地理信息系统应用技术第三章之一(教案)

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1、第三章空间数据釆集教学目标掌握栅格数据结构的概念，掌握栅格数据的编码方式。内容纲要数据结构，即数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构，是数据模型的棊础。对空间数据而言则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。第一节栅格数据结构一、简单栅格数据结构栅榕结构是最简单最直观的空间数据结构，乂称为网格结构(Raster或GridCell)或像元结构(Pixel),是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索，由行号、列号定义，并包含一个代码，表示该像索的属性

2、类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物则用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，每个栅榕单元可冇多于两个的相邻单元同属一个区域。栅榕结构的显著特点是：属性明显，定位隐含，即数据直接记录属性的指针或属性木身，而所在位置则根据行列号转换为相应的朋标给出，也就是说定位是根据数据在数据集中的位置得到的。栅格结构数据主要可山四个途径得到，即：①目读法：在专题图上均匀划分网格，逐个网格地决

3、定其代码，最后形成栅格数字地图文件；②数字化仪手扶或H动跟踪数字化地图，得到矢量结构数据后，再转换为栅格结构；③扫描数字化：逐点扫描专题地图，将扫描数据重采样和再编码得到栅格数据文件；④分类影像输入：将经过分类解译的遥感影像数据直接或重采样后输入系统，作为栅格数据结构的专题地图。将这个矩形区域近似地表示为栅格结构中的一个栅格单元时，可根据需要，采取如下方案Z—决定该栅格单元的代码：①小心点法：用处于栅格中心处的地物类型或现象特性决定栅格代码。②而积占优法：以占矩形区域而积最大的地物类型或现象特性决定栅格单元

4、的代码。③重要性法：根据栅格内不同地物的重要性，选取最重要的地物类型决泄相应的栅格单元代码。④百分比法:根据短形区域内各地理要索所山面积的百分比数确定栅格单元的代码参与程度。二、栅格数据的压缩编码方式1、链式编码（ChainCodes）链式编码又称为弗里曼链码（Freemem）或边界链码。链式编码主要是记录线状地物和而状地物的边界。它把线状地物和而状地物的边界表示为：由某一起始点开始并按某些基木方向确定的单位矢量链。基木方向可定义为：东=0,东南=1,南=2,西南=3,西=4,西北=5,北=6,东北=7等八

5、个基本方向。链式编码的前两个数字表示起点的行、列数，从第三个数字开始的每个数字表示单位矢量的方向，八个方向以0-7的整数代表。2、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，它的基木思路是：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，因而对采取某种方法压缩那些重复的记录内容。其编码方案是，只在各行（或列）数据的代码发纶变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数，从而实现数据的压缩。3、块状编码（BlockCodes）块码是游程长度编码扩

6、展到二维的情况，采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据结构由初始位置（行、列号）和半径，再加上记录单元的代码组成。4、四叉树编码（Quad-TreeCodes）四乂树结构的基本思想是将一幅栅格地图或图像等分为四部分。逐块检查其格网属性值（或灰度）。如果某个了区的所冇格网值都具冇相同的值。则这个了区就不再继续分割，否则还要把这个子区再分割成四个子区。这样依次地分割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。为了保证四叉树能不断的分解下去，要求图像必须为2咏丁的栅格阵列，n为极限分割次

7、数，n+1是四叉树的最大高度或最大层数。对于非标准尺寸的图像盂首先通过增加背景的方法将图像扩充为2nX2n的图像，也就是说在程序设计吋，对不足的部分以0补足（在建树时，对于补足部分生成的叶结点不存储，这样存储量并不会增加）。四叉树编码法有许多有趣的优点：①简便而有效地计算多边形的数虽特征；②阵列各部分的分辨率是可变的，边界复杂部分四义树较高即分级多，分辨率也高，而不盂表示许多细节的部分则分级少，分辨率低，因而既可梢确表示图形结构乂可减少存储量；③栅格到四义树及四义树到简单栅格结构的转换比其它压缩方法容易;④

8、多边形中嵌套界类小多边形的表示较方便。四叉树编码的最大缺点是转换的不定性，同一形状和人小的多边形可能得出多种不同的四叉树结构，故不利于形状分析和模式识别。但因它允许多边形中嵌套多边形，即所谓“洞”这种结构存在，使越来越多的地理信息系统工作者都对四叉树结构很感兴趣。上述这些压缩数据的方法应视图形的复朵情况合理选用，同吋应在系统中备有相应的程序。另外，用八的分析H的和分析方法也决定着压缩方法的选取。四义树结构按其编码