空間數據結構與空間數據庫柵格模型矢量模型優點:1、數據結構簡單2、疊加操作易實現(空間分析比較容易)3、便于做圖象得有效增強,有利于與遙感數據得匹配應用與分析4、圖形顯示質量好、精度高優點:1、提供更嚴密得數據結構(緊湊、冗余度低)2、提供更有效得拓撲編碼,因而對需要拓撲信息得操作更有效,如網絡分析3、便于面向現象得數據表示。4、圖形輸出美觀,接近于手繪缺點:1、數據結構不嚴密不緊湊,需要用壓縮技術解決這個問題2、難以表達拓撲關系3、圖形輸出不美觀,線條有鋸齒,需要增加柵格數量來克服,但會增加數據量缺點:1、比柵格數據結構復雜2、疊加操作沒有柵格有效3、表達空間變化性能力差4、不能象數字圖形那樣做增強處理一、矢量數據模型與柵格數據模型比較包括:1)點得轉換:2)線段得轉換:3)多邊形得轉換:二、矢量數據結構向柵格數據結構得轉換二、矢量格式向柵格格式得轉換1矢量到柵格得轉換(柵格化過程包括以下操作):1)將點與線實體得角點得笛卡爾坐標轉換到預定分辯率與已知位置值得矩陣中;2)對多邊形而言,測試過角點后,剩下線段處理,這時只要利用二次掃描就可以知道何時到達多邊形得邊界,度記錄其位置與屬性值。二、矢量格式向柵格格式得轉換2多邊形轉換(柵格化過程包括以下操作):1)內部點擴散算法:2)射線算法:3)掃描填充法:4)邊界代數算法:5)復數積分算法1)內部點擴散算法該算法由每個多邊形一個內部點(種子點)開始,向其八個方向得鄰點擴散,判斷各個新加入點就是否在多邊形邊界上,如果就是邊界上,則該新加入點不作為種子點,否則把非邊界點得鄰點作為新得種子點與原有種子點一起進行新得擴散運算,并將該種子點賦以該多邊形得編號。重復上述過程直到所有種子點填滿該多邊形并遇到邊界停止為止。擴散算法程序設計比較復雜,并且在一定得柵格精度上,如果復雜圖形得同一多邊形得兩條邊界落在同一個或相鄰得兩個柵格內,會造成多邊形不連通,這樣一個種子點不能完成整個多邊形得填充。2)射線算法射線算法可逐點判斷數據柵格點在某多邊形之外或在多邊形內,由待判點向圖外某點引射線,判斷該射線與某多邊形所有邊界相交得總次數,如相交偶數次,則待判點在該多邊形外部,如為奇數次,則待判點在該多邊形內部(圖7-12)。采用射線算法,要注意得就是:射線與多邊形邊界相交時,有一些特殊情況會影響交點得個數,必須予以排除(圖7-13)。

2)射線算法射線算法

2)射線算法射線算法得特殊情況

3)掃描算法掃描算法就是射線算法得改進,將射線改為沿柵格陣列列或行方向掃描線,判斷與射線算法相似。掃描算法省去了計算射線與多邊形邊界交點得大量運算,大大提高了效率。

4)邊界代數算法(BAF-BoundaryAlgebraFilling)[任伏虎]邊界代數多邊形填充算法就是一種基于積分思想得矢量格式向柵格格式轉換算法,她適合于記錄拓撲關系得多邊形矢量數據轉換為柵格結構。圖7-15表示轉換單個多邊形得情況,多邊形編號為a,模仿積分求多邊形區域面積得過程,初始化得柵格陣列各柵格值為零,以柵格行列為參考坐標軸,由多邊形邊界上某點開始順時針搜索邊界線,當邊界上行時(圖7-15-a),位于該邊界左側得具有相同行坐標得所有柵格被減去a;當邊界下行時(圖7-15-b),該邊界左邊(前進方向看為右側)所有柵格點加一個值a,邊界搜索完畢則完成了多邊形得轉換。大家學習辛苦了，還是要堅持繼續保持安靜4)邊界代數算法單個多邊形得轉換

4)邊界代數算法對于這種多個多邊形得矢量向柵格轉換問題,只需對所有多邊形邊界弧段作如下運算而不考慮排列次序:當邊界弧段上行時,該弧段與左圖框之間柵格增加一個值(左多邊形編號減去右多邊形編號);當邊界弧段下行時,該弧段與左圖框之間柵格增加一個值(右多邊形編號減去左多邊形編號)。兩個多邊形轉換過程如圖所示。4)邊界代數算法5)復數積分算法對全部柵格陣列逐個柵格單元地判斷該柵格歸屬得多邊形編碼,判別方法就是由待判點對每個多邊形得封閉邊界計算復數積分,對某個多邊形,如果積分值為2

