第三章空间数据结构-精选文档
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2019/3/1 西北大学城市与资源学系 4
隐式表示
隐式表示：由一系列定义了始点 和终点的线及某种连接关系来 描述，线的始点和终点坐标定 义为一条表示椅子形式的矢量， 线之间的指示字，告诉计算机 怎样把这些矢量连接在一起形 成椅子，隐式表示的数据为： 椅子的属性——一系列矢 量——连接关系
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
5
栅格数据结构
栅格数据:栅格数据结构实际就是像元阵列，每个像 元由行列确定它的位置。由于栅格结构是按一定 的规则排列的，所表示的实体位置很容易隐含在 网络文件的存储结构中，且行列坐标可以很容易 地转为其它坐标系下的坐标。在网络文件中每个 代码本身明确地代表了实体的属性或属性的编码。
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
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四叉树编码(Quadtree Encoding)
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。
2019/3/1 西北大学城市与资源学系 12
游程长度编码(Run—LengthCodes)
游程长度编码是按行帧 序存储多边形内的各 个像元的列号，即在 某行上从左至右存储 属该多边形的始末像 元的列号。 问：对左图的进行游程 长度编码 。
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西北大学城市与资源学系
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块式编码(BlockCodes)
9 9 0 0 0 0 0 0 9 9 9 0 0 0 0 0 9 9 9 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 7 7 7 7 7 0 0 7 7 7 7 7 7 0 0 0 0 7 7 7 7 0 0 0 0 7 7 7 7 9 9 0 0 0 0 0 0 9 9 9 0 0 0 0 0 9 9 9 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 7 7 7 7 7 0 0 7 7 7 7 7 7 0 0 0 0 7 7 7 7 0 0 0 0 7 7 7 7
栅格数据结构就是像元阵列，每个像元的行列号确 定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。 每个栅格单元只能存在一个值。
（a）三角形 2019/3/1
（b） 菱形
（c) 六边形 6
西北大学城市与资源学系
面 线
点
对于栅格数据结构 •点：为一个像 元 •线：在一定方 向上连接成串 的相邻像元集 合。 •面：聚集在一 起的相邻像元 集合。
块状编码 四叉树编码
NW NE SW SE
G GG G A GG A A G A A A
2019/3/1 西北大学城市与资源学系 10
栅格矩阵（Raster Matrix)
Raster数据是二维表面上地理数据的离散量化值， 每一层的pixel值组成像元阵列（即二维数组）， 其中行、列号表示它的位置。 例如影像： A A A A A B B B A A B B A A A B 在计算机内是一个4*4阶的矩阵。但在外部设备 上，通常是以左上角开始逐行逐列存贮。如上例 存贮顺序为：A A A A A B B B A A B B A A A B 当每个像元都有唯一一个属性值时，一层内的编 码就需要m行×n列×3(x,y和属性编码值)个存储 单元。数字地面模型就属此种情况。
链式编码
5
7
起点行列号，单位矢量 R: (1,5),3,2,2,3,3,2,3
4
3 2 1
0
游程长度编码
逐行编码 数据结构: 行号, 属性, 重复次数 1, A, 4, R, 1, A, 4 正方形区域为记录单元 数据结构: 初始位置, 半径, 属性 (1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),…
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。 如图： 块式编码的数据结构由初始 位置(行号，列号)和半径， 再加上记录单元的代码组成。 根据这一编码原则，上述多 边形只需17个单位正方形。 9个4单位的正方形和1个16 单位的正方形就能完整表示， 总共要57个数据，其中27对 坐标，3个块的半径。
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
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空间数据结构
网格数据结构(显式表示 ) 矢量数据结构(隐式表示 )
