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第五讲 数据输入与输出,之空间数据结构及其编码,空间数据结构及其编码,学习目标： 理解和掌握地理空间数据的拓扑关系 掌握栅格和矢量数据结构及其编码方法 了解栅格与矢量数据之间的转化方法 重点：地理空间数据的拓扑关系、两种空间数据结构的特点及其编码方法。 难 点：拓扑结构、栅格数据编码,空间数据结构,几何信息,目标本身的位置信息,地物之间的空间关系信息, 5-1实体间空间关系, 5-1实体间空间关系,返回,一、空间关系类型,1、 顺序空间关系： （方向空间关系） 又称为方位关系、延伸关系，它定义了地物对象之间的方位，用上下左右、前后、东南西北等方向性名称来描述空间实体的顺序关系，如“河北省在河南省北部”就描述了方向关系。算法复杂，至今没有很好的解决方法。 2、 度量空间关系，主要指实体间的距离关系，远近。 基本空间对象度量关系包含点/点、点/线、点/面、线/线、线/面、面/面之间的距离。 在基本目标之间关系的基础上，可构造出点群、线群、面群之间的度量关系。例如，在已知点/线拓扑关系与点/点度量关系的基础上，可求出点/点间的最短路径、最优路径、服务范围等； 已知点、线、面度量关系，进行距离量算、邻近分析、聚类分析、缓冲区分析、泰森多边形分析等。 3、 拓扑空间关系：,拓扑一词来自于希腊文，意思是“形状的研究”。拓扑学是几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性拓扑属性。为了得到一些拓扑的感性认识，假设平面是一张高质量无边界的橡皮，该橡皮能够伸长和缩短到任何理想的程度。想象一下基于这张橡皮所绘制的图形，允许这张纸伸长但是不能撕破或者重叠，这样原来图形的一些属性将保留，而有些属性将会失去。例如，在橡皮表面有一个多边形，多边形内部有一个点。无论对橡皮进行压缩或拉伸，点依然存在于多边形内部，点和多边形之间的空间位置关系不改变，而多边形的面积则会发生变化。前者则是空间的拓扑属性，后者则不是拓扑属性。,3、拓扑关系, 5-1实体间空间关系,1、定义 2、种类 3、拓扑关系的表达 4、意义,1、定义： 指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。 将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠。,拓扑属性描述了两个对象之间的关系，因此又称为拓扑关系 。 从拓扑的观点出发，它关心的是空间的点、线、面之间的连接关系，而不管实际图形的形状。几何形状相差很远的图形，他们的拓扑结构确可能相同。,a,b,c,d,e,a,b,c,d,e,a,b,c,d,2、种类, 5-1实体间空间关系,1）关联性： （不同类要素之间）结点与弧段：如V9与L5,L6,L3 多边形与弧段：P2与L3,L5,L2 2）邻接性： (同类元素之间) 多边形之间、结点之间。 邻接矩阵 重叠：- 邻接：1 不邻接：0,3）连通性：与邻接性相类似，指对弧段连接的判别，如用于网络分析中确定路径、 街道是否相通。, 5-1实体间空间关系,连通矩阵： 重叠：- 连通：1 不连通：0,4）方向性, 5-1实体间空间关系,一条弧段的起点、终点确定了弧段的方向。用于表达现实中的有向弧段，如城市道路单向，河流的流向等。 5）包含性：指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。 6）区域定义：多边形由一组封闭的线来定义。 7）层次关系：相同元素之间的等级关系，石家庄市有各个区组成。 主要的拓扑关系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。,所谓拓扑关系的表达是指采用什么样的拓扑关联表来表达空间位置数据之间的关系。 拓扑关系具体可由4个关系表来表示： （1） 面-链关系： 面 构成面的弧段 （2） 链-结点关系： 链 链两端的结点 （3） 结点-链关系： 结点 通过该结点的链 （4） 链面关系： 链 左面 右面,3、拓扑关系的表达, 5-1实体间空间关系,返回,A:全显式表达 全显式表达不仅明确表示空间数据多边形弧段点之间拓扑关系，同时还明显表达点弧段多边形之间关系。,全显示拓扑关联表,返回,ARCINFO中的弧段数据结构(半隐式表达）,4、拓扑关系的意义：,对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为： 1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳定性，不随地图投影而变化。 