1、第三章 空間數據結構本章主要內容3.1 地理空間和地理空間數據3.2 空間數據的拓撲關系3.3 GIS中數據結構概述3.4 矢量數據結構3.5 柵格數據結構3.6 矢量及柵格數據結構的比較3.7 矢柵數據一體化結構3.1 地理空間和數據3.1.1 地理空間地理空間是地球上大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈和土壤圈交互作用的區域。地球上最復雜的物理過程、化學過程、生物過程和生物地球化學過程就發生在地理空間中。因此，地理空間是人類活動頻繁發生的區域，是人地關系中最為復雜、緊密的區域。GIS中的空間概念常用“地理空間”（Geo-Spatial）來表述。指經過投影變換后，在笛卡兒坐標系中的地球表層特征空間。

2、一般包括地理空間定位框架及其所聯結的地理空間特征實體。3.1.2 地理空間數據地理空間數據就是以地球表面作為基本定位框架的空間數據。GIS提供了對地理空間數據進行分析和將地理空間數據實現可視化的機制。 3.1.3 數據空間性的內含非結構化數據的特征：在通用關系型數據庫管理系統中，數據記錄是結構化的，即每條記錄定長，每個數據項是一個數據，不能嵌套記錄?？臻g數據每條記錄不定長，記錄間常具有嵌套性。如弧段中坐標點數不定長，一個多邊形能嵌套多條弧段記錄?？臻g數據之間存在著拓撲關系：GIS中依靠拓撲（topology）學來研究空間幾何對象及其數據之間的關系。在現代數學中拓撲學是幾何學的一個分支?？臻g數據

3、是海量數據 ：由于數據量大，在數據的存儲、組織、傳輸、共享等問題上相對的比較復雜。如常用索引、分幅、分層、數據壓縮等處理方法。3.1.4 空間數據的組織空間實體數據結構數據組織結果存入計算機圖形數據屬性數據組織編碼3.1.5 空間實體的幾何特征空間現象十分復雜，為表達空間實體，可將其抽象成下列各種空間對象（目標）特征。 點狀分布特征 線狀分布特征 面狀分布特征 體狀分布特征（一）點狀實體點（point）有特定位置，維數為0的物體，如城鎮、企事業單位、基地、氣象站、山峰、火山口等。實體點（Entity point）用來代表一個實體；注記點（Text point）用于定位注記；內點（Label p

4、oint）用于負載多邊形的屬性，存在于多邊形內；結點（Node）表示線的終點和起點；角點（Vertex）表示線段和弧段的內部點。角點、節點實體點注記點內點（二）線狀實體直線：起、止點坐標，屬性，顯示符等；弧、鏈：n個坐標對的集合，屬性，指針系統，顯示符號，如河流、海岸線、鐵路、公路、地下管線，行政邊界等。（三）面狀實體在數據庫中由一封閉曲線加內點來表示。面狀實體有如下空間特性：面積范圍周長獨立性或與其它地物相鄰內島或鋸齒狀外形重疊性與非重疊性如土壤、森林、草原、沙漠、湖泊分布等。（四）立體狀實體立體狀實體一般具有以下的一些空間特征：體積，如工程開掘和填充的土方量每個二維平面的面積周長內島或鋸齒

5、狀外形含有孤立塊或相鄰塊斷面圖與剖面圖3.1.6 實體間的關系點、線、面三類基本數據之間的6種關系：點點：兩點間的距離，一致性檢驗，點點影射；點線：點、線之間的距離；點面：包含，確定區域的中心位置，在小比例尺上表示為一點；線線：二條線的一致性鑒別，線段的連續性問題，二條線是否相交，計算一條線或線段網絡長度；線面：一條公路是否通過一個區域，一條河流是否流經一個墾區；線和區域相交，將原來的區域劃分，形成新的區域；面面：單要素圖的重疊覆蓋，區域的面積量算，二區域的相鄰、包含等。3.2 空間數據的拓撲關系3.2.1 描述地理要素空間性信息幾何信息（理論基礎是幾何學）用空間坐標的位置、方向、角度、距離、

