地图数据结构1资料
02地图数据结构
L-S
第二章 地 图 数 据 结 构
15
4．属性数据
即描述 属性数据是描述空间实体属性特征的数据，也称非几何数据，
地理现象或地理实体的定性或定量指标，包括
语义与统计数据，如类型、等级、名称、状态
等。有时也把描述时间特征的数据纳入该类。
属性数据中的定性(或定量)指标通常要经编码转换才能被计算机接受。为 了方便计算机存储、管理和使用这些编码，需要研究统一的分类系统和编 码。有关这方面的详细内容将在本书第3章中进行介绍。
根据地理要素的空间分布待征和空间实体分类，可以将地理空间数据分为 点、线、面三种类型。
第二章 地 图 数 据 结 构
10
(1)点类型
点类型可以描述如城乡居民地、工厂、学校、医院、机关、车站、山峰、隘口 等现象。这里，“点”是一个相对的抽象概念，即从较大的空间规模上来观测 这些地物，就能把它们都归结为点状分布的地理现象，因此能用一个点的坐标 (或栅格像元)来描述其空间位置。而如果从较小的空间尺度上来观察这些地理 现象，它们中的多数将可以用一个面状特征来描述。例如同一个城市，在小比 例尺地图上表现为点状分布，而在大比例尺地图上则可表现为面状分布，其内 部表示了十分详细的城市街道分布状况。
坐标对数n：构成该线的坐标对个数；
坐标串：是构成线的矢量坐标对序列，共有n对
标志码 属性码 坐标对数n 坐标串（x1，y1）……
标志码 坐标对数n
+ 坐标串（x1，y1）……
标志码 属性码
第二章 地 图 数 据 结 构
22
③面（多边形）数据结构形式
常见的两种形式
标志码 属性码 坐标对数n 坐标串（x1，y1）…… （x1，y1）
第二章 地 图 数 据 结 构
地图数据结构
地图数据结构在我们的日常生活中，地图是一种非常常见且实用的工具。
无论是用于导航、规划旅行路线，还是了解地理信息，地图都发挥着重要的作用。
而在计算机科学领域，地图数据结构则是实现地图功能的核心基础。
那么，什么是地图数据结构呢？简单来说，它是一种用于组织和存储地图相关信息的方式。
就好像我们整理房间时会把不同的物品分类放在不同的抽屉或架子上一样，地图数据结构也是在对地图中的各种元素进行分类和存储，以便能够快速、高效地访问和处理这些信息。
常见的地图数据结构有很多种，比如栅格数据结构和矢量数据结构。
栅格数据结构就像是一个由小方格组成的巨大表格。
每个小方格都代表地图上的一个区域，并被赋予了特定的属性值，比如海拔高度、土地类型等。
这种数据结构的优点是处理简单直观，特别适合表示连续变化的数据，比如地形、温度等。
但它也有缺点，那就是数据量通常较大，而且在进行放大或缩小时可能会出现失真的情况。
相比之下，矢量数据结构则是通过点、线、面等几何元素来表示地图对象。
比如，一条道路可以用一系列的点连接成线来表示，一个湖泊可以用一个封闭的线围成面来表示。
矢量数据结构的优点是数据量相对较小，精度高，而且在缩放时不会失真。
但它的处理相对复杂一些，需要更多的计算资源。
除了栅格和矢量数据结构，还有一些其他的地图数据结构，比如拓扑数据结构。
拓扑数据结构主要关注地图对象之间的关系，比如相邻、包含等。
通过建立这些关系，可以更方便地进行空间分析和查询操作。
在实际应用中，选择合适的地图数据结构取决于多种因素。
首先要考虑的是地图的用途。
如果是用于展示大面积的地形地貌，栅格数据结构可能更合适；如果需要进行精确的测量和分析，矢量数据结构则可能是更好的选择。
其次，数据量和处理效率也是重要的因素。
如果数据量非常大，那么就需要选择一种能够有效压缩和快速处理数据的数据结构。
另外，地图数据结构的存储方式也很重要。
在计算机中，数据可以存储在内存中，也可以存储在硬盘等外部存储设备上。
第六章-电子地图
（3）数据存储冗余小，软件运行速度快， 空间数据处理与分析操作时间短；
（4）包含车辆导航所需的交通信息，如限 速标志、交叉口转弯限制、信号灯等；
（5）信息查询灵活、方便。
6.2 导航电子地图的数据结构与数据模型
6.2.1 电子地图的数据类型及其特征 1、数据类型
电子地图中的数据可分为空间数据和 非空间数据两大类。空间数据又叫几何数 据，用来表示物体的位置、形态、大小和 分布等特征信息，根据空间数据的几何特 点，它又分为图形数据和图像栅格。
自从关系模型提出以来,20世纪70年代出现 了多种关系数据库的操作语言如 SQL,QUEL(Query Language)以及实用化的关 系数据库系统如IBM的R系统和加州大学伯克利 分校的INGRES (Interactive Graphics and Retrieval Systems)系统。随着社会信息化程度 的提高和计算机语言的发展,80年代出现了面向 对象的编程语言,之后面向对象的概念被引入到数 据库中,出现了面向对象的数据模型以及相应的数 据库系统如02和ORION。