2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接县，-面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。 3）根据拓扑关系可重建地理实体。如建立封闭多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的计算等。,空间数据结构是指适合于计算机系统存储、管理和处理的地理图形数据的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。它是对数据的一种理解和解释，不说明数据结构的数据是毫无用处的，不仅用户无法理解，计算机程序也不能正确的处理。 基本上可分为两大类：矢量结构和栅格结构。两类结构都可用来描述地理实体的点、线、面三种基本类型。 空间数据编码是空间数据结构的实现，即将根据地理信息系统的目的和任务所搜集的、经过审核了的地形图、专题地图和遥感影像等资料按特定的数据结构转换为适合于计算机存储和处理的数据的过程。 地理内容的编码要反映出地理实体的几何特征，以及地理实体的属性特征，空间数据的编码是地理信息系统设计中最重要的技术步骤，它表现由现实世界到数据世界之间的界面，是联结从现实世界到数据世界的纽带。,二、空间数据结构, 5-1实体间空间关系,常用的空间数据结构,X,Y,i,j,x1 y1,x2 y2,xi yi,xn yn,返回,1、定义：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。如图所示，在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物沿线走向的一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最多只有两个相邻单元在线上；面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。遥感影像属于典型的栅格结构，每个象元的数字表示影像的灰度等级。,5.2 栅格数据结构及编码,一、栅格数据结构,2、特点：属性明显，定位隐含。,数据直接记录属性的指针或属性本身，而所在位置则根据行列号转换为相应的坐标，也就是说定位是根据数据在数据集中的位置得到的。,5.2 栅格数据结构及编码,一、栅格数据结构,5.2 栅格数据结构及编码,返回,在栅格结构中，地表被分成相互邻接、规则排列的矩形方块（特殊的情况下也可以是三角形或菱形、六边形等），每个地块与一个栅格单元相对应。也就是说栅格结构用密集正方形（或三角形，多边形）将地理区域划分为网格阵列。 位置由行，列号定义，属性为栅格单元的值。,3、图形表示,点：由单个栅格表达。 线：由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格表达。 面：由沿线走向有相同属性取值的一片栅格表达。 栅格数据表示的是二维表面上的地理数据的离散化数值。在栅格数据中，地表被分割为相互邻接、规则排列的地块，每个地块与一个象元相对应。因此，栅格数据的比例尺就是栅格(象元)的大小与地表相应单元的大小之比，当象元所表示的面积较大时，对长度、面积等的量测有较大影响。每个象元的属性是地表相应区域内地理数据的近似值，因而有可能产生属性方面的偏差。,一、栅格数据结构,二、栅格代码（属性值）的确定,返回,当一个栅格单元内有多个可选属性值时，按一定方法来确定栅格属性值。在决定栅格代码时尽量保持地表的真实性，保证最大的信息容量。 1、中心点法：取位于栅格中心的属性值为该栅格的属性值。 2、面积占优法：栅格单元属性值A为面积最大者，常用于分类较细，地理类别图斑较小时。 3、 重要性法：定义属性类型的重要级别，取重要的属性值为栅格属性值，常用于有重要意义而面积较小的要素，特别是点、线地理要素。 4、长度占优法每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。,A,B,b,a,2,1,无论采用哪种方法都会带来误差，如果缩小栅格面积，但又加大了数据量,5.2 栅格数据结构及编码,链码(chain Encoding),直接栅格编码,游程长编码(Run_length Encoding),块 码,四叉树编码(quarter_tree Encoding),栅格结构编码方法,5.2 栅格数据结构及编码,三、栅格数据编码,三、栅格数据编码,返回,1、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。 