地理信息系统的数据结构

1、地理信息系统的数据结构第1页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二第一章 导论 1 地理信息系统的基本概念2 地理信息系统的基本构成3 地理信息系统的功能简介4 地理信息系统的发展透视第2页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 地理信息系统的科学定义为：地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。1 地理信息系统的基本概念第3页，共100页，2022年，5月20

2、日，21点37分，星期二GIS构成：系统硬件系统软件空间数据应用人员应用模型2 地理信息系统的基本构成硬件系统软件系统应用模型GIS用户GUI空间数据DBMS第4页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二GIS的功能遍历数据采集分析决策应用的全部过程，并能回答和解决以下五类问题： (1)位置，即在某个地方有什么样的问题。 (2)条件，即符合某些条件的实体在哪里的问题。 (3)趋势，即某个地方发生的某个事件及其随时间的变化过程。 (4)模式，即某个地方存在的空间实体的分布规律的问题。 (5)模拟，即某个地方如果具备某种条件会发生什么的问题。 3 地理信息系统的功能简介第5页，共

3、100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二（1）空间检索分析,包括从空间位置检索空间物体及其属性和从属性条件集检索空间物体。“空间索引”是空间检索的关键技术。（2）空间拓扑关系分析，空间拓扑实现了输入特征的属性的合并以及特征属性在空间上的连接。（3）空间模拟分析，空间模拟分析刚刚起步，目前多数研究工作着重于如何将地理信息系统与空间模型分析相结合。3 地理信息系统的功能简介第6页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二应用功能资源管理区域规划国土监测辅助决策GIS基本功能数据采集与编辑；数据存储与管理；数据处理和变换；空间分析和统计；产品制作与显示；二次开发和编程。

4、3 地理信息系统的功能简介第7页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二4 GIS的发展透视第8页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二GIS相关学科第9页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二第二章 地理信息系统的数据结构第一节 地理空间及其表达第二节 地理空间数据及其特征第三节 空间数据结构的类型第四节 空间数据结构的建立第10页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二1 地理空间及其表达 1、地理空间 地理学中的地理空间位于地球表层，范围是上至大气电离层下至地幔莫霍面的地球空间范围是大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、

5、土壤圈和智慧圈交互作用的区域；是地球上物理过程、化学过程、生物过程和生物地球化学过程最复杂区域；是宇宙过程对地球影响最大的区域 。地理空间可定义为绝对空间和相对空间两种形式：绝对空间:具有属性描述的空间位置的集合，由一系列不同位置的空间坐标值组成；相对空间:具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系构成。1.1 地理空间的概念第11页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二地球的自然表面，它是一个起伏不平，十分不规则的表面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表面。相对抽象的面，即大地水准面。假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球

6、重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面，这就是大地水准面。以大地水准面为基准，可以方便地用水准仪完成地球自然表面上任意一点高程的测量模型，就是以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型。 2、地理空间坐标系1 地理空间及其表达1.1 地理空间的概念第12页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 2、地理空间坐标系 地球的自然表面抽象为大地水准面地球椭球体地理空间坐标系（纬度、经度）平面坐标系 （地图投影变换 ）1 地理空间及其表达1.1 地理空间的概念第13页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 2、地理空间坐标系1 地理空间及其表达1.1 地理空间

7、的概念长半径：a短半径：b扁率：a-ba第14页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3、GIS中的地理空间 GIS中空间的概念常用“地理空间”(geo-spatial)来表述，一般包括地理空间定位框架及其所连接的空间对象；地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成；GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一；目前，我国采用的大地坐标系为1980年中国国家大地坐标系，现在规定的高程起算基准面为1985国家高程基准。该基准比原国务院批准启用的“黄海平均海平面”高29mm。1.1 地理空间的概念1 地理空间及其表

8、达第15页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二1.2 空间实体的表达在计算机中，现实世界是以各种数字和字符形式来表达和记录的；对现实世界的各类空间对象的表达有两种方法，分别称为矢量表示法（矢量数据模型）和栅格表示法（栅格数据模型）,如下图。湖泊河道居民地流路1 地理空间及其表达第16页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二第17页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 2.1 GIS的空间数据空间数据可以按照数据项、空间对象和图形特征的不同分为各种不同的类型。根据来源分： 1.地图数据； 2.影像数据 3.地形数据 4.属性数据 5