6、面積等信息描述物體的幾何形狀和數量特征。拓撲信息（理論基礎是拓撲學）用幾何關系的相連、相鄰、包含等信息描述物體元素之間的關系。拓撲學是幾何學的一個分支，它研究的不是具體的幾何體的面積、周長、邊長、角度。而是將幾何體抽象成點、線、面等元素，再研究其間的關系。從拓撲的觀點看只關心空間點、線、面之間的關系，以反映其邏輯關系，而不關心其幾何形狀。因此，拓撲信息是一種性能比較穩定的信息，如它不受投影關系、比例尺而變化。3.2.2 拓撲學中空間元素（一）拓撲學中的空間基本元素結點（NOD）：弧段的交點。島結點是特殊結點。弧段（ARC）：相鄰兩結點之間的坐標鏈。島邊界弧段是特殊弧段。多邊形（polygon）

7、：有限弧段組成的封閉區。（二）拓撲關系類型拓撲學中空間基本元素的關系分：點、線、面三類基本數據之間，歸納為6種關系。點點、線線、面面；點線、點面、線面。 拓撲關系的性質可分為：相鄰、相連、相交、相離、相重、包含等。從拓撲角度看，幾何形狀不同的事物其拓撲關系可能相同點之間拓撲關系（鄰接性）面之間拓撲關系（鄰接性）abcdeabcdeabcdea-1001b1-101c01-10d001-1e1101-abcdabcdabcda-101b1-11c01-1d111-（三）空間數據的拓撲關系（1）拓撲的關聯性不同類型元素（結點、弧段、多邊形）之間關系的表示a3 N1 a1 a5 P3 N4 P1N3

8、 a4 P4 a6 N5 a7 P2 a2 N2多邊形 弧段號 弧段號 起點 終點 結點 弧段 P1 a1 a5 a6 a1 N2 N1 N1 a1 a3 a5 P2 a2 a4 a6 a2 N2 N3 N2 a1 a2 a6 P3 a3 a4 a5 a3 N3 N1 N3 a2 a3 a4 P4 a7 a4 N3 N4 N4 a4 a5 a6 a5 N1 N4 N5 a7 a6 N4 N2 a7 N5 N5a3 N1 a1 a5 P3 N4 P1N3 a4 P4 a6 N5 a7 P2 a2 N2（2）拓撲的鄰接性和連通性表示同類型元素（結點、弧段、多邊形）之間的關系多邊形之間的鄰接性；弧段

9、之間的鄰接性；結點之間的連通性 P1 P2 P3 P4 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 N1 N2 N3 N4 N5 P1 1 1 0 a1 1 1 0 1 1 0 N1 1 1 1 0P2 1 1 1 a2 1 1 1 0 1 0 N2 1 1 1 0 P3 1 1 0 a3 1 1 1 1 0 0 N3 1 1 1 0P4 0 1 0 a4 0 1 1 1 1 0 N4 1 1 1 0 a5 1 0 1 1 1 0 N5 0 0 0 0 a6 1 1 0 1 1 0 a7 0 0 0 0 0 0 多邊形鄰接矩陣 弧段鄰接矩陣 結點連通矩陣（3）拓撲的包含性 P1 P2 P2 P1

10、 P3 P1 P3 P2面的簡單包含 面的多層包含 面的等價包含面包含點 面包含線 線包含點 （4）拓撲關系表（拓撲關系以關連表達最為重要） 關聯性 鄰（連）接性 相離性 相交性 包含性 重合性點與點線與線面與面點與線點與面線與面（5）拓撲關系的存儲空間數據的拓撲關系比較復雜，通過分析知道，在這些拓撲關系中有些關系要存儲，有些關系不必要存儲，而是在應用時，通過實時操作運算求解出來。但通過操作運算求解拓撲關系所要計算工作量較大。3.3 GIS中數據結構概述數據結構即指數據組織的形式，是適合于計算機存儲、管理和處理的數據邏輯結構。對空間數據則是地理實體的空間排列方式和相互關系的抽象描述。地理信息系

11、統的空間數據結構主要有矢量結構和柵格結構。 3.4 矢量數據結構及其編碼矢量結構，即通過記錄坐標的方式盡可能精確地表示點、線、多邊形等地理實體，坐標空間設為連續，允許任意位置、長度和面積的精確定義?；谑噶磕Ｐ偷臄祿Y構稱矢量數據結構。矢量數據結構中用點、線、面組成的邊界或表面來表達空間對象，用標識符表達的內容描述屬性對象。3.4.1 矢量數據的特點 用離散的點、線、面來表示和描述空間目標；用拓撲關系來描述矢量數據之間的關系；描述的空間對象位置明確，屬性隱含。3.4.2 矢量數據的獲取數字化儀獲取數據；掃描數據矢量化；數字攝影測量獲取數據；全球定位儀（GPS）獲取數據；其它柵格數據轉換成矢量數