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； 3）为了特定目的还可采用其他特殊的顺序 特点：最直观、最基本的网格存贮结构，没有进行任何压缩数据处理。,A A A A A B B B A A B B A A B B,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。 数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项技术。分为： 无损压缩：在编码过程中信息没有丢失，经过解码可恢复原有的信息-信息 保持编码。 有损压缩：为最大限度压缩数据，在编码中损失一些认为不太重要的信息，解码后，这部分信息无法恢复。-信息不保持编码。,5.2 栅格数据结构及编码,一些常用的栅格排列顺序,返回,2、链式编码、Freeman 链码、边界链码,1）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07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.,将栅格数据（线状地物面域边界）表示为矢量链的记录,链式编码表,a,a,a,a,a,a,b,优点：链码可有效地存贮压缩栅格数据，便于面积、长度、转折方向和边界、线段凹凸度的计算。 缺点：不易做边界合并，插入操作、编辑较困难（对局部修改将改变整体结构）。区域空间分析困难，相邻区域边界被重复存储。,三、栅格数据编码,5.2 栅格数据结构及编码,返回,3、游程编码（变长编码）：,1）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；将原图表示的数据矩阵变为数据对： 属性码，长度，行号（可不要） 长度：连续相同码值的栅格个数。 （A,4）,（A,1）,（B,3）,（A,2）,（B,2）, （A,2）,（B,2） 2）逐个记录各行或列属性变化的位置和相应的代码， 属性码，点位,特点： 对于游程长度编码，区域越大，数据的相关性越强，则压缩越大，适用于类型区域面积较大的专题图，而不适合于类型连续变化或类别区域分散的分类图（压缩比与图的复杂程度成反比）。 这种编码在栅格加密时，数据量不会明显增加，压缩率高，并最大限度地保留原始栅格结构，编码解码运算简单，且易于检索，叠加，合并等操作，这种编码应用广泛。,A A A A A B B B A A B B A A B B,返回,5.2 栅格数据结构及编码,3、游程长度编码,(1)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；,沿行方向进行编码：( 0，1），（2，2），（5，5）；（2，5），（5，3）；（2，4），（3，2），（5，2）；（0，2），（2，1），（3，3），（5，2）；（0，2），（3，4），（5，1），（3，1）；（0，3），（3，5）；（0，4），（3，4）；（0，5），（3，3）。,3、游程长度编码,逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应代码。,沿列方向进行编码：( 1，0），（2，2），（4，0）；（1，2），（4，0）；（1，2），（5，3），（6，0）；（1，5），（2，2），（4，3），（7，0）；（1，5），（2，2），（3，3），（8，0）；（1，5），（3，3）；（1，5），（6，3）；（1，5），（5，3）。,返回,4、块码 - 游程编码向二维扩展,返回,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。,数据对组成：（初始行、列，半径，属性值）,特点： 栅格划分细，数据冗余多的多，才能显出压缩编码的效果。 与行程编码类似，随图形复杂程度的提高而降低分辩率。图斑越碎，压缩比越低。 块码在合并、插入、检查延伸性、计算面积等操作时有明显的优越性。,依次扫描，编过的不重复。