第三讲+GIS数据组织与结构.ppt

1、第三讲 GIS数据组织与结构,程承旗 北京大学遥感与GIS研究所,地理信息系统空间数据,GIS的主要数据为二维或三维的空间型地图数据,包括空间位置、拓扑关系和属性三个方面的内容。 点（Point）：又称为元素（Element）或象元（Pixel），是一个数据点，具有一对（x、y）坐标和至少一个属性。 线：（Line）：是具有相同属性的点的轨迹，由一个坐标对序列表示，坐标对顺序与线的开头有关，线上每个点有不多于二个邻点。 面（Area）：是年有具相同属性的点的轨迹，以（x、y）坐标对的集合表示，坐标对的排列顺序不影响面的形态，具内部点可以有多于三个的邻点，面内点具有至少一个相同属性。 区域（Re

2、gion）：空间上相邻或重叠的点、线、面要素可以按一定的地理意义组成区域。,数据库结构,关系模型（relational model）满足一定条件的二维表格 层次模型（hierarchical model）以记录类型为节点的有向树（tree），其主要特征是： （1）除根节点外，任何节点都有且 只有一个“父亲”；（2）“父”节点表示的实体与“子”节点表示的实体是一对多的联系。 网状模型（network model） 特点：1）可以有一个以上的结点没有“父”结点； 2）至少有一个结点有多于一个“父”结点； 3）结点之间可以有多种联系； 4）可以存在回路,空间数据组织与结构,栅格数据结构 矢量数据结构

3、 栅格与矢量数据结构的选择与转换 空间数据分层组织,栅格与矢量的基本概念,描述地理实体的数据本身的组织方法，称为内部数据结构。 内部数据结构基本上可分为两大类： 即矢量结构和栅格结构。,矢量数据模型与栅格数据模型比较,一、栅格数据结构,栅格数据的应用模型,栅格数据的组织方法,一、变长编码,二、四叉树编码 四叉树编码法有许多有趣的优点： 1）容易而有效地计算多边形的数量特征； 2）阵列各部分的分辩率是可变的，边界复杂部分四叉树较高即分级多，分辩率也高，而不需表示许多细节的部分则分级少，分辩率低，因而既可精确表示图形结构又可减少存贮量； 3）栅格到四叉树及四叉树到简单栅格结构的比其它压缩方法容易；

4、 4）多边形中嵌套异类小多边形的表示较方便。,矢量数据结构,点实体 线实体 面实体,栅格与矢量数据结构的选择与转换,一、矢量到栅格 栅格化过程包括以下操作： 1）将点和线实体的角点的笛卡尔坐标转换到预定分辩率和已知位置值的矩阵中； 2）利用单根扫描线或一组相连的扫描线去测试线性要素与单元边界的交叉点，并记录有多少个栅格单元穿过交叉点； 3）对多边形而言，测试过角点后，剩下线段处理，这时只要利用二次扫描就可以知道何时到达多边形的边界，度记录其位置与属性值。,从栅格单元转换到几何图形的过程称为矢量化，矢量化过程要保证以下两点： 1）拓扑转换，即保持栅格表示出的连通性与邻接性； 2）转换物体正确的外形。,二、栅格到矢量,矢量格式向栅格格式的相互转换,矢量格式向栅格格式的转换 内部点扩散法 复数积分算法 射线算法 扫描算法 边界代数算法 栅格格式向矢量格式的转换 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