《2定稿GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

第二章GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§1地理空間及其表達(dá)；§2地理空間數(shù)據(jù)及其特征；§3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型；§4空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立 §2-1地理空間及其表達(dá)一地球空間模型描述二GIS中的地圖投影三地理空間實(shí)體的表達(dá) 包括海洋底部、高山、高原在內(nèi)的固體地球表面，起伏不定，難以用一個(gè)簡潔的數(shù)學(xué)式描述。地球自然表面：相對(duì)抽象的面，即大地水準(zhǔn)面地球表面72%被海水覆蓋，假設(shè)一個(gè)當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時(shí)從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個(gè)連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面?？捎盟疁?zhǔn)儀完成地球自然表面上任一點(diǎn)的高程測量。但地球的重力方向處處不同，處處與重力方向垂直的大地水準(zhǔn)面顯然不可能是一個(gè)十分規(guī)則的表面，且不能用簡單的數(shù)學(xué)公式來表達(dá)，因此，大地水準(zhǔn)面不能作為測量成果的計(jì)算面。大地體由大地水準(zhǔn)面包圍而成，人們假想可以將大地體繞短軸（地軸）飛速旋轉(zhuǎn)，就能形成一個(gè)表面光滑的球體，即旋轉(zhuǎn)橢球體。通常用兩個(gè)半徑—長半徑a、短半徑b和扁率f來表示。我國以前采用克拉索夫斯基橢球體。橢球體模型 地理信息系統(tǒng)中的空間概念常用“地理空間”來表述，一般包括地理定位框架及其所聯(lián)結(jié)的特征實(shí)體。地理空間定位框架即大地測量控制，由平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成。地理坐標(biāo)系（Geographiccoordinatesystem）是以經(jīng)緯度為地圖的存儲(chǔ)單位的。很明顯，Geographiccoordinatesystem是球面坐標(biāo)系統(tǒng)。我們要將地球上的數(shù)字化信息存放到球面坐標(biāo)系統(tǒng)上，如何進(jìn)行操作呢？地球是一個(gè)不規(guī)則的橢球，如何將數(shù)據(jù)信息以科學(xué)的方法存放到橢球上？這必然要求我們找到這樣的一個(gè)橢球體。這樣的橢球體具有特點(diǎn)：可以量化計(jì)算的。具有長半軸，短半軸，偏心率。 以下幾行便是Krasovsky_1940橢球及其相應(yīng)參數(shù)。Spheroid:Krasovsky_1940SemimajorAxis:6378245.000000000000000000SemiminorAxis:6356863.018773047300000000InverseFlattening（扁率）:298.300000000000010000然而有了這個(gè)橢球體以后還不夠，還需要一個(gè)大地基準(zhǔn)面將這個(gè)橢球定位。在坐標(biāo)系統(tǒng)描述中，可以看到有這么一行：Datum:D_Beijing_1954表示，大地基準(zhǔn)面是D_Beijing_1954。 有了Spheroid和Datum兩個(gè)基本條件，地理坐標(biāo)系統(tǒng)便可以使用。完整參數(shù)：Alias:Abbreviation:Remarks:AngularUnit:Degree(0.017453292519943299)PrimeMeridian（起始經(jīng)度）:Greenwich(0.000000000000000000)Datum（大地基準(zhǔn)面）:D_Beijing_1954Spheroid（參考橢球體）:Krasovsky_1940SemimajorAxis:6378245.000000000000000000SemiminorAxis:6356863.018773047300000000InverseFlattening:298.300000000000010000 目前國內(nèi)常見坐標(biāo)系統(tǒng)1954北京坐標(biāo)系1980西安坐標(biāo)系WGS全球定位系統(tǒng)坐標(biāo)系目前國內(nèi)常見高程系黃海高程系珠江高程系 地學(xué)基礎(chǔ)-地球模型地球表面水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面鉛垂線地球橢球體 地理空間中的要素要進(jìn)行定位，必須要嵌入到一個(gè)空間參照系中，即在進(jìn)行位置描述時(shí)，需要有一個(gè)參照。根據(jù)地球橢球體模型建立的地理坐標(biāo)——經(jīng)緯度坐標(biāo)可以作為所有空間要素的參照系統(tǒng)。投影指的是在兩個(gè)點(diǎn)集之間建立一一映射關(guān)系。因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)不規(guī)則的球體，將地球表面的地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的過程稱為地圖投影?？臻g信息系統(tǒng)不能僅依靠地理坐標(biāo)，必須要有平面坐標(biāo)，地圖投影對(duì)空間信息系統(tǒng)來說是不可缺少的。地圖投影的使用保證了空間信息從地理坐標(biāo)變換為平面坐標(biāo)后能夠保持在地域上的聯(lián)系和完整性。地圖投影之后的結(jié)果的記錄是以地圖作為保存介質(zhì)的。 Projectioncoordinatesystem（投影坐標(biāo)系統(tǒng)）投影坐標(biāo)系統(tǒng)中的一些參數(shù)。Projection:Gauss_KrugerParameters:False_Easting:500000.000000False_Northing:0.000000Central_Meridian:117.000000Scale_Factor:1.000000Latitude_Of_Origin:0.000000LinearUnit:Meter(1.000000)GeographicCoordinateSystem:Name:GCS_Beijing_1954Alias:Abbreviation:Remarks:AngularUnit:Degree(0.017453292519943299)PrimeMeridian:Greenwich(0.000000000000000000)Datum:D_Beijing_1954Spheroid:Krasovsky_1940SemimajorAxis:6378245.000000000000000000SemiminorAxis:6356863.018773047300000000InverseFlattening:298.300000000000010000 投影坐標(biāo)系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上便是平面坐標(biāo)系統(tǒng)，其地圖單位通常為米。投影的條件a、球面坐標(biāo)b、轉(zhuǎn)化過程（也就是算法）也就是說，要得到投影坐標(biāo)就必須得有一個(gè)“拿來”投影的球面坐標(biāo)，然后才能使用算法去投影！即每一個(gè)投影坐標(biāo)系統(tǒng)都必須要求有GeographicCoordinateSystem參數(shù)。 地圖投影：我國常用地圖投影1：100萬：蘭勃投影（正軸等角割圓錐投影）大部分分省圖、大多數(shù)同級(jí)比例尺也采用蘭勃投影1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5萬、1:1萬、1：5000采用高斯—克呂格投影。 高斯—克呂格投影示意圖高斯—克呂格投影是一種橫軸等角切橢圓柱投影，原理假設(shè)一空心橢圓柱套在地球橢球體面上，使橢圓柱軸通過地心，橢圓柱面與橢球面某一經(jīng)線相切；用解析法使地球橢球體面上經(jīng)緯網(wǎng)保持角度相等的關(guān)系，并投影到橢圓柱面上，最后將橢圓柱面切開展平，就得到投影后的圖形。 高斯—克呂格投影高斯投影是一種橫軸等角切橢圓柱投影，其條件為：1）中央經(jīng)線和地球赤道投影成為直線且為投影的對(duì)稱軸；2）等角投影；3）中央經(jīng)線上沒有長度變形。由公式可分析出高斯投影具有以下特點(diǎn)：1）中央經(jīng)線上無變形2）同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大；3）同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大；4）等變形線為平行于中央經(jīng)線的直線。 分帶規(guī)定：為了控制變形，采用分帶投影的辦法，規(guī)定1：2.5萬~1：50萬地形圖采用6度分帶，1：1萬及更大比例尺地形圖采用3度分帶，以保證必要的精度。 我國1:1萬至1:50萬的地形圖全部采用高斯－克呂格投影。1:2.5萬至1:50萬的地形圖，采用6°分帶方案，全球共分為60個(gè)投影帶；我國位于東經(jīng)72°到136°間，共含11個(gè)投影帶，即13-23帶，各帶的中央經(jīng)線為75°，81°等。；1:1萬比例尺圖采用3°分帶方案，全球共120個(gè)帶，我國位于24－45帶之間，各帶的中央經(jīng)線為72°，75°等。從0度開始，自西向東每6度分為一個(gè)投影帶。從東經(jīng)1.5度開始，自西向東每3度分為一個(gè)投影帶。 為了便于地形圖的測量作業(yè)，在高斯-克呂格投影帶內(nèi)布置了平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)，具體方法是，規(guī)定中央經(jīng)線為X軸，赤道為Y軸，中央經(jīng)線與赤道交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x值在北半球?yàn)檎?，南半球?yàn)樨?fù)，y值在中央經(jīng)線以東為正，中央經(jīng)線以西為負(fù)。由于我國疆域均在北半球，x值均為正值，為了避免y值出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定各投影帶的坐標(biāo)縱軸均西移500km，中央經(jīng)線上原橫坐標(biāo)值由0變?yōu)?00km。為了方便帶間點(diǎn)位的區(qū)分，可以在每個(gè)點(diǎn)位橫坐標(biāo)y值的百千米位數(shù)前加上所在帶號(hào)，如20帶內(nèi)A點(diǎn)的坐標(biāo)可以表示為YA=20745921.8m。 在CoordinateSystemsProjectedCoordinateSystemsGaussKrugerBeijing1954目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式：Beijing19543DegreeGKCM75E.prj???Beijing19543DegreeGKZone25.prj???Beijing1954GKZone13.prj???Beijing1954GKZone13N.prj三度分帶法的北京54坐標(biāo)系，中央經(jīng)線在東75度的分帶坐標(biāo)，橫坐標(biāo)前不加帶號(hào)???三度分帶法的北京54坐標(biāo)系，中央經(jīng)線在東75度的分帶坐標(biāo)，橫坐標(biāo)前加帶號(hào)???六度分帶法的北京54坐標(biāo)系，分帶號(hào)為13，橫坐標(biāo)前加帶號(hào)???六度分帶法的北京54坐標(biāo)系，分帶號(hào)為13，橫坐標(biāo)前不加帶號(hào)。如：19340000，前面兩位數(shù)19是帶號(hào)，且表示6度帶，此時(shí)該幅圖的中央經(jīng)線是19*6-3=111度。又如：38340000，前兩位38是帶號(hào)，表示3度帶，則其中央經(jīng)線是：38*3=114。 地圖投影：GIS中地圖投影GIS以地圖方式顯示地理信息，而地圖是平面，地理信息則在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。GIS數(shù)據(jù)庫中地理數(shù)據(jù)以地理坐標(biāo)存儲(chǔ)時(shí)，則以地圖為數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)必須通過投影變換轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)；而輸出或顯示時(shí)，則要將地理坐標(biāo)表示的空間數(shù)據(jù)通過投影變換成指定投影的平面坐標(biāo)。GIS中，地理數(shù)據(jù)的顯示可根據(jù)用戶的需要而指定投影方式，但當(dāng)所顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時(shí)，一般采用國家基本系列地圖所用的投影。 GIS與地圖投影關(guān)系地理基礎(chǔ)(地圖投影)數(shù)據(jù)輸出（具有相應(yīng)投影的地圖）數(shù)據(jù)獲?。