,1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 4 4 7 7 7 7 7 2 4 4 4 4 4 7 7 7 3 4 4 4 4 8 8 7 7 4 0 0 4 8 8 8 7 7 5 0 0 8 8 8 8 7 8 6 0 0 0 8 8 8 8 8 7 0 0 0 0 8 8 8 8 8 0 0 0 0 0 8 8 8,如：（1,1,1,0),(1,2,2,4),(1,4,1,7),(1,5,1,7),5.2 栅格数据结构及编码,5、四叉树编码,返回,1、 基本思想： 将2n2n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，n 为极限分割次数，n1是四叉树最大层数或最大高度 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。 2、 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。,（一）四叉树概述： 一种可变分辨率的非均匀网格系统。是最有效的栅格数据压缩编码方法之一,5.2 栅格数据结构及编码,3、 编码方法,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。,指针不仅增加了数据的存储量，还增加了操作的复杂性：如层次数（分割次数）由从父结点移到根结点的次数来确定，结点所代表的图像块的位置需要从根节点开始逐步推算下来。所以，常规四叉树并不广泛用于存储数据，其价值在于建立索引文件，进行数据检索。,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、Morton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Morton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。,一般说来，对数据的压缩是以增加运算时间为代价的。在这里时间与空间是一对矛盾，为了更有效地利用空间资源，减少数据冗余，不得不花费更多的运算时间进行编码，好的压缩编码方法就是要在尽可能减少运算时间的基础上达到最大的数据压缩效率，并且是算法适应性强，易于实现。 直接栅格编码：简单直观，是压缩编码方法的逻辑原型（栅格文件）； 链码：压缩效率较高，以接近矢量结构，对边界的运算比较方便，但不具有区域性质，区域运算较难； 游程长度编码：在很大程度上压缩数据，又最大限度的保留了原始栅格结构，编码解码十分容易，十分适合于微机地理信息系统采用； 块码和四叉树编码：具有区域性质，又具有可变的分辨率，有较高的压缩效率，四叉树编码可以直接进行大量图形图象运算，效率较高，是很有前途的编码方法。,四叉树分割,5-3 矢量数据结构,一、图形表示,返回,一、定义 矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。 坐标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义，在一般情况下，比栅格结构精度高得多。他的误差主要有一下几个方面： 表示坐标的计算机字长有限； 所有矢量输出设备包括绘图仪在内，尽管分辨率比栅格设备高，但也有一定的步长； 矢量法输入时曲线上选取的点不可能太多； 数字化仪分辨率也有限。 人工输图中不可避免的定位误差。,5-3 矢量数据结构,二、特点 定位明显，属性隐含。 定位是根据坐标直接存储的，而属性则一般存于文件头或数据结构中某些特定的位置上，这种特点使得其图形运算的算法总体上比栅格数据结构复杂的多，有些甚至难以实现，当然有些地方也有所便利和独到之处，在计算长度、面积、形状和图形编辑、几何变换操作中，矢量结构有很高的效率和精度，而在叠加运算、邻域搜索等操作时则比较困难。,5-3 矢量数据结构,三、矢量数据的获取方式,1) 由外业测量获得 可利用测量仪器自动记录测量成果(常称为电子手薄)，然后转到地理数据库中。 2)由栅格数据转换获得 利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数据。 3)跟踪数字化 用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。,返回,5-3 矢量数据结构,四、矢量数据组织,矢量数据表示时应考虑以下问题： 矢量数据自身的存贮和处理。 与属性数据的联系。 矢量数据之间的空间关系(拓扑关系)。