但是,面向对象的数据模型没有完善的 理论基础,缺乏易于使用的标准化查询 语 言。因此,90年代又出现了基于对象而不 是基于记录的关系模型——面向对象的关 系模型(即混合模型)。混合模型可以通过 在已有的关系模型中添加面向对象的附加 层,或者将关系模型中的关系扩展到对象数 据中来实现。
6.2.4 面向弧线的空间数据结构设计
空间数据和非空间数据在导航电子地 图中是通过标示符连接的。
2、数据特征
电子地图中的数据特征包含以下几个 方面： （1）质量特征：如地图要素分类，目标在 物理、化学、人文、自然、经济等多个方 面的特征； （2）数量特征：如居民地人口、线状地物 长度、面状地物的面积、土壤的酸碱度、 腐殖质含量、雨量、温度等；
1：500、1：1000、1：2000地形图数据结构规程(最新整理)
A1.4杭州市1:500、1:1000、1:2000地形图数据数据结构规程杭州市城市规划信息中心广州城市信息研究所有限公司2002年9月目录第1章主要内容与适用范围 (1)第2章引用标准 (1)第3章总则 (1)第4章类型说明与缩写 (2)第5章各层属性表结构 (3)5.1 测量控制点 (3)5.2 控制点注记 (3)5.3 控制点辅助线 (3)5.4 居民地 (3)5.5 线状房屋附属设施 (4)5.6 点状房屋附属设施 (4)5.7 垣栅 (4)5.8 单位名称标记点 (4)5.9 居民地注记 (4)5.10 居民地辅助层 (5)5.11 居民地边线 (5)5.12 线状工矿建筑及附属设施 (5)5.13 点状工矿建筑及附属设施 (5)5.14 场馆设施 (5)5.15 工矿设施注记 (5)5.16 工矿类辅助层 (6)5.17 工矿类边线 (6)5.18 铁路 (6)5.19 线状铁路附属设施 (6)5.20 点状铁路附属设施 (6)5.21 道路中心线 (7)5.23 线状道路附属设施 (7)5.24 点状道路附属设施 (7)5.25 道路注记 (7)5.26 道路辅助线 (8)5.27 各类管线 (8)5.28 线状管线附属设施 (8)5.29 点状管线附属设施 (8)5.30 管线注记 (8)5.31 管线辅助线 (9)5.32 面状水体 (9)5.33 岛屿 (9)5.34 单线河流及沟渠 (9)5.35 线状水系附属设施 (9)5.36 点状水系附属设施 (9)5.37 水体注记 (10)5.38 水系辅助层 (10)5.39 水系及附属设施边线 (10)5.40 境界面 (10)5.41 境界线 (10)5.42 地名标记点 (11)5.43 境界边线 (11)5.44 地名注记 (11)5.45 等高线 (11)5.46 坡、坎 (11)5.47 高程点 (12)5.48 地貌(线状) (12)5.49 地貌(点状) (12)5.50 土质 (12)5.51 地貌与土质注记 (12)5.52 地貌辅助层 (13)5.53 地质地貌边线 (13)5.54 植被(面) (13)5.55 植被(线) (13)5.57 植被注记 (13)5.58 植被边线 (14)5.59 内图廓 (14)5.60 地图图廓整饰线状要素 (14)5.61 地图图廓整饰注记 (14)第1章主要内容与适用范围本规程规定了1：500、1：1000、1：2000地形图数据各层的属性表结构、属性项的中英文名称、数据类型及宽度。
地图学复习资料
地图学复习资料名词解释1、地图的定义：地图是遵循相应的数学法则，将地球上的地理信息，通过科学的概括，并运用符号系统表示在一定载体上的图形，以传递他们的数量和质量在空间和时间上的分布规律和发展变化。
2、普通地图：普通地图是表示自然地理和社会经济一般特征的地图，它并不偏重于哪一个要素。
3、专题地图：专题地图是着重表示一种或几种主题要素及它们相互关系的地图。
4、大地水准面：以理想水准面作为基准面向大陆延伸，穿过陆地、岛屿，最终形成一个封闭曲面，这就是大地水准面。
5、地图投影：在地球椭球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法称为地图投影。
6、变形椭圆：地球上一个无穷小的圆――微分圆（也称单位元），在投影后一般的成为一个微分椭圆，然后再利用变形椭圆去解释各种变形的特征。
变形椭圆也称底索指线。
7、长度比：投影面上一微小线段和地球面上相应微小线段之比。
8、面积比：投影面上微小面积dF?与球面上相应的微小面积dF 之比。
9、角度变形，投影面上任意两方向线所夹之角与球面上相应的两方向线夹角之差。
以ω表示角度最大变形。
10、、⑴等角航线：是地球面上与经线相交的成相同角度的曲线，在地球表面上除经线和纬线以外的等角航线，都是以极点为渐进点的螺旋曲线。
等圆航线在图上表现为直线，这一特征对航海具有很重要的意义。
⑵大圆航线：地球面上两点间最短距离是通过两点间的大圆弧，也称为大圆航线。