12、據。3.4.3 矢量數據組織矢量數據表示時應考慮以下問題：矢量數據自身的存貯和處理；與屬性數據的聯系；矢量數據之間的空間關系（拓撲關系）。+識別符及有關屬性、其它屬性關系表幾何位置坐標文件點：坐標對（x,y）線：坐標對系列(x1,y1).(xn,yn)面：首尾相同的坐標串連接3.4.4 矢量數據結構模型（一）無拓撲關系的矢量數據結構無拓撲關系的矢量模型實質上是面向實體的一種數據結構。它以單個的空間實體為數據組織和存儲的基本單位。它采用面向對象的軟件開發方式，每個對象有自己的特性、自己的行為。只記錄空間目標的位置坐標和屬性信息，不記錄空間拓撲關系。如采用坐標系列編碼。點目標（X,Y)；線目標 (

13、X1Y1,X2Y2,.XnYn) ；面目標 (X1Y1,X2Y2,.XnYn,X1Y1)；具體實現形式可將點，線，面直接用空間坐標點數據表示；也可將坐標點組成文件，每個點給予一個點號，而點，線，面用點號數據表示。無拓撲關系的矢量模型特點優點：數據結構簡單，直觀，便于用戶接受；便于系統的維護和更新。缺點：數據冗余度大，如多邊形公共邊重復存儲，但沒有存儲多邊形之間的關系。相鄰多邊形易產生偽多邊形。解決的辦法是建立多邊形邊界表；缺乏拓撲信息，如鄰域信息等，不便于拓撲分析（臨時建立拓撲關系）；對島處理能力差，無法建立外多邊形的關系。（二）拓撲關系的矢量數據結構拓撲關系的矢量數據結構的核心是： 確定存儲

14、哪些拓撲關系 確定如何組織所存的拓撲關系拓撲關系的關聯表達顯式表示(a)多邊形、弧段、結點（自上到下，自下到上） 多邊形 弧段 弧段 結點 P1 a4 a5 a6 a1 N1 N2 P2 a1 a8 a5 a2 N2 N4 P3 a3 a6 a7 a3 N4 N5 P4 a2 a7 a8 a4 N1 N5 a5 N1 N3 a6 N3 N5 a7 N3 N4 a8 N2 N3(b)結點、弧段、多邊形結點 弧段N1 a1 a4 a5N2 a1 a2 a8N3 a5 a6 a7 a8N4 a2 a3 a7N5 a3 a4 a6 弧段 左多邊形 右多邊形 a1 0 P2 a2 0 P4 a3 0 P

15、3 a4 P1 0 a5 P2 P1 a6 P3 P1 a7 P4 P3 a8 P4 P2拓撲關系的關聯表達半顯式表示 弧段 起結點 終結點 左多邊形 右多邊形 坐標 a1 N1 N2 0 P2 a2 N2 N4 0 P4 a3 N4 N5 0 P3 a4 N1 N5 P1 0 a5 N1 N3 P2 P1 a6 N3 N6 P3 P1 a7 N3 N4 P4 P3 a8 N2 N3 P4 P2一個系統要建立什么樣的拓撲關系，決定系統分析功能，并影響系統的數據結構。如以線狀地物為主的系統要同時建立點到線和線到點的關系表。GIS中建立拓撲關系的優缺點優點： 數據結構緊密、拓撲關系明確，在進行空間

16、分析時可基于空間關系，便于空間數據的拓撲查詢和拓撲分析如網絡分析連通性分析等； 便于系統內數據共享，如共享公共邊界； 提高計算速度；缺點 ：數據結構復雜，不便于系統的維護和更新，如局部實體的變化要重建拓撲，增加數據處理的時間；對單個實體的操作效率不高，如增加、刪除、修改一個實體時因須更新相應的拓撲關系，涉及一系列的文件和數據庫表格，而增加數據處理的時間； 難以表達復雜的地理實體。（三）具有拓撲關系的矢量數據結構例任何一個信息系統開發前都必需確定其數據結構，數據結構對軟件的功能、數據處理的效率、算法模式產生很大，甚至是決定性的影響。通常在軟件開發中數據結構不能輕易改變，它常涉及系統全局。（1）點