9、.元数据2 地理空间数据及其特征第18页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二按其表示对象分为：可分为点、线、面三种不同的图形，并可以用平面坐标、经纬度、网格法表示。1、类型数据 2、面域数据3、网络数量4、样本数量 5、曲面数据 6、文本数据 7、符号数据 2.1 GIS的空间数据2 地理空间数据及其特征第19页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二要完整地描述空间实体或现象的状态，一般需要同时有空间数据和属性数据。如果要描述空间实体或的变化，则还需记录空间实体或现象在某一个时间的状态。 1、空间特征 2、属性特征 3、时间特征 2.2 空间数据的基本

10、特征2 地理空间数据及其特征第20页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二空间特征是指空间对象的位置及与相邻对象的空间关系或拓扑关系； 2.2 空间数据的基本特征2 地理空间数据及其特征第21页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二属性特征是指空间对象的专题属性； 2.2 空间数据的基本特征2 地理空间数据及其特征第22页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二时间特征是指空间对象随着时间演变而引起的空间和属性特征的变化。 2.2 空间数据的基本特征2 地理空间数据及其特征第23页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期

11、二空间数据的基本特征第24页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二1、空 间 关 系 空间关系是指地理空间实体对象之间的空间相互作用的关系，通常将空间关系分为三大类： 拓扑空间关系：用来描述空间实体之间的相邻、包含和相交等空间关系； 顺序空间关系：描述空间实体之间在空间上的排列次序，如实体之间的前后、左右和东、南北等方位关系； 度量空间关系：用于描述空间实体之间的距离等关系。2.3 空间数据的拓扑关系2 地理空间数据及其特征第25页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二空间关系有以下几种：1、点点关系2、点线关系3、点面关系4、线线关系5、线面关系6、面

12、面关系2.3 空间数据的拓扑关系2 地理空间数据及其特征第26页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 空间数据的拓扑关系包括拓扑邻接、拓扑关联和拓扑包含，它们在GIS的数据处理、空间分析以及数据库的查询与检索中，具有重要的意义。 邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关系 关联关系：空间图形中不同元素之间的拓扑关系。 包含关系：空间图形中同类但不同级元素之间的 拓扑关系。 2、空间数据的拓扑关系2.3 空间数据的拓扑关系2 地理空间数据及其特征第27页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二拓扑空间关系面与面的空间拓扑关系面与点的空间拓扑关系面与线的空间

13、拓扑关系线与线的空间拓扑关系线与点的空间拓扑关系点与点的空间拓扑关系2.3 空间数据的拓扑关系2 地理空间数据及其特征2、空间数据的拓扑关系第28页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二拓扑空间关系第29页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二拓扑空间关系第30页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二2、空间数据的拓扑关系第31页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二2、空间数据的拓扑关系第32页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二2、空间数据的拓扑关系第33页，共100页，2022年，5月2

14、0日，21点37分，星期二拓扑变量与不变量 拓扑属性一个点在一个弧段的端点一个弧段是一个简单弧段(弧段自身不相交)一个点在一个区域的边界上一个点在一个区域的内部一个点在一个区域的外部一个点在一个环的内部一个面是一个简单面(面上没有“岛”)一个面的连接性(给定面上任意两点,从一点可以完全在面的内部沿任意路径走向另一点) 非拓扑属性两点之间的距离一个点指向另一个点的方向弧段的长度一个区域的周长一个区域的面积2、空间数据的拓扑关系2.3 空间数据的拓扑关系第34页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二拓扑关系对数据处理和空间分析的意义 (1)根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可

15、以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系。 (2)利用拓扑关系有利于空间要素的查询。 (3)可以根据拓扑关系重建地理实体。 2.3 空间数据的拓扑关系2 地理空间数据及其特征2、空间数据的拓扑关系第35页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二空间数据的计算机表示 指通过利用确定的数据结构和数据模型来表达空间对象的空间位置、拓扑关系和属性信息。 将空间数据存入计算机的过程：（1）从逻辑上将空间数据抽象为不同的专题或层。（2）将一个专题层的地理要素或实体分解为点、线或面状目标，并以弧段为基本存储目标。（3）对目标进行数字化表示。 2 地理空间数据及其特征2.4 空间数据

16、的计算机表示第36页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二点、线、面空间特征拓扑关系属性特征时间特征空间数据模型3 空间数据结构类型空间数据结构第37页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二一、矢量数据结构 （一）简单数据结构（二）拓扑数据结构 （三）曲面数据结构 （一）栅格矩阵结构（二）游程编码结构（三）四叉树数据结构（四）八叉树和十六叉树数据结构三、矢栅一体化数据结构 二、栅格数据结构第38页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3 空间数据结构类型 数据结构就是指数据组织的形式，是适合计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。空间数

