空間現(xiàn)象抽象表達(dá)

1、第2章 空間現(xiàn)象抽象表達(dá) Geographic Imformation Science 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 2.1 2.1 現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知 2.2 2.2 從現(xiàn)實(shí)世界到模型世界從現(xiàn)實(shí)世界到模型世界 2.3 2.3 空間實(shí)體描述空間實(shí)體描述 2.4 2.4 空間實(shí)體矢量表達(dá)空間實(shí)體矢量表達(dá) 2.5 2.5 空間實(shí)體柵格表達(dá)空間實(shí)體柵格表達(dá) Geographic Imformation Science 2.1 2.1 現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知 n認(rèn)知科學(xué) 研究人類(lèi)感知和思維信息處理的科學(xué) n空間認(rèn)知 對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的空間屬性包括位置、大小、距離、方向、 形狀、模式、運(yùn)動(dòng)和物體內(nèi)

2、部關(guān)系的認(rèn)知，是通過(guò)獲取、 處理、存儲(chǔ)、傳遞和解譯空間信息，來(lái)獲取空間知識(shí)的 過(guò)程。 研究?jī)?nèi)容：信息的組織、地圖符號(hào)的感知響應(yīng)、地圖的 視覺(jué)比較 Geographic Imformation Science n空間類(lèi)型表現(xiàn)形式 感知空間 認(rèn)知空間 符號(hào)空間 n空間認(rèn)知模式 空間特征感知 空間對(duì)象認(rèn)知 空間格局認(rèn)知 n地理空間認(rèn)知 Geographic Imformation Science 2.1.2 2.1.2 現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)知過(guò)程現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)知過(guò)程 現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界 概念世界概念世界 數(shù)據(jù)世界數(shù)據(jù)世界 抽象過(guò)抽象過(guò) 程程 事物及其聯(lián)系事物及其聯(lián)系 實(shí)體模型實(shí)體模型 空間實(shí)體概念 信息的數(shù)據(jù)化信息

3、的數(shù)據(jù)化 Geographic Imformation Science 2.1.3 GIS2.1.3 GIS與空間認(rèn)知與空間認(rèn)知 Geographic Imformation Science 2.2 2.2 從現(xiàn)實(shí)世界到模型世界從現(xiàn)實(shí)世界到模型世界 n空間認(rèn)知的三層模型 外模式 空間概念數(shù)據(jù)模型 n基于對(duì)象模型 n場(chǎng)模型 n網(wǎng)絡(luò)模型 空間邏輯數(shù)據(jù)模型 n層次模型 n網(wǎng)絡(luò)模型 n關(guān)系模型 物理數(shù)據(jù)模型 Geographic Imformation Science n由于職業(yè)、專(zhuān)業(yè)等的不同，人們所關(guān)心的問(wèn)題、研究對(duì) 象、期望的結(jié)果等方面存在著差異，因而對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的 描述和抽象也是不同的，形成了不同

4、的用戶(hù)視圖，稱(chēng)之 為外模式。 nGIS空間數(shù)據(jù)模型由概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和 物理數(shù)據(jù)模型三個(gè)有機(jī)聯(lián)系的層次組成。 概念數(shù)據(jù)模型是關(guān)于實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的抽象概念集 邏輯數(shù)據(jù)模型是表達(dá)概念數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)實(shí)體（或記錄） 及其間關(guān)系 物理數(shù)據(jù)模型是描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的物理組織、存儲(chǔ) 路徑和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) Geographic Imformation Science n在在GISGIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個(gè)：中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個(gè)： 場(chǎng)模型場(chǎng)模型：強(qiáng)調(diào)空間要素的連續(xù)性，用于表示在二維或者 三維空間中被看作是連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。- -柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 n場(chǎng)模型表示了在二維或者三維

5、空間中被看作是連續(xù)變場(chǎng)模型表示了在二維或者三維空間中被看作是連續(xù)變 化的數(shù)據(jù)?；臄?shù)據(jù)。 基于對(duì)象（要素）的模型基于對(duì)象（要素）的模型：強(qiáng)調(diào)空間要素的離散性，可以 詳細(xì)地描述離散對(duì)象。 - -矢量數(shù)據(jù)模型矢量數(shù)據(jù)模型 n基于對(duì)象（要素）的模型強(qiáng)調(diào)了離散對(duì)象，根據(jù)它們基于對(duì)象（要素）的模型強(qiáng)調(diào)了離散對(duì)象，根據(jù)它們 的邊界線(xiàn)以及組成它們或者與它們相關(guān)的其它對(duì)象，的邊界線(xiàn)以及組成它們或者與它們相關(guān)的其它對(duì)象， 可以詳細(xì)地描述離散對(duì)象?？梢栽敿?xì)地描述離散對(duì)象。 網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型：強(qiáng)調(diào)空間要素的交互，如水系、交通網(wǎng)絡(luò)。 n網(wǎng)絡(luò)模型表示了特殊對(duì)象之間的交互，如水或者交通網(wǎng)絡(luò)模型表示了特殊對(duì)象之間的交互，如

6、水或者交通 流。流。 Geographic Imformation Science OpenGISOpenGIS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 nOpenGISOpenGIS Open Geodata Interoperation Specification,OGIS-Open Geodata Interoperation Specification,OGIS-開(kāi)放的地理開(kāi)放的地理 數(shù)據(jù)互操作規(guī)范數(shù)據(jù)互操作規(guī)范 由美國(guó)由美國(guó)OGC(OpenGISOGC(OpenGIS協(xié)會(huì)，協(xié)會(huì)，OpenGIS Consortium)OpenGIS Consortium)提出。提出。 nOGCOGC是一個(gè)非贏利性組織是一個(gè)非贏利性組

7、織 目的是促進(jìn)采用新的技術(shù)和商業(yè)方式來(lái)提高地理信息處理目的是促進(jìn)采用新的技術(shù)和商業(yè)方式來(lái)提高地理信息處理 的互操作性的互操作性(Interoperability)(Interoperability)，OGCOGC會(huì)員主要包括會(huì)員主要包括GISGIS相關(guān)相關(guān) 的計(jì)算機(jī)硬件和軟件制造商（包括的計(jì)算機(jī)硬件和軟件制造商（包括ESRI, ESRI, Intergraph,MapInfoIntergraph,MapInfo等知名等知名GISGIS軟件開(kāi)發(fā)商），數(shù)據(jù)生產(chǎn)商軟件開(kāi)發(fā)商），數(shù)據(jù)生產(chǎn)商 以及一些高等院校，政府部門(mén)等，其技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)具體以及一些高等院校，政府部門(mén)等，其技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)具體 標(biāo)準(zhǔn)的制定