17、狀數據結構例點狀地物數據結構較簡單點實體標識符坐標點屬性編碼注釋類型（簡單點、結點、文字說明） 序列號（x,y）簡單點結點文字說明符號比例尺方向指針符號排列字體方向字符大小（2）線狀數據結構線實體可以定義為直線元素組成的各種線性要素，直線元素由兩對以上的x，y坐標定義。最簡單的線實體只存儲它的起止點坐標、屬性、顯示符等有關數據?；?、鏈是n個坐標對的集合，這些坐標可以描述任何連續而又復雜的曲線。弧和鏈的存儲記錄中也要加入線的符號類型等信息。數據結構中建立指針系統才能讓計算機在復雜的線網結構中逐線跟蹤每一條線。線實體主要用來表示線狀地物（公路、水系、山脊線）、符號線和多邊形邊界，有時也稱為“弧”、

18、“鏈”、“串”等。線狀地物坐標點數據表 線標識符 序號 坐標系列點 屬性編碼 注釋線狀地物坐標索引表線標識符 序號 起點序號 終點序號 Xmin Xmax Ymin Ymax 其中序號是系統排列序號：線標識符可以標識線的類型；起始點和終止點可以用點號或直接用坐標表示；與線相聯的屬性編碼可以直接存儲于線文件中，也可單獨存儲，而由序號聯接查找。（3）面狀數據結構多邊形是描述地理空間信息的最重要的一類數據；區域實體中，具有名稱屬性和分類屬性的，多用多邊形表示；如行政區、土地類型、植被分布等；多邊形矢量編碼，不但要表示位置和屬性，更重要的是能表達區域的拓撲特征，如形狀、鄰域和層次結構等。以便使這些基本

19、的空間單元可以作為專題圖的資料進行顯示和操作。1. 多邊形文件 多邊形號 弧段號 周長 面積 P1 a4 a5 a6 P2 a1 a5 a82. 弧段索引文件 弧段 起結點 終結點 左多邊形 右多邊形 Xmin Xmax Ymin Ymax a1 N1 N2 0 P2 a2 N2 N4 0 P4 a3 N4 N5 0 P3 a4 N1 N5 P1 0 a5 N1 N3 P2 P1 a6 N3 N6 P3 P1 a7 N3 N4 P4 P3 a8 N2 N3 P4 P23. 弧段坐標文件 弧段號 坐標點 a1 x1y1,x2y2,. .（四）拓撲關系的自動生成（1）點、線拓撲關系的生成在圖形采集

20、和編輯中同時生成點、線拓撲關系；系統建立拓撲關系；圖形采集和編輯后，求出線段之間的交點，加上起始和終止點共同形成拓撲關系。a1 a2N1N2N3a1 a3 a2N1N2N3N4（2）多邊形拓撲關系的生成生成多邊形拓撲關系之前，首先已建立了點、線拓撲關系。多邊形拓撲關系的生成的核心是自動生成每個多邊形有那些弧段組成，同時填入弧段的左右多邊形號，并生成如下兩個文件。多邊形 弧段 弧段 左多邊形 右多邊形P3P2P1P4a1a2a3a4a1a2a3a4XY（五）拓撲關系的檢驗歐拉定理歐拉定理是拓撲學的一個定理，它描述了一幅數字圖中多邊形，弧段和結點之間數目的關系。如a（arc）表示弧段數目； n（n

21、ode）表示結點數目；P（Polygon）表示多邊形數（還包含外邊界區域的圖斑）。歐拉定理認為 a , n , P之間存在如下關系：c = n - a + Pc為常數是多邊形圖的一個特征，值恒為 2 。例 1 右圖 實線部分 n=2，a=3，P=3C= n - a + P =2 - 3 + 3 = 2例 2 加虛線上部分 n=3，a=5，P=4 C= 3 - 5+ 4= 2歐拉定理可用于檢查點、線、面中是否存在多余或漏掉的圖素。3.4.5 矢量數據編碼方式（一）實體式（spaghetti）面條模型：以實體為單位記錄其坐標。優點：結構簡單、直觀、易實現以實體為單位的運算和顯示。缺點：相鄰多邊形的