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
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显式描述
显式表示：就是栅格中的一系列 像元(点)，为使计算机认识这 些像元描述的是某一物体而不 是其它物体。 注：“c”不一定用c的形式，而 可以用颜色、符号、数字、灰 度值来显示。 则得到椅子的简单数据结构为： 椅子的属性——符号／颜 色——像元x
第三章 空间数据结构
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
1
数据结构即指数据组织的形式，是适 合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑 结构。对空间数据则是地理实体的空间排 列方式和相互关系的抽象描述。 在地理系统中描述地理要素和地理现 象的空间数据，主要包括空间位置、拓朴 关系和属性三个方面的内容。
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
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栅格数据结构：坐标系与描述参数
格网分辨率
X：行
西南角格网坐标 （XWS，YWS） Y：列
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
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栅格数据单元值确定
C
A B 重 要 性 面 积 占 优
为了逼近原始数据 精度，除了采用这 几种取值方法外， 还可以采用缩小单 个栅格单元的面积， 增加栅格单元总数 的方法
2019/3/1 西北大学城市与资源学系 11
链式编码(ChainCodes)
又称为弗里曼链码(Freeman)或 边界链码。 基本方向可定义为：东＝0，东 南＝l，南二2，西南＝3，西 ＝4，西北＝5，北＝6，东北 ＝7等八个基本方向。如果再 确定原点为像元(10，1)，则 该多边形边界按顺时针方向 的链式编码为： 10，l，7，0，1，0，7，1，7， 0，0，2，3，2，2，1，0，7， 0，0，0，0，2，4，3，4，4， 3，4，4，5，4，5，4，5，4， 5，4，6，6。
A
连续分布地理要素
C
具有特殊意义 的较小地物
A
分类较细、 地物斑块较小
AB
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2019/3/1
Baidu Nhomakorabea
西北大学城市与资源学系
栅格数据压缩存储的编码方法
1 2 3 4 5 6 7 8 1 A A A A A A A R 2 A A A A A R R A 3 A A A A R A A A 4 A R R R A A A A 5 R A A A G G G A 6 A A G G G G G A 7 A A G G G G G A 8 A A A A G A A A 6
隐式表示
隐式表示：由一系列定义了始点 和终点的线及某种连接关系来 描述，线的始点和终点坐标定 义为一条表示椅子形式的矢量， 线之间的指示字，告诉计算机 怎样把这些矢量连接在一起形 成椅子，隐式表示的数据为： 椅子的属性——一系列矢 量——连接关系
2019/3/1
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栅格数据结构
栅格数据:栅格数据结构实际就是像元阵列，每个像 元由行列确定它的位置。由于栅格结构是按一定 的规则排列的，所表示的实体位置很容易隐含在 网络文件的存储结构中，且行列坐标可以很容易 地转为其它坐标系下的坐标。在网络文件中每个 代码本身明确地代表了实体的属性或属性的编码。
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四叉树编码(Quadtree Encoding)
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。
2019/3/1 西北大学城市与资源学系 12
游程长度编码(Run—LengthCodes)
游程长度编码是按行帧 序存储多边形内的各 个像元的列号，即在 某行上从左至右存储 属该多边形的始末像 元的列号。 问：对左图的进行游程 长度编码 。
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块式编码(BlockCodes)
9 9 0 0 0 0 0 0 9 9 9 0 0 0 0 0 9 9 9 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 7 7 7 7 7 0 0 7 7 7 7 7 7 0 0 0 0 7 7 7 7 0 0 0 0 7 7 7 7 9 9 0 0 0 0 0 0 9 9 9 0 0 0 0 0 9 9 9 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 7 7 7 7 7 0 0 7 7 7 7 7 7 0 0 0 0 7 7 7 7 0 0 0 0 7 7 7 7
