第二章3-栅格编码1

1、1 1） 栅格数据结构概念栅格数据结构概念 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理要素的非几何属性特征。特点： 属性明显，定位隐含属性明显，定位隐含。 注意：栅格数据结构是将连续空间离散化，即用二维铺盖或划分覆盖整个连续空间，这种铺盖可以分为规则的和不规则的 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0

2、0 0 0 0 0 0 0 0 6 6 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 4 4 4 4 4 4 7 7 7 7 4 7 7 7 4 4 4 4 8 7 7 8 0 8 4 0 8 7 7 8 0 8 8 0 0 8 0 0 8 8 7 8 8 8 8 8 0 0 0 0 8 8 8 8 0 0 0 0 0 8 8 8 BCAO具有连续分布特性的地理要素，如降雨量分布、人口密度图等常用于分类较细、地物类别斑块较小的情况常用于具有特殊意义而面积又较

3、小的地理要素，尤其是点、线状地理要素，如城镇、交通枢纽、交通线、河流水系等。在属性代码中应尽量表示这类重要地物。(2)链码链码(Chain Encoding)(1)直接栅格编码直接栅格编码(3)游程长度编码游程长度编码(Run_Length Encoding)(4)块块 码码(Block Encoding)(5)四叉树编码四叉树编码(Quadtree Encoding)2栅格结构编码方法1 1、直接栅格编码、直接栅格编码 直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以每行从左到右逐像元记录，也可奇数行从左到右而偶数行由右向左记录，为了特定的目的还可采用其他特殊的顺序。

4、 0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 30，2，2，5，5，5，5，5；2，2，2，2，2，5，5，5；2，2，2，2，3，3，5，5；0，0，2，3，3，3，5，5；0，0，3，3，3，3，5，3；0，0，0，3，3，3，3，3；0，0，0，0，3，3，3，3；0，0，0，0，0，3，3，3。(1)直接栅格编码直接栅格编码 是压缩编码方法的逻辑原型。(1)直接栅格编码直接栅格编码(2)链码链码

5、(chain Encoding)链码又称为弗里曼链码链码又称为弗里曼链码Freeman或边界或边界链码，链码可以有效地压缩栅格数据，而链码，链码可以有效地压缩栅格数据，而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便，比较适合于存储图形度等运算十分方便，比较适合于存储图形数据数据。由起点位置和一系列在基本方向的单位矢量给出每个后续点相对其前继点的可能的8个基本方向之一表示。8个基本方向自0开始按逆时针方向代码分别为0，1，2，3，4，5，6，7。单位矢量的长度默认为一个栅格单元。2 2、链码、链码12345076001 0 767 01 1 0 0(2

6、)链码链码(Chain Encoding)链码编码链码编码： 2，2 ，6 ，7，6，0，6，5123450760 5 0 0 0 0 0 00 0 5 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 5 0 0 0 0 0 00 0 5 5 0 0 0 00 0 0 5 0 0 0 00 0 5 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0链码编码示例链码编码示例 压缩效率较高，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；(2)链码链码(chain Encoding)3 3、游程长度编码、游程长度编码只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录 该代码以及相同

7、代码重复的个数；0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3沿行方向进行编码沿行方向进行编码：( 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）；（

8、）；（0，4），），（3，4）；（）；（0，5），（），（3，3）。）。(3)游程长度编码游程长度编码(Run_Length Encoding)3 3、游程长度编码、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。0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3沿列方向进行编码沿列方向进行编码：( 1，0），），（2，2），（），（4，0）；（）；（1，2），），（4，0）；（）；（1，2）

9、，（），（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）。）。(3)游程长度编码游程长度编码(Run_Length Encoding) 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；但计算期间的处理和制图输出处理工作量都有所增加。(3)游程长度编码游程长度编码(Run_Length Encoding) 4 4、块码、块

10、码 游程编码是在一维情况下（按行或列）记录像元的属性及其位置。现若采用方形区域作为记录单元，则可以将游程编码扩展为二维情况下的编码方式，即块码。 采用方形区域作为记录单元，数据编码由初始位置行列号加上半径，再加上记录单元的代码组成。0 2 2 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3（1 1，1 1，1 1，0 0），（），（1 1，2 2，2 2，2 2），），（1 1，4 4，1 1，5 5），（），（1