11、控制点：是精确测量的具有控制意义的点位。
方位角：目标点到已知点的连线与偏北方向的夹角。
全球定位系统：是以人造卫星为基础的无线电导航系统。
12、地图表示法：依据特定规则形成的地图符号组合配置方案即为地图表示法，也为地图符号模型。
13、定位符号法：点状符号通过准确的图面定位和视觉变量组合，表达了地理数据的属性特征和空间分布差异，这种符号配置方式即为定位符号法。
14、线性符号法：用不定形式或颜色的线条表示呈线状或带状延伸分布的地理事物的方法。
第二章 GIS空间数据结构1
二、矢量数据的特点
三、矢量数据结构的类型
1、简单数据结构 空间数据按照以基本的空间对象(点、线或多边形)为单元 进行单独组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条 (Spaghetti)结构。
主要特点：
(1)数据按点、线或多边形为单元进行组织，数 据编排直观，数字化操作简单。 (2)每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公 共边界被数字化两次和存储两次，造成数据 冗余和不一致。 (3)点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有 拓扑数据，互相之间不关联。 (4)岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形 的联系。
4、坐标系转换
x＝f1（L，B） y＝f2（L，B）
5、高程
指空间参考的高于或低于某基准平面的 垂直位置，主要用来提供地形信息。我国现 规定的高程基准面为“1985国家高程基准”， 比原“黄海平均海平面”高29mm。我国高程 的起算面是黄海平均海水面。1956年在青岛 设立了水准原点，称此为1956年黄海高程系。 1987年国家测绘局公布：中国的高程基准面 启用《1985国家高程基准》取代国务院1959 年批准启用的《黄海平均海水面》。《1985 国家高程基准》比《黄海平均海水面》上升 29毫米。
优、缺点
优点——文件结构简单，易于实现以多边形为单位的运 算和显示。 缺点—— (1)邻接多边形的公共边被数字化和存储两次(如图 2—19a中的7、8、9三个点)，由此会产生数据冗余和 边界不重合(由于数字化误差等因素造成)。 (2) 每个多边形自成体系，缺少有关邻域关系的信 息，难以进行邻域处理。如合并同类时要消除公共边。 (3) 不能解决“洞”或“岛”之类的多边形嵌套问 题，岛只作为单个的图形建造，没有与外包多边形的 联系。 （4）不易检查多边形边界的拓扑关系是否正确，如 无法判断有无不完整的多边形。
GIS的数据结构南京信息工程大学地理信息系统GIS说课讲解
§3 空间数据结构类型
一、矢量数据结构 二、栅格数据结构 三、曲面数据结构
一、矢量数据结构
❖ 矢量数据结构 利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组 合体来表示地里实体空间分布的一种数据组织方式。是通过 记录坐标的方式来表示点、线、面及其组合体等地理实体。
点：用空间坐标来表示； 线：由一串坐标对组成； 面：是由线所形成的闭合多边形
空间数据的分类
按数据来源
地图数据 影像数据 文本数据
按数据结构
矢量数据 栅格数据
按数据特征
空间数据 属性数据
按几何特征
点 线 面
按数据发布形式
数字线画图 数字栅格图 数字高程模型
体
数字正射影像图
（三）按数据特征分： 空间数据：表达空间实体在地球上位置的数据； 非空间属性数据：有关空间实体自身名称、种类、 质量、数据量等特征的数据。
C4
N4 N1
GIS的数据结构南京信息工程大 学地理信息系统GIS
空间位置确定
平面 坐标 （x，y）
投 影
地理 坐标 （ψ，λ）
GIS的地理空间
定位框架
高程确定
1985国家高程基准
空间特征实体
几何形态 属性特征 时序特征 空间关系
定位框架
地理坐标系是以参考椭球面为基 准面，用以表示地面点位置的参 考系，在这地球椭球面采用经纬 度来表示地面点或空间目标的位 置，记作（ ψ ， λ ）
▪ 长度变形 ▪ 面积变形 ▪ 角度变形
定位框架 地图投影变形的图解示例
（摩尔维特投影－等积伪圆柱投影）
长度变形 角度变形
定位框架地图投影变形的图解示例
（UTM－横轴等角割圆柱投影）
面积变形和长度变形
计算机地图制图
5栅格数据的填充：在给定的区域范围内，使得一些单个像元通过某种算法而蔓延，直至填满整个区域范围。（逐步蔓延加粗法，空间大；逐行填充法，空间小
可视化：运用计算机图形学和图像处理技术，将计算过程中产生的数据以及计算结果转换为图形和图像显示出来。并且进行交互处理的理论方法和技术。
