矢量数据表示

§2.2 矢量数据结构

三、矢量数据表示

在GIS中，矢量数据表示时应考虑以下问题：

1)矢量数据自身的存贮和处理。

2)与属性数据的联系。

3)矢量数据之间的空间关系(拓扑关系)。

矢量数据的表示方法多种多样，但基本上类似，可触类旁通。下面分别介绍矢量数据的简单数据结构和拓扑数据结构。

(一)简单数据结构

矢量数据的简单数据结构分别按点、线、面三种基本形式来描述(图2-2-2)。

图中有关说明如下：

1、标识码：按一定的原则编码，简单情况下可顺序编号。标识码具有唯一性，是联系矢量数据和与其对应的属性数据的关键字。属性数据单独存放在数据库中。

2、点结构中的X，Y坐标：是点实体的定位点，如果是有向点，则可以有两个坐标对。

3、线结构中的坐标对数n：是构成该线(链)的坐标对的个数。X,Y坐标串是构成线(链)的矢量坐标，共有n对。也可把所有线(链)的X,Y坐标串单独存放，这时只要给出指向该链坐标串的首地址指针即可。

4、面结构是链索引编码的面(多边形)的矢量数据结构，链数n指构成该面(多边形)的链的数目。链标识码集指所有构成该面(多边形)的链的标识码的集合，共有n个。

这种结构具有结构简单、直观、易实现以实体为单位的运算和显示的优点。由于面结构建立了链索引，一个面(多边形)就可由多条链构成，每条链的坐标可由线(链)的矢量数据结构获取。这种方法可保证多边形公共边的唯一性；但多边形的分解和合并不易进行；邻域处理比较复杂，需追踪出公共边；在处理“洞”或“岛”之类的多边形嵌套问题时较麻烦，需计算多边形的包含等。

由于拓扑关系简单,这种数据结构主要用于矢量数据的显示、输出，以及一般的查询和检索。

(二)拓扑数据结构

具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构，拓扑数据结构是GIS的分析和应用功能所必需的。拓扑数据结构的表示方式没有固定的格式，还没有形成标准，但基本原理是相同的。

1、拓扑元素

矢量数据可抽象为点(结点)、线(链、弧段、边)、面(多边形)三种要素，即称为拓扑元素。

点(结点)：孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点等。

线(链、弧段、边)：两结点间的有序弧段。

面(多边形)：若干条链构成的闭合多边形。

2、编码方式

拓扑数据结构的关键是拓扑关系的表示，而几何数据的表示可参照矢量数据的简单数据结构。在目前的GIS中，主要表示基本的拓扑关系，而且表示方法不尽相同。下面举一表示矢量数据拓扑关系的例子(图2-2-3)。

在图2-2-3的矢量图中，有面A、B、C、D、E、F，链L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13，和结点P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9。则拓扑数据结构表示见图2-2-4。

面-链关系中的“－”号表示边的方向与构成面的方向相反，链-面关系中O为制图区域外部的多边形，常称为包络多边形。

完