11、 1，5 5，1 1，5 5），），（1 1，6 6，2 2，5 5），（），（1 1，8 8，1 1，5 5）；）；（2 2，1 1，1 1，2 2），（），（2 2，4 4，1 1，2 2），），（2 2，5 5，1 1，2 2），（），（2 2，8 8，1 1，5 5）；）；（3 3，3 3，1 1，2 2），（），（3 3，4 4，1 1，2 2），），（3 3，5 5，2 2，3 3），（），（3 3，7 7，2 2，5 5）；）；（4 4，1 1，2 2，0 0），（），（4 4，3 3，1 1，2 2），），（4 4，4 4，1 1，3 3）；（）；（5 5，3 3，1 1，3

12、3），），（5 5，4 4，2 2，3 3），（），（5 5，6 6，1 1，3 3），），（5 5，7 7，1 1，5 5），（），（5 5，8 8，1 1，3 3）；）；（6 6，1 1，3 3，0 0），（），（6 6，6 6，3 3，3 3）；）；（7 7，4 4，1 1，0 0），（），（7 7，5 5，1 1，3 3）；）；（8 8，4 4，1 1，0 0），（），（8 8，5 5，1 1，0 0）。）。(4)块块 码码(Block Encoding)(4)块块 码码(Block Encoding) 5 5、四叉树编码、四叉树编码 是根据栅格数据二维空间分布的特点，将空间区域按照4

13、个象限进行递归分割（2n2 n，且n1），直到子象限的数值单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向树。四叉树分解，各子象限大小不完全一样，但都是同代码栅格单元组成的子块，其中最上面的一个结点叫做根结点，它对应于整个图形。不能再分的结点称为叶子结点，可能落在不同的层上，该结点代表子象限单一的代码，所有叶子结点所代表的方形区域覆盖了整个图形。从上到下，从左到右为叶子结点编号，最下面的一排数字表示各子区的代码。 为了保证四叉树分解能不断的进行下去，要求图形必须为2n2 n的栅格阵列。n 为极限分割次数，n1是四叉树最大层数或最大高度(5)四叉树编码四叉树编码(Quadtree Encoding)0 2 2

14、 5 5 5 5 52 2 2 2 2 5 5 50 0 0 0 0 3 3 32 2 2 2 3 3 5 50 0 2 3 3 3 5 50 0 3 3 3 3 5 30 0 0 3 3 3 3 30 0 0 0 3 3 3 3 1112131415161718192021222324252627282930313233363738393435400 0 00 3 3 3 0 3 3 33 3 5 3 0 0 2 2 2 3 2 2 2 2 0 22 2 2 5 2 5 5 53 33 5 5西南东南西北东北 221213013202322编号为213的子象限（叶结点）的地址可用二进制表示为

15、：编号213100111四叉树地址编码这样，记录了各个叶结点的地址，再记上各自相应的属性代码值就记录了整个图像。并在此基础上进行多种图像操作。列号M码行号Morton码与行列号的关系(5)四叉树编码四叉树编码直接栅格矩阵法直接栅格矩阵法链码链码游程编游程编码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；块码和四叉树编码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，使用也日益广泛。2255275577755555序号序号二元组序列二元组序列1（2，2）2（5，2）3（2，1）4（7，1）5（5，2

16、）6（7，3）7（5，5）二元映射二元映射1111111000001111100001111序号序号二元组序号二元组序号1（1，7）2（0，5）3（1，5）4（0，4）5（1，4）二元映射二元映射Re 1Q/(MN)Q：图层内相邻属性值变化次数的累加和：图层内相邻属性值变化次数的累加和M：为图层网格的行数：为图层网格的行数N：为图层网格的列数：为图层网格的列数当的值大于当的值大于1/5的情况下，表明栅格数据的压缩可取得明显的效果的情况下，表明栅格数据的压缩可取得明显的效果2468357824682581122223221222223332321223差分游程序号编码值0001000200030004.000