空间数据结构与管理

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1、3.2.1空间数据结构3.2.2空间数据管理第二节空间数据结构与空间数据管理3.2.1空间数据结构地理信息系统空间数据结构是指空间数据的编排方式和组织关系。空间数据编码是空间数据结构的实现，目的是将图形数据、影像数据、统计数据等资料，按一定的数据结构转换为适用于计算机存储和处理的形式。一种高效率的数据结构应具:（1）能够正确表示要素之间的层次关系，便于不同数据联接和覆盖。（2）正确反映地理实体的空间排列方式和各实体间相互关系。（3）便于存取和检索。（4）节省存贮空间，减少数据冗余。（5）存取速度快，

2、在运算速度较慢的微机上要达到快速响应。（6）足够灵活性，数据组织具有插入新数据、删除或修改部分数据的基本功能。GIS支持的空间数据结构：矢量数据结构栅格数据结构矢量—栅格混合数据结构栅格数据单元格经常是矩形（主要是正方形）的，但可以随应用的需要进行具体设定，比如设置为三角形。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。栅格尺寸越小，其分辨率越高，数据量也越大。栅格单元中存在多种地物，导致属性误差，“混合像元”问题。一、栅格数据结构西南角格网坐标（XWS，YWS）格网分辨率X：行Y：列栅格数据结构是

3、指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素由行、列定义，并包含一个代码表示该像素的属性类型或量值，或仅仅包括指向其属性记录的指针，表示地物或现象的非几何属性特征。⑴属性明显：数据直接记录了属性或指向属性的指针，可以直接得到地物的属性代码。⑵定位隐含：栅格结构是按一定的规则排列的，实体位置隐含在格网文件的存储结构中。⑶栅格数据结构容易实现，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。1、栅格数据结构特点2、栅格数据取值

4、方法⑴中心归属法：每个栅格单元的值以网格中心点对应的面域属性值来确定。⑵长度占优法：每个栅格单元的值以网格中线（水平或垂直）的大部分长度所对应的面域的属性值来确定。⑶面积占优法：每个栅格单元的值以在该网格单元中占据最大面积的属性值来确定。⑷重要性法：根据栅格内不同地物的重要性程度，选取特别重要的空间实体决定对应的栅格单元值，如稀有金属矿产区，其所在区域尽管面积很小或不位于中心，也应采取保留的原则。3、栅格数据获取途径⑴手工获取，专题图上划分均匀网格，逐个决定其网格代码。⑵扫描仪扫描专题图的图像数据{行、列、

5、颜色（灰度）}，定义颜色与属性对应表，用相应属性代替相应颜色，得到（行、列、属性）再进行栅格编码、存贮，即得该专题图的栅格数据。⑶由矢量数据转换而来。⑷遥感影像数据，对地面景像的辐射和反射能量的扫描抽样，并按不同的光谱段量化后，以数字形式记录下来的像素值序列。⑸格网DEM数据，当属性值为地面高程，则为格网DEM，通过DEM内插得到。常用栅格排列顺序4、简单栅格数据排列方式遥感图像数据排列方式（1）BSQ方式：各波段的二维图像数据按波段顺序排列。（2）BIL方式：对每一行中代表一个波段的光谱值进行排列，然后按

6、波段顺序排列该行。（3）BIP方式：在一行中，每个像元按光谱波段次序进行排列。每个像元可能是占一个字节的整型数。如果图像比较大，这种逐点存储的方式，所占的空间是十分巨大的。所以在实际存储时，多采用压缩存储的方式。压缩编码的目的是用尽可能少的数据量记录尽可能多的信息，类型分为：⑴信息无损编码：编码过程中没有任何信息损失，通过解码操作可以完全恢复原来的信息。⑵信息有损编码：为了提高编码效率，最大限度地压缩数据，在压缩过程中损失一部分相对不太重要的信息，解码时这部分难以恢复。在地理信息系统中的压缩编码多采用信息无

7、损编码，而对原始遥感影像进行压缩时也可以采取有损压缩编码方法。但数据压缩所获得的空间节省与数据处理的时间花费往往是成正比例，即所节省的空间越多，数据压缩与解压所需的时间往往也多，因此所采取的方法要根据实际情况而定。5、栅格数据存储的压缩编码Ⅰ、行程编码①行程编码1只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数。②行程编码2逐个记录各行（或列）代码发生变化的位置和相应的代码，下图可沿列方向进行行程编码：1列：（1，3），（3，1）；2列：（1，3），（4，1）；3列：（1，3），（5

8、，1）；4列：（1，4），（2，3），（5，1）；5列：（1，4），（4，3），（6，2），（7，1）；6列：（1，4），（4，2）；7列：（1，4），（4，2）；8列：（1，4），（3，2）。行程编码优缺点⑴优点：压缩效率较高，且易于进行检索，叠加合并等操作，运算简单，适用于机器存储容量小，数据需大量压缩，而又要避免复杂的编码解码运算增加处理和操作时间的情况。⑵缺点：对于图斑破碎，属性和边界多变的数据压缩效率较