Elevation Model），简称DEM。
★10、GIS空间分析是以地理事物的空间位置和形态特征为基础，以空间数据运算、空间数据与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。
GIS学习之栅格数据
GIS学习之栅格数据栅格数据⽤⼀个规则格⽹来描述与每⼀个格⽹单元位置相对应的空间现象特征的位置和取值。
在概念上，空间现象的变化由格⽹单元值的变化来反映。
地理信息系统中许多数据都⽤栅格格式来表⽰。
栅格数据在许多⽅⾯是⽮量数据的补充，将两种数据相结合是GIS项⽬的⼀个普遍特征。
⼀、栅格数据模型要素：栅格数据模型在GIS中也被称为格⽹（Grid）、栅格地图、表⾯覆盖（Surface Cover）或影像。
格⽹由⾏、列、格⽹单元组成。
⾏、列由格⽹左上⾓起始。
在⼆维坐标系统中，⾏作为y坐标、列作为x坐标。
在这点上与纬度作为y坐标、经度作为x坐标有点类似。
栅格数据⽤单个格⽹单元代表点、⽤⼀系列相邻格⽹单元代表线、邻接格⽹的集合代表⾯。
格⽹中的每⼀个格⽹单元有⼀个值，整型或浮点型。
整型格⽹单元值通常代表类别数据。
⽐如，⼟地类型常⽤1代表城市⽤地、2代表林地等。
浮点型格⽹单元值常表⽰连续数据，⽐如，降⽔量模型可能有20、15、12、23等降⽔量值。
浮点型格⽹⽐整型格⽹需要更多的计算机存储资源，这是涉及⼤范围的GIS项⽬必须考虑的⼀个重要因素。
⽽且，浮点型⽹格的数据查询与显⽰应该基于12.0～19.0这样的值域，⽽⾮单个值。
由于栅格数据模型的分辨率受其格⽹单元⼤⼩的影响，因此在表⽰空间要素的精确位置上存在缺点。
在算法上，格⽹可视为⾏与列的矩阵，其单元值为⼆维数组，对数据进⾏操作、集合和分析较⽮量数据容易。
⼆、栅格数据类型：1．卫星影像：遥感卫星影像是⽤栅格格式记录的。
卫星影像像元值代表从地球表⾯反射或发射的光能。
通过分析像元值，影像处理系统可从卫星影像中提取各种专题，如⼟地利⽤、⽔⽂、⽔质、侵蚀⼟壤⾯积等。
2．数字⾼程模型：数字⾼程模型（DEM）由等间隔海拔数据的排列组成。
DEM以点为基础，但也容易通过将海拔⾼度点置于格⽹单元中⼼的⽅法转换成栅格数据。
3．数字正射影像图（DOQ）：是⼀种由航⽚或其他遥感数据制备⽽得到的数字化影像，其中由照相机镜头倾斜和地形起伏引起的位移已被消除。
地理信息系统基础期末重点
一、名词解释1、地理信息系统:指在计算机硬件、软件系统支持下，对空间数据进行采集、操作、储存与管理、分析、输出的技术系统。
地理信息系统是综合处理和处理空间数据的一种技术系统。
2、缓冲区分析：指以点、线、面实体为基础，在其周围建立一定宽度范围内的缓冲区多边形，用以分析实体的邻近性或对周围的影响，从而实现空间数据在水平方向得以扩展的空间分析方法。
3、空间查询：指按一定的要求对空间数据库中空间时提及其空间信息进行访问，从众多的空间实体中挑选出满足用户要求的空间实体及其相应的属性。
4、栅格数据模型：是一种用规则排列的像元阵列来描述空间目标对象的数据模型。
5、空间分析：对空间问题的求解，获取空间信息是解决空间问题的必要手段。
现代意义的空间分析是指在计算机技术的支撑下，提取地理对象的位置、属性、关系等方面的信息，以支持特定的空间决策问题。
6、坡向：指表面上一点的切平面的法线矢量在水平面的投影与过该点的正北方向之间的夹角。
7、矢量数据模型：是一种通过记录空间“坐标对”的方式，以点、线、面等形式来描述空间目标对象位置，以标识符表示对象属性的一种数据模型。
8、叠加分析：指在统一的空间坐标系统下，将同一区域的两个或两个以上空间要素图层进行叠加，产生新的空间图形，获得新的属性信息。
9、数据压缩：指在一定的数据存储空间要求下，将相对庞大的原始数据重组为满足特定条件相对较小的数据集合，并且能够使得从该数据集合中恢复出来的信息与原始数据相一致，或者能够获得与原始数据一样的使用品质。
10、DEM模型：数字高程模型是地表属性特征为高程时的数字地面模型，DEM是DTM的一个子集或是特例。
11、曼哈顿距离：城市A（x1，y1）、B(x2，y2)两点在南北方向上的距离加上东西方向上的距离，即d=|x2-x1|+|y2-y1|，相当于直角三角形的两个直角边的距离之和。
12、空间索引：指依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系，按一定的顺序排列的一种数据结构。
GIS试题及答案
4.根据下面示意图,给出其的矢量数据结构编码。
4。
根据下面示意图，给出其的矢量数据结构编码.点：线：多边形模拟试题二4.下面两个多边形图层 A 和 B，图中标注的是多边形的属性，请画出 A 与 B 两个图层 Overlay 的结果图层 C 的示意图，并标注属性,其中 C 的属性为 C=A+B .“地理信息系统原理”课程考试试题一参考答案一、名词解释1。