地理信息可视化：运用计算机地图制图技术以及计算机图形学和图像处理技术，将地理信息输入存储处理查询以及输出的数据结果采用图像符号，图形，图像，结合图表，文字，表格，等可视化形式现实并进行交互处理的理论，方法，和技术。
直接信息法：直接表示符号图形的各个细部，信息块中直接存储符号图形的矢量数据（即图形的特征点坐标）特点：信息块占用存储空间较大，但因为该方法只面向图形点，与符号图形的结构无关，当修改信息块内容时，不必改动绘图程序。也就是用同一绘图程序能绘出不同信息块所表示的各种符号图形，因此有可能使绘图程序同一算法，从而大大减少编辑工作量。
四邻域，八邻域：四方向相邻的栅格图形线画显得粗壮，结实，但阶梯效应比较明显，而八方向相邻的栅格图形线画显得纤细，位置过渡比较自然，阶梯效应也相对较弱。
栅格数据的运算：1灰度级变换：线性行灰度级变换；非线性灰度级变换；切片变换；二值变换2栅格数据的组合：a栅格数据的算术组合：将不同的栅格图像相互重叠，对他们相应像元的灰度值进行各种算术运算b栅格数据的逻辑运算：将不同的栅格图像相互重叠，对他们相应像元的灰度值进行各种逻辑运算。3栅格数据的扩张与侵蚀：a扩张：将栅格数据中同一种属性的物体按事先指定的方向和给定的像元数目进行扩张。b侵蚀：在栅格数据中同一种属性的物体在事先给定的像元数目和指定的方向上受到的侵蚀，也可看做是背景像元在相反方向上的扩张4栅格数据的加粗和减细：加粗：将栅格数据中同一种属性的物体按事先给定的像元数进行加粗运算（四方向，八方向加粗）减细：按事先给定的像元数目进行减细。在减细运算中应注意减细的像元数目，减细不应导致要素的消失预计连续物体的断裂等。
数据结构课程设计报告地图着色问题
数据结构课程设计报告地图着色问题地图着色问题是一个经典的图论问题，涉及到如何用至少的颜色给地图上的各个区域进行着色，使得相邻的区域颜色不同。
在数据结构课程设计报告中，我们将详细介绍地图着色问题的定义、解决方法以及实现过程。
一、问题定义地图着色问题可以用图论的方式来描述。
给定一个地图，地图上的每一个区域可以看做图的一个顶点，而区域之间的邻接关系可以看做图的边。
问题的目标是找到一种着色方案，使得相邻的区域颜色不同，且使用的颜色数至少。
二、解决方法1. 贪心算法：贪心算法是一种简单而有效的解决地图着色问题的方法。
具体步骤如下：a. 选择一个未着色的区域。
b. 遍历该区域的所有邻接区域，记录已经使用的颜色。
c. 选择一个未使用的颜色，给该区域着色。
d. 重复步骤a-c，直到所有区域都被着色。
2. 回溯算法：回溯算法是一种穷举所有可能解的方法，通过逐步试错来找到最优解。
具体步骤如下：a. 选择一个未着色的区域。
b. 遍历所有可用的颜色，尝试给该区域着色。
c. 检查该区域与相邻区域的颜色是否冲突，如果冲突则回溯到上一步。
d. 重复步骤a-c，直到所有区域都被着色。
三、实现过程1. 数据结构设计：在解决地图着色问题时，我们可以使用图的邻接矩阵或者邻接表来表示地图的结构。
邻接矩阵适合于稠密图，而邻接表适合于稀疏图。
此外，我们还需要使用一个数组来记录每一个区域的颜色。
2. 算法实现：根据选择的解决方法，我们可以实现相应的算法来解决地图着色问题。
对于贪心算法，我们可以按照贪心的策略来选择颜色；对于回溯算法，我们可以使用递归来穷举所有可能的解。
3. 算法优化：地图着色问题属于NP彻底问题，因此在实际应用中，对于大规模的地图，穷举所有可能的解是不可行的。
我们可以通过一些优化策略来提高算法的效率，如剪枝、启示式搜索等。
四、实例分析假设我们有一个地图，包含5个区域，相邻区域如下所示：区域1：区域2、区域3区域2：区域1、区域3、区域4区域3：区域1、区域2、区域4、区域5区域4：区域2、区域3、区域5区域5：区域3、区域4我们可以使用贪心算法来解决这个问题。
5 GIS数据组织与结构
（a）关系结构表Leabharlann （b）层次模型示例-林地数据库
（c）网状模型示例
第三节 空间数据组织与结构
栅格数据结构 矢量数据结构 栅格与矢量数据结构的选择与转换 两种数据结构的优缺点比较
数据结构：指的是数据之间的相互关系，即数据的组织形式。数据元素之间的逻辑关系，也称数据的逻辑结构，是从逻辑关系上描述数据，与数据的存储无关， 是独立于计算机的。数据的逻辑结构可看作是从具体问题抽象出来的数学模型。数据元素及其关系在计算机存储器上的表示，称为数据的存储结构（物理结构），是逻辑结构用计算机语言的实现，它依赖于计算机语言。对机器语言而言，存储结构是具体的。
空间数据库与一般数据库相比，具有：数据量特别大；不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据；数据应用广泛。
数据库中的数据组织一般可分为四级：数据项、记录、文件和数据库。数据间的逻辑联系：一对一的联系；一对多的联系；多对多的联系。常用的数据文件：顺序文件、索引文件、直接文件和倒排文件。
