栅格地图和矢量地图的概述

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1、栅格地图和矢量地图的概述数字地图作为整个城市交通GIS系统的基础，它的地位是至关重要的。首先了解一下数字地图的概念以及目前GPS实验室做过的与城市交通GIS系统相关的工作。1栅格地图和矢量地图的基本概念数字地图按照其数据结构的不同，又主要分为数字矢量地图和数字栅格地图两种（文中为叙述方便分别简称矢量地图和栅格地图）。栅格地图是各种比例尺的纸介质地形图和各种专业使用的彩图的数字化产品，就是每幅图经扫描、几何纠正及色彩校正后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格数据文件。栅格数据为按给定间距排

2、列的阵列数据,基本信息单元由数据点的空间位置和数据信息构成,数据信息可以是高程、遥感图象的RGB值或其它信息。数据按图幅或按区域存放,文件结构包括文件头和数据体,文件头包括对数据的各种描述信息(如行数、列数、格网间距、坐标等),数据体依次记录基本单元信息。一般为节省存储空间,栅格数据需进行压缩或以其它形式进行重新组织。矢量地图是每幅经扫描、几何纠正后的影像图，对一种或多种地图要素进行矢量化形成的一种矢量化数据文件，是一种更为方便的放大、漫游、查询、检查、量测、叠加地图。其数据量小，便于分层，能快速的生成

3、专题地图，所以也称作矢量专题信息DTI（DigitalThematicInformation）。此数据能满足地理信息系统进行各种空间分析要求，视为带有智能的数据。可随机地进行数据选取和显示，与其他几种产品叠加，便于分析、决策。通常矢量数据的基本单元定义为点、线、面3种目标形式。基本信息单元由反映其分类体系及位置的基本数据组成。同一类基本空间信息单元具有类似的质量、数量特征,构成一个要素层;多个图形要素层构成一个图幅,数据按图幅存放;同一比例尺的多个图幅构成一个区域。这两种数据结构的优缺点对比如下：矢量数

4、据，数据结构紧凑，冗余度低；有利于网络和检索分析；图形显示质量好，精度高；但是数据结构复杂，多边形叠加分析比较困难。栅格数据，数据结构简单；便于空间分析和地表模拟；现势性较强；但是数据量大，投影转换比较复杂。例如成都市地图，按照比例尺1：200000（约），转化为24位位图，大约15M，而利用城市交通GIS系统生成的矢量地图数据库，只有137K，近3000条道路（矢量边）的矢量文件大小只有约61K。可见矢量电子地图的优越性。2GPS实验室开发的城市交通GIS系统绝大多数GIS系统中使用的地图是以矢量地图

5、作为其表现形式的。国内目前矢量地图常用的生成方式有两种，一种是用数字化仪从纸质地图中提取，另一种是从点位图中利用模式识别的有关理论进行识别和提取。生成一个准确而完备的矢量地图要花费大量的人力和财力，一个中等规模的城市用数字化仪生成矢量地图，大约需要一个月的时间。如何以较小的代价生成一副实用的矢量地图，并在此基础上构造一个实用的GIS系统，是GPS实验室一直在研究的一个课题。GPS实验室从1993年以来，一直在从事GPS定位、监控与导航和GIS系统的研究。无论是GPS定位、监控、导航，都离不开GIS系统的

6、支持。在GIS系统方面，已经有过多个版本，分别是在DOS、WIND31和WIN95下开发的。经过许多人多年的努力GPS实验室形成了一套有实验室特色的，而且比较成熟的GIS软件和GIS环境矢量地图生成平台。下面，我们就介绍一下GPS实验室开发的矢量电子地图生成平台和GIS系统。2.1系统组成我们所说的GIS往往是一个比较庞大的系统，而且包含了很多各类数据管理、决策的模块，它是一种针对性比较强的系统，对于不同的用户，往往对数据有不同的操作、管理、决策。但是它毕竟是一个以地理空间分布数据为基础的系统，所以有一

7、个因素不能少，那就是电子地图，它为系统提供最基本的地理信息。我们如何来组织一份矢量地图呢？数据是矢量地图的核心，电子地图可以看作由点、线、面这三种几何对象以及它们的属性数据构成的数据的集合，所以我们引入了地图矢量库和地图数据库这两个概念[19]。矢量库是一组图形描述数据，保存了地图的几何数据；数据库则是一组描述数据，保存地图各种几何对象的属性数据，二者之间通过地物对象的序号建立索引关系。如下图：图2-1矢量地图的组成一副地图可以看成是由点、线、面三种几何图形构成的。点指的是单位之类的地物实体，线则是道路

8、、铁路之类的实体，而区划这类的实体就可以用面来表征。依照传统的习惯，把点、线、面这三类地物按照从上到下的顺序排列。生成、编辑电子地图的过程就是生成、编辑地图矢量库和数据库的过程，下面我们来详细介绍一下这两个最重要的库。2.2地图矢量库矢量库定义出几何结构的位置形状信息。点标志比较简单，只是一个点；面标志对应的几何结构就是一个多边形，也比较简单；而线标志则包含较多的内容，要相对复杂一些。下面主要介绍一下与线标志有关的一些定义，也就是道路的有关