22、公共邊界被數字化并存儲兩次，造成數據冗余和碎屑多邊形數據不一致，浪費空間，導致雙重邊界不能精確匹配。自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，無拓撲關系，難以進行鄰域處理，如消除多邊形公共邊界，合并多邊形。島作為一個單個圖形，沒有與外界多邊形聯系。不易檢查拓撲錯誤。所以，這種結構只用于簡單的制圖系統中，顯示圖形。（二）索引式（樹狀）對所有點的坐標按順序建坐標文件，再建點與邊（線）、線與多邊形的索引文件。點文件：弧段文件:面文件：優點：用建索引的方法消除多邊形數據的冗余和不一致，鄰接信息、島信息可在多邊形文件中通過是否公共弧段號的方式查詢。缺點：表達拓撲關系較繁瑣，給相鄰運算、消除無用邊、處理島信息、檢索

23、拓撲關系等帶來困難，以人工方式建立編碼表，工作量大，易出錯。（三）雙重獨立式編碼（DIME）美國人口統計系統采用的一種編碼方式，是一種拓撲編碼結構。點文件：線文件：面文件：表 雙重獨立式（DIME）編碼線號左多邊形右多邊形起點終點aOA18bOA21cOB32dOB43eOB54fOC65gOC76hOC87iCA89jCB95kCD1210lCD1112mCD1011nBA92節點與節點或者面域與面域之間為鄰接關系，節點與線段或者面域與線段之間為關聯關系。這種鄰接和關聯的關系稱為拓樸關系。利用這種拓樸關系來組織數據，可以有效地進行數據存儲正確性檢查，同時便于對數據進行更新和檢索。（四）鏈狀雙

24、重獨立式編碼DIME中，一條邊只能用直線兩端點的序號及相鄰的面域來表示，而在鏈狀數據結構中，將若干直線段合為一個弧段（或鏈段），每個弧段可以有許多中間點。在鏈狀雙重獨立數據結構中，主要有四個文件：多邊形文件、弧段文件、弧段坐標文件、結點文件。多邊形文件：多邊形號、弧段號、周長、面積、中心點坐標、“洞”；弧段文件：弧段號、起止結點號、弧段左右多邊形號；弧段坐標文件：由一系列點的位置坐標組成，順序為數字化順序；結點文件：結點號、結點坐標、該結點連接的弧段。多邊形號弧段號周長面積中心點坐標Ah,b,aBg,f,c,h,-jCjDe,i,fEe,i,d,b表 多邊形文件弧段號起始點終結點左多邊形右多邊

25、形a51OAb85EAc168EBd195OEe1519ODf1516DBg115OBh81ABi1619DEj3131BC表 弧段文件弧段號點 號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表 弧段坐標文件特點拓撲關系明確，也能表達島信息，而且以弧段為記錄單位，滿足實際應用需要，如ARC/INFO軟件。用戶標識碼，表明地物類型。當圖形數據修改、刪除、增加點、線、面要素后，其拓撲關系也發生改變，需重新建拓

26、撲。3.4.6 GIS 中空間數據組織結構矢量、柵格數據結構柵格圖矢量圖3.5 柵格數據結構及其編碼柵格結構是最簡單最直觀的空間數據結構，又稱為網格結構（raster或grid cell）或象元結構（pixel），是指將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網格陣列，每個網格作為一個象元或象素，由行、列號定義，并包含一個代碼，表示該象素的屬性類型或量值，或僅僅包含指向其屬性記錄的指針。因此，柵格結構是以規則的陣列來表示空間地物或現象分布的數據組織，組織中的每個數據表示地物或現象的非幾何屬性特征 ?；跂鸥衲Ｐ偷臄祿Y構稱柵格數據結構。柵格數據模型用面域或空域直接描述對象。3.5.1 柵格數據的表達方

27、式用量化的格網值來表示和描述空間目標;描述的空間對象屬性明確，位置隱含;每個柵格只能賦予唯一的值；總的屬性個數可以通過計算得到。（一）圖形表示柵格結構用密集正方形（或三角形，多邊形）將地理區域劃分為網格陣列。位置由行、列號定義，屬性為柵格單元的值。點：由單個柵格表達。線：由沿線走向有相同屬性取值的一組相鄰柵格表達。面：由沿線走向有相同屬性取值的一片柵格表達。 333圖中表示了一個代碼為6的點實體，一條代碼為9的線實體，一個代碼為7的面實體。697(a) 點、線、面數據 (b) 柵格表示柵格結構表示的地表是不連續的，是量化和近似離散的數據。在柵格結構中，地表被分成相互鄰接、規則排列的矩形方塊（特