ú煌队暗牡貓D）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理（按某一參照系數(shù)字化）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（統(tǒng)一的坐標(biāo)基礎(chǔ)）數(shù)據(jù)處理（投影轉(zhuǎn)換）數(shù)據(jù)應(yīng)用（檢索查詢、覆蓋分析等） GIS工程中常見比例尺：1：400萬、1：100萬；1：50萬、1：25萬、1：5萬、1：1萬；1：5000、1：2000、1：1000、1：500；1：1萬---1：100萬比例尺地圖又稱為國家基本比例尺地形圖同一地圖要素在不同比例尺地圖上有不同的表達(dá)方式 加拿大地理信息系統(tǒng)，簡稱為CGIS，是世界上公認(rèn)的第一個(gè)地理信息系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的最主要的信息源是12000張各種用途的土地利用圖，其比例尺系列為1∶12.5萬、1∶25萬、1∶50萬，這些土地利用圖是用同比例尺的地形圖系列為地理底圖編制而成的，采用了與加拿大國家地形圖系列一致的地圖投影系統(tǒng)，即大于、等于1∶50萬時(shí)采用通用橫軸墨卡托投影(UTM投影)，小于1∶50萬時(shí)采用正軸等角割圓錐投影(Lambert投影)。CGIS以UTM投影作為系統(tǒng)的地理基礎(chǔ)，考慮到圖幅數(shù)量和使用方便等原因，選定了以1∶25萬作為系統(tǒng)的主比例尺。雖然小于1∶50萬的地圖上精確定位信息小，可量測性差，但鑒于CGIS的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)具有自動(dòng)拼幅形成較大區(qū)域數(shù)據(jù)庫的能力，以及CGIS以全國、省、市、地方四級(jí)為存儲(chǔ)、分析、檢索和輸出層次，且加拿大國家基本比例尺地圖多采用Lambert投影，故該系統(tǒng)同時(shí)配置了Lambert投影作為中小比例尺數(shù)據(jù)的地理基礎(chǔ)。 日本國土信息系統(tǒng)(ISLAND)是日本國家地理信息系統(tǒng)中最具規(guī)模和最具代表性的，它的目的是更為有效的管理有關(guān)國土的各種數(shù)字化信息和圖像信息。它的主要數(shù)據(jù)來源是地形圖、土地利用圖、航片和衛(wèi)片。日本的地形圖和土地利用圖系列采用了UTM投影，衛(wèi)片采用了斜軸墨卡托(HOM)投影，航片采用了UTM投影，故ISLAND采用了UTM投影 UTM投影是美國國家基本比例尺地圖系統(tǒng)所用的投影系統(tǒng)，州平面坐標(biāo)系是美國國家海洋測量局，在國家大地測量系統(tǒng)中的UTM投影的基礎(chǔ)上，為每個(gè)州設(shè)計(jì)的平面坐標(biāo)系統(tǒng)。州平面坐標(biāo)系統(tǒng)以高斯—克呂格投影（等角橫切橢圓柱投影）和Lambert投影為主，局部地區(qū)采用了HOM投影。州平面坐標(biāo)系在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)顧及到了投影對(duì)所在區(qū)域的地理適應(yīng)性，保證了該州范圍內(nèi)投影的精度，故大多數(shù)州際的地理信息系統(tǒng)也選用了州平面坐標(biāo)系為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。 統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)各國家的地理信息系統(tǒng)所采用的投影系統(tǒng)與該國的基本地圖系列所用的投影系統(tǒng)一致；各比例尺的地理信息系統(tǒng)中的投影系統(tǒng)與其相應(yīng)比例尺的主要信息源地圖所用的投影一致；各地區(qū)的地理信息系統(tǒng)中的投影系統(tǒng)與其所在區(qū)域適用的投影系統(tǒng)一致；各種地理信息系統(tǒng)一般以一種或兩種投影系統(tǒng)為其投影坐標(biāo)系統(tǒng)，以保證地理定位框架的統(tǒng)一。 GIS中地圖投影設(shè)計(jì)與配置的一般原則系統(tǒng)一般只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種應(yīng)用于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸出、輸入，另一種服務(wù)于小比例尺。所用投影以等角投影為宜。所用投影應(yīng)能與網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)相適應(yīng)，即所采用的網(wǎng)格系統(tǒng)（特別是一級(jí)網(wǎng)格）在投影帶中應(yīng)保持完整。所配置的投影系統(tǒng)應(yīng)與相應(yīng)比例尺的國家基本圖（基本比例尺地形圖，基本省區(qū)圖或國家大地圖集）投影系統(tǒng)一致。 地理格網(wǎng)按一定的數(shù)學(xué)規(guī)則對(duì)地球表面進(jìn)行劃分形成地理格網(wǎng)，可以用于表示呈面狀分布、以格網(wǎng)作為統(tǒng)計(jì)單元的地理信息。通過對(duì)地理格網(wǎng)劃分及編碼規(guī)則的深入分析研究，規(guī)定我國地理信息系統(tǒng)采用三種地理格網(wǎng)系統(tǒng)：40×60格網(wǎng)系統(tǒng)直角坐標(biāo)格網(wǎng)系統(tǒng)自行設(shè)計(jì) 將地球表面按數(shù)學(xué)法則投影到平面上，再按一定的縱橫坐標(biāo)間距和統(tǒng)一的坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行劃分而構(gòu)成的多級(jí)地理格網(wǎng)系統(tǒng)。主要適用于表示陸地和近海地區(qū)為工作規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等應(yīng)用需要的地理信息。它的分級(jí)如下：直角坐標(biāo)格網(wǎng)系統(tǒng)*直角坐標(biāo)格網(wǎng)的比例尺與格網(wǎng)等級(jí)不是唯一對(duì)應(yīng)的，一種比例尺對(duì)應(yīng)兩種格網(wǎng)等級(jí)，用戶可根據(jù)需要選擇一種。格網(wǎng)等級(jí)12345678999格網(wǎng)邊長(m)100050025010050251052.5200100比例尺1:100萬1:50萬1:25萬1:10萬1:5萬1:2.5萬1:1萬1:5千1:20萬 在地理信息系統(tǒng)中，還需要用到1:2000、1:1000和1:500的地形圖，在國家標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定它們的格網(wǎng)等級(jí)和格網(wǎng)單元邊長，可根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)計(jì)（一般為2.5m、2m、1m或0.5m的格網(wǎng)）。自行設(shè)計(jì)的格網(wǎng)系統(tǒng) ArcGIS中實(shí)現(xiàn)格網(wǎng)的方法必須在Layout視圖下才能讓系統(tǒng)自動(dòng)添加地理格網(wǎng)（Grid）。1、打開一個(gè)已經(jīng)定義了投影的矢量文件2、轉(zhuǎn)到layout視圖3、右擊－properties－grid4、點(diǎn)擊newgrid按鈕，進(jìn)入向?qū)А?、選擇第一個(gè)graticule，格子線。6、下一個(gè)對(duì)話框，在intervals中設(shè)置經(jīng)緯網(wǎng)格間隔，單位度分秒。7、添加的網(wǎng)格會(huì)自動(dòng)讀取投影參數(shù)。 我國地理信息系統(tǒng)中常用的地圖投影配置與計(jì)算我國基本比例尺地形圖（1：100萬、1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5萬、1：1萬、1：5000）除1：100萬外均采用高斯-克呂格投影為地理基礎(chǔ)；我國1：100萬地形圖采用了Lambert投影，其分幅原則與國際地理學(xué)會(huì)規(guī)定的全球統(tǒng)一使用的國際百萬分之一地圖投影保持一致； 我國大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用Lambert投影和屬于同一投影系統(tǒng)的Albers投影（正軸等面積割圓錐投影(亞爾勃斯）)；Lambert投影中，地球表面上兩點(diǎn)間的最短距離表現(xiàn)為近于直線，這有利于地理信息系統(tǒng)中的空間分析和信息量度的正確實(shí)施。 1、空間實(shí)體含義空間實(shí)體：將地理系統(tǒng)中復(fù)雜的地理現(xiàn)象進(jìn)行抽象得到的地理對(duì)象稱為地理實(shí)體或空間實(shí)體、空間目標(biāo)，簡稱實(shí)體（Entity)。以指個(gè)體，也可以指總體，即個(gè)體的集合。目標(biāo)：實(shí)體的物理表示實(shí)體類型：點(diǎn)（point）、線（line）、面（polygon）、曲面（surface）、體（volume）等。實(shí)體屬性：對(duì)實(shí)體特征的描述，屬性有屬性值的概念并有等級(jí)之分。實(shí)體要素：實(shí)體是點(diǎn)、線、面、曲面、體多種要素的復(fù)雜組合。 2、空間實(shí)體的描述內(nèi)容識(shí)別碼：用于區(qū)別同類而又不同的空間實(shí)體，是對(duì)單個(gè)實(shí)體的識(shí)別描述，在系統(tǒng)中應(yīng)具唯一性。某種情況下，同一實(shí)體在不同時(shí)間用不同的識(shí)別碼描述，如上行和下行的火車等。位置：可用坐標(biāo)也可用其他形式描述。如郵政編碼和漢字。實(shí)體特征：如維數(shù)、類型及實(shí)體的組合等實(shí)體角色、行為或功能：是指在數(shù)據(jù)采集過程中不僅要重視實(shí)體的靜態(tài)描述，還要收集那些動(dòng)態(tài)的變化，如島嶼的侵蝕、水體污染的擴(kuò)散、建筑物的變形等。此外還有很多補(bǔ)充的描述，如：實(shí)體的定義、屬性的定義、屬性測量和編碼過程中的說明與解釋、地圖或圖象數(shù)據(jù)的偽彩色編碼、空間實(shí)體劃分的原理、規(guī)則的統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)丟失或測量不理想情況的說明以及為了清楚的表達(dá)實(shí)體的其他信息。 空間對(duì)象：類型空間對(duì)象一般按地形維數(shù)進(jìn)行歸類劃分點(diǎn)：零維線：一維面：二維體：三維時(shí)間：通常以第四維表達(dá)，但目前GIS還很難處理時(shí)間屬性?？臻g對(duì)象的維數(shù)與比例尺是相關(guān)的 空間對(duì)象：點(diǎn)有位置，無寬度和長度；抽象的點(diǎn)美國佛羅里達(dá)洲地震監(jiān)測站2002年9月該洲可能的500個(gè)地震位置 點(diǎn)狀實(shí)體：有如下幾種類型■實(shí)體點(diǎn)Entitypoint：用來代表一個(gè)實(shí)體注記點(diǎn)Textpoint：用于定位注記□內(nèi)點(diǎn)Testpoint：用于負(fù)載多邊形的屬性，存在于多邊形內(nèi)●結(jié)點(diǎn)Node：表示線的終點(diǎn)和起點(diǎn)○角點(diǎn)Vertex：表示線段和弧段的內(nèi)部點(diǎn)。 空間對(duì)象：線有長度，但無寬度和高度用來描述線狀實(shí)體，通常在網(wǎng)絡(luò)分析中使用較多度量實(shí)體距離香港城市道路網(wǎng)分布 線狀實(shí)體由一列有序坐標(biāo)表示如下特性：實(shí)體長度：從起點(diǎn)到終點(diǎn)的總長；彎曲度：用于表示像道路拐彎時(shí)彎曲的程度；方向性：長流方向是從上游到下游，公路則有單向與雙向之分。線狀實(shí)體包括線段、邊界、鏈、弧段、網(wǎng)絡(luò)等 空間對(duì)象：面具有長和寬的目標(biāo)通常用來表示自然或人工的封閉多邊形一般分為連續(xù)面和不連續(xù)面中國土地利用分布圖（不連續(xù)面） 空間對(duì)象：面（續(xù)）連續(xù)變化曲面：如地形起伏、降水等。整個(gè)曲面在空間上曲率變化連續(xù)。不連續(xù)變化曲面，如土壤、森林、草原、土地利用等，屬性變化發(fā)生在邊界上，面的內(nèi)部是同質(zhì)的。 面狀實(shí)體面狀實(shí)體也稱為多邊形，是對(duì)湖泊、島嶼、地塊等一類現(xiàn)象的描述。在數(shù)據(jù)庫中由一封閉曲線加內(nèi)點(diǎn)來表示。面狀實(shí)體有如下空間特性：面積范圍；周長；獨(dú)立性或與其它的地物相鄰，如中國及其周邊國家；內(nèi)島或鋸齒狀外形；重疊性與非重疊性； 空間對(duì)象：體有長、寬、高的目標(biāo)通常用來表示人工或自然的三維目標(biāo)，如建筑、礦體等三維目標(biāo)香港理工大學(xué)校園建筑 立體狀實(shí)體立體狀實(shí)體用于描述三維空間中的現(xiàn)象與物體，它具有長度、寬度及高度等屬性。體積，如工程開掘和填充的土方量；每個(gè)二維平面的面積；周長內(nèi)島或鋸齒狀外形；含有孤立塊或相鄰塊；斷面圖與剖面圖。 空間單元的類型 3、實(shí)體類型組合現(xiàn)實(shí)世界的各種現(xiàn)象比較復(fù)雜，往往由不同的空間單元組合而成，例如：復(fù)雜實(shí)體有可能由不同維數(shù)和類型的空間單元組合而成某一類型的空間單元組合形成一個(gè)新的類型或一個(gè)復(fù)合實(shí)例某一類型的空間實(shí)體可以轉(zhuǎn)換為另一類型某些空間實(shí)體具有二重性，也就是說，由不同的維數(shù)組合而成。 實(shí)體類型組合 4、空間實(shí)體在GIS中的表示（1）1、單一特征在地理信息系統(tǒng)中，點(diǎn)特征用一組x、y坐標(biāo)表示，線特征用一維有序的x、y坐標(biāo)表示，面用一組首尾相同的坐標(biāo)表示。 