数据项：是可以定义数据的最小单位，也叫元素、基本项、字段等，数据项与现实世界实体的属性相对应，数据项有一定的取值范围，称为域。记录：是由若干相关联的数据项组成，是处理和存储信息的基本单位，是关于一个实体的数据总和，构成该记录的数据项表示实体的若干属性。为了标识每条记录，都必须有记录的标识符，也叫“关键字”。 文件：是一给定类型记录的全部具体值的集合，文件用文件名称标识。数据库
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。常用于具有特殊意义而面积较小的地理要素。 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。
栅格数据的组织方法主要有以下三种： （1）以栅格单元为记录的序列，不同层上同一像元位置上的各属性值表示为一个列数组（图 (a)）； （2）以层为基础，每一层又以像元顺序记录它的坐标和属性值，一层记录完后再记录第二层（图 (b)）这种方法较为简单，但需要的存贮空间最大； （3）以层为基础，但每一层内则以多边形为序记录多边形的属性值和充满多边形的各栅格单元的坐标（图（c））。
基于动态规划的路径规划算法优化研究
基于动态规划的路径规划算法优化研究一、研究背景现代交通运输对路径规划的需求越来越高，而路径规划的优化技术成为了各种交通控制系统中不可或缺的组成部分。
其中，基于动态规划的路径规划算法在多种实际应用场景中表现出良好的效果和广泛的适用性。
然而，随着交通网络的增大和复杂程度的提高，基于传统动态规划的路径规划算法在计算时间、内存消耗等方面都面临着严重问题。
基于此，本研究旨在优化基于动态规划的路径规划算法，提升其效率和适用性，满足现代交通运输对路径规划的高效、精确、可靠的需求。
二、路径规划算法简介路径规划算法，即在给定地图中，从给定起点到达给定终点的最短路径或最优路径。
路径规划算法一般包含以下几个要素：1.地图数据结构：地图数据结构是指将地图信息用数据结构进行表示，常用的地图数据结构有邻接表、邻接矩阵等。
2.地图算法：地图算法是指在给定地图信息下，根据一系列规则计算从起点到终点的最短路径或最优路径。
地图算法包括传统动态规划、A*算法、Dijkstra算法等。
3.路径优化：路径优化指在计算出路径后，根据实际情况尽量减少路径的长度或时间。
传统动态规划是一种典型的基于状态转移的路径规划算法，其核心思路是将整个路径分解为多个子问题，每个子问题都包含了一段路径。
子问题之间具有最优子结构性质，在计算第i个子问题时，可以利用前i-1个子问题已经得到的最优解进行计算，并考虑第i个子问题与前i-1个子问题之间的转移关系。
三、路径规划算法优化为了优化基于动态规划的路径规划算法，本研究在以下三个方面对传统动态规划算法进行了改进。
1.约束条件优化在传统动态规划中，由于需要枚举所有可能的路径，所以时间复杂度往往较高。
因此，需要限制路径中每个点的可行性，以达到剪枝的效果，从而降低时间复杂度。
常见的约束条件包括：禁忌表限制、可行性剪枝、启发式限制等。
在本研究中，我们采用的是启发式限制条件，即通过预处理地图中每个点的估价函数，对路径进行约束剪枝。
地图数据结构
构成地图内容诸要素的数据集之间相互关系和数据记录的编排组织 方式
目录
01 概念
03 地图数据库
02 地图数据分类 04 数据结构
基本信息
地图数据结构（ map data structure）指构成地图内容诸要素的数据集之间相互关系和数据记录的编排组 织方式。
地图数据包括地图要素空间分布的位置数据及其对应的图形特征与地理属性数据两部分，前者又概括为弧段 节点模型。弧段是地图上基本图形（点、线、面）的核心部分，成为计算机存储的基本单元，点可看成是只有一 个坐标对的弧段，面是由一个或多个弧段构成的多边形。
1.线性结构。有且仅有一个终端结点和一个开始结点，并且所有的结点都最多只有一个前驱和一个后继。向 量、栈、队列等顺序表以及字符串、链表等线性表都是线性结构。
2.非线性结构。树形结构、图、多维数组、稀疏矩阵、广义表等都是非线性结构。
数据的物理结构即数据的存储结构，描述数据的逻辑结构在计算机存储器的表示方式。通常有四种基本的存 储映像方法：
地图数据库包括仪器设备(硬件)、数据、数据库管理系统和其他软件。
数据结构
数据结构
由简单类型的数据构造复合类型数据的方法和表示。计算机软件中的数据结构一般包括数据的逻辑结构、数 据的物理结构和数据的运算等三个方面。数据的逻辑结构描述数据间的逻辑关系，可以用一个二元组B=(K，R)来 表示.其中K是结点的有穷集合，结点(或称元素)是数据结构中讨论的基本单位；R是K上的关系的有穷集合.数据 结构分为线性结构和非线性结构。