8、工作。標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。 Geographic Imformation Science nOpenGISOpenGIS的目標(biāo)的目標(biāo) 制定一個(gè)規(guī)范，使得應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者可以在單一的環(huán)境和制定一個(gè)規(guī)范，使得應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者可以在單一的環(huán)境和 單一的工作流中，使用分布于網(wǎng)上的任何地理數(shù)據(jù)和地理單一的工作流中，使用分布于網(wǎng)上的任何地理數(shù)據(jù)和地理 處理。處理。 它致力于消除地理信息應(yīng)用（如地理信息系統(tǒng)，遙感，土它致力于消除地理信息應(yīng)用（如地理信息系統(tǒng)，遙感，土 地信息系統(tǒng)，自動(dòng)制圖地信息系統(tǒng)，自動(dòng)制圖/ /設(shè)施管理設(shè)施管理(AM/FM)(AM/FM)系統(tǒng)）之間以系統(tǒng)）之間以 及地理應(yīng)用與其它信息技術(shù)應(yīng)用之間的

9、藩籬，建立一個(gè)無(wú)及地理應(yīng)用與其它信息技術(shù)應(yīng)用之間的藩籬，建立一個(gè)無(wú) “邊界邊界”的、分布的、基于構(gòu)件的地理數(shù)據(jù)互操作環(huán)境，的、分布的、基于構(gòu)件的地理數(shù)據(jù)互操作環(huán)境， 與傳統(tǒng)的地理信息處理技術(shù)相比，基于該規(guī)范的與傳統(tǒng)的地理信息處理技術(shù)相比，基于該規(guī)范的GISGIS軟件軟件 將具有很好的可擴(kuò)展性、可升級(jí)性、可移植性、開(kāi)放性、將具有很好的可擴(kuò)展性、可升級(jí)性、可移植性、開(kāi)放性、 互操作性和易用性?；ゲ僮餍院鸵子眯?。 Geographic Imformation Science 空間認(rèn)知九層抽象模型空間認(rèn)知九層抽象模型 Geographic Imformation Science 2.3 2.3 空間實(shí)

10、體描述空間實(shí)體描述 n什么是空間實(shí)體？什么是空間實(shí)體？ 具有確定的位置和形態(tài)特征并具有地理意義的地理空間具有確定的位置和形態(tài)特征并具有地理意義的地理空間 的物體。的物體。 n確定的位置和形態(tài)特征：至少在給定的時(shí)刻，空間實(shí)確定的位置和形態(tài)特征：至少在給定的時(shí)刻，空間實(shí) 體具有確定的形態(tài)。體具有確定的形態(tài)。 n“確定的形態(tài)確定的形態(tài)”不意味著空間實(shí)體必須是可見(jiàn)的、可不意味著空間實(shí)體必須是可見(jiàn)的、可 觸及的實(shí)體，也可以是不可見(jiàn)的。觸及的實(shí)體，也可以是不可見(jiàn)的。 n地理意義：在特定的地學(xué)應(yīng)用環(huán)境中，被確認(rèn)為有分地理意義：在特定的地學(xué)應(yīng)用環(huán)境中，被確認(rèn)為有分 析的必要。析的必要。 舉例舉例 n河流、道路

11、、城市河流、道路、城市可見(jiàn)可見(jiàn) n境界、航線(xiàn)境界、航線(xiàn)不可見(jiàn)不可見(jiàn) Geographic Imformation Science n空間實(shí)體的基本類(lèi)型空間實(shí)體的基本類(lèi)型 點(diǎn)點(diǎn) n延展度為延展度為0 0的空間實(shí)體的空間實(shí)體 線(xiàn)線(xiàn) n延展度為延展度為1 1的空間實(shí)體，有一定范圍的點(diǎn)元素集合，表的空間實(shí)體，有一定范圍的點(diǎn)元素集合，表 示相同專(zhuān)題點(diǎn)的連續(xù)軌跡示相同專(zhuān)題點(diǎn)的連續(xù)軌跡 面面 n延展度為延展度為2 2的空間實(shí)體，表示平面區(qū)域大范圍連續(xù)分布的空間實(shí)體，表示平面區(qū)域大范圍連續(xù)分布 的特征的特征 體體 n延展度為延展度為3 3的空間實(shí)體，的空間實(shí)體，3D3D空間中有界面的基本幾何元空間中有界面的基

12、本幾何元 素素 Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science 點(diǎn)實(shí)體點(diǎn)實(shí)體 Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science 線(xiàn)實(shí)體線(xiàn)實(shí)體 Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science

13、 Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science 2.3.2 2.3.2 基于對(duì)象的描述基于對(duì)象的描述 n基于對(duì)象的空間模型基于對(duì)象的空間模型 將研究的整個(gè)地理空間看成一個(gè)域，地理實(shí)體和現(xiàn)象作將研究的整個(gè)地理空間看成一個(gè)域，地理實(shí)體和現(xiàn)象作 為獨(dú)立對(duì)象分布在該空域中。為獨(dú)立對(duì)象分布在該空域中。 強(qiáng)調(diào)個(gè)體現(xiàn)象強(qiáng)調(diào)個(gè)體現(xiàn)象 主要描述不連續(xù)的，或具有確定邊界的地理現(xiàn)象。主要描述不連續(xù)的，或具有確定邊界的地理現(xiàn)象。 n與土地和財(cái)產(chǎn)的擁有者記錄有關(guān)的應(yīng)用與土地和財(cái)產(chǎn)的擁有者記錄有關(guān)的應(yīng)用 n江河，建筑物，管理區(qū)域江河，建筑物，管

14、理區(qū)域 n對(duì)象的特點(diǎn)對(duì)象的特點(diǎn) 被識(shí)別被識(shí)別 重要（與問(wèn)題相關(guān)）重要（與問(wèn)題相關(guān)） 可被描述（有特征）可被描述（有特征） Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science 2.2.32.2.3基于場(chǎng)的描述基于場(chǎng)的描述 n基于場(chǎng)的空間模型基于場(chǎng)的空間模型 把地理空間的事物和現(xiàn)象作為連續(xù)的變量來(lái)看待，任意把地理空間的事物和現(xiàn)象作為連續(xù)的變量來(lái)看待，任意 指定的空間位置都對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的屬性值指定的空間位置都對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的屬性值 適用于具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的現(xiàn)象適用于具有一定空間內(nèi)連續(xù)分布特點(diǎn)的現(xiàn)象 n地表的溫度、土壤的濕

15、度地表的溫度、土壤的濕度 根據(jù)應(yīng)用不同，場(chǎng)可以表現(xiàn)為二維或三維根據(jù)應(yīng)用不同，場(chǎng)可以表現(xiàn)為二維或三維 n例：空氣污染物在空間中的分布例：空氣污染物在空間中的分布三維三維 Geographic Imformation Science n場(chǎng)模型的主要類(lèi)型場(chǎng)模型的主要類(lèi)型 均勻離散點(diǎn)柵格（均勻網(wǎng)格） 多邊形TIN等高線(xiàn) 隨機(jī)離散點(diǎn) Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science n場(chǎng)模型場(chǎng)模型 根據(jù)屬性的表示方法根據(jù)屬性的表示方法 n空間框架空間框架 n場(chǎng)函數(shù)場(chǎng)函數(shù) n場(chǎng)操作場(chǎng)操作 局部操作局部操作 聚焦操作聚焦操作 區(qū)域操作