空間實(shí)體在GIS中的單一特征表示注：（3，3）可用于表示一個(gè)點(diǎn)的位置。（1，7），（3，5），（5，5），（5，3），（6，1），可用于表示一條線。（3，10），（6，9），（7，10），（10，7），（9，5），（4，6），（3，8），（3，10）可用于表示一個(gè)多邊形。注意第一個(gè)坐標(biāo)和最后一個(gè)坐標(biāo)相同，因?yàn)槎噙呅慰偸欠忾]的。 2、多種特征的表示如果具有多種特征，就需要對(duì)每一特征給定一個(gè)序號(hào)。每一特征的坐標(biāo)可以用與每一特征的坐標(biāo)列表有關(guān)的序號(hào)來描述。4、空間實(shí)體在GIS中的表示（2） 空間實(shí)體在GIS中的多種特征表示 3、帶有屬性的空間特征的表示表示道路的一組線特征的屬性包括：道路類型：1=分隔行駛的公路2=干線公路3=主要公路4=住宅區(qū)街道5=未鋪完的公路路面材料：混凝土、柏油、礫石路面寬度：以米計(jì)量道路名稱：計(jì)數(shù)在GIS系統(tǒng)中可有如下的描述：道路類型長度路面材料寬度行人道路道路名稱22715.5混凝土524八一路4、空間實(shí)體在GIS中的表示（3） 坐標(biāo)表示和屬性表示之間共享是同一識(shí)別碼 類型數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)的類型類型數(shù)據(jù)面域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)樣本數(shù)據(jù)曲面數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)符號(hào)數(shù)據(jù)點(diǎn)線面由此得出，對(duì)于點(diǎn)實(shí)體，它有可能是點(diǎn)狀地物、面狀地物的中心點(diǎn)、線狀地物的交點(diǎn)、定位點(diǎn)、注記、點(diǎn)狀符號(hào)等；對(duì)于線實(shí)體和面實(shí)體也可按照上面的七種類型得出其描述內(nèi)容，這些內(nèi)容是點(diǎn)、線、面、體實(shí)體編碼的主要內(nèi)容。 §2-2地理空間數(shù)據(jù)及其特征GIS中的空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)的三大基本特征 地圖數(shù)據(jù)：地圖是現(xiàn)實(shí)世界的模型，它按照一定的比例、一定的投影原則有選擇地將復(fù)雜的三維現(xiàn)實(shí)世界的某些內(nèi)容投影到二維平面媒介上，并用符號(hào)將這些內(nèi)容要素表現(xiàn)出來。影像數(shù)據(jù)地形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)：來源于各類調(diào)查報(bào)告、實(shí)測數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)資料、解譯信息等。元數(shù)據(jù) 空間對(duì)象表達(dá)：地圖點(diǎn)：位置：（x，y）屬性：符號(hào)線：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)屬性：符號(hào)—形狀、顏色、尺寸面：位置：(x1,y1),(x2,y2),…,(xi,yi),…,(xn,yn)屬性：符號(hào)變化、等值線通過地圖符號(hào)形狀、大小、顏色變化及地圖注記對(duì)這些符號(hào)的說明、解釋，不僅能表示實(shí)體的空間位置、形狀、質(zhì)量和數(shù)量特征，還可以表示各實(shí)體之間的相互聯(lián)系，如相鄰、包含、連接等。 遙感影象對(duì)空間信息的描述主要是通過不同的顏色和灰度來表示的。這是因?yàn)榈匚锏慕Y(jié)構(gòu)、成分、分布等的不同，其反射光譜特性和發(fā)射光譜特性也各不相同，傳感器記錄的各種地物在某一波段的電磁輻射反射能量也各不相同，反映在遙感影象上，則表現(xiàn)為不同的顏色和灰度信息。所以說，通過遙感影象可以獲取大量的空間地物的特征信息。 空間對(duì)象表達(dá)：遙感影像遙感傳感器平臺(tái)傳感器 來源于地形等高線圖的數(shù)字化，DEM和其它實(shí)測的地形數(shù)據(jù) 元數(shù)據(jù)“meta”是一希臘語詞根，意思是“改變”，“Metadata”一詞的原意是關(guān)于數(shù)據(jù)變化的描述。一般都認(rèn)為元數(shù)據(jù)就是“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”。元數(shù)據(jù)并不是一個(gè)新的概念。實(shí)際上，傳統(tǒng)的圖書館卡片、出版圖書的介紹、磁盤的標(biāo)簽等都是元數(shù)據(jù)。紙質(zhì)地圖的元數(shù)據(jù)主要表現(xiàn)為地圖類型、地圖圖例、圖名、空間參照系統(tǒng)和圖廓坐標(biāo)、地圖內(nèi)容說明、比例尺和精度、編制出版單位和日期或更新日期等。 元數(shù)據(jù)的內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史等的說明對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、源數(shù)據(jù)的比例尺等對(duì)數(shù)據(jù)處理信息的說明，如量綱的轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新、集成方法等的說明 元數(shù)據(jù)的主要作用幫助數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位有效地管理和維護(hù)空間數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)文檔提供有關(guān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)(clearinghouse)及數(shù)據(jù)銷售等方面的信息，便于用戶查詢檢索地理空間數(shù)據(jù)提供通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢檢索的方法或途徑，以及與數(shù)據(jù)交換和傳輸有關(guān)的輔助信息幫助用戶了解數(shù)據(jù)，以便就數(shù)據(jù)是否能滿足其需求作出正確的判斷 同物理、化學(xué)等學(xué)科使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型相比，空間數(shù)據(jù)是一種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。它既涉及到對(duì)于空間特征的描述，也涉及到對(duì)于屬性特征以及它們之間關(guān)系的描述；所以空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建立是項(xiàng)復(fù)雜的工作；并且由于種種原因，某些數(shù)據(jù)組織或數(shù)據(jù)用戶開發(fā)出來的空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)很難為地學(xué)界所廣泛接受。但空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建立是空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的前提和保證，只有建立起規(guī)范的空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)才能有效利用空間數(shù)據(jù)。目前，空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)已形成了一些區(qū)域性或部門性的標(biāo)準(zhǔn)。下表列出了有關(guān)空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的幾個(gè)現(xiàn)有主要標(biāo)準(zhǔn)。 空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)名稱建立標(biāo)準(zhǔn)的組織CSDGM地球空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)FGDC，美國聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)委員會(huì)GDDD數(shù)據(jù)集描述方法MEGRIN，歐洲地圖事務(wù)組織CGSB空間數(shù)據(jù)集描述CSC，加拿大標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)DIF目錄交換格式NASAISO地理信息ISO／TC211 空間特征：描述空間對(duì)象的地理位置以及相互關(guān)系，又稱幾何特征和拓?fù)涮卣鳎罢哂媒?jīng)緯度、平面坐標(biāo)表示，后者用拓?fù)潢P(guān)系表示，如交通學(xué)院與電力學(xué)院相鄰等。屬性特征：描述空間對(duì)象的特性，即是什么，如對(duì)象的類別、等級(jí)、名稱、數(shù)量等。時(shí)間特征：描述空間對(duì)象隨時(shí)間的變化 拓?fù)潢P(guān)系（topolopy）定義指圖形保持連續(xù)狀態(tài)下變形，但圖形關(guān)系不變的性質(zhì)將橡皮任意拉伸，壓縮，但不能扭轉(zhuǎn)或折疊。拓?fù)渥儞Q（橡皮變換）非拓?fù)鋵傩裕◣缀危┩負(fù)鋵傩裕]發(fā)生變化的屬性）兩點(diǎn)間距離一點(diǎn)指向另一點(diǎn)的方向弧段長度、區(qū)域周長、面積等一個(gè)點(diǎn)在一條弧段的端點(diǎn)一條弧是一簡單弧段（自身不相交）一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的內(nèi)部/外部一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)環(huán)的內(nèi)/外部一個(gè)面是一個(gè)簡單面一個(gè)面的連通性面內(nèi)任兩點(diǎn)從一點(diǎn)可在面的內(nèi)部走向另一點(diǎn) 拓?fù)潢P(guān)系 種類1）關(guān)聯(lián)性（relation）：（不同類要素之間）如結(jié)點(diǎn)與弧段：如V9與L5,L6,L3多邊形與弧段：P2與L3,L5,L22）鄰接性（Adjacency）：(同類元素之間)如多邊形之間、結(jié)點(diǎn)之間。鄰接矩陣重疊：--鄰接：1不鄰接：0P1P2P3P4P1--111P21--10P311--0P4100-- 3）連通性（Connectivity）：與鄰接性相類似，兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間有點(diǎn)相連，如用于網(wǎng)絡(luò)分析中確定路徑、街道是否相通。4）方向性（Orientation）：一條弧段的起點(diǎn)、終點(diǎn)確定了弧段的方向。用于表達(dá)現(xiàn)實(shí)中的有向弧段，如城市道路單向，河流的流向等。5）包含性：同類但不同級(jí)的元素之間的拓?fù)潢P(guān)系。主要的拓?fù)潢P(guān)系：拓?fù)溧徑?、拓?fù)潢P(guān)聯(lián)、拓?fù)浒?拓?fù)潢P(guān)系:空間地物的相互位置關(guān)系點(diǎn)--線線--線點(diǎn)--面線--面面--面 鄰接性的表示12345967810243651 連通性的表示145633 包含性的表示線段A多邊形B點(diǎn)A多邊形A 空間拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)—關(guān)系表ebc41325ABC76Dada: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-面拓?fù)浠《巫竺嬗颐嫫瘘c(diǎn)終點(diǎn)1A—ca2ABbc3CAba4—Cda5CBdb6BDee7B—dc結(jié)點(diǎn)-弧拓?fù)浣Y(jié)點(diǎn)弧a1,3,4b2,3,5c1,2,7d4,5,7e6 §2-3空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即指數(shù)據(jù)組織的形式，是適合于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。對(duì)空間數(shù)據(jù)則是地理實(shí)體的空間排列方式和相互關(guān)系的抽象描述。一般分為基于矢量(Vector)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（隱式描述）和基于柵格(Raster)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（顯式描述） 顯式描述顯式表示：就是柵格中的一系列像元(點(diǎn))，為使計(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)這些像元描述的是某一物體而不是其它物體，賦予相同的編碼C。注：“c”不一定用c的形式，而可以用顏色、符號(hào)、數(shù)字、灰度值來顯示。