第9章空间数据的结构-3S技术概论ppt课件.ppt

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1、第九章空间数据的结构1第九章空间数据的结构一、本章学习目的：了解地理信息系统空间数据的结构及其质量控制。初步了解GIS的管理方式：空间数据库、数据库系统的特点、管理和数据库管理系统的相关内容二、本章学习内容：空间数据结构GIS空间数据的质量空间数据的管理2第一节空间数据结构一、GIS空间数据的空间性的内含１、从数据的空间性隐含了数据的空间地理分布特征反映地理特征的数据常涉及地图投影及坐标系等一些问题。2、数据的空间性具有非结构化数据的特征在通用关系型数据库管理系统中，数据记录是结构化的，即每条记录定长，每个数据项是一个数据，不能嵌套记录；空间数据每

2、条记录不定长，记录间常具有嵌套性。如弧段中坐标点数不定长；一个多边形能嵌套多条弧段记录。33、空间数据之间存在着拓扑关系GIS中依靠拓扑学（topology)来研究空间几何对象及其数据之间的关系。在现代数学中拓扑学是几何学的一个分支。4、空间数据是海量数据由于数据量大，在数据的存储、组织、传输、共享等问题上相对的比较复杂。如常用索引、分幅、分层、数据压缩等处理方法。第一节空间数据结构4二、栅格数据结构1、定义栅格结构：用规则的网格阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织形式。具体的说，将地理空间划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元，

3、地理实体的位置由其所在的网格的行和列来定义，地理实体的属性由网格的代码决定。如下图所示，在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物沿线走向的一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最多只有两个相邻单元在线上；面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。遥感影像属于典型的栅格结构，每个象元的数字表示影像的灰度等级。第一节空间数据结构5（a）点（b）线(c)面点、线、区域的格网第一节空间数据结构62、特点栅格结构的显著特点是：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或属性本身，而所在位置则根据行列号转

4、换为相应的坐标，也就是说定位是根据数据在数据集中的位置得到的。如图3-1-（a）所示，数据2表示属性或编码为2的一个点，其位置由其所在的第3行、第4列交叉得到的。图3-1-（a）表示了代码为2的点实体，图3-1-（b）表示了一条代码为6的线实体，而图3-1-（c）则表示了三个面实体或称为区域实体，代码分别为4、7和8。由于栅格行列阵列容易为计算机存储、操作和显示，因此这种结构容易实现，算法简单，且易于扩充、修改，也很直观，特别是易于同遥感影像的结合处理，给地理空间数据处理带来了极大的方便。第一节空间数据结构7栅格结构表示的地表是不连续的，是量化和近

5、似离散的数据。在栅格结构中，地表被分成相互邻接、规则排列的矩形方块（特殊的情况下也可以是三角形或菱形、六边形等），每个地块与一个栅格单元相对应。栅格数据的比例尺就是栅格大小与地表相应单元大小之比。在许多栅格数据处理时，常假设栅格所表示的量化表面是连续的，以便使用某些连续函数。第一节空间数据结构8由于栅格结构对地表的量化，在计算面积、长度、距离、形状等空间指标时，若栅格尺寸较大，则造成较大的误差，由于在一个栅格的地表范围内，可能存在多于一种的地物，而表示在相应的栅格结构中常常是一个代码。也类似于遥感影像的混合象元问题，如Landsat的MSS卫星影像

6、单个象元对应地表79米*79米的矩形区域，影像上记录的光谱数据是每个象元所对应的地表区域内所有地物类型的光谱辐射的总和效果。因而，这种误差不仅有形态上的畸形，还可能包括属性方面的偏差。第一节空间数据结构93、获取途径（1）目读法或手工法：用一张度膜纸均匀划分网格，蒙在地图上，逐个决定每个网格代码，形成栅格文件。（2）矢量数据获取：由矢量数据通过算法转换成栅格数据。（3）扫描数字化：逐点扫描地图，将扫描数据采样和再编码放到栅格数据文件。（4）影象输入：将遥感影象数据直接或重采样后输入系统，作为栅格数据结构的空间数据。第一节空间数据结构104、栅格数据

7、编码1）链码（ChainCodes）链码又称为弗里曼链码[Freeman]或边界链码，链码可以有效地压缩栅格数据，而且对于估算面积、长度、转折方向的凹凸度等运算十分方便，比较适合于存储图形数据。缺点是对边界进行合并和插入等修改编辑工作比较困难，对局部的修改将改变整体结构，效率较低，而且由于链码以每个区域为单位存储边界，相邻区域的边界将被重复存储而产生冗余。链码主要应用于线状地物的编码。第一节空间数据结构11线状地物编码例第一节空间数据结构122）游程长度编码（Run-LengthCodes）游程长度编码是栅格数据压缩的重要编码方法，它的基本思路是：

8、对于一幅栅格图像，常常有行（或列）方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容。第一节空