r,則該待判點屬于此多邊形,賦以多邊形編號,否則在此多邊形外部,不屬于該多邊形。三、柵格數據結構向矢量數據結構得轉換1、基于圖像數據得矢量化方法:1)二值化:2)細化:3)邊界線得追蹤:4)拓撲關系得生成:5)去除多余點及曲線圓滑:三、柵格數據結構向矢量數據結構得轉換多邊形邊界提取:采用高通濾波將柵格圖像二值化或以特殊值標識邊界點;邊界線追蹤:對每個邊界弧段由一個結點向另一個結點搜索,通常對每個已知邊界點需沿除了進入方向得其她7個方向搜索下一個邊界點,直到連成邊界弧段;拓撲關系生成:對于矢量表示得邊界弧段數據,判斷其與原圖上各多邊形得空間關系,以形成完整得拓撲結構并建立與屬性數據得聯系;去除多余點及曲線圓滑:由于搜索就是逐個柵格進行得,必須去除由此造成得多余點記錄,以減少數據冗余;搜索結果,曲線由于柵格精度得限制可能不夠圓滑,需采用一定得插補算法進行光滑處理,常用得算法有:線形迭代法;分段三次多項式插值法;正軸拋物線平均加權法;斜軸拋物線平均加權法;樣條函數插值法。三、柵格數據結構向矢量數據結構得轉換2、基于再生柵格數據得矢量化方法:1)設別內邊界:2)設別公共邊界:3)追蹤外邊界:三、柵格數據結構向矢量數據結構得轉換3、多邊形柵格轉矢量得雙邊界搜索算法(DBDF-DoubleBoundaryDirectFinding):算法得基本思想就是通過邊界提取,將左右多邊形信息保存在邊界點上,每條邊界弧段由兩個并行得邊界鏈組成,分別記錄該邊界弧段得左右多邊形編號。邊界線搜索采用2*2柵格窗口,在每個窗口內得四個柵格數據得模式,可以唯一地確定下一個窗口得搜索方向與該弧段得拓撲關系,極大地加快了搜索速度,拓撲關系也很容易建立。

三、柵格數據結構向矢量數據結構得轉換

3多邊形柵格轉矢量得雙邊界搜索算法具體步驟如下:邊界點與結點提取:邊界線搜索與左右多邊形信息記錄:多余點去除:邊界點與結點提取:節點得8種情形

邊界點與結點提取:邊界點得6種情形

三、柵格數據結構向矢量數據結構得轉換4、矢量化過程要保證以下兩點:(從柵格單元轉換到幾何圖形得過程稱為矢量化)1)拓撲轉換,即保持柵格表示出得連通性與鄰接性;2)轉換物體正確得外形。四、矢量與柵格一體化數據結構1、基本概念:Morton碼;統一得約定(點、線、面)。2、矢量與柵格一體化數據結構設計:1)點狀目標與結點得數據結構;2)線狀目標與弧段數據結構;3)面狀目標得數據結構、五、GIS空間數據結構得建立1、系統功能與數據間得關系以城市信息系統為例2、空間數據得分類與編碼1)空間數據得分類:2)空間數據得編碼:3、矢量數據得輸入4、柵格數據得輸入(第四章空間數據庫)一、概述二、空間數據庫概念模型設計(傳統得數據模型)三、空間數據庫概念模型設計(語義數據模型與面向對象數據模型)四、空間數據庫邏輯模型設計與物理設計)五、

5GIS空間時態數據庫§4空間數據庫一、概述1、空間數據庫得概念數據庫就就是為一定目得服務,以特定得數據存儲得相關聯得數據集合,她就是數據管理得高級階段,就是從文件管理系統發展而來得。地理信息系統得數據庫(簡稱空間數據庫或地理數據庫)就是某一區域內關于一定地理要素特征得數據集合。數據庫圖書館數據圖書數據模型書卡編目數據得物理組織圖書存放規則、書架數據庫管理系統圖書管理員外存書庫用戶讀者數據存取圖書閱覽1、空間數據庫得概念數據組織得分級:數據庫中得數據組織一般可以分為四級:數據項、記錄、文件與數據庫。1)數據項數據項就是可以定義數據得最小單位,也叫元素、基本項、字段等,數據項與現實世界實體得屬性相對應。每個數據項都有一個名稱,稱為數據項目。數據項得值可以就是數值得、字母得、字母數字得、漢字得等形式。數據項得物理特點在于她具有確定得物理長度,可以作為整體看待。2)記錄記錄就是由若干相關聯得數據項組成,就是處理與存儲信息得基本單位,就是關于一個實體得數據總與,構成該記錄得數據項表示實體得若干屬性。為了唯一標識每個記錄,就必須有記錄標識符,也叫關鍵字。記錄可以分為邏輯記錄與物理記錄。3)文件文件就是一給定類型得(邏輯)記錄得全部具體值得集合,文件用文件名稱標識,文件根據記錄得組織方式與存取方法可以分為:順序文件、索引文件、直接文件與倒排文件等。4)數據庫數據庫就是比文件更大得數據組織,數據庫就是具有特定聯系得數據得集合,也可以看成就是具有特定聯系得多種類型得記錄得集合。數據庫得內部構造就是文件得集合,這些文件之間存在某種聯系,不能孤立存在。一、概述2、GIS數據庫(空間數據庫)得設計(1)空間數據庫設計過程;(2)空間數據庫得數據模型設計;(3)空間數據庫設計得原則\步驟與技術方法、3、空間數據庫得實現與維護空間數據庫得實現;相關得其她設計;空間數據庫得運行與維護二、傳統得數據模型1、層次模型2、網絡模型3、關系模型數據庫結構

關系模型(relationalmodel)滿足一定條