16、區(qū)域操作 Geographic Imformation Science 舉例舉例 Geographic Imformation Science n場(chǎng)的特征場(chǎng)的特征 空間結(jié)構(gòu)特征和屬性域空間結(jié)構(gòu)特征和屬性域 n空間結(jié)構(gòu)：規(guī)則的或不規(guī)則的，分辨率和位置誤空間結(jié)構(gòu)：規(guī)則的或不規(guī)則的，分辨率和位置誤 差十分重要。差十分重要。 n屬性域：數(shù)值包括名稱(chēng)、序數(shù)、間隔和比率；支屬性域：數(shù)值包括名稱(chēng)、序數(shù)、間隔和比率；支 持空值。持空值。 連續(xù)的、可微的、離散的連續(xù)的、可微的、離散的 Geographic Imformation Science 各向同性和各向異性各向同性和各向異性 n空間場(chǎng)內(nèi)部的各種性質(zhì)是否隨

17、方向的變化而發(fā)空間場(chǎng)內(nèi)部的各種性質(zhì)是否隨方向的變化而發(fā) 生變化生變化 n空間場(chǎng)可以分為各向同性場(chǎng)和各向異性場(chǎng)空間場(chǎng)可以分為各向同性場(chǎng)和各向異性場(chǎng) 空間自相關(guān)空間自相關(guān) n空間場(chǎng)中數(shù)值聚集程度的度量?？臻g場(chǎng)中數(shù)值聚集程度的度量。 n描述某一位置上的屬性值與相鄰位置上的屬性描述某一位置上的屬性值與相鄰位置上的屬性 值之間的關(guān)系值之間的關(guān)系 Geographic Imformation Science 對(duì)象模型和場(chǎng)模型對(duì)象模型和場(chǎng)模型小結(jié)小結(jié) n不互相排斥，可以共存不互相排斥，可以共存 在在GISGIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用上 經(jīng)常采用兩者集合經(jīng)常采用兩者集合 例如例如 n降雨區(qū)域范

18、圍在特征上是降雨區(qū)域范圍在特征上是 場(chǎng)模型場(chǎng)模型 n降雨量數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)在空降雨量數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)在空 間上是分散的，無(wú)規(guī)律的間上是分散的，無(wú)規(guī)律的 對(duì)象模型對(duì)象模型 n不同的思維方式不同的思維方式 n不同的數(shù)據(jù)表示方法不同的數(shù)據(jù)表示方法 對(duì)象模型對(duì)象模型矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 場(chǎng)模型場(chǎng)模型柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 現(xiàn)實(shí)世界 選擇要素 選擇一個(gè)位置 要素模型 場(chǎng)模型 它在哪里 那里怎么樣 數(shù)據(jù) Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science 2.4 2.4 空間實(shí)體矢量表達(dá)空間實(shí)體矢量表達(dá) n矢量方法強(qiáng)調(diào)了離散現(xiàn)象的存在，

19、由邊界線(xiàn)（點(diǎn)、矢量方法強(qiáng)調(diào)了離散現(xiàn)象的存在，由邊界線(xiàn)（點(diǎn)、 線(xiàn)、面）來(lái)確定邊界，因此可以看成是基于要素的。線(xiàn)、面）來(lái)確定邊界，因此可以看成是基于要素的。 n矢量數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)象看作原形實(shí)體的集合，且組成矢量數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)象看作原形實(shí)體的集合，且組成 空間實(shí)體。在二維模型內(nèi)，原型實(shí)體是點(diǎn)、線(xiàn)和面；空間實(shí)體。在二維模型內(nèi)，原型實(shí)體是點(diǎn)、線(xiàn)和面； 而在三維中，原型也包括表面和體。而在三維中，原型也包括表面和體。 矢量數(shù)據(jù)模型的表達(dá)矢量數(shù)據(jù)模型的表達(dá) n通過(guò)記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線(xiàn)、通過(guò)記錄坐標(biāo)的方式盡可能精確地表示點(diǎn)、線(xiàn)、 面等地理實(shí)體。面等地理實(shí)體。 點(diǎn)：由一對(duì)地理坐標(biāo)定義點(diǎn)：由一對(duì)地理坐

20、標(biāo)定義 線(xiàn)：用一連串有序的兩個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)對(duì)集合表達(dá)對(duì)線(xiàn)：用一連串有序的兩個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)對(duì)集合表達(dá)對(duì) 于本身寬度在研究中可以忽略的線(xiàn)狀空間對(duì)象。于本身寬度在研究中可以忽略的線(xiàn)狀空間對(duì)象。 面：通過(guò)對(duì)邊界線(xiàn)的定義來(lái)進(jìn)行面：通過(guò)對(duì)邊界線(xiàn)的定義來(lái)進(jìn)行 Geographic Imformation Science 矢量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)的特點(diǎn) n定位明顯定位明顯 其定位是根據(jù)坐標(biāo)直接存儲(chǔ)的，無(wú)需任何推算其定位是根據(jù)坐標(biāo)直接存儲(chǔ)的，無(wú)需任何推算 n屬性隱含屬性隱含 屬性則一般存于文件頭或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中某些特定的位置上屬性則一般存于文件頭或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中某些特定的位置上 n優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) n方便的表達(dá)空間實(shí)體

21、之間的拓?fù)淇臻g關(guān)系，圖形精度方便的表達(dá)空間實(shí)體之間的拓?fù)淇臻g關(guān)系，圖形精度 高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小、容易定義和操作單個(gè)目標(biāo)、方便高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小、容易定義和操作單個(gè)目標(biāo)、方便 實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換和距離計(jì)算等實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換和距離計(jì)算等 缺點(diǎn)缺點(diǎn) n缺乏與遙感及數(shù)字地面模型直接結(jié)合的能力，難于處缺乏與遙感及數(shù)字地面模型直接結(jié)合的能力，難于處 理疊置操作理疊置操作 Geographic Imformation Science 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) n利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線(xiàn)、面及其組合體來(lái)利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)、線(xiàn)、面及其組合體來(lái) 表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組

22、織方式。 SpaghettiSpaghetti（面條）結(jié)構(gòu)（面條）結(jié)構(gòu) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) Geographic Imformation Science 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)- -非拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) n空間數(shù)據(jù)按照基本的空間對(duì)象為單元進(jìn)行單獨(dú)組織，空間數(shù)據(jù)按照基本的空間對(duì)象為單元進(jìn)行單獨(dú)組織， 用一系列坐標(biāo)串表示地物，記錄空間實(shí)體的形狀信用一系列坐標(biāo)串表示地物，記錄空間實(shí)體的形狀信 息，不考慮空間實(shí)體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系等拓?fù)潢P(guān)系。息，不考慮空間實(shí)體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系等拓?fù)潢P(guān)系。 n拓?fù)潢P(guān)系需要經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算得出拓?fù)潢P(guān)系需要經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算得出 n適用于制圖系統(tǒng)適用于制圖系統(tǒng) Geographic Imf

