地理信息系统应用技术第三章之二(教案)

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1、第三章教学目标常握地理信息系统中进行空间数据组织与管理的基础数据模型与数据结构，掌握地理信息系统矢量数据结构描述实质及其方法。内容纲要第二节矢量数据结构地理信息系统中另一种最常见的图形数据结构为矢量结构，即通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、面等地理实体，处标空间设为连续，允许任意位置、长度和面积的精确定义。一、矢量数据结构编码的基本内容1、点实体点实体包括由单独一对X,y坐标定位的一切地理或制图实体。2、线实体线实体可以定义为直线元素组成的各种线性要素，直线元素由两对以上的x,y处标定义。最简单的线实体只存储它的起止点坐标、属性、显示符号

2、等有关数据。弧、链是n个处标对的集合，这些坐标可以描述任何连续而又复杂的曲线。组成曲线的线元素越短，x,y坐标数量越多，就越逼近于一条复杂曲线，既要节省存储空间，又要求较为精确地描绘曲线，唯一的办法是增加数据处理工作量。线的网络结构。简单的线或链携带彼此互相连接的空间信息，而这种连接信息又是供排水网和道路网分析中必不可少的信息。3、面实体多边形(冇时称为区域)数据是描述地理空间信息的最重要的一类数据。在区域实体中，具有名称属性和分类属性的，多用多边形表示，如行政区、土地类型、植被分布等；具冇标量属性的冇时也用等值线描述(如地形、降雨量等)。多边形

3、矢量编码，不但要表示位置和属性，更重要的是能表达区域的拓扑特征。在讨论多边形数据结构编码的时候，首先对多边形网提岀如下的要求：(1)组成地图的每个多边形应有唯一的形状、周长和面积。(2)地理分析要求的数据结构应能够记录每个多边形的邻域关系，其方法与水系网中记录连接关系一样。(3)专题地图上的多边形并不都是同一等级的多边形，而可能是多边形内嵌套小的多边形(次一级的多边形)。二、矢量数据结构编码的方法矢量数据结构的编码形式，按照其功能和方法可分为：实体式、索引式、双重独立式和链状双重独立式。1、实体式实体式数据结构是指构成多边形边界的各个线段，以多边

4、形为单元进行组织。这种数据结构具有编码容易、数字化操作简单和数据编排直观等优点。但这种方法也有以下明显缺点：(1)相邻多边形的公共边界要数字化两遍，造成数据兀余存储，可能导致输出的公共边界出现间隙或重叠；(2)缺少多边形的邻域信息和图形的拓扑关系；(3)岛只作为一个单个图形，没有建立与外界多边形的联系。2、索引式索引式数据结构采用树状索引以减少数据兀余并间接增加邻域信息，具体方法是对所冇边界点进行数字化，将坐标对以顺序方式存储，由点索引与边界线号相联系，以线索引与各多边形相联系，形成树状索引结构。3、双重独立式这种数据结构最早是由美国人口统计局研

5、制来进行人口普查分析和制图的，简称为DIME(DualIndependentMapEncoding)系统或双重独立式的地图编码法。它以城市街道为编码的主体。其特点是采用了拓扑编码结构。4、链状双重独立式链状双重独立式数据结构是DIME数据结构的一种改进。在DIME屮，一•条边只能用直线两端点的序号及和邻的面域來表示，而在链状数据结构中，将若干直线段合为一个弧段(或链段)，每个弧段可以有许多中间点。在链状双重独立数据结构小，主要有四个文件：多边形文件、弧段文件、弧段坐标文件、结点文件。第三节两种数据结构的比较与转化一、两种数据结构的比较栅格结构和矢

6、量结构是模拟地理信息的两种不同的方法。栅格数据结构具有“属性明显、位置隐含”的特点。它易于实现，且操作简单，有利于基于栅格的空间信息模型的分析。如在给定区域内计算多边形面积、线密度，栅格结构可以很快得到结果，而采用矢量数据结构则麻烦得多；但栅格数据的表达精度不高、数据存储量大、工作效率较低。如要提高一倍的表达精度(栅格单元减小一半),数据量就需增加三倍，同吋也增加了数据的冗余。矢量数据结构具有“位置明显、属性隐含”的特点，它操作起來比较复杂，许多分析操作（如叠置分析等）用矢量数据结构难于实现；但它的数据表达精度较高,数据存储量小，输出图形美观且工

7、作效率较高。比较内容矢£格式栅格格式数据量小大图形精度高低图形运算复杂、高效简单、低效遥感影像格式不-致一致或接近输出表示抽象、昂贵直观、便宜数据共享不易实现容易实现拓扑和网络分析容易实现不易实现1、欠量数据结构向栅格数据结构的转换在地理信息系统中栅格数据与矢量数据各具特点与适用性，为了在一个系统屮可以兼容这两种数据，以便有利于进一步的分析处理，常常需要实现两种结构的转换。（1）点的变换点的变换十分简单，只要这个点落在那个网格中就是属于那个网格元索。（2）矢量线段的变换曲线在数字化吋输入多个点，形成折线，由于点多而密集，折线在视觉上就形成曲线。因

8、为相邻两点之间是直线，所以只要知道直线转换网格的方法，曲线和多边形边的转换就可以完成。（3）多边形数据的转换首先，从数字化数据的第一点开