1.顺序的方法。把逻辑上相邻的结点存储在物理上相邻的存储单元里，结点之间的关系由存储单元的邻接关 系来体现。这种方法主要用于线性的数据结构。对非线性结构也可以采用局部线性化的方法实现顺序存储。例如， 在树形结构中可以把结点按某种规则排成序列，用顺序存储方法把结点内部的信息稠密地存放在一起，而对结点 之间的关系采用其他的存放方法。
2GIS数据结构
6. 八叉树（三维空间信息的数据结构）
许多问题要求GIS能处理三维的空间信息。 例如，研究矿藏资源地下分布情况、研究不 同深度土壤肥力情况等。
在二维数据结构中，将第三维坐标，如高 程，作为属性值来处理。由于它只能对地形 表面进行模拟，无法对模型进行三维操作， 因此常称它为2.5维空间信息。
三） TIN结构
1、不规则三角网（TIN）——表达地形表面 Triangulated Irregular Network
4 3
C
B 5
D
6
AE
2
1
2、TIN的主要特征
1）TIN由一系列三角形组成 2）三角形顶点都是一些特征点 3）每个三角形的坡度、坡向均一 4）三角形大小随地形变化而变 5）尽可能是等边三角形 6）三角形外接圆内没有其它点 7）与Voronoi多边形(泰森多边形)对偶 8）以拓扑方式存储
二）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
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
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。
N/6 WN / 5
EN /7
W/4
E/0
3,1,7,0,1,2,3,4,5,6
WS / 3
ES / 1
S/2
4,1,6,7,0,1,2,3,4,5
3.游程长度编码
• 所谓游程是指按行的顺序连续且属性值 相同的若干栅格。
计算机制图
第一章：绪论数字地图、电子地图数字地图制图系统的组成数字地图的关键技术数字地图技术的发展历程，其技术发展的表现方面数字地图：是用数学形式描述地图要素的属性，定位和关系信息的数据集合，可储存于各种磁纸介质，具有计算机可读形式。
地图图形的点、线、面要素经过数字化和图形、图像数据处理存贮，并通过地理编码加以识别，读取数字地图可直接输入计算机进行处理并回复为图形的地图。
电子地图：具有地图的符号化数据特征，并能实现快速显示，可供人们阅读的有序数据集合。
这些数据主要有二种，一种是描述符号图形平面位置的数据，二是描述符号图彩的数据，又是便于图形更新的符号编码。
1、矢量电子地图指用矢量数据描述电子地图要素的图形位置和颜色的数据集合。
2、像素电子地图指用像素数据的矩阵描述电子地图要素的图形位置和颜色的数据集合。
数字地图是用数字形式描述地图要素的属性，定位和关系信息的数据集合，而电子地图则是数字地图，符号化处理后的数据集合，二者的根本区别之一是地图要素的符号化处理与否。
计算机地图制图系统有四个组成部分：硬件、软件、数据和制图人员。
从一定意义上讲，计算机地图制图技术也可称为数字制图技术。
一、数字地图制图的技术基础1计算机图形学计算机图形学是研究如何应用计算机生成、处理和显示图形的一门新兴学科。
1）线划地图：工程图、地形图、曲线图表——CAD制图2）多维地图：自然人工物体的二维、三维造型——3DMAX、CorelDraw2数据库技术数据库和数据管理系统合起来，称为数据库系统。
表现为对空间数据和非空间数据的管理。
3.数字图像处理数字图像是以栅格阵列的像元数值来记录图像的。
4.多媒体技术狭义的多媒体指的是文本、图像、图形动画、声音等多种可供传递的形式载体。
1）多媒体指文本，图像、图形、动画、声音等多种可供传递的形式多媒体载体。
2）多媒体信息系统：将文本图像、图形、动画、声音等多媒体进行综合与集成处理而成。
电子地图是多媒体地图信息系统的雏形。
数字地图的数据结构和数据库研讨
（3） 数据模型
层次模型（Hierarchical Model） -- 描述数据之间的层次关系（一 对一或一对多）。
班级1
学校（根） 班级2
班级3
学生1
学生2
网状模型（Network Model） -- 描述了数据之间的网状关系（多对 多）。
课程
教师
学生
关系模型（Relational Model） -- 理解为一张二维表，表格中的每 一行代表一个实体，称为记录；每一列代表实体的一个属性，称为 数据项。记录的集合称为关系。关系具有如下性质：
字段：在数据表中，每一列称为一个字段。每一个字段都有 相应的描述信息，如数据类型、数据宽度等。 记录：在数据表中每一行称为一条记录。 表：一个表就是一组相关的数据分类后（字段）按行排列， 像一张表格一样。表用于组织和存储数据，由行与列组成。