23、ormation Science 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)- -非拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) nSpaghettiSpaghetti結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 面向多邊形組織數(shù)據(jù)，將多邊形看作是線(xiàn)的簡(jiǎn)單閉合，不面向多邊形組織數(shù)據(jù)，將多邊形看作是線(xiàn)的簡(jiǎn)單閉合，不 屬于任何多邊形的線(xiàn)和點(diǎn)，另外組織。屬于任何多邊形的線(xiàn)和點(diǎn)，另外組織。 采用坐標(biāo)序列法進(jìn)行編碼采用坐標(biāo)序列法進(jìn)行編碼 Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science n主要特點(diǎn)主要特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編碼容易，直觀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編碼容易，直觀，便于屏幕顯 示 缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)冗余，可能導(dǎo)致公共邊出現(xiàn)微

24、缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)冗余，可能導(dǎo)致公共邊出現(xiàn)微 小間隙或重疊；缺乏多邊形鄰域信息，和小間隙或重疊；缺乏多邊形鄰域信息，和 圖形拓?fù)潢P(guān)系；圖形拓?fù)潢P(guān)系； 一般在計(jì)算機(jī)制圖中使用；一般在計(jì)算機(jī)制圖中使用； Geographic Imformation Science 實(shí)例實(shí)例ESRI ShapefileESRI Shapefile nESRI ShapefileESRI Shapefile（shpshp） 美國(guó)美國(guó)ESRIESRI公司開(kāi)發(fā)的空間數(shù)據(jù)開(kāi)放格式。該文件格式已公司開(kāi)發(fā)的空間數(shù)據(jù)開(kāi)放格式。該文件格式已 經(jīng)成為了地理信息軟件界的一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)成為了地理信息軟件界的一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn) nESRI shapef

25、ileESRI shapefile基本文件基本文件 * *.shp: .shp: 主文件（圖形文件）主文件（圖形文件） n保存元素的幾何實(shí)體保存元素的幾何實(shí)體 ，坐標(biāo)文件，坐標(biāo)文件 * *.dbf.dbf：DBASEDBASE表（屬性文件）表（屬性文件） n保存關(guān)于元素的屬性信息保存關(guān)于元素的屬性信息 * *.shx.shx：索引文件：索引文件 n保存幾何實(shí)體索引保存幾何實(shí)體索引 Geographic Imformation Science nShpShp 主文件是一個(gè)直接存取，變長(zhǎng)度記錄的文件，其中每個(gè)記主文件是一個(gè)直接存取，變長(zhǎng)度記錄的文件，其中每個(gè)記 錄描述構(gòu)成一個(gè)地理實(shí)體（錄描述構(gòu)成一

26、個(gè)地理實(shí)體（FeatureFeature）的所有）的所有verticesvertices坐標(biāo)值。坐標(biāo)值。 n索引文件索引文件 每條記錄包含對(duì)應(yīng)主文件記錄距離主文件頭開(kāi)始的偏移量每條記錄包含對(duì)應(yīng)主文件記錄距離主文件頭開(kāi)始的偏移量 ndBASEdBASE表包含表包含SHPSHP文件中每一個(gè)文件中每一個(gè)FeatureFeature的特征屬性，的特征屬性， 表中幾何記錄和屬性數(shù)據(jù)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系是基表中幾何記錄和屬性數(shù)據(jù)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系是基 于記錄數(shù)目的于記錄數(shù)目的IDID。 在在dBASEdBASE文件中的屬性記錄必須和主文件中的記錄順序是文件中的屬性記錄必須和主文件中的記錄順序是 相同的。相同

27、的。 n圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過(guò)索引號(hào)建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過(guò)索引號(hào)建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān) 系。系。 Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science shp文件實(shí)體類(lèi)型（Shape Type） n0 Null Shape0 Null Shape n1 Point1 Point n3 PolyLine3 PolyLine n5 Polygon5 Polygon n8 MultiPoint8 MultiPoint n11 PointZ11 PointZ n13 PolyLineZ13 PolyLineZ n15 Po

28、lygonZ15 PolygonZ n18 MultiPointZ18 MultiPointZ n21 PointM21 PointM n23 PolyLineM23 PolyLineM n25 PolygonM25 PolygonM n28 MultiPointM28 MultiPointM n31 MultiPatch31 MultiPatch Geographic Imformation Science shpshp文件記錄組成文件記錄組成 n變長(zhǎng)度空間數(shù)據(jù)變長(zhǎng)度空間數(shù)據(jù) 有多條記錄組成有多條記錄組成 n記錄組成記錄組成 固定長(zhǎng)度的記錄頭固定長(zhǎng)度的記錄頭 變長(zhǎng)度記錄內(nèi)容（空間坐標(biāo)對(duì)）變長(zhǎng)

29、度記錄內(nèi)容（空間坐標(biāo)對(duì)） Geographic Imformation Science shpshp文件記錄頭的內(nèi)容文件記錄頭的內(nèi)容 n記錄頭的內(nèi)容記錄頭的內(nèi)容 記錄號(hào)（記錄號(hào)（Record NumberRecord Number），從），從1 1開(kāi)始開(kāi)始 坐標(biāo)記錄長(zhǎng)度（坐標(biāo)記錄長(zhǎng)度（Content LengthContent Length），）， 1616位字位字 n記錄內(nèi)容記錄內(nèi)容 目標(biāo)的幾何類(lèi)型（目標(biāo)的幾何類(lèi)型（ShapeTypeShapeType） 具體的坐標(biāo)記錄（具體的坐標(biāo)記錄（X X，Y Y），主要包括空），主要包括空ShapeShape記錄，點(diǎn)記記錄，點(diǎn)記 錄，線(xiàn)記錄和多邊形記錄

30、。錄，線(xiàn)記錄和多邊形記錄。 Geographic Imformation Science n點(diǎn)記錄點(diǎn)記錄 PointPoint Double X Double X Double Y Double Y Geographic Imformation Science n線(xiàn)記錄線(xiàn)記錄 LineLine Double4 BoxDouble4 Box Integer NumPansInteger NumPans Integer NumPointsInteger NumPoints IntegerNumPans PartsIntegerNumPans Parts IntegerNumPoints Point

31、sIntegerNumPoints Points Geographic Imformation Science n面記錄面記錄 PolygonPolygon Double4 BoxDouble4 Box Integer NumPansInteger NumPans Integer NumPointsInteger NumPoints IntegerNumPans PartsIntegerNumPans Parts IntegerNumPoints PointsIntegerNumPoints Points Geographic Imformation Science 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-