地理信息系统的定义是由两个部分组成的。
一方面，地理信息系统是一门学科，是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科；另一方面,地理信息系统是一个技术系统，是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
2.TIN 即不规则三角网（Triangulated Irregular Network），是一种表示数字高程模型的方法。
TIN 模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。
如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到。
3。
元数据是关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律,以便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。
元数据的内容包括对数据集的描述、对数据质量的描述、对数据处理信息的说明、对数据转换方法的描述、对数据库的更新、集成等的说明。
4。
信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识,是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理设备形式的改变而改变。
二、简答题1。
地理信息系统的组成。
一个完整的 GIS 主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管理操作人员。
其核心部分是计算机系统（软件和硬件）,空间数据反映 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式.（1)计算机硬件系统：是计算机系统中的实际物理装置的总称，是 GIS 的物理外壳。
地理信息系统试卷b答案
河南大学环境与规划学院2006～2007学年第1学期期末地理信息系统试卷B卷答案一、判断题（每小题1分，共10分）1.与MIS 相比，GIS 主要增添了图形编辑功能。
（×）2. 由于GIS 与CAD 所处理的对象的规则程度不同，因此二者很难交换数据。
（×）3. 当地物范围确定时，栅格单元越大，则它所表达的地物的地理信息越详细。
（×）4. 只有明确的拓扑关系，GIS 才能处理各种空间关系，完成空间分析。
（×）5. 空间数据的格式转换分为两大类，一类是从适量格式转化成栅格格式，另一类是从栅格格式转化为矢量格式。
（×）6. 系统聚类分析的主要依据是把相似的样本归为一类把差异大的样本区分开来。
（×）主成分分析：通过数理统计分析，求得各要素间线性关系的实质上有意义的表达式，系统聚类分析：根据多种地学要素对地理实体进行划分类别的方法。
层次分析：将人的思维层次化，数量化，用数学方法提供定量依据。
判别分析：预先确定等级7. 栅格数据编码方法有链式编码、四叉树编码、块式编码和游程长度编码等。
（√）8. 对于不规则的离散高程数据采样点，可以用不规则三角网的方法生成DEM。
（√）9. 矢量形式绘图以设置像素颜色或灰度值为基本指令。
（×）10.无论采用什么数据压缩编码方法，对空间数据进行压缩处理，都会降低原始的精度。
（×）二、填空题（每空1分，共10分）1、实体的空间特征可以用空间维数来衡量，不同的实体对应的维数是：点为 0 维；面为 2 维。
2、作为信息系统，GIS由四个基本要素组成，它们分别是软硬件、应用模型、数据和应用人员。
3、在双元数据模型中，图形数据与属性数据是通过 ID 联系起来的。
4、所谓的拓扑关系是指实体之间的包含、邻接和关联关系。
三、选择题（每小题1分，共10分）1、获取栅格数据的方法有：（C ）A．手扶跟踪数字化法B．屏幕鼠标跟踪数字化法C．扫描数字化法D．人工读取坐标法2、矢量结构的特点是：（D ）A．定位明显、属性隐含B．定位明显、属性明显C．定位隐含、属性明显D．定位隐含、属性隐含3、在GIS 中组织属性数据，应用较多的数据库模型是：（A）A．关系模型B．层次模型C．网状模型D．混合模型4 、地理数据一般具有的三个基本特征是：（A）A.空间特征、属性特征和时间特征B.空间特征、地理特征和时间特征C 地理特征、属性特征和时间特征D.空间特征、属性特征和拓扑特征5、湖泊和河流周围保护区的定界可采用：（D）A. 空间聚类B.统计分析C.叠置分析D.缓冲区分析包含分析网络分析6、GIS 进入推广应用阶段是20 世纪：（D ）A.60 年代B.70 年代C.80 年代D.90 年代7、属性数据编码内容包括：（B ）A. 登录部分、分类部分和控制部分B. 登录部分、分类部分和配置部分C. 数字化部分、分类部分和控制部分D. 