栅格数据结构就是像元阵列，每个像元的行列号确 定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。 每个栅格单元只能存在一个值。
（a）三角形 2019/3/1
（b） 菱形
（c) 六边形 6
西北大学城市与资源学系
面 线
点
对于栅格数据结构 •点：为一个像 元 •线：在一定方 向上连接成串 的相邻像元集 合。 •面：聚集在一 起的相邻像元 集合。
块状编码 四叉树编码
NW NE SW SE
G GG G A GG A A G A A A
2019/3/1 西北大学城市与资源学系 10
栅格矩阵（Raster Matrix)
Raster数据是二维表面上地理数据的离散量化值， 每一层的pixel值组成像元阵列（即二维数组）， 其中行、列号表示它的位置。 例如影像： A A A A A B B B A A B B A A A B 在计算机内是一个4*4阶的矩阵。但在外部设备 上，通常是以左上角开始逐行逐列存贮。如上例 存贮顺序为：A A A A A B B B A A B B A A A B 当每个像元都有唯一一个属性值时，一层内的编 码就需要m行×n列×3(x,y和属性编码值)个存储 单元。数字地面模型就属此种情况。
链式编码
5
7
起点行列号，单位矢量 R: (1,5),3,2,2,3,3,2,3
4
3 2 1
0
游程长度编码
逐行编码 数据结构: 行号, 属性, 重复次数 1, A, 4, R, 1, A, 4 正方形区域为记录单元 数据结构: 初始位置, 半径, 属性 (1,1,3,A),(1,5,1,R),(1,6,2,A),…
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。 如图： 块式编码的数据结构由初始 位置(行号，列号)和半径， 再加上记录单元的代码组成。 根据这一编码原则，上述多 边形只需17个单位正方形。 9个4单位的正方形和1个16 单位的正方形就能完整表示， 总共要57个数据，其中27对 坐标，3个块的半径。
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空间数据结构
网格数据结构(显式表示 ) 矢量数据结构(隐式表示 )
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显式描述
显式表示：就是栅格中的一系列 像元(点)，为使计算机认识这 些像元描述的是某一物体而不 是其它物体。 注：“c”不一定用c的形式，而 可以用颜色、符号、数字、灰 度值来显示。 则得到椅子的简单数据结构为： 椅子的属性——符号／颜 色——像元x
第三章 空间数据结构
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
1
数据结构即指数据组织的形式，是适 合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑 结构。对空间数据则是地理实体的空间排 列方式和相互关系的抽象描述。 在地理系统中描述地理要素和地理现 象的空间数据，主要包括空间位置、拓朴 关系和属性三个方面的内容。
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
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栅格数据结构：坐标系与描述参数
格网分辨率
X：行
西南角格网坐标 （XWS，YWS） Y：列
2019/3/1
西北大学城市与资源学系
8
栅格数据单元值确定
C
A B 重 要 性 面 积 占 优
为了逼近原始数据 精度，除了采用这 几种取值方法外， 还可以采用缩小单 个栅格单元的面积， 增加栅格单元总数 的方法
2019/3/1 西北大学城市与资源学系 11
链式编码(ChainCodes)
又称为弗里曼链码(Freeman)或 边界链码。 基本方向可定义为：东＝0，东 南＝l，南二2，西南＝3，西 ＝4，西北＝5，北＝6，东北 ＝7等八个基本方向。如果再 确定原点为像元(10，1)，则 该多边形边界按顺时针方向 的链式编码为： 10，l，7，0，1，0，7，1，7， 0，0，2，3，2，2，1，0，7， 0，0，0，0，2，4，3，4，4， 3，4，4，5，4，5，4，5，4， 5，4，6，6。
A
连续分布地理要素
C
具有特殊意义 的较小地物
A
分类较细、 地物斑块较小
AB
9
2019/3/1
Baidu Nhomakorabea
西北大学城市与资源学系
栅格数据压缩存储的编码方法
1 2 3 4 5 6 7 8 1 A A A A A A A R 2 A A A A A R R A 3 A A A A R A A A 4 A R R R A A A A 5 R A A A G G G A 6 A A G G G G G A 7 A A G G G G G A 8 A A A A G A A A 6