矢量数据结构课件

GIS的数据结构

矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合来表示地理实体空间分布的一种数据组织形式矢量数据结构简单数据结构拓扑数据结构曲面数据结构矢量数据扑结构类型p48简单数据结构简单数据结构主要特点：数据按点、线或多边形位单元进行组织，数据编排直观，数字化操作简单每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界数字化和存储两次，造成数据冗余和不一致没有拓扑结构，相互之间不关联岛只作为一个单个图形，没有与外边界的联系拓扑数据结构—网络模型DIME(DuallndependentMapEncoding)系统或双重独立式的地图编码法、对偶独立地图编码法（这种数据结构最早是由美国人口统计局研制来进行人口普查分析和制图的）拓扑数据结构—网络模型矢量数据拓扑结构-p33矢量数据拓扑结构，即基本要素点线面和实体之间具有邻接、关联和包含的拓扑关系,与长度面积无关。什么叫拓扑？Topology一词来自希腊文，它的原意是“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保持不变的几何属性——拓扑属性。“点的内置”是拓扑属性；面积则不是拓扑属性；欧几里德平面上实体对象所具有的拓扑和非拓扑属性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（自身不相交）一个点在一个区域的边界上（内部、外部）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弧段的长度一个区域的周长一个区域的面积基本拓扑要素概念：

线段（ARC，弧段），在线段的中间与其他任何线段不存在任何相关关系，在线段的端点才与其他的线段有关系。线段是有向线段，它的方向有首尾端点确定。

结点(NODE)，即线段的两端点，可以分为首结点和尾结点。

多边形(POLYGON),由数条线段有序的首尾连接而成。

层（LAYER）,具有相同属性的拓扑要素的组合。基本拓扑关系：

拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含拓扑邻接存在于空间图形之间同类要素之间的拓扑关系。

多边形P1和P2,P1和P3

在空间上相邻接；弧段L2，L3，和L5在空间上相邻接；结点V1与V9,V9与V4等在空间上相邻接。1354ADCbcBda弧左多边形右多边形aDCbCAcABdDA拓扑关联指存在于空间图形中的不同类要素之间的拓扑关系。

结点V9与弧段L3，L5，L6关联；多边形P1与弧段L1，L2，L3，L6关联多边形

弧p1L1、L3、L6、L7p2L2、L3、L5p3L4、L5、L6p4L7拓扑包含指存在于空间图形中同类但不同级的基本要素之间的拓扑关系。多边形P1包含多边形P4

空间数据的拓扑关系意义数据处理和空间分析具有重要的意义：根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系。拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何数据有更大的稳定性，不随地图投影而变化。利用拓扑关系有利于空间要素的查询，例如某条铁路通过哪些地区，某县与哪些县邻接。又如分析某河流能为哪些地区的居民提供水源，某湖泊周围的土地类型及对生物栖息环境作出评价等。可以根据拓扑关系重建地理实体。例如根据弧段构建多边形，实现道路的选取，进行最佳路径的选择等。矢量数据压缩技术票1垂距法；道格拉斯—普克（Douglas—Peucker)法；光栏法。1、道格拉斯——普克法(Douglas—Peucker)

基本思路是(图4-4-1)：对每一条曲线的首末点虚连一条直线，求所有点与直线的距离，并找出最大距离值dmax，用dmax与限差D相比：

若dmax＜D，这条曲线上的中间点全部舍去；

若dmax≥D，保留dmax对应的坐标点，并以该点为界，把曲线分为两部分，对这两部分重复使用该方法。空间数据的压缩处理压缩比=？2、垂距法

垂距法的基本思路是(图4-4-2)：每次顺序取曲线上的三个点，计算中间点与其它两点连线的垂线距离d，并与限差D比较。若d＜D，则中间点去掉；若d≥D，则中间点保留。然后顺序取下三个点继续处理，直到这条线结束。空间数据的压缩处理(1)

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图4-4-2垂距法示意图空间数据的压缩处理3、光栏法矢量模式与栅格模式比较p61栅格模式矢量模式优点：1、数据结构简单2、叠加操作更易实现、更有效3、能有效表达空间可变性4、便于做图像的有效增强优点：1、数据结构更严密。2、提供有效的拓扑编码，便于拓扑操作。3、图形输出美观。缺点：1、数据量大，需要压缩。2、难以表达拓扑关系。3、图形输出不美观，有锯