17、据结构则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。 一般分为基于矢量模型的数据结构和基于栅格模型的数据结构。 第39页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 矢量模型中点用空间坐标来表示；线由一串坐标对组成；面是由线所形成的闭合多边形。栅格模型中点是一个像元；线由一定方向上连接成串的相邻像元组成；面由聚集在一起的相邻像元集合来表示。矢量数据模型栅格数据模型第40页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地里实体空间分布的一种数据组织方式。3.1 矢量数据结构3 空间数据结构类型第41页，共

18、100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二（一）简单数据结构（二）拓扑数据结构 （三）曲面数据结构 矢量数据结构分为3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构第42页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3.1.1 简单数据结构（Spagetti结构）3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构1. 数据结构 在简单数据结构中，空间数据以基本的空间对象（点、线、多边形）为单元进行单独组织，不含有拓扑关系。 Spagetti结构：点、线、多边形有各自的坐标表，互相之间并不相连。第43页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二Spagetti结构中，点的

19、坐标表： X,Y是位置坐标，A1, A2, , An是专题属性。3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构第44页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二Spagetti结构中，线的坐标表： 线表由线段记录相连而成，每条线段由顺次相连的点或中间点来定义。 线表记录信息分为两类： ID号、中间点数目和其他属性特征每个中间点的坐标3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构第45页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二Spagetti结构中，多边形的坐标表： 与线表相似，但它最后一个结点坐标值与第一个结点坐标值相同。3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构第46页，

20、共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3.1.1 简单数据结构3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构 2、主要特点：（1）数据编排很直观；（2）造成数据冗余或不一致；（3）没有拓扑数据，互相之间不关联；（4）岛只作为一个单个图形，与外界多边形没有联系。第47页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构第48页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3.1.2 拓扑数据结构3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构数据结构拓扑数据结构中，点是互相独立的。点连成线，线构成面。线又称为弧段或链段；两条以上的弧

21、段相交的点称为结点；由一条弧段组成的多边形称为岛。弧段是数据组织的基本对象。第49页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二C4N4C8C6P3C7N6C10N3C3N1P1C2N2C1P2C5N5P4P5C9N7拓扑数据结构图形基本元素第50页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二弧段号起结点终结点左多边形右多边形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1C4N1N4P2C5N2N5P2P4C6N4N5P3P2C7N5N6P3P4C8N4N6P3C9N7N7P4P5C10N3N6P4拓扑数据结构的弧段文件构成第51页，共100页，2022年

22、，5月20日，21点37分，星期二3.1.2 拓扑数据结构3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构 2. 主要特点： 具有拓扑编辑功能：能保证数字化原始数据的自动查错 编辑；可以自动形成封闭的多边形边界。 拓扑编辑功能包括：（1）多边形连接编辑：指顺序连接组成封闭多边形的一 组线段的编辑。（2）结点连接编辑：指顺序连接环绕某个结点的所有多 边形的编辑。第52页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二多边形连接编辑（1）检出与当前编辑的对象有关的记录（2）检查当前编辑对象的位置，并进行代码位置调换第53页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二多边形连接编辑（

23、3）调整记录先后顺序（4）顺序连接各个结点第54页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二结点连接编辑（1）检出与当前编辑的对象有关的记录（2）检查当前编辑对象的位置，并进行代码位置调换（3）顺序连接各个结点第55页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二4、拓扑数据结构优缺点（与Spaghetti结构相比）优点： （1）一个多边形和另一个多边形之间公共边没有重复，减少了数据冗余； （2）拓扑信息与空间坐标分别存贮，这有利于拓扑编辑 。不足： （1）拓扑表必须在一开始时就创建，这需要一定时间和存储空间； （2）一些简单的操作，如图形显示比较慢。3 空间数据结

24、构类型3.1 矢量数据结构第56页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二4、拓扑数据结构优缺点（与Spaghetti结构相比） 是否创建拓扑结构需要考虑数据是用于分析还是简单的显示。3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构第57页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3.1.3 曲面数据结构3 空间数据结构类型3.1 矢量数据结构 曲面数据结构又称为TIN（Triangulated Irregular Network)数据结构，即采用不规则三角网来拟合连续分布现象的覆盖表面，主要用来描述数字高程表面拟合。 x, y 坐标表示三角网中三角形顶点的空间位置；