数字化部分、数据处理部分和数据分析部分8、栅格结构与矢量结构相比较：（D ）A.数据结构复杂，冗余度小B.数据结构复杂，冗余度大C.数据结构简单，冗余度小D.数据结构简单，冗余度大9、以下选项中不属于空间数据编辑与处理过程的是（D）A.数据格式转换；B.投影转换；C.图幅拼接；D.数据分发10、以下选项中不属于WebGIS 软件产品的是（D）A.Mapinfo ProServer；B.GeoMedia；C.ArcIMS；MapGuide ModelServerD.ArcGISDesktop四、名词解释（每个名词4分，共20分）1、地理信息系统地理信息系统（Geographical Information Systems或Geo－Information systems，GISs）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。
栅格数据编码
4、链式编码
• 链式编码又称费尔曼编码或边界编码。 • 链式编码将线状地物或区域边界表示为由某一
起始点和在某些基本方向上的单位矢量链组成。 • 单位矢量的长度为一个栅格单元，每个后续点
可能位于其前继点的8个基本方向之一。
链式编码方式
特征码 2 3
链式编码表
起点行 1 4
起点列 4 7
链码 454554 24465670221
• 行程编码分为：游程长度编码 游程终止编码
游程长度编码：（sk，lk） sk—栅格的属性值 lk —游程的连续长度
游程终止编码：（sk，lk） sk—栅格的属性值 lk —游程的终止列号
行程编码图及编码表
B
A
D
C
12 3 4 5 6 7 8
行程长度编码
行程终止编码
1 D A A B B B B B (D,1)(A,2)(B,5)
深度：是指处于四叉树的第几层上，由深度可
推知子区的大小。（一幅2n× 2n栅格阵列的图用四叉树
分割时，具有的最大深度为n，即可分为0，1，2，3，…，n 层。）
• 线性四叉树的编码方法：由上而下分割 自下而上合并
• 线性四叉树的编码形式：四进制编码 十进制编码
线性四叉树只存储每个结点的三个量，数 据量比常规四叉树大为减少，因而应用广 泛。
j (i
n 2
1, n;
j
1, n ) 2
P3
Pi,
j (i
n 2
1, n;
j
n 2
1, n)
• 如果要再分割下一层，其子象限分别为：
P00
Pi,
j (i 1, n ;
地理信息系统设计考试
一.名词解释：1.地理信息系统（gis）：由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
2.元数据：是关于“数据的数据”，是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理信息空间信息共享的核心标准之一。
3.像元：是组成数字化影像的最小单元。
在遥感数据采集，如扫描成像时，它是传感器对地面景物进行扫描采样的最小单元；在数字图像处理中，它是对模拟影像进行扫描数字化时的采样点。
4.数字高程模型（DEM）：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，它是对二维地理空间上具有连续变化特征地理现象的模型化表达和过程模拟。
5.数字地形分析（DTA）：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。
6.可视化：是将科学计算中产生的大量非直观的、抽象的或者不可见的数据，借助计算机图形学和图像处理等技术，以图形图像信息的形式，直观、形象地表达出来，并进行交互处理。
7.矢量空间数据结构：对矢量数据模型进行数据的组织，它直接以几何空间坐标为基础，记录实体坐标及其关系，尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体，允许任意位置、长度和面积的精确定义。
8.栅格数据结构：指基于栅格模型的数据结构，将空间分割成有规则的网格，然后在各个网格单元内赋予空间对象相应的属性值的一种数据组织方式。
9.空间分析：基于空间数据的分析技术，以地学原理为依托，通过分析算法，获取有关空间信息。
10.缓冲区分析：即邻近度分析，是对空间点线面实体周围形成范围的一种距离空间的分析技术，主要描述地理实体目标的影响范围和服务范围。
11.矢量数据：是面向地物的结构，即对于每一个具体的目标都直接赋有位置和属性信息以及目标之间的拓朴关系说明。
但在空间表达方面没有直接建立位置与地物的关系。
12.镶嵌数据模型：采用规则或不规则的小面块集合来逼近自然界不规则的地理单元，适合于用场模型抽象的地理现象；13.TIN数据结构：表示和存储曲面要素的基本要求是必须便于连续现象在任一点的内插计算，经常采用不规则三角网来拟合连续分布现象的覆盖表面。
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。