32、 -拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) n從抽象概念來(lái)理解其中圖形元素間的相互關(guān)系，不從抽象概念來(lái)理解其中圖形元素間的相互關(guān)系，不 考慮結(jié)點(diǎn)和線(xiàn)段坐標(biāo)，只注意它們的相鄰和連接關(guān)考慮結(jié)點(diǎn)和線(xiàn)段坐標(biāo)，只注意它們的相鄰和連接關(guān) 系系 n在拓?fù)淠Ｐ椭?，空間目標(biāo)的拓?fù)鋵傩允窃谠谕負(fù)淠Ｐ椭?，空間目標(biāo)的拓?fù)鋵傩允窃赟paghettiSpaghetti 模型空間坐標(biāo)基礎(chǔ)上定義的，在地理信息系統(tǒng)中，模型空間坐標(biāo)基礎(chǔ)上定義的，在地理信息系統(tǒng)中， 拓?fù)渖梢馕吨o拓?fù)渖梢馕吨oSpaghettiSpaghetti文件增加拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)文件增加拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) Geographic Imformation Science n弧段是最基本的空間數(shù)據(jù)

33、單元之一，每個(gè)弧段包含兩個(gè)結(jié)弧段是最基本的空間數(shù)據(jù)單元之一，每個(gè)弧段包含兩個(gè)結(jié) 點(diǎn)點(diǎn)起結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)，起結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)定義了弧段的方向，起結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)，起結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)定義了弧段的方向， 從而也定義了該弧段的左右多邊形；在結(jié)點(diǎn)之間有零個(gè)或多從而也定義了該弧段的左右多邊形；在結(jié)點(diǎn)之間有零個(gè)或多 個(gè)拐點(diǎn)，弧段的長(zhǎng)度和形狀由結(jié)點(diǎn)和拐點(diǎn)的坐標(biāo)所決定；個(gè)拐點(diǎn)，弧段的長(zhǎng)度和形狀由結(jié)點(diǎn)和拐點(diǎn)的坐標(biāo)所決定； n多邊形由一系列的相互連結(jié)的弧段組成，并通過(guò)其內(nèi)部的唯多邊形由一系列的相互連結(jié)的弧段組成，并通過(guò)其內(nèi)部的唯 一標(biāo)識(shí)點(diǎn)來(lái)標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)碼和該多邊形屬性表中的標(biāo)一標(biāo)識(shí)點(diǎn)來(lái)標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)碼和該多邊形屬性表中的

34、標(biāo) 識(shí)碼相一致，由此建立的多邊形空間信息和屬性信息的關(guān)系。識(shí)碼相一致，由此建立的多邊形空間信息和屬性信息的關(guān)系。 n結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)(Node)(Node)定義為弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)或幾條線(xiàn)的交點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)定義為弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)或幾條線(xiàn)的交點(diǎn)。結(jié)點(diǎn) 和拐點(diǎn)的差別在于結(jié)點(diǎn)具有拓?fù)涮卣?，用于表示弧段是否相和拐點(diǎn)的差別在于結(jié)點(diǎn)具有拓?fù)涮卣?，用于表示弧段是否?連，而拐點(diǎn)沒(méi)有拓?fù)涮卣鳎皇潜硎玖嘶《蔚奈恢煤托螤顚龠B，而拐點(diǎn)沒(méi)有拓?fù)涮卣?，只是表示了弧段的位置和形狀?性。性。 Geographic Imformation Science n最基本的拓?fù)潢P(guān)系最基本的拓?fù)潢P(guān)系 關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián) 鄰接鄰接 包含包含 Geograph

35、ic Imformation Science n拓?fù)潢P(guān)系的表示拓?fù)潢P(guān)系的表示 結(jié)點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系結(jié)點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系 線(xiàn)拓?fù)潢P(guān)系線(xiàn)拓?fù)潢P(guān)系 多邊形拓?fù)潢P(guān)系多邊形拓?fù)潢P(guān)系 Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science 表中數(shù)字前負(fù)號(hào)為相反方向 e b d c 4 1 3 2 5 A B C 7 6 D a a: 結(jié)點(diǎn)號(hào)A: 多邊形號(hào)1: 弧段號(hào) 弧段數(shù)字化方向 弧弧-面拓?fù)涿嫱負(fù)?弧段弧段左面左面右面右面 1AO 2AB 3CA 4OC 5CD 6BD 7BO 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)- -弧拓?fù)浠⊥負(fù)?結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)弧弧 a-1,-3,-4 b2,3,

36、-5 c1,-2,-7 d4,5,7 e-6 面面-弧拓?fù)浠⊥負(fù)?面號(hào)面號(hào)弧數(shù)弧數(shù)弧號(hào)弧號(hào) A3-1,-2,3 B42,-7,5,-6 C3-3,-5,4 D16 弧弧-結(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)點(diǎn)拓?fù)?弧段弧段起起 點(diǎn)點(diǎn) 終終 點(diǎn)點(diǎn) 1ca 2bc 3ba 4da 5dB 6ee 7dc Geographic Imformation Science n主要特點(diǎn)主要特點(diǎn) 消除相鄰多邊形之間的重復(fù)線(xiàn)消除相鄰多邊形之間的重復(fù)線(xiàn) 拓?fù)湫畔⑴c空間坐標(biāo)分開(kāi)存儲(chǔ)拓?fù)湫畔⑴c空間坐標(biāo)分開(kāi)存儲(chǔ) 拓?fù)浔肀仨氃谝婚_(kāi)始就創(chuàng)建，需要花費(fèi)一定的時(shí)間和空間拓?fù)浔肀仨氃谝婚_(kāi)始就創(chuàng)建，需要花費(fèi)一定的時(shí)間和空間 一些簡(jiǎn)單操作處理比較慢一些簡(jiǎn)單操

37、作處理比較慢 Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science 2.5 2.5 空間實(shí)體柵格表達(dá)空間實(shí)體柵格表達(dá) n柵格數(shù)據(jù)模型柵格數(shù)據(jù)模型 把空間看作像元把空間看作像元(pixel)(pixel)的劃分，每個(gè)像元都與分類(lèi)或者標(biāo)的劃分，每個(gè)像元都與分類(lèi)或者標(biāo) 識(shí)所包含的現(xiàn)象的一個(gè)記錄有關(guān)。識(shí)所包含的現(xiàn)象的一個(gè)記錄有關(guān)。 n像元具有固定的尺寸和位置像元具有固定的尺寸和位置 n像元的大小影響精度像元的大小影響精度 n特點(diǎn)特點(diǎn) 每個(gè)柵格中的像元位置被預(yù)先確定每個(gè)柵格中的像元位置被預(yù)先確定 n方便重疊運(yùn)算方便重疊運(yùn)算 Geogr