25、z轴一般用于表示现象的属性，如地形高程。第58页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二每个三角形构成一条记录，包括：三角形标识码；相邻三角形号；三角形顶点号；各定点的空间坐标值（x,y,z）。第59页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二地理实体与地理现象的不规则三角网表示第60页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二地理实体与地理现象的不规则三角网表示第61页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二地理实体与地理现象的不规则三角网表示第62页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二不规则三角网模型

26、特点TIN的连续面模型能够有效的描述河流、峡谷、地势等地形区域特征。按照河谷或者绝壁边缘方向连接结点而形成的分切线（breakline）可用来表示悬崖、断层、海岸和山谷谷底。三角形大小随点密度变化而自动变化，当数据点密集时生成的三角形小，数据点较稀时生成的三角形较大。可以方便的进行地形分析，如坡度、坡向信息提取，填挖方计算，等高线自动生成和2.5维显示第63页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二第64页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3 空间数据结构类型3.2 栅格数据结构3.2.1 定义 栅格数据结构是指将空间分割为大小均匀紧密相邻的网格阵列，

27、每个网格作为一个像元或像素由行、列定义，并包含一个代码来表示该像元的属性类型或量值。第65页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二697栅格数据表示地物的方式3 空间数据结构类型3.2 栅格数据结构第66页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二混合像元和精度问题3 空间数据结构类型3.2 栅格数据结构第67页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3.2.2 栅格单元的代码的确定中心点法：用处于栅格中心处的地物类型或现象特性决定栅格代码。 面积占优法：以占矩形区域面积最大的地物类型或现象特性决定栅格单元的代码。 重要性法：根据栅格内不同

28、地物的重要性，选取最重要的地物类型决定相应的栅格单元代码。百分比法：根据矩形区域内各地理要素所占面积的百分比数确定栅格单元的代码。 3 空间数据结构类型3.2 栅格数据结构第68页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二AB 3.2.3 栅格数据精度3 空间数据结构类型3.2 栅格数据结构第69页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二一般采用以下公式计算出合适的网格边长；为区域多边形数；表示网格边长；表示研究区域内的所有多边形的面积序列；表示研究区域内的最小的多边形的面积，图中用A表示。AA第70页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二

29、3 空间数据结构类型3.2 栅格数据结构3.2.4 栅格数据的主要类型 栅格矩阵结构 游程编码结构 四叉树数据结构第71页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二1. 栅格矩阵结构栅格矩阵结构是指一种全栅格阵列的数据组织形式。每个网格对应一种属性；空间位置用行和列来标识。存储空间=每个元素的存储空间 x 行数 x 列数3.2.4 栅格数据的主要类型 3 空间数据结构类型3.2 栅格数据结构第72页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二2、栅格矩阵结构编码方法2255275577755555序号二元组序列1（2，1，1）2（2，1，2）3（5，1，3）4（5

30、，1，4）5（2，2，1） 16（5，4，4）3 空间数据结构类型3.2 栅格数据结构第73页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二2. 游程编码结构（1）压缩规则： 逐行读取栅格矩阵数据，将相邻的同值网格合并，并记录合并后的网格值及被合并的网格数。 具体的数据记录方法如下： 用一个二元组来表示一个记录（A，P）合并网格的属性值游程3.2.4 栅格数据的主要类型 3 空间数据结构类型经过压缩后的所有记录组成二元组序列（Ai，Pi），i=1，K，且KN.第74页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二2255275577755555序号二元组序列1（2，2）

31、2（5，2）3（2，1）4（7，1）5（5，2）6（7，3）7（5，5）（2）游程编码结构编码方法3 空间数据结构类型3.2 栅格数据结构第75页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二（3）差分映射预处理（4）文件组织方法分别建立“索引文件”和“数据文件”索引文件中，记录了栅格矩阵结构中的每一行所对应的游程累计数K。数据文件中，记录着每个游程序号所对应的二元组的属性值。从位置参数访问属性特征从属性查访分布位置3.2.3 栅格数据的主要类型 3.2 栅格数据结构第76页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 Morton顺序把影像中的像素相连得到的轨迹呈“