,5-3 矢量数据结构,五、矢量结构编码方法,1、点实体矢量编码方法 2、线实体矢量编码方法 3、多边形矢量编码方法,5-3 矢量数据结构,点实体编码,线实体编码,多边形矢量编码,由多边形边界的x,y坐标队集合及说明信息组成,对所有边界点数字化，将坐标对以顺序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系,形成完整的拓扑结构,坐标系列编码,由多边形边界的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，如图7-9记为以下坐标文件： 10：x1,y1；x2,y2；x3,y3；x4,y4；x5,y5；x6,y6；x7,y7；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11； 20：x1,y1；x12,y12；x13,y13；x14,y14；x15,y15；x16,y16；x17,y17；x18,y18；x19,y19；x20,y20；x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x9,y9；x10,y10；x11,y11； 30：x33,y33；x34,y34；x35,y35；x36,y36；x37,y37；x38,y38；x39,y39；x40,y40； 40：x19,y19；x20,y20；x21,y21；x28,y28；x29,y29；x30,y30；x31,y31；x32,y32； 50：x21,y21；x22,y22；x23,y23；x8,y8；x7,y7；x6,y6；x24,y24；x25,y25；x26,y26；x27,y27；x28,y28；,缺点： 1、相邻多边形的公共边界被数字化并存储两次，造成数据冗余和碎屑多边形数据不一致，浪费空间，导致双重边界不能精确匹配。 2、自成体系，缺少多边形的邻接信息，无拓扑关系，难以进行邻域处理，如消除多边形公共边界，合并多边形。 3、岛作为一个单个图形，没有与外界多边形联系。不易检查拓扑错误。 4、不易检查拓扑错误。这种方法可用于简单的粗精度制图系统中。 所以，这种结构只用于简单的制图系统中，显示图形。,优点：结构简单、直观、易实现以实体为单位的运算和显示。,返回,5-3 矢量数据结构,（二）索引式（树状）,对所有点的坐标按顺序建坐标文件，再建点与边（线）、线与多边形的索引文件。,Map,1、点文件：,索引文件：,3、面文件：,2、弧段文件:,与实体式相比： 优点：用建索引的方法消除多边形数据的冗余和不一致，邻接信息、岛信息可在多边形文件中通过是否公共弧段号的方式查询。 缺点：表达拓扑关系较繁琐，给相邻运算、消除无用边、处理岛信息、检索拓扑关系等带来困难，以人工方式建立编码表，工作量大，易出错。,返回,5-3 矢量数据结构,树状索引法,树状索引法,线号 起点 终点 点号 6 5 6,1,2,3,4,5 5 6 5,6 6 5 6,7,8,9,10,11,5 12 13 12,15,14,13,树状索引法,多边形文件 多边形号 边界线号 1 ， 2 ， 3 ,树状索引法,DIME编码法,以线段为主的记录方式。这里的线段是用起始结点，终止结点及相邻的左多边形和右多边形作为基本代码形成拓扑关系 它是一种具有拓扑功能的编码方法。把研究对象看成由点、线和面组成的简单的几何图形。,（三）双重独立式编码,简称DIME(Dual Independent Map Encoding)，是美国人口统计系统采用的一种编码方式，是一种拓扑编码结构。,（三）双重独立式编码,1、点文件,2、线文件:线文件是以线段为记录单位,3、面文件,关联,邻接,关联,连通,拓扑关系明确,在DIME中做如下改进： 将以线段为记录单位改为以弧段为单位,链状双重独立式编码,返回,5-3 矢量数据结构,DIME的拓扑编辑 多边形编辑 假设对图36并结合表38中多边形P4：进行编辑，其步骤为： )从图38的线段记录中找出含有多边形P4的全部线段，并组成表310(a)。,表3-10(a),)逐一检查表310(a)中各线段，使线段走向确保其左多边形号为P4(这样编辑得到多边形以逆时针走向闭合)。从而得到表310(b)。,表3-10(b),)调整线段顺序号，以保证连成的多边形各结点顺序相连，如本例中将a7,a8线段互换位置。从而得到如表310(c)中虚线所示的排列结合。当编辑过程中出现多边形不闭合，出现多余线段，代码遗漏等问题，即编辑出现错误，应检查原始线段记录文件的错误，并进行修正后再进行编辑，直到正确为止。,N4 N2 N3,表3-10(C),结点的编辑 结点编辑的目的是从图38及表38线段记录文件中找到某结点周围的多边形号, 并以一定方向如逆时针方向进行排列。