則得到椅子的簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為：椅子的屬性——符號(hào)／顏色——像元x 隱式表示隱式表示：由一系列定義了始點(diǎn)和終點(diǎn)的線及某種連接關(guān)系來描述，線的始點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)定義為一條表示椅子形式的矢量，線之間的指示字，告訴計(jì)算機(jī)怎樣把這些矢量連接在一起形成椅子，隱式表示的數(shù)據(jù)為：?椅子的屬性——一系列矢量——連接關(guān)系它稱為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（在計(jì)算機(jī)圖形中，相鄰兩結(jié)點(diǎn)間的弧段長度表示大小，弧段兩端點(diǎn)的順序表示方向，是一個(gè)直觀的矢量） 圖形表示 矢量模式柵格模式真實(shí)世界 一、矢量數(shù)據(jù)格式1、含義矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里得幾何學(xué)中的點(diǎn)（Point)、線(line)、面(Polygon)及其組合體來表示地理實(shí)體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式 2、矢量數(shù)據(jù)的獲取方式由外業(yè)測量獲得可利用測量儀器自動(dòng)記錄測量成果(常稱為電子手薄)，然后轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫中。由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù)，把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。數(shù)字化用數(shù)字化的方法，把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。（屏幕跟蹤數(shù)字化、數(shù)字化儀、自動(dòng)矢量化軟件） 矢量數(shù)據(jù)組織矢量數(shù)據(jù)表示時(shí)應(yīng)考慮以下問題：·矢量數(shù)據(jù)自身的存貯和處理。與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)系。矢量數(shù)據(jù)之間的空間關(guān)系(拓?fù)潢P(guān)系)。點(diǎn)：坐標(biāo)對(duì)（x,y）+識(shí)別符線：坐標(biāo)對(duì)系列(x1,y1)..(xn,yn)及有關(guān)屬性、其它屬性面：首尾相同的坐標(biāo)串關(guān)系表幾何位置坐標(biāo)文件連接拓?fù)潢P(guān)系 基本概念：構(gòu)成多邊形的線稱鏈段或弧段，兩條及以上的弧段相交的點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)，由一條弧段組成的多邊形稱為島，多邊形圖中不含島的稱為簡單多邊形，表示單連通區(qū)域；含島區(qū)的多邊形稱為復(fù)合多邊形，表示復(fù)連通區(qū)域。在復(fù)連通區(qū)域中，包括有外邊界和內(nèi)邊界，島區(qū)多邊形看作是復(fù)連通區(qū)域的內(nèi)邊界。 3、矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編碼的基本內(nèi)容標(biāo)識(shí)碼屬性碼空間對(duì)象編碼唯一連接空間和屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獨(dú)立編碼點(diǎn):(x,y)線:(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)面:(x1,y1),(x2,y2),…,(x1,y1)點(diǎn)位字典點(diǎn):點(diǎn)號(hào)文件線:點(diǎn)號(hào)串面:點(diǎn)號(hào)串點(diǎn)號(hào)XY1112223344………n5566存儲(chǔ)方法空間對(duì)象位置直接跟隨空間對(duì)象點(diǎn)坐標(biāo)獨(dú)立存儲(chǔ)，線、面由點(diǎn)號(hào)組成 以點(diǎn)為例：坐標(biāo)：x，y坐標(biāo)識(shí)別符：類型（簡單點(diǎn)、文字說明、結(jié)點(diǎn)）、序列號(hào)有關(guān)屬性：若是簡單點(diǎn)要素，記錄符號(hào)類型大小、方向若是注記點(diǎn)，記錄有關(guān)字符的大小、方向、字體、排列等若是結(jié)點(diǎn)Node，記錄指針、與線相交的角度。其它屬性:三角點(diǎn)設(shè)立年代、材料等 4、矢量數(shù)據(jù)編碼方式簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（spaghetti）--面條模型：以基本的空間對(duì)象（點(diǎn)、線或多邊形）為單元進(jìn)行單獨(dú)組織。缺點(diǎn)：1、相鄰多邊形的公共邊界被數(shù)字化并存儲(chǔ)兩次，造成數(shù)據(jù)冗余和碎屑多邊形—數(shù)據(jù)不一致，浪費(fèi)空間，導(dǎo)致雙重邊界不能精確匹配。2、自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，無拓?fù)潢P(guān)系，難以進(jìn)行鄰域處理，如消除多邊形公共邊界，合并多邊形。3、島作為一個(gè)單個(gè)圖形，沒有與外界多邊形聯(lián)系。不易檢查拓?fù)溴e(cuò)誤。所以，這種結(jié)構(gòu)只用于簡單的制圖系統(tǒng)中，顯示圖形。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)按點(diǎn)、線、多邊形進(jìn)行組織，結(jié)構(gòu)簡單、直觀、易實(shí)現(xiàn)以實(shí)體為單位的運(yùn)算和顯示。適用范圍：制圖及一般查詢，不適合復(fù)雜的空間分析 多邊形數(shù)據(jù)項(xiàng)A(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y9),(x1,y1)B(x1,y1),(x9,y9),(x8,y8),(x17,y17),(x16,y16),(x15,y15),(x14,y14),(x13,y13),(x12,y12),(x11,y11),(x10,y10),(x1,y1)C(x24,y24),(x25,y25),(x26,y26),(x27,y27),(x28,y28),(x29,y29),(x30,y30),(x31,y31),(x24,y24)D(x19,y19),(x20,y20),(x21,y21),(x22,y22),(x23,y23),(x15,y15),(x16,y16),(x19,y19)EE(x5,y5),(x18,y18),(x19,y19),(x16,y16),(x17,y17),(x8,y8),(x7,y7),(x6,y6),(x5,y5)數(shù)據(jù)項(xiàng) 4、矢量數(shù)據(jù)編碼方式索引式（樹狀）對(duì)所有點(diǎn)的坐標(biāo)按順序建坐標(biāo)文件，再建點(diǎn)與邊（線）、線與多邊形的索引文件。索引文件：1、點(diǎn)文件：點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)1x1,y1面號(hào)弧段號(hào)P1A,B,C3、面文件：2、弧段文件:弧段號(hào)起點(diǎn)終點(diǎn)角點(diǎn)號(hào)A527,8,9,10與實(shí)體式相比：優(yōu)點(diǎn)：用建索引的方法消除多邊形數(shù)據(jù)的冗余和不一致，鄰接信息、島信息可在多邊形文件中通過是否公共弧段號(hào)的方式查詢。缺點(diǎn)：表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系較繁瑣，給相鄰運(yùn)算、消除無用邊、處理島信息、檢索拓?fù)潢P(guān)系等帶來困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯(cuò)。 點(diǎn)與線之間的樹狀索引 線與多邊形之間的樹狀索引 簡稱DIME(DualIndependentMapEncoding)，是美國人口統(tǒng)計(jì)調(diào)查局采用的一種編碼方式，是一種拓?fù)渚幋a結(jié)構(gòu)，是對(duì)圖上網(wǎng)狀或面狀要素的任何一條線段，用其兩端的節(jié)點(diǎn)及相鄰面域來予以定義。1、點(diǎn)文件點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)1x1,y12、線文件:線文件是以線段為記錄單位線號(hào)左多邊形右多邊形起點(diǎn)終點(diǎn)L210P1P22103、面文件面號(hào)線號(hào)P1L210,L109…拓?fù)潢P(guān)系明確關(guān)聯(lián)鄰接關(guān)聯(lián)連通矢量數(shù)據(jù)編碼方式雙重獨(dú)立式編碼缺點(diǎn)：基本元素是由始末點(diǎn)定義的簡單線元素組成，復(fù)雜的曲線由許多這種線元素組成。對(duì)此改進(jìn)，采用弧段，則成鏈狀雙重獨(dú)立編碼。 弧段號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形a18?Ab21?Ac32?Bd43?Be54?Bf65?Cg76?Ch87?Ci1211CDj95CBk1210CDl1112CDm1011CD 弧段坐標(biāo)文件弧段號(hào)起始點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形a51фAb85EAc168EBd195фEe1519фDf1516DBg115фBh81ABi1619DEj3131BC弧段文件弧段號(hào)點(diǎn)號(hào)a5,4,3,2,1b8,7,6,5c16,17,8d19,18,5e15,23,22,21,20,19f15,16,g1,10,11,12,13,14,15h8,9,1i16,19j31,30,29,28,27,26,25,24,31多邊形文件多邊形號(hào)弧段號(hào)周長面積中心點(diǎn)坐標(biāo)Ah,b,aBg,f,c,h,-jCjDe,i,fEe,i,d,b點(diǎn)拓?fù)湮募c(diǎn)號(hào)坐標(biāo)弧段號(hào)8h,c,b鏈狀雙重獨(dú)立式編碼--拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 鏈狀雙重獨(dú)立式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是DIME數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。在DIME中，一條邊只能用直線兩端點(diǎn)的序號(hào)及相鄰的面域來表示，而在鏈狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，將若干直線段合為一個(gè)弧段（或鏈段），每個(gè)弧段可以有許多中間點(diǎn)。1)編碼的內(nèi)容（1)、弧段坐標(biāo)文件：鏈—面，鏈—結(jié)點(diǎn)關(guān)系：弧段號(hào)點(diǎn)號(hào)a5,4,3,2,1(2)、弧段文件弧段號(hào)左多邊形右多邊形起點(diǎn)終點(diǎn)aфA51(3)、多邊形文件面號(hào)弧段號(hào)周長面積中心點(diǎn)坐標(biāo)洞Bg,f,c,h,-j(4)、點(diǎn)拓?fù)湮募航Y(jié)點(diǎn)—鏈關(guān)系點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)弧段號(hào)8X，Yh,c,b 弧段坐標(biāo)文件一般從數(shù)字化過程獲取，數(shù)字化的順序確定了這條鏈段的方向；當(dāng)多邊形中含有“洞”時(shí)，則此“洞”的面積為負(fù)，并在總面積中減去，其組成的弧段號(hào)前也冠以負(fù)號(hào)；結(jié)點(diǎn)文件一般通過軟件自動(dòng)生成，因?yàn)樵跀?shù)字化的過程中，由于數(shù)字化操作的誤差，各弧段在同一結(jié)點(diǎn)處的坐標(biāo)不可能完全一致，需要進(jìn)行匹配處理。當(dāng)其偏差在允許范圍內(nèi)時(shí)，可取同名結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)平均值。如果偏差過大，則弧段需要重新數(shù)字化。 2)特點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系明確，也能表達(dá)島信息，而且以弧段為記錄單位，滿足實(shí)際應(yīng)用需要。因?yàn)橐话銛?shù)字化一條街道時(shí)，必然有許多中間點(diǎn)，但我們?cè)谧隹臻g分析是卻沒有必要以這些中間點(diǎn)所組成的折線為研究對(duì)象，而應(yīng)以整條弧段（某條街道）為研究對(duì)象。被一些成熟的商品化軟件采用，在ArcInfoWorkstation版本中，GIS用戶們使用build和clean操作，感受到了拓?fù)涞木薮篦攘?。如今在ArcGIS9.0中，Geodatabase提供了全新的拓?fù)洌╰opology）工具。 3)功能拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最重要的技術(shù)特征和貢獻(xiàn)是具有拓?fù)渚庉嫻δ?，包括多邊形連接編輯和結(jié)點(diǎn)連接編輯。前者指順序連接組成封閉多邊形一組線段的編輯，后者指順序連接環(huán)繞某個(gè)結(jié)點(diǎn)所有多邊形的編輯。 