栅格数据结构及编码
❖ 以层为基础。但每一层内以多边形为序记录多边形的属性值和充 满多边形的各像元的坐标。
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
… 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
特点：
具有可变的分辨率，即当代码变化小时图块大， 表明在区域图斑内部分辨率低；反之以小块记录区域 边界地段分辨率高，以此达到压缩的目的。
块码与游程长度编码相似，随着图形复杂程度 的提高而降低效率，即图斑越大，压缩比越高；图斑 越破碎，压缩比越低。
编码方法-链式编码
基本原理：
以多边形的边界为基本单元编码，它是由某一原 点开始并按某些基本方向确定的单位矢量。
压缩编码方法-块码
基本思想： 块式编码是将游程长度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。块式编码的数据 结构由初始位置(行号，列号) 、半径和属性，再加上记录单元的代码 组成。如图：
2、块码 (BlockCodes)
0 4 47 7 7 7 7 44444777 44448877 00488877 0 0 8 8 8 87 8 00088888 00008888 00000888
栅格数据以层的方 式来组织文件，在栅格 数据结构中，物体的空 间位置就用其在笛卡尔 平面网格中的行号和列 号坐标表示，物体的属 性用象元的取值表示， 每个象元在一个网格中 只能取值一次，同一象 元要表示多重属性的事 物就要用多个笛卡尔平 面网格，称为层。
❖ 以像元为序。不同层上同一像元位置上的各属性值表示为一个列 数组。
与栅格编码有关的编码形势
如图所示的8×8栅格矩阵为例，对其进行块码编码 (1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7),(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) 从上表可知，栅格数据可用22个1单位方块，6个4单位方 块及两个9单位方块来描述。
即假设一点的坐标为(i，j)，则其邻域坐标，东为(i，j＋1)，东 南为(i＋1，j＋1)，南为(i＋1，j)，西南为(i＋1，j-1)，西为(i，j-1)， 西北为(i-1，j-1)，北为(i-1，j)，东北为(i-1，j)。因此，对连续线上 的一个已知点，只要搜索8个方向总可找到它的后续栅格点，并可 用图3-11(a)所定方向代码来表示。反之，已知所定点的方向代码亦 可知道其前趋点的坐标位置。
(0，1)表示属性值为0的栅格终止点为第一列，(4，3)表示属性值为4的栅 格终止点为第3列，(7，8)表示属性值为7的栅格终止点为第7列。因此，从游 程终止值可容易算出每个属性值所占栅格数。这里属性值为7的栅格数为8-3=5， 依此类推。
块码(Block Code)
块码是游程编码的一种变异，它以正方 形区域为单元对块状地物的栅格数据进行编 码，其实质是把栅格阵列中同一属性方形区 域各元素映射成一个元素序列。 块码的编码方式为：行号、列号、半径、 代码。行号和列号表示正方形区域左上角栅 格元素所在行号及列号；半径表示正方形区 域行(或列)方向的栅格元素数；代码表示该 正方行区域的属性值。
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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•栅格数据编码方法分为两大类：1直接栅格编码2压缩编码方法a链码b游程长度编码c块码d 四叉树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个象元进行记录，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栅格数据编码方法直接栅格编码：
•将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行记录代码数据。
A A A A
A B
B B A ABB A A B B
•1）每行都从左到右记录；AAAAABBBAABBAABB
•2）奇数行从左到右，偶数行从右到左；
•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。
•压缩编码的目的就是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，其类型分为
•信息无损编码
•编码过程中没有任何信息损失，通过解码操作可以完全恢复原来的信息
•信息有损编码