下面以结点N3，为例对其进行编辑。 )从图38的线段记录中找出含有结点N3的全部线段，并组成表311(a)。,表3-11(a),)逐一检查表311(a)中各线段走向，使终结点均为N3，得表311(b)。,表3-11（b）,)调整线段的顺序号，以保证该结点周围的多边形顺序连结。为此，本例中将a8，a5线段互换位置，得到表311(c)。从而得到与结点N3相连的多边形号以逆时针方向为P2P1P3P4P2, 即该结点的第一区P2：与最后一个区P2号一致，表示该结点符合拓扑要求，编码无误。若建立过程中有多余线段产生，或结点无法连结，则表示编辑有错，应检查错误原因，重新编辑，直到正确为止。,表3-11（c）,（四）链状双重独立式编码-拓扑数据结构,1、弧段坐标文件：,2、弧段文件：链面，链结点关系,3、面文件,4、点拓扑文件： 结点链关系,在拓扑结构中，多边形（面）的边界被分割成一系列的线（弧、链、边）和点（结点）等拓扑要素，点、线、面之间的拓扑关系在属性表中定义，多边形边界不重复。,返回,5-3 矢量数据结构,链状双重独立式编码 特点,拓扑关系明确，也能表达岛信息，而且以弧段为记录单位，满足实际应用需要。因为一般数字化一条街道时，必然有许多中间点，但我们在做空间分析是却没有必要以这些中间点所组成的折线为研究对象，而应以整条弧段（某条街道）为研究对象. 被一些成熟的商品化软件采用，如ARC/INFO软件。 例：ARC文件：二进制文件: 弧段号 点数 坐标串 在GIS数据输入中，建拓扑是指给图形数据（点、线、面）增加拓扑结构，如ARC/INFO中，在ARCEDIT中输入图形后，需用BUILD 建图形拓扑，具体生成许多文件，如AAT，PAT等. INFO：属性表 如AAT（Arc Attribute Table）,用户标识码，表明地物类型 当图形数据修改、删除、增加点、线、面要素后，其拓扑关系也发生改变，所以，需重新建拓扑。,返回,5-3 矢量数据结构,5-4 矢栅一体化数据结构,一、矢、栅优缺点：（转换的必要性）,返回,第五节 矢量结构与栅格结构的相互转换,矢量数据结构向栅格数据结构的转换 栅格数据结构向矢量数据结构的转换,一、矢量数据结构向栅格数据结构的转换,矢量数据转换成栅格数据后，图形的几何精度必然要降低，所以选择栅格尺寸的大小要尽量满足精度要求，使之不过多地损失地理信息。为了提高精度，栅格需要细化，但栅格细化，数据量将以平方指数递增，因此，精度和数据量是确定栅格大小的最重要的影响因素。 栅格尺寸确定 。,X=（Xmax-Xmin）/J Y=（Ymax-Ymin）/I,一、矢量数据结构向栅格数据结构的转换,点的栅格化,I=1+INT（Ymax-Y）/Y J=1+INT（X-Xmin）/X,一、矢量数据结构向栅格数据结构的转换,直线栅格化 直线插补法 扫描线法,Yi=Ymax-Y(I-1/2),Xi=(X2-X1)/(Y2-Y1)(Yi-Y1)+X1,一、矢量数据结构向栅格数据结构的转换,面域的栅格化 左码记录法 内部点扩散算法 射线算法 扫描线法,左码记录法,射线算法,二、栅格数据结构向矢量数据结构的转换,多边形边界提取 边界线追踪 拓扑关系生成 去除多余点及曲线圆滑,二、栅格数据结构向矢量数据结构的转换,多边形边界提取 二值化 细化,二、栅格数据结构向矢量数据结构的转换,边界线追踪：边界线跟踪的目的就是将写入数据文件的细化处理后的栅格数据，整理为从结点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储于特征栅格点中心的坐标 拓扑关系生成：对于矢量表示的边界弧段，判断其与原图上各多边形空间关系，形成完整的拓扑结构，并建立与属性数据的联系。 去除多余点及曲线圆滑：由于搜索是逐个栅格进行的，必须去除由此造成的多余点记录，以减少冗余。,二、矢栅一体化概念,将矢量面对目标的方法和栅格元子充填的方法结合起来，具体采用填满线状目标路径和充填面状目标空间的方法作为一体化数据结构的基础。 线状地物：除记录原始取样点外，还记录路径所通过的栅格。 面状地物：除记录它的多边形周边以外，还包括中间的面域栅格。 一方面，它保留了矢量的全部性质，以目标为单元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓扑关系； 另一方面，它建立了栅格与地物的关系，即路径上的任一点都直接与目标建立了联系。,从原理上说，这是一种以矢量的方式来组织栅格数据的数据结构。,返回,5-4 矢栅一体化数据结构,三、三个约定和细分格网法,为便于组织数