弧段號(hào)起始點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1ф……………C5N2N5P2P41、弧段坐標(biāo)文件：鏈—面，鏈—結(jié)點(diǎn)關(guān)系 2、弧段文件：弧段號(hào)點(diǎn)號(hào)C1N1,N2……C5N2,N53、多邊形文件多邊形號(hào)弧段號(hào)周長面積中心點(diǎn)坐標(biāo)P1C2,C3……………P4C5,C7,C10,C2-C94、點(diǎn)拓?fù)湮募c(diǎn)號(hào)坐標(biāo)弧段號(hào)N2C1,C2,C5 多邊形連接編輯：順序連接組成封閉多邊形一組線段的編輯。1）檢出與當(dāng)前編輯的多邊形P1相關(guān)的所有記錄；弧段號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1? 2)在檢出的記錄中，計(jì)算機(jī)檢查當(dāng)前編輯的多邊形P1所處的位置：如果P1位在左多邊形位置，將之與位于右多邊形號(hào)相交換，同時(shí)也將該記錄的結(jié)點(diǎn)號(hào)位置作相應(yīng)的交換；反之，如果當(dāng)前編輯的多邊形P1位于右多邊形位置，則該記錄的所有數(shù)據(jù)項(xiàng)順序不做改變?；《翁?hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N2N3P4P1C3N3N1?P1 3）從經(jīng)過代碼位置轉(zhuǎn)換的記錄中，任取一個(gè)起點(diǎn)作為起點(diǎn)，順序連接各個(gè)結(jié)點(diǎn)，必要時(shí)可對(duì)記錄的前后順序作調(diào)整，使得連接的結(jié)點(diǎn)能自行封閉?；《翁?hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)N1N2N2N3N3N1左多邊形右多邊形C1P2P1C2P4P1C3?P1如果依照上述順序連接的結(jié)點(diǎn)不能自行閉和，或者出現(xiàn)記錄缺損或記錄多余等情況，則表示弧段文件有錯(cuò)，必須改正出錯(cuò)的記錄，直到所有多邊形都經(jīng)過編輯和改正，再轉(zhuǎn)入結(jié)點(diǎn)連接編輯。 結(jié)點(diǎn)連接編輯：指順序連接環(huán)繞某個(gè)結(jié)點(diǎn)所有多邊形的編輯?；《翁?hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C3N1N3P1?C4N1N4?P2C5N2N5P2P4C6N4N5P3P2C7N5N6P3P4C8N4N6?P3C9N7N7P4P5C10N3N6P4?1）檢出與當(dāng)前編輯的結(jié)點(diǎn)N2相關(guān)的所有記錄；弧段號(hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C5N2N5P2P4 2)在檢出的記錄中，計(jì)算機(jī)檢查當(dāng)前編輯的結(jié)點(diǎn)N2所處的位置：如果N2位于起結(jié)點(diǎn)位置，將之與位于終結(jié)點(diǎn)位置的結(jié)點(diǎn)號(hào)相交換，同時(shí)也將該記錄的多邊形號(hào)位置作相應(yīng)的交換；反之，如果當(dāng)前編輯的結(jié)點(diǎn)N2位于終結(jié)點(diǎn)位置，則該記錄的所有數(shù)據(jù)項(xiàng)順序不做改變?；《翁?hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多邊形右多邊形C1N1N2P2P1C2N3N2P1P4C5N5N2P4P2 3）從經(jīng)過代碼位置轉(zhuǎn)換的記錄中，任取一個(gè)左多邊形作為起點(diǎn)，順序連接各個(gè)多邊形，必要時(shí)可對(duì)記錄的前后順序作調(diào)整，使得連接的多邊形能首尾呼應(yīng)。如果依照上述順序連接的多邊形不能首尾呼應(yīng)，或者出現(xiàn)記錄缺損或記錄多余等情況，則表示弧段文件有錯(cuò)，必須改正出錯(cuò)的記錄，直到所有結(jié)點(diǎn)都經(jīng)過編輯和改正，才能將該弧段文件用于結(jié)點(diǎn)文件和多邊形文件的自動(dòng)生成以及數(shù)據(jù)庫的建立?；《翁?hào)起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)左多右多邊形邊形P2P1P1P4P4P2C1N1N2C2N3N2C5N5N2 矢量數(shù)據(jù)編碼方式曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—TIN曲面指連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，采用不規(guī)則三角網(wǎng)擬合連續(xù)分布現(xiàn)象的覆蓋表面，稱為TIN(TriangulatedIrregularNetwork)。它通常用于數(shù)字地形的表示，其中，狄洛尼三角網(wǎng)在地形擬合方面最為出色。首先取其中任一點(diǎn)P1，在其余各點(diǎn)中尋找與此點(diǎn)距離最近的點(diǎn)P2，連接P1P2構(gòu)成第一邊，然后在其余所有點(diǎn)中尋找與這條邊最近的點(diǎn)，找到后即構(gòu)成第一個(gè)三角形，再以這個(gè)三角形新生成的兩邊為底邊分別尋找距它們最近的點(diǎn)構(gòu)成第二個(gè)、第三個(gè)三角形，依此類推，直到把所有的點(diǎn)全部連入三角網(wǎng)中。每個(gè)三角形分別構(gòu)成一個(gè)記錄，包括三角形標(biāo)識(shí)碼、該三角形的相鄰三角形號(hào)、該三角形的頂點(diǎn)號(hào)以及三個(gè)頂點(diǎn)的空間坐標(biāo)系。 AEDCB165432TIN的主要特征TIN由一系列三角形組成三角形頂點(diǎn)都是一些特征點(diǎn)每個(gè)三角形的坡度、坡向均一三角形大小隨地形變化而變盡可能是等邊三角形三角形外接圓內(nèi)沒有其它點(diǎn)與Voronoi多邊形(泰森多邊形)對(duì)偶以拓?fù)浞绞酱鎯?chǔ) TIN關(guān)系表AEDCB165432三角形臨近關(guān)系A(chǔ)B,EBA,CCB,DDC,EEA,D三角形節(jié)點(diǎn)A1，5，6B4，5，6C3，4，6D2，3，6E1，2，6三角形關(guān)系表三角形/節(jié)點(diǎn)關(guān)系表坐標(biāo)表節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)1X1，Y1，Z12X2，Y2，Z23X3，Y3，Z34X4，Y4，,Z45X5，Y5，Z56X6，Y6，Z6 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性數(shù)據(jù)表達(dá)點(diǎn)狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐標(biāo)關(guān)聯(lián)的線目標(biāo)精度控制點(diǎn)等級(jí)測量單位測量年限線狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼坐標(biāo)串起點(diǎn)、終點(diǎn)、左面、右面路面材料等級(jí)修建時(shí)間寬度管養(yǎng)單位…………面狀對(duì)象目標(biāo)標(biāo)識(shí)目標(biāo)標(biāo)識(shí)地物編碼邊界目標(biāo)號(hào)建筑日期所有者建筑面積建筑單位結(jié)構(gòu)……空間對(duì)象地物編碼地物名稱制圖顏色幾何類型制圖符號(hào)編碼屬性表明地物類型特征與制圖屬性 矢量數(shù)據(jù)（1） 矢量數(shù)據(jù)（2） 矢量數(shù)據(jù)（3） 1、含義柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指將空間分割成各個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格單元，然后在各個(gè)格網(wǎng)單元內(nèi)賦以空間對(duì)象相應(yīng)的屬性值的一種數(shù)據(jù)組織方式二、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 柵格數(shù)據(jù)中的點(diǎn)線面四方向相鄰和八方向相鄰 柵格結(jié)構(gòu)用密集正方形（或三角形，多邊形）將地理區(qū)域劃分為網(wǎng)格陣列。位置由行，列號(hào)定義，屬性為柵格單元的值。22122332333233323332點(diǎn)：由單個(gè)柵格表達(dá)。線：由沿線走向有相同屬性取值的一組相鄰柵格表達(dá)。面：由沿線走向有相同屬性取值的一片柵格表達(dá)。柵格數(shù)據(jù)表示的是二維表面上的地理數(shù)據(jù)的離散化數(shù)值。在柵格數(shù)據(jù)中，地表被分割為相互鄰接、規(guī)則排列的地塊，每個(gè)地塊與一個(gè)象元相對(duì)應(yīng)。因此，柵格數(shù)據(jù)的比例尺就是柵格(象元)的大小與地表相應(yīng)單元的大小之比，當(dāng)象元所表示的面積較大時(shí)，對(duì)長度、面積等的量測有較大影響。每個(gè)象元的屬性是地表相應(yīng)區(qū)域內(nèi)地理數(shù)據(jù)的近似值，因而有可能產(chǎn)生屬性方面的偏差。333柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2、圖形表示 ——針對(duì)一個(gè)柵格單元對(duì)應(yīng)多個(gè)屬性值的多層?xùn)鸥裎募?。空間數(shù)據(jù)庫22222aaaaa22土壤植被組織方法柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3、柵格數(shù)據(jù)組織 柵格數(shù)據(jù)組織 方法c：以層為基礎(chǔ)，每層內(nèi)以多邊形為序記錄多邊形的屬性值和多邊形內(nèi)各象元的坐標(biāo)。節(jié)約用于存儲(chǔ)屬性的空間。將同一屬性的制圖單元的n個(gè)象元的屬性只記錄一次，便于地圖分析和制圖處理。方法a：以象元為記錄序列，不同層上同一象元位置上的各屬性值表示為一個(gè)列數(shù)組。N層中只記錄一層的象元位置，節(jié)約大量存儲(chǔ)空間，柵格個(gè)數(shù)很多。方法b：每層每個(gè)象元的位置、屬性一一記錄，結(jié)構(gòu)最簡單，但浪費(fèi)存儲(chǔ)。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織方法 1）、手工獲取，專題圖上劃分均勻網(wǎng)格，逐個(gè)決定其網(wǎng)格代碼。2）、掃描儀掃描專題圖的圖像數(shù)據(jù)（行、列、顏色（灰度），定義顏色與屬性對(duì)應(yīng)表，用相應(yīng)屬性代替相應(yīng)顏色，得到（行、列、屬性）再進(jìn)行柵格編碼、存貯，即得該專題圖的柵格數(shù)據(jù)）。3）、由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來。4）、遙感影像數(shù)據(jù)，對(duì)地面景象的輻射和反射能量的掃描抽樣，并按不同的光譜段量化后，以數(shù)字形式記錄下來的象素值序列。5、格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)，當(dāng)屬性值為地面高程，則為格網(wǎng)DEM，通過DEM內(nèi)插得到。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4、柵格結(jié)構(gòu)的建立—建立途徑 1）、柵格坐標(biāo)系的確定表示具有空間分布特征的地理要素，不論采用什么編碼系統(tǒng)，什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(矢、柵)都應(yīng)在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)下，而坐標(biāo)系的確定實(shí)質(zhì)是坐標(biāo)系原點(diǎn)和坐標(biāo)軸的確定。由于柵格編碼一般用于區(qū)域性GIS，原點(diǎn)的選擇常具有局部性質(zhì)，但為了便于區(qū)域的拼接，柵格系統(tǒng)的起始坐標(biāo)應(yīng)與國家基本比例尺地形圖公里網(wǎng)的交點(diǎn)相一致，并分別采用公里網(wǎng)的縱橫坐標(biāo)軸作為柵格系統(tǒng)的坐標(biāo)軸。22122332333233323332柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4、柵格結(jié)構(gòu)的建立—柵格系統(tǒng)的確定公里網(wǎng)：在高斯—克呂格投影中，每一投影帶的中央經(jīng)線作為縱軸（X軸），赤道作為橫軸（Y軸），以公里為單位，按相等的間距作平行于縱橫軸的若干直線，便構(gòu)成了圖面上的平面直角坐標(biāo)網(wǎng)，又叫方里網(wǎng)。 2）、柵格單元的尺寸（1）原則：應(yīng)能有效地逼近空間對(duì)象的分布特征，又減少數(shù)據(jù)的冗余度。格網(wǎng)太大，忽略較小圖斑，信息丟失。一般講實(shí)體特征愈復(fù)雜，柵格尺寸越小，分辨率愈高，然而柵格數(shù)據(jù)量愈大（按分辨率的平方指數(shù)增加）計(jì)算機(jī)成本就越高，處理速度越慢。（2）方法：用保證最小多邊形的精度標(biāo)準(zhǔn)來確定尺寸經(jīng)驗(yàn)公式：h為柵格單元邊長Ai為研究區(qū)域內(nèi)最小多邊形的面積。 長度占優(yōu)法面積占優(yōu)重要性中心點(diǎn)法A取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。