28、殊的情況下）也可以是三角形或菱形、六邊形等。（a）三角形 （b）菱形 （c）六邊形柵格數據的比例尺就是柵格（象元）的大小與地表相應單元的大小之比，當象元所表示的面積較大時，對長度、面積等的量測有較大影響。每個象元的屬性是地表相應區域內地理數據的近似值，因而有可能產生屬性方面的偏差。3.5.2 柵格數據的獲取手工獲取從掃描儀獲取柵格數據從遙感獲取柵格數據矢量數據轉換成柵格數據格網DEM數據3.5.3 柵格數據的組織數據組織的目的是使數據在計算機內，具有最少的存儲空間、最優的數據存取速度及最短的處理時間。柵格數據的結構實質是組織矩陣，通常用行列號位置表示每個象元的位置；位置值表示屬性或編碼值。針對

29、一個柵格單元對應多個屬性值的多層柵格文件?？臻g數據庫22222aaaaa2 2土壤植被組織方法柵格數據的組織存儲通常有三種方法： 以象元為記錄序列，用數組來存不同圖層上同位置象元的屬性值，省空間。 以層為單位，每層以象元為序記錄坐標及屬性值，形式簡單，數據量大。 以層為單位，每層以目標為序記錄坐標及屬性值。 象元2 . .坐標x坐標y層1屬性值層2屬性值。層1 象元1 坐標x 坐標y 屬性值 象元2 坐標x 坐標y 屬性值 層2 .層1 目標1 屬性值 象元1坐標 象元2坐標 . . 目標2 。 。層2 .象元1 以層為單位，每層以象元為序記錄坐標及屬性值以象元為記錄序列以層為單位，每層以目標

30、為序記錄坐標及屬性值3.5.4 柵格系統的確定柵格坐標系的確定為了便于區域的拼接，柵格系統的起始坐標應與國家基本比例尺地形圖公里網的交點相一致，并分別采用公里網的縱橫坐標軸作為柵格系統的坐標軸。柵格單元的尺寸原則：應能有效地逼近空間對象的分布特征，又減少數據的冗余度。方法：用保證最小多邊形的精度標準來確定尺寸經驗公式：h為柵格單元邊長 Ai為區域所有多邊形的面積柵格代碼（屬性值）的確定中心點法：取位于柵格中心的屬性值為該柵格的屬性值。 面積占優法：柵格單元屬性值為面積最大者，常用于分類較細，地理類別圖斑較小時。重要性法：定義屬性類型的重要級別，取重要的屬性值為柵格屬性值，常用于有重要意義而面積

31、較小的要素，特別是點、線地理要素。 長度占優法：每個柵格單元的值由該柵格中線段最長的實體的屬性來確定。3.5.5 柵格數據的編碼方法（一）直接柵格編碼將柵格數據看作一個數據矩陣，逐行記錄代碼數據。每行都從左到右記錄； AAAAABBBAABBAABB奇數行從左到右，偶數行從右到左；最直觀、最基本的網格存貯結構，沒有進行任何壓縮數據處理。AAAAABBBAABBAABB柵格數據量大，格網數多，地理數據往往有較強的相關性，即相鄰象元的值往往是相同的。所以，出現了各種柵格數據壓縮方法。數據壓縮是將數據表示成更緊湊的格式以減少存儲空間的一項技術。分為：無損壓縮：在編碼過程中信息沒有丟失，經過解碼可恢復

32、原有的信息-信息 保持編碼。有損壓縮：為最大限度壓縮數據，在編碼中損失一些認為不太重要的信息，解碼后，這部分信息無法恢復。-信息不保持編碼。（二）鏈式編碼-線狀地物編碼鏈式編碼又稱為弗里曼鏈碼或邊界鏈碼。鏈式編碼主要是記錄線狀地物和面狀地物的邊界。它把線狀地物和面狀地物的邊界表示為：由某一起始點開始并按某些基本方向確定的單位矢量鏈。線狀地物編碼例 鏈式編碼的前兩個數字表示起點的行、列數，從第三個數字開始的每個數字表示單位矢量的方向，八個方向以07的整數代表。 標號高程起始行 列鏈碼1100 3 07 7 0 0 0 0 1 0 1 2 2 2 2 3 4 4 4 3 3 4 4 4 6 622