38、aphic Imformation Science 2.4.1 2.4.1 柵格格式及結(jié)構(gòu)柵格格式及結(jié)構(gòu) n柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì) n規(guī)則像元陣列表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，規(guī)則像元陣列表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織， 用每個(gè)像元的行列號(hào)確定位置用每個(gè)像元的行列號(hào)確定位置 n用每個(gè)像元的值表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。用每個(gè)像元的值表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。 柵格結(jié)構(gòu)表示的地表是柵格結(jié)構(gòu)表示的地表是不連續(xù)不連續(xù)的，是的，是量化量化和和近似離散近似離散的的 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。 每一個(gè)單元格對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的地塊。每一個(gè)單元格對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的地塊。 Geog

39、raphic Imformation Science 六邊形六邊形 Real world 網(wǎng)格網(wǎng)格 點(diǎn)點(diǎn) 線(xiàn)線(xiàn) 面面 屬性值屬性值 =0 =1 =2 =3 行行 列列 三角形三角形 Geographic Imformation Science 空間實(shí)體的表示方法空間實(shí)體的表示方法 n點(diǎn)實(shí)體：點(diǎn)實(shí)體：表示為一個(gè)像元；表示為一個(gè)像元； n線(xiàn)實(shí)體：線(xiàn)實(shí)體：表示為在一定方向上連接成串的相鄰像元表示為在一定方向上連接成串的相鄰像元 的集合；的集合； n面實(shí)體：面實(shí)體：表示為聚集在一起的相鄰像元的集合。表示為聚集在一起的相鄰像元的集合。 Geographic Imformation Science 柵格數(shù)

40、據(jù)舉例柵格數(shù)據(jù)舉例 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 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

41、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 （a）點(diǎn)）點(diǎn) （b）線(xiàn)）線(xiàn) （c）面）面 Geographic Imformation Science 柵格的形狀、尺寸及相關(guān)問(wèn)題柵格的形狀、尺寸及相關(guān)問(wèn)題 n柵格數(shù)據(jù)單元格經(jīng)常是矩形（主要是正方形）的，柵格數(shù)據(jù)單元格經(jīng)常是矩形（主要是正方形）的， 但并不是必須如此。其單元格形狀可以隨應(yīng)用的需但并不是必須如此。其單元格形狀可以隨應(yīng)用的需 要進(jìn)行具體設(shè)定，比如設(shè)置為三角形。要進(jìn)行具體設(shè)定，比如設(shè)置為三角形。 n

42、柵格數(shù)據(jù)的比例尺柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格大小與地表相應(yīng)單元大就是柵格大小與地表相應(yīng)單元大 小之比。小之比。 n柵格尺寸越小，其分辨率越高，數(shù)據(jù)量也越大。柵格尺寸越小，其分辨率越高，數(shù)據(jù)量也越大。 Geographic Imformation Science 柵格的形狀、尺寸及相關(guān)問(wèn)題（續(xù)）柵格的形狀、尺寸及相關(guān)問(wèn)題（續(xù)） n由于柵格結(jié)構(gòu)對(duì)地表的離散，在計(jì)算面積、長(zhǎng)度、由于柵格結(jié)構(gòu)對(duì)地表的離散，在計(jì)算面積、長(zhǎng)度、 距離、形狀等空間指標(biāo)時(shí)，若距離、形狀等空間指標(biāo)時(shí)，若柵格尺寸較大，則造柵格尺寸較大，則造 成較大的誤差成較大的誤差 。 n由于柵格單元中存在多種地物，而數(shù)據(jù)中常常只記由于柵格單元中存在

43、多種地物，而數(shù)據(jù)中常常只記 錄一個(gè)屬性值，這會(huì)導(dǎo)致屬性誤差。錄一個(gè)屬性值，這會(huì)導(dǎo)致屬性誤差。 注意：遙感數(shù)據(jù)中的注意：遙感數(shù)據(jù)中的“混合像元混合像元”問(wèn)題。問(wèn)題。 Geographic Imformation Science 柵格數(shù)據(jù)：坐標(biāo)系與描述參數(shù) Y：列：列 X：行：行 西南角格網(wǎng)坐標(biāo)西南角格網(wǎng)坐標(biāo) （XWS，YWS） 格網(wǎng)分辨率格網(wǎng)分辨率 有著統(tǒng)一的定位參照系。每個(gè)空間單元只有著統(tǒng)一的定位參照系。每個(gè)空間單元只 記錄其屬性值，而不記錄它的坐標(biāo)值。記錄其屬性值，而不記錄它的坐標(biāo)值。 Geographic Imformation Science n采用柵格模型的采用柵格模型的GISGIS，

44、通常應(yīng)用，通常應(yīng)用分層分層的方法。在每的方法。在每 個(gè)圖層中柵格像元記錄了特殊的現(xiàn)象的存在。每個(gè)個(gè)圖層中柵格像元記錄了特殊的現(xiàn)象的存在。每個(gè) 像元的值表明了在已知類(lèi)中現(xiàn)象的分類(lèi)情況。像元的值表明了在已知類(lèi)中現(xiàn)象的分類(lèi)情況。 n 柵格模型的一個(gè)重要特征就是每個(gè)柵格中的像元的柵格模型的一個(gè)重要特征就是每個(gè)柵格中的像元的 位置是預(yù)先確定的，描述同一區(qū)域的不同現(xiàn)象的柵位置是預(yù)先確定的，描述同一區(qū)域的不同現(xiàn)象的柵 格數(shù)據(jù)之間很容易進(jìn)行邏輯運(yùn)算。格數(shù)據(jù)之間很容易進(jìn)行邏輯運(yùn)算。 Geographic Imformation Science Geographic Imformation Science n柵格

45、數(shù)據(jù)的特點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 屬性明顯屬性明顯 n數(shù)據(jù)中直接記錄了數(shù)據(jù)屬性或指向數(shù)據(jù)屬性的指針，數(shù)據(jù)中直接記錄了數(shù)據(jù)屬性或指向數(shù)據(jù)屬性的指針， 因而我們可以直接得到地物的屬性代碼因而我們可以直接得到地物的屬性代碼 定位隱含定位隱含 n所在位置則根據(jù)行列號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)，也就是所在位置則根據(jù)行列號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)，也就是 說(shuō)定位是根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中的位置得到的。說(shuō)定位是根據(jù)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中的位置得到的。 n柵格結(jié)構(gòu)是按一定的規(guī)則排列的，所表示的實(shí)體的柵格結(jié)構(gòu)是按一定的規(guī)則排列的，所表示的實(shí)體的 位置很容易隱含在網(wǎng)格文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中位置很容易隱含在網(wǎng)格文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中 Geographic Imfor

46、mation Science n柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn)柵格數(shù)據(jù)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) n結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，算法簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，修改，直觀結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，算法簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，修改，直觀 n易于同遙感影像結(jié)合處理易于同遙感影像結(jié)合處理 缺點(diǎn)缺點(diǎn) n像元大小限制精度像元大小限制精度 屬性方面的偏差屬性方面的偏差 形態(tài)方面的畸形形態(tài)方面的畸形 Geographic Imformation Science 2.5.2 2.5.2 柵格數(shù)據(jù)取值柵格數(shù)據(jù)取值 n原則原則 盡量保持地表的真實(shí)性，保證最大的信息容量。盡量保持地表的真實(shí)性，保證最大的信息容量。 n注意注意 每一個(gè)單元可能對(duì)應(yīng)多個(gè)地物種類(lèi)或多個(gè)屬性值。比如每一個(gè)單