連續(xù)分布地理要素C定義屬性類型的重要級(jí)別，取重要的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積較小的要素A柵格單元屬性值為面積最大者，常用于分類較細(xì)，地理類別圖斑較小時(shí)。2每個(gè)柵格單元的值由該柵格中線段最長的實(shí)體的屬性來確定。為了逼近原始數(shù)據(jù)精度，除了采用這幾種取值方法外，還可以采用縮小單個(gè)柵格單元的面積，增加?xùn)鸥駟卧倲?shù)的方法柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5、柵格結(jié)構(gòu)的建立—柵格代碼（屬性值）的確定CAB21 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6、柵格數(shù)據(jù)編碼—柵格矩陣結(jié)構(gòu)RasterMatrix)Raster數(shù)據(jù)是二維表面上地理數(shù)據(jù)的離散量化值，每一層的pixel值組成像元陣列（即二維數(shù)組），其中行、列號(hào)表示它的位置。例如影像：AAAAABBBAABBAABB在計(jì)算機(jī)內(nèi)是一個(gè)4*4階的矩陣。但在外部設(shè)備上，通常是以左上角開始逐行逐列存貯。1）每行都從左到右記錄；AAAAABBBAABBAABB2）奇數(shù)行從左到右，偶數(shù)行從右到左；當(dāng)每個(gè)像元都有唯一一個(gè)屬性值時(shí)，一層內(nèi)的編碼就需要m行×n列×3(x,y和屬性編碼值)個(gè)存儲(chǔ)單元。數(shù)字地面模型就屬此種情況。 特點(diǎn)：最直觀、最基本的網(wǎng)格存貯結(jié)構(gòu)，沒有進(jìn)行任何壓縮數(shù)據(jù)處理。柵格數(shù)據(jù)量大，格網(wǎng)數(shù)多，由于地理數(shù)據(jù)往往有較強(qiáng)的相關(guān)性，即相鄰象元的值往往是相同的。所以，出現(xiàn)了各種柵格數(shù)據(jù)壓縮方法。數(shù)據(jù)壓縮是將數(shù)據(jù)表示成更緊湊的格式以減少存儲(chǔ)空間的一項(xiàng)技術(shù)。分為：無損壓縮：在編碼過程中信息沒有丟失，經(jīng)過解碼可恢復(fù)原有的信息---信息保持編碼。有損壓縮：為最大限度壓縮數(shù)據(jù)，在編碼中損失一些認(rèn)為不太重要的信息，解碼后，這部分信息無法恢復(fù)。--信息不保持編碼。 它的基本思路是：對(duì)于一幅柵格圖像，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點(diǎn)具有相同的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復(fù)的記錄內(nèi)容。編碼方案：一種編碼方案是，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的代碼重復(fù)的個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮；另一種游程長度編碼方案就是逐個(gè)記錄各行（或列）代碼發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼；還有一種是記錄代碼值和變化時(shí)的列號(hào)。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6、柵格數(shù)據(jù)編碼—游程編碼結(jié)構(gòu)（Run-LengthEncoding) 序號(hào)二元組序列1（0，1）2（4，2）3（7，5）4（4，5）5（7，3）沿行方向進(jìn)行編碼0447777744444777444488770048887700888878000888880000888800000888（0，0），（1，4），（3，0）；（0，4），（3，0）；（0，4），（4，8），（5，0）；（0，1），（4，3），（7，8），（4，5），（4，4），（8，6），發(fā)生變化的位置和相應(yīng)代碼代碼值和變化時(shí)的列號(hào) 數(shù)據(jù)冗余度：游程編碼能否壓縮數(shù)據(jù)量，主要取決于柵格數(shù)據(jù)的性質(zhì)，通常可用事先測試，估算圖層的數(shù)據(jù)冗余度Re：Re=式中：Q為圖層內(nèi)相鄰屬性值變化次數(shù)的累加合；m為圖層網(wǎng)格的行數(shù)；n為圖層網(wǎng)格的列數(shù)。當(dāng)Re的值大于1/5的情況下，表明柵格數(shù)據(jù)的壓縮可取得明顯的效果。 當(dāng)柵格數(shù)據(jù)是規(guī)則的DEM時(shí)，由于這種類型數(shù)據(jù)的相鄰數(shù)據(jù)具有高度的相關(guān)性，可先通過差分映射進(jìn)行預(yù)處理，然后再采用游程長度壓縮編碼法。差分映射：相鄰數(shù)據(jù)間的增量，數(shù)據(jù)范圍較少，可以利用一個(gè)字節(jié)存貯一個(gè)數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)壓縮至原有空間的近1/4。具體計(jì)算公式：△Z=Z0△Zi=Zi-Zi-1i=1,2,3...n 1、分割的原則：將圖像區(qū)域劃分為四個(gè)大小相同的象限，而每個(gè)象限又可根據(jù)一定規(guī)則判斷是否繼續(xù)等分為次一層的四個(gè)象限，其終止判據(jù)是，不管是哪一層上的象限，只要?jiǎng)澐值絻H代表一種地物或符合既定要求的少數(shù)幾種地物時(shí)，則不再繼續(xù)劃分，否則一直劃分到單個(gè)柵格象元為止。2、四叉樹的樹形表示：用一倒立樹表示這種分割和分割結(jié)果。根：整個(gè)區(qū)域高：深度、分幾級(jí)，幾次分割葉：不能再分割的塊樹叉：還需分割的塊每個(gè)樹叉均有4個(gè)分叉，叫四叉樹。（一）四叉樹概述：一種可變分率的非均勻網(wǎng)格系統(tǒng)。是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一AAAAABBBAABBAABB0123柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6、柵格數(shù)據(jù)編碼—四叉樹編碼(Quad-TreeEncoding) 3編碼方法自上而下：先檢測全區(qū)域，其值不單調(diào)時(shí)再四分劃，直到數(shù)據(jù)或內(nèi)容單調(diào)為止。自下而上：對(duì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行自下而上順序掃描，若四個(gè)格網(wǎng)值相同，則合并；反之作為四個(gè)葉結(jié)點(diǎn)記錄。依此逐層向上，直到最后生成根結(jié)點(diǎn)。 采用四叉樹編碼時(shí)，為了保證四叉樹分解能不斷地進(jìn)行下去，要求圖像必須為2n×2n的柵格陣列，n為極限分割數(shù)，n+1為四叉樹的最大高度或最大層數(shù)，左圖為23×23的柵格，因此最多劃分三次，最大層數(shù)為4，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的圖像需首先通過增加背景的方法將圖像擴(kuò)充為2n×2n的圖像，即不足的部分用0來補(bǔ)齊。建樹時(shí)，對(duì)于補(bǔ)足部分生成的葉結(jié)點(diǎn)不存儲(chǔ)，這樣存儲(chǔ)量并不會(huì)增加 3編碼方法1）常規(guī)四叉樹（自下而上）除了記錄這棵樹的葉結(jié)點(diǎn)外，還包括中間結(jié)點(diǎn)，每記錄四個(gè)結(jié)點(diǎn)，即生成其父結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系用指針聯(lián)系，每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要6個(gè)變量：父結(jié)點(diǎn)指針、四個(gè)子結(jié)點(diǎn)的指針和本結(jié)點(diǎn)的屬性值。指針不僅增加了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，還增加了操作的復(fù)雜性：如層次數(shù)（分割次數(shù)）由從父結(jié)點(diǎn)移到根結(jié)點(diǎn)的次數(shù)來確定，結(jié)點(diǎn)所代表的圖像塊的位置需要從根節(jié)點(diǎn)開始逐步推算下來。所以，常規(guī)四叉樹并不廣泛用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其價(jià)值在于建立索引文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索。 2）線性四叉樹（LinearQuadTree——LQT）不需記錄中間結(jié)點(diǎn)和使用指針，僅記錄葉結(jié)點(diǎn)，并用地址碼表示葉結(jié)點(diǎn)的位置。線性四叉樹有四進(jìn)制和十進(jìn)制兩種，十進(jìn)制四叉樹的地址碼又稱Morton碼。為了得到線性四叉樹的地址碼，首先將二維柵格數(shù)據(jù)的行列號(hào)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)，然后交叉放入Morton碼中，即為線性四叉樹的地址碼。例如，對(duì)于第5行、第7列的Moton碼為：行數(shù)=5(0101)；列數(shù)=7(0111)Morton??=00110111=55 行列01234567001451617202112367181922232891213242528293101114152627303143233363748495253534353839505154556404144455657606174243464758596263這樣，在一個(gè)2n×2n的圖像中，每個(gè)像元點(diǎn)都給出一個(gè)Morton碼，?這樣就可將用行列表示的二維圖像，用Morton碼寫成一維數(shù)據(jù)，通過Morton碼就可知道象元的位置。 把一幅2n×2n的圖像壓縮成線性四叉樹的過程為：1°、按Morton碼把圖象讀入一維數(shù)組。2°、相鄰的四個(gè)象元比較，一致的合并，只記錄第一個(gè)象元的Morton碼。3°、比較所形成的大塊，相同的再合并，直到不能合并為止。?地址按由小到大的順序排列后，程序依次判斷相鄰四個(gè)網(wǎng)格值是否完全相同。若不完全相同，則作為葉結(jié)點(diǎn)記錄下來；若完全相同，則將它們合而為一，并將其中一個(gè)網(wǎng)格值賦給它，它的地址為原四個(gè)單元中第一個(gè)單元的地址，中間結(jié)點(diǎn)不予存儲(chǔ)。記錄葉結(jié)點(diǎn)的位置，深度（幾次分割）和屬性。 右圖的壓縮處理過程為：1°、按Morton碼讀入一維數(shù)組。Morton碼：0123456789101112131415象元值：AAABABBBAAAABBBB2°、四相鄰象元合并，只記錄第一個(gè)象元的Morton碼。01234567812AAABAABBAB3°、由于不能進(jìn)一步合并，則用游程長度編碼壓縮。0346812ABABABA0A1A4A5A2B3B6B7A8A9B12B13A10A11B14B15 （二）四叉樹優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)于團(tuán)塊圖像，四叉樹表示法占用空間比網(wǎng)絡(luò)法要少得多，四叉樹表示法基本上是一種非冗余表示法。2）四叉樹具有可變率或多重分辯率（表示物體的最小尺寸）的特點(diǎn)使得它有很好的應(yīng)用前景，適用于處理凝聚性或呈塊狀分布的空間數(shù)據(jù)，特別適用于處理分布不均勻的塊狀空間數(shù)據(jù)，但不適用于連續(xù)表面（如地形）或線狀地物。此外，目前應(yīng)用四叉樹還存下列問題：1)矢/柵正反變換還不理想。2)建立四叉樹耗費(fèi)機(jī)時(shí)很多。 A0A1A4A5A2B3B6B7A8A9B12B13A10A11B14B15AAAAABBBAABBAABB3)四叉樹未能直接表示物體間的拓?fù)潢P(guān)系。4)與非樹表示法比較，四叉樹表示法的缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)換的不穩(wěn)定性或叫滑動(dòng)變異例如，兩個(gè)圖像的差異僅由于平移，就會(huì)構(gòu)成極為不同的四叉樹，因而很難根據(jù)四叉樹來判斷這兩個(gè)圖像是否全同，故不利于做形狀分析和模式識(shí)別，5)一個(gè)物體的圖像在構(gòu)成四叉樹時(shí)會(huì)被分割到若干個(gè)象限中，使它失去了內(nèi)在的相關(guān)性。AAAAABBBAABBAABB 作業(yè)：對(duì)下圖進(jìn)行四叉樹劃分，并寫出四叉樹結(jié)構(gòu)及壓縮成四叉樹的過程。 三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)目前GIS主要還停留在處理地球表面的數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)是地表以下或以上，則先將它投影到地表，再進(jìn)行處理，其實(shí)質(zhì)是以二維的形式來模擬、處理任何數(shù)據(jù)，在有些領(lǐng)域可行，但涉及到三維問題的處理時(shí)，往往力不從心。二維V=f(x,y)，在不同的層V的含義不同，當(dāng)V表示的是高程時(shí)，就是DEM。由于地形三維視圖的原因，人們常把DEM誤認(rèn)為是三維模型。