索引：为了加快访问数据库的速度，数据库都使用索引，类 似于图书馆为图书建立的图书索引，使读者可以方便的查阅 所到需要的图书。索引是一个独立的文件或表格（每个数据 库处理的方式不同）；在数据库的整个生命周期中，它一直 存在，并得到相应的维护。
主键：主键是表中一列或多列的组合，其值惟一标识了表中 的一行记录。在数据表中，任意两条记录的主键不能具有相 同的值。
在关系数据库中，所有的数据都按“表（术语：关系）” 进行组织和管理。 一个关系数据库是由若干表组成。 一个数据库系统中可以同时存在多个数据库
（5） 三种关系运算
选择（筛选)：选出满足指定条件记录的操作称为选择。 投影：从一个关系中，选出若干指定列。 连接：把两个关系中的记录，按一定条件，连接成一个新关 系记录的操作称为连接。
a、数据项不可再分（即不可表中套表）。 b、关系中的列是同性质的，称为属性。属性之间不能重名。 c、关系中不能出现相同的记录，记录的顺序无所谓。 d、每个关系都有一个主键，它能唯一地标识关系中的一个记录。
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属性数据
• 描述空间实体属性特征的数据，描述地理 现象或地理实体的定性或定量指标。
地图的数据结构
• 几何数据以什么形式在计算机中存储和处 理。 • 矢量数据结构 • 栅格数据结构
矢量数据结构
• 矢量数据结构是表达地图空间数据的一种 常见的数据结构，通过记录坐标值的方式 尽可能精确的表示呈点、线或面状分布的 地理实体。 • 点：由一对x,y坐标表示 • 线：由一串有序的x,y坐标对表示 • 面：由一串有序的且首尾坐标相同的x,y坐 标对表示。
地图数据结构
空间实体的分类
• 地图学中，把地理空间的实体分为点、线、 面三种要素，分别用点状、线状、面状符 号来表示。
点实体
• • • • 有特定位置，维数为0的实体 1 实体点：用来代表一个实体 2 注记点：用来定位注记 3 内点：用于记录多边形的属性，存在于多 边形内 • 4 节点：表示线的终点和起点 • 5 拐点：表示线段和弧段的内部点
• 属性特征用以描述事物或现象的特性，如 事物或现象的类别、等级、数量、名称等。 • 定性属性数据 • 定量属性数据
时间特征
• 时间特征描述地理实体随着时间而变化的 特征。
地图数据的基本类型
• 根据地图数据的特征，可以把地图数据分 为空间数据、关系数据、属性数据。 • 空间数据是描述地图要素中空间特征部分 的数据，也叫几何数据。 • 关系数据是描述空间数据之间的空间关系 的数据。 • 属性数据描述空间实体属性特征的数据。
…
链状双重独立式编码
• • • • 由四个或三个文件组成 节点文件：与双重独立地图编码类似 弧段坐标文件：标识码，弧段中间点 弧段文件：标识码，起始节点，终止节点， 左多边形，右多边形，内点 • 多边形文件：标识码，弧段号及面积、周 长及中心点坐标等
栅格数据结构
• 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。
2、三条分别具有不同等级，称为属性信息
3、三条道路互相具有邻接关系。主干道与次干道在结点Ｎ２ 处相邻接，主干道的结点Ｎ１和Ｎ２相邻接，结点Ｎ２分别 与三条路段Ｃ１、Ｃ２和Ｃ３相关联等，称为拓扑关系；C3 在C6称的左边，称为方位关系；不同的道路之间有一定的距 离，称为度量关系。 4、随着时间的推移，道路还将发生变化，称为时间特征。
标识码 属性码 X,y坐标对
• 标志码唯一，属性码可有多个，属性也可放 于数据库中，通过标志码建立矢量数据和属 性数据的联系
简单矢量数据结构
线（弧、链）数据结构形式
标识码 属性码 坐标对数n 坐标串(x,y)
面（多边形）数据结构形式
标识码 属性码 弧段数n 弧段标识码集
简单矢量数据结构编码
• 由于简单数据结构中不考虑拓扑关系，其 编码方法仅记录空间实体的位置、标志及 属性信息，而不记录拓扑关系。 • 编码方法有： • 1 独立实体法 • 2 点位字典法
多边形
坐标位置
1
2 3 4 5
x1,y1;x2,y2;x3,y3;x4,y4;x5,y5;x6,y6;x7,y7;x8,y8;x9,y9;x10,y10;x1,y1
x28,y28; x29,y29; x30,y30; x31,y31; x32,y32; x33,y33; x28,y28
x1,y1; x11,y11; x12,y12; x13,y13; x14,y14; x15,y15; x16,y16; x17,y17; x18,y18; x19,y19; x9,y9 x10,y10; x1,y1
点位字典法
2 6
3
1 4 A B 5
7
9
8
C
点号 1 2 3 ……
坐标 X1,y1 X2,y2 X3,y3 ……
目标
序号
A
B C
1
2，3，4，5 6，7，8，9
拓扑数据结构及编码