47、元可能對(duì)應(yīng)多個(gè)地物種類(lèi)或多個(gè)屬性值。比如 遙感圖像中的遙感圖像中的“混合像元混合像元”。 n常用方法常用方法 中心點(diǎn)法中心點(diǎn)法 面積占優(yōu)法面積占優(yōu)法 重要性法重要性法 百分比法百分比法 Geographic Imformation Science 確定方法確定方法1 1 n中心點(diǎn)法中心點(diǎn)法 處理方法處理方法 n用處于柵格中心處的地物類(lèi)型或現(xiàn)象特性決定柵格代用處于柵格中心處的地物類(lèi)型或現(xiàn)象特性決定柵格代 碼碼 常用于具有連續(xù)分布特性的地理要素常用于具有連續(xù)分布特性的地理要素 n如降雨量分布、人口密度圖等。如降雨量分布、人口密度圖等。 例如例如：中心點(diǎn)：中心點(diǎn)O落在代碼落在代碼 為為C的地物范圍內(nèi)

48、，按中的地物范圍內(nèi)，按中 心點(diǎn)法的規(guī)則，該矩形心點(diǎn)法的規(guī)則，該矩形 區(qū)域相應(yīng)的柵格單元代區(qū)域相應(yīng)的柵格單元代 碼為碼為C Geographic Imformation Science 確定方法確定方法2 2 n面積占優(yōu)法面積占優(yōu)法 處理方法處理方法 n以占柵格區(qū)域面積比例最大的地物類(lèi)型或現(xiàn)象特性決以占柵格區(qū)域面積比例最大的地物類(lèi)型或現(xiàn)象特性決 定柵格單元的代碼定柵格單元的代碼 面積占優(yōu)法常用于分類(lèi)較細(xì)，地物類(lèi)別斑塊較小的情況面積占優(yōu)法常用于分類(lèi)較細(xì)，地物類(lèi)別斑塊較小的情況 例如例如：所示的例子中，：所示的例子中， 顯見(jiàn)顯見(jiàn)B類(lèi)地物所占面積最類(lèi)地物所占面積最 大，故相應(yīng)柵格代碼定大，故相應(yīng)柵格代

49、碼定 為為B Geographic Imformation Science 確定方法確定方法3 3 n重要性法重要性法 處理方法處理方法 n根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性，選取最重要的地物類(lèi)根據(jù)柵格內(nèi)不同地物的重要性，選取最重要的地物類(lèi) 型決定相應(yīng)的柵格單元代碼型決定相應(yīng)的柵格單元代碼 常用于具有特殊意義而面積較小的地理要素，特別是點(diǎn)、常用于具有特殊意義而面積較小的地理要素，特別是點(diǎn)、 線(xiàn)狀地理要素線(xiàn)狀地理要素 n如城鎮(zhèn)、交通樞紐、交通線(xiàn)、河流水系等，在柵格中如城鎮(zhèn)、交通樞紐、交通線(xiàn)、河流水系等，在柵格中 代碼應(yīng)盡量表示這些重要地物代碼應(yīng)盡量表示這些重要地物 例如：例如：假設(shè)假設(shè)A類(lèi)最重要的類(lèi)最重

50、要的 地物類(lèi)型，即地物類(lèi)型，即A比比B和和C類(lèi)類(lèi) 更為重要，則柵格單元的更為重要，則柵格單元的 代碼應(yīng)為代碼應(yīng)為A Geographic Imformation Science 確定方法確定方法4 4 n百分比法百分比法 處理方法處理方法 n根據(jù)柵格區(qū)域內(nèi)各地理要素所占面積的百分比數(shù)確定根據(jù)柵格區(qū)域內(nèi)各地理要素所占面積的百分比數(shù)確定 柵格單元的代碼柵格單元的代碼 適用于地物面積具有重要意義的分類(lèi)體系適用于地物面積具有重要意義的分類(lèi)體系 例如例如：可記面積最大的兩：可記面積最大的兩 類(lèi)類(lèi)BA，也可以根據(jù)，也可以根據(jù)B類(lèi)和類(lèi)和 A類(lèi)所占面積百分比數(shù)在類(lèi)所占面積百分比數(shù)在 代碼中加入數(shù)字代碼中加入數(shù)

51、字 Geographic Imformation Science 2.5.3 2.5.3 柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（編碼方法）柵格數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（編碼方法） n柵格數(shù)據(jù)編碼方法分為兩大類(lèi)柵格數(shù)據(jù)編碼方法分為兩大類(lèi) 直接?xùn)鸥窬幋a直接?xùn)鸥窬幋a 壓縮編碼方法壓縮編碼方法 n鏈碼鏈碼 n游程長(zhǎng)度編碼游程長(zhǎng)度編碼 n塊碼塊碼 n四叉樹(shù)四叉樹(shù) Geographic Imformation Science 直接?xùn)鸥窬幋a直接?xùn)鸥窬幋a 將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行將柵格數(shù)據(jù)看作一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，逐行( (或逐列或逐列) )記錄代碼，記錄代碼， 可以每行都從左到右記錄，也可以奇數(shù)行從左到右，偶可以每行都從左到右記錄，也可以奇數(shù)行從

52、左到右，偶 數(shù)行從右到左。數(shù)行從右到左。 這種記錄柵格數(shù)據(jù)的文件常稱(chēng)為這種記錄柵格數(shù)據(jù)的文件常稱(chēng)為柵格文件柵格文件，且常在，且常在文件文件 頭頭中存有該中存有該柵格數(shù)據(jù)的長(zhǎng)和寬柵格數(shù)據(jù)的長(zhǎng)和寬，即行數(shù)和列數(shù)。這樣，即行數(shù)和列數(shù)。這樣， 具體的像元值就可連續(xù)存儲(chǔ)了。具體的像元值就可連續(xù)存儲(chǔ)了。 特點(diǎn)：處理方便，但沒(méi)有壓縮特點(diǎn)：處理方便，但沒(méi)有壓縮 Geographic Imformation Science 常用的柵格排列順序常用的柵格排列順序 Geographic Imformation Science 壓縮編碼方式壓縮編碼方式 n壓縮編碼的目的就是用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可壓縮編碼的目的就是