33、00 4 27 0 0 1 2 2 4 4 3 4 5 60765431298012345678910優點：鏈碼可有效地存貯壓縮柵格數據，便于面積、長度、轉折方向和邊界、線段凹凸度的計算。缺點：不易做邊界合并，插入操作、編輯較困難（對局部修改將改變整體結構）。區域空間分析困難，相鄰區域邊界被重復存儲。（三）游程編碼對塊狀地物的柵格數據進行壓縮編碼對于一幅柵格圖像，常常有行（或列）方向上相鄰的若干點具有相同的屬性代碼，因而可采取某種方法壓縮那些重復的記錄內容。只在各行（或列）數據的代碼發生變化時依次記錄該代碼以及相同代碼重復的個數，從而實現數據的壓縮。壓縮比的大小是與圖的復雜程度成反比的，在變化

34、多的部分，游程數就多，變化少的部分游程數就少，圖件越簡單，壓縮效率就越高。游程終止編碼中gk 柵格元素的屬性值lk 游程的終止列號(0,1) (4,3) (7,8)(4,5) (7,8)(4,4) (8,6) (7,8)(0,2) (4,3) (8,6) (7,8)(0,2) (8,6) (7,7) (8,8)(0,3) (8,8)(0,4) (8,8)(0,5) (8,8)游程長度編碼中gk柵格元素的屬性值lk 游程的連續長度。(0,1) (4,2) (7,5)(4,5) (7,3)(4,4) (8,2) (7,2)(0,2) (4,1) (8,3) (7,2)(0,2) (8,4) (7,

35、1) (8,1)(0,3) (8,5)(0,4) (8,4)(0,5) (8,3)0 4 4 7 7 7 7 74 4 4 4 4 7 7 74 4 4 4 8 8 7 7 0 0 4 8 8 8 7 7 0 0 8 8 8 8 7 80 0 0 8 8 8 8 80 0 0 0 8 8 8 80 0 0 0 0 8 8 8方式（gk,lk）（四）塊碼采用方形區域作為記錄單元，每個記錄單元包括相鄰的若干柵格。數據對組成：（初始行、列，半徑，屬性值），依次掃描，編過的不重復。具有可變分辨率，即當屬性變化小時圖塊大，對于大塊圖斑記錄單元大，分辨率低，壓縮比高。（1,1,1,0)，(1,2,2,4)

36、，(1,4,1,7)，(1,5,1,7)（五）四叉樹編碼數據結構邏輯結構 物理結構（存儲結構）線性數據結構 非線性數據結構順序存儲結構 非線性存儲結構線性表結構隊列結構棧結構樹結構圖結構在數據結構中樹屬于非線性數據結構。它是有一個或多個結點組成的有限集合T1，T2，T3，TN，其中有一個是根結點，余下的被分成N個互不相交的集合，這些集合的每一個又都是樹，T1，T2，T3，TN被稱為根的子樹?；舅枷耄簩?n2n象元組成的圖像（不足的用背景補上） 按四個象限進行遞歸分割，并判斷屬性是否單一，單一：不分。不單一：遞歸分割。最后得到一顆四分叉的倒向樹。四叉樹的倒立樹形表示：根：整個區域；高：深度、分

37、幾級，幾次分割；葉：不能再分割的塊；樹叉：還需分割的塊。優點：四叉樹表示法占用空間比網絡法少得多，基本上是一種非冗余表示法。四叉樹具有可變率或多重分辯率的特點，適用于處理凝聚性或呈塊狀分布的空間數據，特別適用于處理分布不均勻的塊狀空間數據。缺點：矢/柵正反變換還不理想。建立四叉樹耗費機時很多。四叉樹雖可修改，但很費事。四叉樹未能直接表示物體間的拓撲關系。與非樹表示法比較，四叉樹表示法的缺點在于轉換的不穩定性或叫滑動變異。一個物體的圖像在構成四叉樹時會被分割到若干個象限中，使它失去了內在的相關性。A 0A 1A 4A 5A 2 B 3B 6B 7A 8A 9B 12B 13A 10A 11B 14B 153.6 柵格數據矢量數據的比較矢量數據柵格數據優點1、便于面向現象（土壤類、土地利用單元等）2、結構緊湊，