地图数据结构1

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。
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。
• • • • 1 链码 2 游程长度编码 3 块状编码 4 四叉树编码
链码
• 由某一起始点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。 前两个数字表示起点的行列号，第三个数字开始的每个 数字表示单位矢量的方向。
0 7 6
1
2 3
5
4
单位矢量方向
链码
• 优点：有很强的数据压缩能力，并具有一 定的运算功能，如面积、周长等的计算， 类似于矢量数据结构，比较适合于存储图 形数据。 • 缺点：叠置运算较难实施，对局部的改动 会影响整体结构，而且相邻区域的边界重 复存储。
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
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
MБайду номын сангаас
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
地图数据的基本特征
• 空间特征 • 属性特征 • 时间特征
空间特征
• 1 空间位置 • 空间位置用以描述事物或现象的地理位置，又称 几何特征、定位特征。 • 2 空间关系 • 空间关系指地理空间实体之间存在的一些具有空 间特性的关系，主要包含： • 拓扑关系 • 方位关系 • 度量关系
属性特征
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)
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
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
…
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。
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：
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
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
• 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。
独立实体法
• 优点：编码容易，数字化操作简单，数据 编码直观，显示速度快。 • 缺点：相邻多边形的公共边界数字化两次， 造成数据的冗余，可能出现重叠或裂缝， 引起数据不一致，缺少拓扑关系，空间分 析困难。
点位字典法
• 点位字典法中，点文件作为一个文件，点、线和 面实体都由点号组成， • 点实体：唯一标识码，地物编码，点号 • 线实体：唯一标识码，地物编码，点号1… • 面实体：唯一标识码，地物编码，点号1…
4 0 4 0 0 0 0 0 4 4 4 0 0 0 0 0 4 4 4 4 8 0 0 0 7 4 4 8 8 8 0 0 7 4 8 8 8 8 8 0 7 7 8 8 8 0 0 0 7 7 7 7 7 0 0 0 7 7 7 7 8 0 0 0 4 0 4 0 0 0 0 0 4 4 4 0 0 0 0 0 4 4 4 4 8 0 0 0 7 4 4 8 8 8 0 0 7 4 8 8 8 8 8 0 7 7 8 8 8 0 0 0 7 7 7 7 7 0 0 0 7 7 7 7 8 0 0 0
独立实体法Spaghetti方法
• 点实体：唯一标识码，实体编码，空间坐标(x,y)
• 线实体：唯一标识码，实体编码，空间坐 标(x1,y1,x2,y2,…xn,yn) • 面实体：唯一标识码，实体编码，空间坐 标(x1,y1,x2,y2,…xn,yn,x1,y1) • 一般cad系统都采用这种方法
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
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
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。
0代表制图区域外部的多边形
B
A A A C B B B 0 E
多边形与弧段的拓扑关系
多边形 A B C D E
弧段 a,b,c,d a,f,g,h -d, e,-f -c,-i,-g,-e,-j j
1 有的关系表中D多边形中没有-j，“-”代表的 是逆时针方向的弧段； 2 有的关系表中D多边形中含有-j ，“-”表示面 域中含有岛。
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,……
线实体
• • • • • • 维数为1 线段、线列、弧段、链、路径、多边线等 特征： 1 实体长度 2 弯曲度 3 方向性
面实体
• • • • • • • 面实体是维数为2的实体 特征： 1 周长 2 面积 3 独立或与其他地物的邻近性 4 内岛或齿状外形 5 重叠性与非重叠性
1、三条道路在不同的空间位置，称为定位信息
游程长度编码方法(1)
0,7,2,1,0,2
0,1,1,1,0,4,2,1,0,1,3,2 0,5,2,1,0,1,3,3 ……
2 1 3 0
游程长度编码方法(2)
0,7,2,8,0,10
0,1,1,2,0,6,2,7,0,8,3,10 0,5,2,6,0,7,3,10 ……
2 1 3 0
块状编码
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
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。