• 具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数 据结构，拓扑数据结构的表示方式没有固 定的格式，也没有形成标准，但基本原理 相同。 • 拓扑元素：点、线、面三种要素 • 基本拓扑关系：邻接、关联、包含
道格拉斯—普克法，又称分裂法。 该算法实现的基本思路是：对每一条曲线的首末点虚连一 条直线，求其它所有点与该直线的距离，并找出其中的最 大距离值dmax，用dmax与限差ε 相比： 若dmax＜ε ，这条曲线上的中间点全部舍去； 若dmax≥ε ，保留dmax对应的坐标点，并以该点为界， 把曲线分为两部分，对这两部分曲线重复上述操作，直至 整条曲线处理结束。
弧段与节点的拓扑关系
弧段 a b c d e f g h i j
节点(始节点，终节点) p1,p2 p1,p6 p6,p3 p3,p2 p3,p4 p2,p4 p4,p5 p5,p1 p5,p6 p7,p7
弧段与多边形的拓扑关系
弧段
多边形 左 右
a
b c d e f g h i j
A
0 D C D C D 0 D D
栅格数据结构
• 点实体：表示为一个像元； • 线实体：表示为在一定方向上连接成串的 相邻像元的集合； • 面实体：表示为聚集在一起的相邻像元的 集合。
栅格数据结构的表示
• 1 简单数据结构的表示 • 把栅格数据看做一个数据矩阵，逐行记录 各像元代码。 • 2 其他数据结构的表示
栅格数据的压缩编码
x18,y18; x19,y19; x9,y9; x8,y8 ; x7,y7; x20,y20; x21,y21; x22,y22; x23,y23; x24,y24; x18,y18
x16,y16; x17,y17; x18,y18; x24,y24; x23,y23; x27,y27; x26,y26; x25,y25; x16,y16
拓扑数据结构编码
• 双重独立地图编码 • 链状双重独立式编码
双重独立地图编码
• 由两个主要表格组成：
节点表 节点号 坐标
节点 p1 P2 …
坐标 X1,y1 X2,y2 …
线段表 线段号 起点 终点 左多边形 右多边形
线段号
起点
终点
左多边形 右多边形
a b
…
p1 p1
…
p2 p6
…
A 0
…
B A
M
M N N N M
点M与点N的邻接
线M与线N的邻接
面M与面N的邻接
邻接关系是相同拓扑元素之间的关系
M L M N p
N
线M、线N与点P的关联
面M、面N与线L的关联
关联是不同拓扑元素之间的关系
包含是面与其他拓扑元素之间的关 系，如果点、线、面在该面内，则 称为被该面包含
p6 b A d a p1 B p2 C f p4 D g j p3 e E i c p7
四叉树编码
• Morton码 • 四叉树编码 • 再进行游程长度编码
游程长度编码方法
矢量数据的压缩方法
① 道格拉斯——普克法
② 垂距法 ③ 间隔取点法
④ 光栏法
① 道格拉斯——普克法
ε表示被舍弃的结点偏离特征点 连线之间的垂直距离，一般取值 为0.2mm(若比例尺为1：10000， 则实际距离为2m)
矢量数据结构的表示
• • • • • • • 表示矢量数据的结构时，应考虑问题： 1 矢量数据的存储和处理 2 与属性数据的联系 3 矢量数据之间的拓扑关系 矢量数据结构表示一般有两类： 1 简单矢量数据结构 2 拓扑数据结构
简单矢量数据结构
• 简单矢量数据结构不考虑拓扑关系，可用于 矢量数据的存储、处理、显示、输出及一般 的查询检索。有点、线、面三种基本的矢量 数据结构形式。 • 点数据结构形式：
空间数据
• • • • 可分为点、线、面三种类型。 点类型 线类型 面类型
关系数据
• 关系数据是描述空间数据之间的空间关系 的数据，这儿说的是拓扑关系数据。 • 最常见的空间实体关系有6种： • 点-点、点-线、点-面、线-线、线-面、面面 • 拓扑关系主要有邻接、关联、相交、相离、 包含、重合等。
块状编码
• 块状编码是将游程长度编码扩展到二维情 况，采用方形区域作为记录单元，数据结 构为：行号，列号，半径，单元代码，行 号，列号，半径，单元代码，……。 • 1,1,1,4, 1,2,2,4 ,1,4,1,7, 1,5,1,7, 1,6,2,7, • 1,8,1,7, 2,1,1,0, 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,……
p5 h
p1、p2、p3、p4、p5、p6和p7是节点；a,b,c,d,e,f,g,h,i和j为弧段； A,B,C,D,E为多边形。
为了表示出节点、弧段以及多边形之间的拓扑关系，可以使用如下几个关系表：
节点与弧段的拓扑关系
节点 p1 P2 P3 P4 P5 P6 p7
弧段 a,b,h a,d,f d,c,e e,g,f g,h,i b,i,c j