•为了提高编码效率，最大限度地压缩数据，在压缩过程中损失一部分相对不太重要的信息，解码时这部分难以恢复1、行程编码（游程编码）：将原始栅格阵列中属性值相同的连续若干个栅格单
元映射为一个游程。
游程的结构为（A,P) 整数对。
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，再加上记录单位的代码组成。
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。
将栅格数据（线状地物面域边界）表示为矢量链的记录）首先定义一个3x3窗口，中间栅格的走向有8种可能，并将这8种可能0~7进行编码。
•2）记下地物属性码和起点行、列后，进行追踪，得到矢量链.其基本分割方法是将一幅栅格地图或图像等分为四部分。
逐块检查其栅格属性值(或灰度)。
如果某个子区的所有栅格值都具有相同
的值。
则这个子区就不再继续分割，否则还要把这个子区再分割成四个子区。
这样依次地分割，
直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。
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像元阵列连续进行4等分，一直分到正方形的大小正好与象元的大小相等为止（如下图），而块状结构则用四叉树描述，习惯上称为四叉树编码。
基本思想：将2n×2n象元组成的图像(不足的用背景补上) 按四个象限进行递归分割，并判断属性是否单一，单一：不分。
不单一：递归分割。
最后得到一颗四分叉的倒向树。
四叉树的树形表示：用一倒立树表示这种分割和分割结果。
根：整个区域高：深度、分几级，几次分割叶：不能再分割的块树叉：还需分割的块每个树叉均有4个分叉，叫四叉树。
1）常规四叉树
记录这棵树的叶结点外，中间结点，结点之间的联系用指针联系每个结点需要6个变量：父结点指针、四个子结点的指针和本结点的属性值。
2）线性四叉树记录叶结点的位置，深度（几次分割）和属性.地址码（定位码、Mort on码）四进制、十进制优点：
·存贮量小，只对叶结点编码，节省了大量中间结点的存储，地址码隐含着结点的分割路径和分割次数。
·线性四叉树可直接寻址，通过其坐标值直接计算其Mort on码，而不用建立四叉树。
·定位码容易存储和执行实现集合相加等组合操作。
四进制的Mor ton码1、方法1：四叉树从上而下（形成）（从整体开始）由叶结点找Mor ton码。
A、分割一次，增加一位数字，大分割在前，小分割在后。
所以，码的位数表示分割的次数。
B、每一个位均是不大于3的四进制数，表达位置。
由Mor ton找出四叉树叶结点的具体位置。
2、方法2：四叉树自下而上合并的方法1）计算每个栅格对应的M Q M Q=2*I b+Jb I,J化为二进制I b,Jb看最大的I,J,不足在前补零。
起始行列号从0计。
2)按码的升序排成线性表，放在连续的内存块中。
3）依次检查每四个相邻的M Q对应的属性值，相同合并（不同码位去掉），不同则存盘,直到没有能够合并的子块为止。
坐标序列法由多形边界的x、y坐标对集合及说明信息组成，是最简单的一种多边形矢量编码拓扑结构编码法
n要彻底解决邻域和岛状信息处理问题必须建立一个完整的拓扑关系结构，这种结构应包括以下内容：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界链接，范围（最大和最小x、y坐标值，即外包矩形信息）。
采用拓扑结构编码可以较好地解决空间关系查询等问题，但增加了算法的复杂性和数据库的大小。
编码方法：点实体,线实体,多边形n点实体
点是空间上不能再分的地理实体，可以是具体的或抽象的，如地物点、文本位置点或线段网络的结点等，由一对x、y坐标表示。
对于点实体，矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码
n线实体
对于线实体，在数字化时即进行量化，就是用一系列足够短的直线首尾相接表示一条曲线，当曲线被分割成多而短的线段后，这些小线段可以近似地看成直线段，而这条曲线也可以足够精确地由这些小直线段序列表示，矢量结构中只记录这些小线段的端点坐标，将曲线表示为一个坐标序列，坐标之间认为是以直线段相连，在一定精度范围内可以逼真地表示各种形状的线状地物
n多边形实体编码
“多边形”在地理信息系统中是指一个任意形状、边界完全闭合的空间区域。
其边界将整个空间划分为外部和内部。
多边形实体编码多边形矢量编码不但要表示位置和属性，更为重要的是要能表达区域的拓扑性质，如形状、邻域和层次等，以便使这些基本的空间单元可以作为专题图资料进行显示和操作，由于要表达的信息十分丰富，基于多边形的运算多而复杂，因此多边形矢量编码比点和线实体的矢量编码要复杂得多，也更为重要
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