但從本質(zhì)上講，DEM是二維的，因?yàn)樗荒鼙硎镜乇淼男畔ⅲ荒軐?duì)地表內(nèi)部進(jìn)行有效的表示。目前，人們常把DEM稱為2.5維的數(shù)據(jù)模型。真三維模型V=f(x,y,z)，z是一自變量，不受x,y的影響。三維GIS的要求與二維GIS相似，但在數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)維護(hù)和界面設(shè)計(jì)等方面比二維GIS復(fù)雜得多，如三維數(shù)據(jù)的組織與重建，三維變換、查詢、運(yùn)算、分析、維護(hù)等方面。下面主要介紹三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。同樣，三維結(jié)構(gòu)存在柵格和矢量兩種形式。 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柵格數(shù)據(jù)編碼—八叉樹編碼思想：四叉樹在三維空間的推廣。將要表示的形體V放在一個(gè)充分大的正方體C內(nèi)，C的邊長為2n當(dāng)子體部分為V---灰結(jié)點(diǎn)需再1分為8。子體中無V---白結(jié)停止分割，葉結(jié)點(diǎn)。子體全為V—黑結(jié)點(diǎn)八叉樹結(jié)構(gòu)就是將空間區(qū)域不斷地分解為八個(gè)同樣大小的子區(qū)域(即將一個(gè)六面的立方體再分解為八個(gè)相同大小的小立方體)，同一區(qū)域的屬性相同。 2存貯結(jié)構(gòu)1）規(guī)則八叉樹與常規(guī)四叉樹類似，用10項(xiàng)字段來記錄每個(gè)結(jié)點(diǎn)（8個(gè)子結(jié)點(diǎn)指針，1個(gè)父結(jié)點(diǎn)指針，1個(gè)結(jié)點(diǎn)屬性）。最普遍的形式，方式自然，易掌握。但指針占總存儲(chǔ)量的94%，空間使用率低。2）線性八叉樹—Motorn碼用某一預(yù)先確定的次序?qū)瞬鏄滢D(zhuǎn)換成一個(gè)線性表，表中的每個(gè)元素與一個(gè)結(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)用固定的字節(jié)描述，其中某些位專門用來說明它是否為葉結(jié)點(diǎn)。特點(diǎn)：節(jié)省存貯空間，便于某些運(yùn)算，但喪失一定的靈活性，不便于其它遍歷方式對(duì)樹的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行存取，應(yīng)用效果不佳。 柵格數(shù)據(jù)（1） 柵格數(shù)據(jù)（2） 柵格數(shù)據(jù)（3） 上海東方明珠電視塔故宮柵格數(shù)據(jù)（4） 柵格數(shù)據(jù)（5） 矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較矢量數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：表示地理數(shù)據(jù)的精度較高嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量小完整的描述空間關(guān)系圖形輸出精確美觀圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新、綜合都能實(shí)現(xiàn)面向目標(biāo)，不僅能表達(dá)屬性，而且能方便的記錄每個(gè)目標(biāo)的具體屬性信息缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜矢量疊置較為復(fù)雜數(shù)學(xué)模擬比較困難技術(shù)復(fù)雜，特別是軟硬件柵格數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單空間數(shù)據(jù)的疊置和組合方便各類空間分析很易于進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬方便缺點(diǎn)：圖形數(shù)據(jù)量大用大像元減少數(shù)據(jù)量時(shí)，精度和信息量受損地圖輸出不美觀難以建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系投影變換比較費(fèi)時(shí) 矢量—柵格一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1矢柵一體化概念將矢量面對(duì)目標(biāo)的方法和柵格元子充填的方法結(jié)合起來，具體采用填滿線狀目標(biāo)路徑和充填面狀目標(biāo)空間的方法作為一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)線狀地物：除記錄原始取樣點(diǎn)外，還記錄路徑所通過的柵格。面狀地物：除記錄它的多邊形周邊以外，還包括中間的面域柵格。一方面，它保留了矢量的全部性質(zhì)，以目標(biāo)為單元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓?fù)潢P(guān)系；另一方面，它建立了柵格與地物的關(guān)系，即路徑上的任一點(diǎn)都直接與目標(biāo)建立了聯(lián)系。從原理上說，這是一種以矢量的方式來組織柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)334334423344423344234422212 2三個(gè)約定和細(xì)分格網(wǎng)法為便于組織數(shù)據(jù)，首先作如下約定：地面上的點(diǎn)狀地物是地球表面上的點(diǎn)，它僅有空間位置，沒有形狀和面積，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部僅有一個(gè)位置數(shù)據(jù)。b.地面上的線狀地物是地球表面的空間曲線，它有形狀但沒有面積，它在平面上的投影是一連續(xù)不間斷的直線或曲線，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部需要用一組元子填滿整個(gè)路徑。c.地面上的面狀地物是地球表面的空間曲面，并具有形狀和面積，它在平面上的投影是由邊界包圍的緊致空間和一組填滿路徑的元子表達(dá)的邊界組成。為提高柵格表示精度，采用細(xì)分格網(wǎng)法：將一對(duì)X,Y坐標(biāo)用兩個(gè)Morton碼代替：M1表示該點(diǎn)（采樣點(diǎn)或附加的交叉點(diǎn)）所在基本格網(wǎng)的地址碼，M2表示該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的細(xì)分格網(wǎng)的Morton碼，既顧全整體定位，又保證精度。x,yM1M2 由于柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的精度較低，需利用細(xì)分格網(wǎng)的方法來提高點(diǎn)、線和面狀邊界線的數(shù)據(jù)表達(dá)精度。在有點(diǎn)、線、面目標(biāo)通過的基本格網(wǎng)內(nèi)，再細(xì)分成256*256個(gè)細(xì)格網(wǎng)，當(dāng)精度要求較低時(shí)，也可以細(xì)分成16*16個(gè)細(xì)格網(wǎng)。將采樣點(diǎn)和線性目標(biāo)基本格網(wǎng)的交點(diǎn)用兩個(gè)Morton碼表示。 3一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)線性四叉樹是基本數(shù)據(jù)格式，三個(gè)約定設(shè)計(jì)點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本依據(jù)，細(xì)分格網(wǎng)法保證足夠精度。1）點(diǎn)狀地物和結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)約定1，點(diǎn)僅有位置、沒有形狀和面積，只要將點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地址碼M1和M2,結(jié)構(gòu)簡單靈活，便于點(diǎn)的插入和刪除，還能處理一個(gè)柵格內(nèi)包含多個(gè)點(diǎn)狀目標(biāo)的情況。點(diǎn)標(biāo)識(shí)號(hào)M1M2高程Z……………………10025434084432100261057725463…………………… 2）線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)約定（2），線狀地物有形狀但沒有面積，沒有面積意味著只要用一串?dāng)?shù)據(jù)表達(dá)每個(gè)線狀地物的路徑即可，將該線狀地物經(jīng)過的所有柵格的地址全部記錄下來。仿照矢量數(shù)據(jù)組織的鏈狀雙重獨(dú)立式編碼，以弧段為記錄單位?；《蔚臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu):弧標(biāo)識(shí)號(hào)起結(jié)點(diǎn)號(hào)終結(jié)點(diǎn)號(hào)中間點(diǎn)串（M1,M2,Z）20078100251002658,7749,435,92,4377,439…線標(biāo)識(shí)號(hào)弧段標(biāo)識(shí)號(hào)…………3003120078，200793003220092，20098，20099…………線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu): 3）面狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)弧段文件：邊界弧段-----形狀帶指針的二維行程碼面域：葉結(jié)點(diǎn)的屬性值改為指向該地物的下一個(gè)子塊的循環(huán)指針循環(huán)指針指向該地物下一個(gè)子塊的地址碼，并在最后指向該地物本身二維行程M碼屬性值005480164308314320378400448460478二維行程M碼循環(huán)指針屬性值0851683216313037314（屬性值）3240374440464447460（屬性值）478（屬性值） 只要進(jìn)入第一塊就可以順著指針直接提取該地物的所有子塊，從而避免像柵格數(shù)據(jù)那樣為查詢某一個(gè)目標(biāo)需遍歷整個(gè)矩陣，大大提高了查詢速度。。用循環(huán)指針將同屬于一個(gè)目標(biāo)的葉結(jié)點(diǎn)鏈接起來46 矢量+柵格（1） 矢量+柵格（2） §2-4空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立是指根據(jù)確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，形成與該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的GIS空間數(shù)據(jù)，為空間數(shù)據(jù)庫的建立提供物質(zhì)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立的基本過程 一地理數(shù)據(jù)的分層空間數(shù)據(jù)可按某種屬性特征形成一個(gè)數(shù)據(jù)層，通常稱為圖層（Coverage、Layer、Theme）。1、空間數(shù)據(jù)分層方法：1）專題分層每個(gè)圖層對(duì)應(yīng)一個(gè)專題，包含某一種或某一類數(shù)據(jù)。如地貌層、水系層、道路層、居民地層等。2）時(shí)間序列分層即把不同時(shí)間或不同時(shí)期的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)層。3）地面垂直高度分層把不同時(shí)間或不同時(shí)期的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)層。 2、空間數(shù)據(jù)分層的目的便于空間數(shù)據(jù)的管理、查詢、顯示、分析等。1）空間數(shù)據(jù)分為若干數(shù)據(jù)層后，對(duì)所有空間數(shù)據(jù)的管理就簡化為對(duì)各數(shù)據(jù)層的管理，而一個(gè)數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)往往比較單一，數(shù)據(jù)量也相對(duì)較小，管理起來就相對(duì)簡單；2）對(duì)分層的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢時(shí)，不需要對(duì)所有空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，只需要對(duì)某一層空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢即可，因而可加快查詢速度；3）分層后的空間數(shù)據(jù)，由于便于任意選擇需要顯示的圖層，因而增加了圖形顯示的靈活性；4）對(duì)不同數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊加，可進(jìn)行各種目的的空間分析。 二空間數(shù)據(jù)的分類與編碼分類、編碼點(diǎn)、線、面特征碼、坐標(biāo)信息世界地理信息種類繁多、內(nèi)容豐富，只有將它們按一定的規(guī)律進(jìn)行分類并編碼，使其有序地存儲(chǔ)、檢索，以滿足各種應(yīng)用需求。因此，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的分類和編碼是空間數(shù)據(jù)庫建立的重要基礎(chǔ)。 