53、用盡可能少的數(shù)據(jù)量記錄盡可 能多的信息，其類(lèi)型分為能多的信息，其類(lèi)型分為 信息無(wú)損編碼信息無(wú)損編碼 n編碼過(guò)程中沒(méi)有任何信息損失，通過(guò)解碼操作可以完編碼過(guò)程中沒(méi)有任何信息損失，通過(guò)解碼操作可以完 全恢復(fù)原來(lái)的信息全恢復(fù)原來(lái)的信息 信息有損編碼信息有損編碼 n為了提高編碼效率，最大限度地壓縮數(shù)據(jù)，在壓縮過(guò)為了提高編碼效率，最大限度地壓縮數(shù)據(jù)，在壓縮過(guò) 程中損失一部分相對(duì)不太重要的信息，解碼時(shí)這部分程中損失一部分相對(duì)不太重要的信息，解碼時(shí)這部分 難以恢復(fù)難以恢復(fù) 在地理信息系統(tǒng)中的壓縮編碼多采用信息無(wú)損編碼，而在地理信息系統(tǒng)中的壓縮編碼多采用信息無(wú)損編碼，而 對(duì)原始遙感影像進(jìn)行壓縮時(shí)也可以采取有損

54、壓縮編碼方對(duì)原始遙感影像進(jìn)行壓縮時(shí)也可以采取有損壓縮編碼方 法。法。 Geographic Imformation Science 柵格數(shù)據(jù)壓縮方法柵格數(shù)據(jù)壓縮方法1 1 n鏈碼鏈碼 又稱(chēng)又稱(chēng)FreemanFreeman編碼或邊界編碼編碼或邊界編碼 n該編碼方法將數(shù)據(jù)表示為由某一原點(diǎn)開(kāi)始并按某些基該編碼方法將數(shù)據(jù)表示為由某一原點(diǎn)開(kāi)始并按某些基 本方向確定的單位矢量鏈。本方向確定的單位矢量鏈。 主要記錄線(xiàn)狀地物或面狀地物的邊界主要記錄線(xiàn)狀地物或面狀地物的邊界 n優(yōu)點(diǎn)：很強(qiáng)的數(shù)據(jù)壓縮能力，并具有運(yùn)算能力優(yōu)點(diǎn)：很強(qiáng)的數(shù)據(jù)壓縮能力，并具有運(yùn)算能力 n缺點(diǎn)：疊置運(yùn)算比較難實(shí)施缺點(diǎn)：疊置運(yùn)算比較難實(shí)施 G

55、eographic Imformation Science 柵格數(shù)據(jù)壓縮方法柵格數(shù)據(jù)壓縮方法2 2 n游程長(zhǎng)度編碼游程長(zhǎng)度編碼 把具有相同屬性值的把具有相同屬性值的鄰近柵格單元合并在一起鄰近柵格單元合并在一起，合并一次稱(chēng)為一個(gè)，合并一次稱(chēng)為一個(gè) 游程。游程用一對(duì)數(shù)字表達(dá)，其中，第一個(gè)值表示游程。游程用一對(duì)數(shù)字表達(dá)，其中，第一個(gè)值表示游程長(zhǎng)度游程長(zhǎng)度，第二，第二 個(gè)值表示個(gè)值表示游程屬性值游程屬性值。每一個(gè)新行都以一個(gè)新的游程開(kāi)始。每一個(gè)新行都以一個(gè)新的游程開(kāi)始 n實(shí)現(xiàn)方法有兩種實(shí)現(xiàn)方法有兩種 只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次記錄該代碼以及相同只在各行（或列）數(shù)據(jù)的代碼發(fā)生變化時(shí)依次記錄

56、該代碼以及相同 的代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。的代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。 逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼 Geographic Imformation Science n第一種編碼方案舉例第一種編碼方案舉例 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 (0,1), (4,2), (7,5) (4,5)

57、, (7,3) (4,4), (8,2), (7,2) (0,2), (4,1), (8,3), (7,2) (0,2), (8,4), (7,1), (8,1) (0,3), (8,5) (0,4), (8,4) (0,5), (8,3) 用用44個(gè)整數(shù)表達(dá)了原始數(shù)據(jù)個(gè)整數(shù)表達(dá)了原始數(shù)據(jù)中的中的64個(gè)柵格個(gè)柵格 Geographic Imformation Science n第二種編碼方案舉例第二種編碼方案舉例 按第二種編碼方法，此數(shù)據(jù)游程長(zhǎng)度編碼按第二種編碼方法，此數(shù)據(jù)游程長(zhǎng)度編碼 （沿列方向）：（沿列方向）： （1，0），（），（2，4），（），（4，0）；（）；（1，4），）， （4，

58、0）；（）；（1，4），（），（5，8），（），（6，0）；）； （1，7），（），（2，4），（），（4，8），（），（7，0）；）； （1，7），（），（2，4），（），（3，8），（），（8，0）；）； （1，7），（），（3，8）；（）；（1，7），（），（6，8）；）； （1，7），（），（5，8）。）。 Geographic Imformation Science n游程長(zhǎng)度編碼優(yōu)缺點(diǎn)游程長(zhǎng)度編碼優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) n壓縮效率較高，且易于進(jìn)行檢索，疊加合并等操作，壓縮效率較高，且易于進(jìn)行檢索，疊加合并等操作， 運(yùn)算簡(jiǎn)單，適用于機(jī)器存儲(chǔ)容量小，數(shù)據(jù)需大量壓縮，運(yùn)算簡(jiǎn)單，適用于機(jī)器存儲(chǔ)容

59、量小，數(shù)據(jù)需大量壓縮， 而又要避免復(fù)雜的編碼解碼運(yùn)算增加處理和操作時(shí)間而又要避免復(fù)雜的編碼解碼運(yùn)算增加處理和操作時(shí)間 的情況的情況 缺點(diǎn)缺點(diǎn) n對(duì)于圖斑破碎，屬性和邊界多變的數(shù)據(jù)壓縮效率較低，對(duì)于圖斑破碎，屬性和邊界多變的數(shù)據(jù)壓縮效率較低， 甚至壓縮后的數(shù)據(jù)量比原始數(shù)據(jù)還大。甚至壓縮后的數(shù)據(jù)量比原始數(shù)據(jù)還大。 Geographic Imformation Science 柵格數(shù)據(jù)壓縮方法柵格數(shù)據(jù)壓縮方法3 3 n塊碼塊碼 將游程長(zhǎng)度編碼擴(kuò)展到二維的情況將游程長(zhǎng)度編碼擴(kuò)展到二維的情況 采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的采用方形區(qū)域作為記錄單元，每個(gè)記錄單元包括相鄰的 若干柵格若干柵

60、格 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) n初始位置（行、列號(hào)），半徑，記錄單位代碼初始位置（行、列號(hào)），半徑，記錄單位代碼 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) n具有可變分辨率。隨圖形復(fù)雜程度的提高而效率降低具有可變分辨率。隨圖形復(fù)雜程度的提高而效率降低 n在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作具有優(yōu)在合并、插入、檢查延伸性、計(jì)算面積等操作具有優(yōu) 越性越性 Geographic Imformation Science 塊碼編碼舉例塊碼編碼舉例 0 4 4 4 4 4 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 4 4 4 8 8 8 8 8 7 7 4 4 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 0