32、Z”字形 “Z”方形影像中的像元可以用Morton地址来建立索引 每个Morton坐标是Morton轨迹中表示空间位置的一个简单的数值 Morton顺序和Morton坐标第77页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 Morton坐标有利于空间查询，两个坐标值合成了一个值，不再需要分别查找行和列 Morton索引可大大提高某些操作的效率，如查找地图上靠近某一特定位置的类别值等。 在Morton序列中的像元从不交叉，从而减少了数值的跳跃 该轨迹以22的模式递推排序，各层均如此 第78页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二第79页，共100页，2022年，

33、5月20日，21点37分，星期二栅格数据结构第80页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二栅格数据结构 区域四叉树和八叉树： 四叉树和八叉树都是层型树状的数据结构 它们分别把某像元块连续等分成四块或八块。 运用四叉树或八叉树来代替完整的栅格结构的目的，是为了节省栅格数据的空间需求 。第81页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二栅格数据结构第82页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二栅格数据结构 一般而言，如果空间精度增加一倍，栅格数据增加将到原先的四倍，无论是从栅格数据或从矢量数据构建四叉树或八叉树都比较费时，特别是对层次较多而且

34、空间变化复杂的树。同样，某些操作运用四叉树结构时与完全栅格相比反而更慢。 四叉树数据的显示比游程编码数据要慢。四叉树不利于需要创建新树的操作，如转置、旋转或比例尺变换。 选择是否运用四叉树表示栅格数据，需要在处理速度和存贮容限之间作折衷 。第83页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3. 四叉树数据结构（1）原理：将空间区域按照四个象限进行递归分割，直到子象限的数值单调为止。凡数值呈单调的单元，不论单元大小，均作为最后的存储单元。2.2.3 栅格数据的主要类型 2.2 栅格数据结构第84页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二 这种数据结构可以用树状图

35、来表示：树根代表整个区域；树的每个结点有四个分枝。3.2.3 栅格数据的主要类型 3.2 栅格数据结构第85页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3. 四叉树数据结构（2）四分化的方式 自上而下方式：先检验全区域，其值不单调时再四分划，直到数值或内容单调为止 自下而上方式：对栅格矩阵结构的每四个网格进行顺序扫描，如果四个网格值相同，则合并；不同，则作为四个叶结点记录。依此逐层向上，直到生成根结点。3.2.3 栅格数据的主要类型 3.2 栅格数据结构第86页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二四叉树分割 第87页，共100页，2022年，5月20日，2

36、1点37分，星期二3. 四叉树数据结构（3）建立四叉树的方法常规四叉树编码：每个结点存储6个量，即4个子结点指针，1个父结点指针和1个结点值。线性四叉树编码：每个结点存储3个量，即地址、深度和结点值。3.2.3 栅格数据的主要类型 3.2 栅格数据结构第88页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二线性四叉树编码算法： 计算地址：ADDRES( I, J ) = 2 x I + J； 按地址由小到大排序，正是自下而上的扫描顺序； 扫描检测，判断相邻四个网格值是否完全相同， 同则合并，地址为原来四个单元的第一个单元地址； 若不同，则作为叶结点记录下来； 对于不是方阵的栅格数据，

37、则以0补足进行计算。3.2.3 栅格数据的主要类型 3.2 栅格数据结构第89页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二八叉树编码 八叉树结构就是将空间区域不断地分解为八个同样大小的子区域(即将一个六面的立方体再分解为八个相同大小的小立方体)，同区域的属性相同。八叉树主要用来解决地理信息系统中的三维问题。 第90页，共100页，2022年，5月20日，21点37分，星期二3 空间数据结构类型3.3 矢量与栅格一体化数据结构3.3.1 矢量数据模型与栅格数据模型比较3.3.2 矢量与栅格一体化数据结构概念3.3.3 矢量与栅格一体化数据结构设计第91页，共100页，2022年，

38、5月20日，21点37分，星期二栅格模型矢量模型优点：1、数据结构简单2、叠加操作易实现3、能有效表达空间可变性4、栅格图象便于做图象的有效增强优点：1、提供更严密的数据结构2、提供更有效的拓扑编码，因而对需要拓扑信息的操作更有效，如网络分析3、图形输出美观，接近于手绘缺点：1、数据结构不严密不紧凑，需要用压缩技术解决这个问题2、难以表达拓扑关系3、图形输出不美观，线条有锯齿，需要增加栅格数量来克服，但会增加数据量缺点：1、比栅格数据结构复杂2、叠加操作没有栅格有效3、表达空间变化性能力差4、不能象数字图形那样做增强处理3.3.1 矢量数据模型与栅格数据模型比较第92页，共100页，2022年，5月20日，21点3