1、分類編碼的原則分類：是指根據(jù)系統(tǒng)功能及國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將具有不同屬性或特征的要素區(qū)別開來，以便從邏輯上將空間數(shù)據(jù)組織為不同的信息層，為數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、查詢和共享提供依據(jù)。在進(jìn)行具體分類時(shí)，首先根據(jù)圖形原則，將空間數(shù)據(jù)分為點(diǎn)、線、面三種類型；其次是對(duì)象原則，雖然它們同為線狀要素，但是屬于不同的地理對(duì)象，應(yīng)當(dāng)作為不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。自1986年以來，國家測繪局制定（修訂）并發(fā)布的測繪與地理信息國家標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)62項(xiàng)。其中國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與代碼，1∶500、1∶1000、1∶2000、1∶50001∶10000、1∶:25000、1∶100000地形圖要素分類與代碼，專題地圖信息分類與代碼等 2、空間數(shù)據(jù)編碼屬性數(shù)據(jù)編碼：在屬性數(shù)據(jù)中，有一部分是與幾何數(shù)據(jù)的表示密切有關(guān)的。例如，道路的等級(jí)、類型等，決定著道路符號(hào)的形狀、色彩、尺寸等。在GIS中，通常把這部分屬性數(shù)據(jù)用編碼的形式表示，并與幾何數(shù)據(jù)一起管理起來。編碼：是指確定屬性數(shù)據(jù)的代碼的方法和過程。代碼：是一個(gè)或一組有序的易于被計(jì)算機(jī)或人識(shí)別與處理的符號(hào)，是計(jì)算機(jī)鑒別和查找信息的主要依據(jù)和手段。編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類分級(jí)則是編碼的基礎(chǔ)。空間數(shù)據(jù)的編碼，是指將數(shù)據(jù)分類的結(jié)果，用一種易于被計(jì)算機(jī)接受和人識(shí)別的符號(hào)系統(tǒng)表示出來的過程。 北京市第五次人口普查地址編碼工作細(xì)則一、根據(jù)《第五次全國人口普查辦法》和《第五次全國人口普查地址編碼工作細(xì)則》的規(guī)定，結(jié)合北京市的具體情況，制定本細(xì)則。二、地址編碼，是指按照一定的規(guī)則，對(duì)根據(jù)《北京市第五次全國人口普查地理區(qū)域劃分工作細(xì)則》劃定的各級(jí)人口普查區(qū)域分配一定的數(shù)字代碼，使得劃定的每個(gè)區(qū)域都有一個(gè)唯一的數(shù)字代碼相對(duì)應(yīng)，一個(gè)數(shù)字代碼只能代表一個(gè)區(qū)域。三、人口普查地址代碼共由6級(jí)14位組成。市級(jí)2位，地區(qū)級(jí)2位，區(qū)、縣級(jí)2位，鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、街道級(jí)3位，普查區(qū)3位，調(diào)查小區(qū)2位。 北京市地理編碼數(shù)據(jù)庫主要紀(jì)錄了北京市各類地址的標(biāo)準(zhǔn)名稱、空間坐標(biāo)和唯一編碼。地址的標(biāo)準(zhǔn)名稱通常出現(xiàn)在工商、稅務(wù)、信用、規(guī)劃、建設(shè)等經(jīng)濟(jì)社會(huì)部門的資料和信息系統(tǒng)中，也是公眾日常進(jìn)行位置指定的表達(dá)手段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息中的80%的資料都與空間地理信息有關(guān)，其主要聯(lián)系方式就是通過地址名稱等信息進(jìn)行聯(lián)系。2005-10-08 3、分類碼和標(biāo)識(shí)碼 4、分類碼示例 5、標(biāo)識(shí)碼示例C1492區(qū)域方位 1準(zhǔn)備工作1）、資料準(zhǔn)備，區(qū)域標(biāo)定（1）基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)的確定（2）數(shù)據(jù)分類項(xiàng)目的確定（3）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性的確定2）、進(jìn)行三個(gè)統(tǒng)一：（投影、比例尺、分類分級(jí)編碼）3）、所用軟件的檢查、試用菜單準(zhǔn)備及其它輔助工作。4）、硬件檢查。5）、精度試驗(yàn)。6）、試驗(yàn)，樣區(qū)、單項(xiàng)試驗(yàn)。三矢量數(shù)據(jù)輸入與編輯實(shí)際是將經(jīng)分類和編碼的地理要素的圖形，轉(zhuǎn)換為一系列x，y坐標(biāo)，然后將這些坐標(biāo)記錄按照確定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式，加入到線段或標(biāo)識(shí)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)文件中去。 2幾何圖形數(shù)據(jù)的采集地圖數(shù)字化1）數(shù)字化儀數(shù)字化2）掃描矢量化地圖數(shù)字化是指把傳統(tǒng)的紙質(zhì)或其它材料上的地圖（模擬信號(hào)）轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的圖形數(shù)據(jù)（數(shù)字信號(hào)）的過程，以便進(jìn)一步在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存貯、分析和輸出。3）已有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換4）鼠標(biāo)輸入 地圖數(shù)字化確定數(shù)字化路線地圖預(yù)處理 數(shù)字化儀數(shù)字化流程：用數(shù)字化軟件進(jìn)行數(shù)字化 用數(shù)字化軟件進(jìn)行數(shù)字化 掃描轉(zhuǎn)換拼接子圖塊裁剪地圖屏幕跟蹤矢量化矢量圖合成、接邊矢量圖編輯紙質(zhì)地圖空間數(shù)據(jù)庫掃描矢量化處理流程：TITANScanIn地圖掃描矢量化軟件 屏幕跟蹤矢量化流程：準(zhǔn)備掃描圖像柵格圖像配準(zhǔn)新建數(shù)字化圖層屏幕跟蹤矢量化地圖選擇投影和單位輸入控制點(diǎn)編輯控制點(diǎn) 空間數(shù)據(jù)的編輯和檢核空間數(shù)據(jù)編輯的目的是為了消除數(shù)字化過程中引入的錯(cuò)誤，以及將數(shù)字化數(shù)據(jù)重新組織以便得到便于進(jìn)一步處理和使用的格式。1）、空間數(shù)據(jù)輸入的誤差；（1）幾何數(shù)據(jù)的不完整或重復(fù)；（2）幾何數(shù)據(jù)的位置不正確；（3）比例尺不正確；（4）變形；（5）幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接有誤；（6）屬性數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、不完整。鍵盤輸入錯(cuò)誤，漏輸數(shù)據(jù)或?qū)傩藻e(cuò)誤分類、編碼等。 2）、空間數(shù)據(jù)的檢查（1）通過圖形實(shí)體與其屬性的聯(lián)合顯示，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化中的遺漏、重復(fù)、不匹配等錯(cuò)誤；（2）在屏幕上用地圖要素對(duì)應(yīng)的符號(hào)顯示數(shù)字化的結(jié)果，對(duì)照原圖檢查錯(cuò)誤；（3）把數(shù)字化的結(jié)果繪圖輸出在透明材料上，然后與原圖疊加以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)漏；（4）對(duì)等高線，通過確定最低和最高等高線的高程及等高距，編制軟件來檢查高程的賦值是否正確；（5）對(duì)于面狀要素，可在建立拓?fù)潢P(guān)系時(shí)，根據(jù)多邊形是否閉合來檢查，或根據(jù)多邊形與多邊形內(nèi)點(diǎn)的匹配來檢查等；（6）對(duì)于屬性數(shù)據(jù)，通常是在屏幕上逐表、逐行檢查，也可打印出來檢查；（7）對(duì)于屬性數(shù)據(jù)還可編寫檢核程序，如有無字符代替了數(shù)字，數(shù)字是否超出了范圍，等等；（8）對(duì)于圖紙變形引起的誤差，應(yīng)使用幾何糾正來進(jìn)行處理。目標(biāo)檢核機(jī)器檢核圖形疊合比較檢核屬性數(shù)據(jù)檢核各種方法反復(fù)進(jìn)行 4矢量電子地圖與紙質(zhì)地圖相比有如下優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算距離和標(biāo)注地名符號(hào)快速準(zhǔn)確；可對(duì)地圖局部放大、全圖縮小和移動(dòng)顯示、漫游功能很強(qiáng)；分層顯示地圖（當(dāng)對(duì)地圖上各種信息分為不同層歸類存放后，則可顯示某些層，關(guān)閉不顯示的層）；可以以圖元為單位進(jìn)行信息編輯修改，人機(jī)交互畫線標(biāo)注符號(hào)文字，刪除地圖上多余的信息；可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電子地圖傳遞，提供信息共享，傳遞速度快；如果能有效解決地圖符號(hào)自動(dòng)分割和識(shí)別問題，則能實(shí)現(xiàn)地圖的智能矢量化。 四柵格數(shù)據(jù)的輸入與編輯1透明格網(wǎng)采集輸入法；2掃描數(shù)字化；3其它數(shù)據(jù)傳輸和輸入（遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)） 手工柵格數(shù)字化 五圖形編輯圖形編輯又叫數(shù)據(jù)編輯、數(shù)字化編輯，是指對(duì)地圖資料數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯加工，其主要的目的是在改正數(shù)據(jù)差錯(cuò)的同時(shí)，相應(yīng)地改正數(shù)字化資料的圖形。圖形編輯是一交互處理過程，GIS具備的圖形編輯功能的要求是：1）具有友好的人機(jī)界面，即操作靈活、易于理解、響應(yīng)迅速等；2）具有對(duì)幾何數(shù)據(jù)和屬性編碼的修改功能，如點(diǎn)、線、面的增加、刪除、修改等；3）具有分層顯示和窗口操作功能，便于用戶的使用。 編輯操作1、結(jié)點(diǎn)的編輯1）結(jié)點(diǎn)吻合(Snap)或稱結(jié)點(diǎn)匹配、結(jié)點(diǎn)咬合，結(jié)點(diǎn)附和。是指把一定限差內(nèi)的鏈的端點(diǎn)作為一個(gè)結(jié)點(diǎn)，其坐標(biāo)值取多個(gè)端點(diǎn)的平均值。方法：A、結(jié)點(diǎn)移動(dòng)，用鼠標(biāo)將其它兩點(diǎn)移到另一點(diǎn)；B、鼠標(biāo)拉框，用鼠標(biāo)拉一個(gè)矩形，落入該矩形內(nèi)的結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)通過求它們的中間坐標(biāo)匹配成一致；C、求交點(diǎn)，求兩條線的交點(diǎn)或其延長線的交點(diǎn)，作為吻合的結(jié)點(diǎn)；D、自動(dòng)匹配，給定一個(gè)吻合容差，或稱為咬合距，在圖形數(shù)字化時(shí)或之后，將容差范圍內(nèi)的結(jié)點(diǎn)自動(dòng)吻合成一點(diǎn)。 2）結(jié)點(diǎn)與線的吻合在數(shù)字化過程中，常遇到一個(gè)結(jié)點(diǎn)與一個(gè)線狀目標(biāo)的中間相交。由于測量或數(shù)字化誤差，它不可能完全交于線目標(biāo)上，需要進(jìn)行編輯，稱為結(jié)點(diǎn)與線的吻合。編輯的方法：A、結(jié)點(diǎn)移動(dòng)，將結(jié)點(diǎn)移動(dòng)到線目標(biāo)上。B、使用線段求交；C、自動(dòng)編輯，在給定容差內(nèi)，自動(dòng)求交并吻合在一起。ABDCE無結(jié)點(diǎn)有結(jié)點(diǎn) ArcGIS中自動(dòng)捕捉功能設(shè)置 3）清除假結(jié)點(diǎn)（偽結(jié)點(diǎn)）由僅有兩個(gè)線目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的結(jié)點(diǎn)成為假結(jié)點(diǎn)。有些系統(tǒng)要將這種假結(jié)點(diǎn)清除掉（如ARC/INFO），即將目標(biāo)A和B合并成一條，使它們之間不存在結(jié)點(diǎn);但有些系統(tǒng)并不要求清除假結(jié)點(diǎn)，如Geostar,因?yàn)樗鼈儾⒉挥绊懣臻g查詢、分析和制圖。ABDCE無結(jié)點(diǎn)有結(jié)點(diǎn) 2、圖形編輯包括用鼠標(biāo)增加或刪除一個(gè)點(diǎn)、線、面實(shí)體，移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)一個(gè)點(diǎn)、線、面實(shí)體。1）刪除和增加一個(gè)頂點(diǎn)2）移動(dòng)一個(gè)頂點(diǎn)3）刪除一段弧段jkjkabL3L1L2