地图数据结构1资料.ppt

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1、地图数据结构空间实体的分类 地图学中，把地理空间的实体分为点、线、面三种要素，分别用点状、线状、面状符号来表示。点实体 有特定位置，维数为0的实体 1 实体点：用来代表一个实体 2 注记点：用来定位注记 3 内点：用于记录多边形的属性，存在于多边形内 4 节点：表示线的终点和起点 5 拐点：表示线段和弧段的内部点线实体 维数为1 线段、线列、弧段、链、路径、多边线等 特征： 1 实体长度 2 弯曲度 3 方向性面实体 面实体是维数为2的实体 特征： 1 周长 2 面积 3 独立或与其他地物的邻近性 4 内岛或齿状外形 5 重叠性与非重叠性1、三条道路在不同的空间位置，称为定位信息 2、三条分别

2、具有不同等级，称为属性信息3、三条道路互相具有邻接关系。主干道与次干道在结点处相邻接，主干道的结点和相邻接，结点分别与三条路段、和相关联等，称为拓扑关系称为拓扑关系；C3在C6称的左边，称为方位关系方位关系；不同的道路之间有一定的距离，称为度量关系度量关系。4、随着时间的推移，道路还将发生变化，称为时间特征。 地图数据的基本特征 空间特征 属性特征 时间特征空间特征 1 空间位置 空间位置用以描述事物或现象的地理位置，又称几何特征、定位特征。 2 空间关系 空间关系指地理空间实体之间存在的一些具有空间特性的关系，主要包含： 拓扑关系 方位关系 度量关系属性特征 属性特征用以描述事物或现象的特性

3、，如事物或现象的类别、等级、数量、名称等。 定性属性数据 定量属性数据时间特征 时间特征描述地理实体随着时间而变化的特征。地图数据的基本类型 根据地图数据的特征，可以把地图数据分为空间数据、关系数据、属性数据。 空间数据是描述地图要素中空间特征部分的数据，也叫几何数据。 关系数据是描述空间数据之间的空间关系的数据。 属性数据描述空间实体属性特征的数据。空间数据 可分为点、线、面三种类型。 点类型 线类型 面类型关系数据 关系数据是描述空间数据之间的空间关系的数据，这儿说的是拓扑关系数据。 最常见的空间实体关系有6种： 点-点、点-线、点-面、线-线、线-面、面-面 拓扑关系主要有邻接、关联、相

4、交、相离、包含、重合等。属性数据 描述空间实体属性特征的数据，描述地理现象或地理实体的定性或定量指标。地图的数据结构 几何数据以什么形式在计算机中存储和处理。 矢量数据结构 栅格数据结构矢量数据结构 矢量数据结构是表达地图空间数据的一种常见的数据结构，通过记录坐标值的方式尽可能精确的表示呈点、线或面状分布的地理实体。 点：由一对x,y坐标表示 线：由一串有序的x,y坐标对表示 面：由一串有序的且首尾坐标相同的x,y坐标对表示。矢量数据结构的表示 表示矢量数据的结构时，应考虑问题： 1 矢量数据的存储和处理 2 与属性数据的联系 3 矢量数据之间的拓扑关系 矢量数据结构表示一般有两类： 1 简单

5、矢量数据结构 2 拓扑数据结构简单矢量数据结构 简单矢量数据结构不考虑拓扑关系，可用于矢量数据的存储、处理、显示、输出及一般的查询检索。有点、线、面三种基本的矢量数据结构形式。 点数据结构形式： 标志码唯一，属性码可有多个，属性也可放于数据库中，通过标志码建立矢量数据和属性数据的联系标识码属性码X,y坐标对简单矢量数据结构线（弧、链）数据结构形式标识码属性码坐标对数n坐标串(x,y)面（多边形）数据结构形式标识码属性码弧段数n弧段标识码集简单矢量数据结构编码 由于简单数据结构中不考虑拓扑关系，其编码方法仅记录空间实体的位置、标志及属性信息，而不记录拓扑关系。 编码方法有： 1 独立实体法 2

6、点位字典法独立实体法Spaghetti方法 点实体：唯一标识码，实体编码，空间坐标(x,y) 线实体：唯一标识码，实体编码，空间坐标(x1,y1,x2,y2,xn,yn) 面实体：唯一标识码，实体编码，空间坐标(x1,y1,x2,y2,xn,yn,x1,y1) 一般cad系统都采用这种方法多边形坐标位置1x1,y1;x2,y2;x3,y3;x4,y4;x5,y5;x6,y6;x7,y7;x8,y8;x9,y9;x10,y10;x1,y12x28,y28; x29,y29; x30,y30; x31,y31; x32,y32; x33,y33; x28,y283x1,y1; x11,y11; x

7、12,y12; x13,y13; x14,y14; x15,y15; x16,y16; x17,y17; x18,y18; x19,y19; x9,y9 x10,y10; x1,y14x18,y18; x19,y19; x9,y9; x8,y8 ; x7,y7; x20,y20; x21,y21; x22,y22; x23,y23; x24,y24; x18,y185x16,y16; x17,y17; x18,y18; x24,y24; x23,y23; x27,y27; x26,y26; x25,y25; x16,y16独立实体法 优点：编码容易，数字化操作简单，数据编码直观，显示速度快。

8、缺点：相邻多边形的公共边界数字化两次，造成数据的冗余，可能出现重叠或裂缝，引起数据不一致，缺少拓扑关系，空间分析困难。点位字典法 点位字典法中，点文件作为一个文件，点、线和面实体都由点号组成， 点实体：唯一标识码，地物编码，点号 线实体：唯一标识码，地物编码，点号1 面实体：唯一标识码，地物编码，点号1点位字典法点号坐标1X1,y12X2,y23X3,y3123456789ABC目标序号A1B2，3，4，5C6，7，8，9拓扑数据结构及编码 具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构，拓扑数据结构的表示方式没有固定的格式，也没有形成标准，但基本原理相同。 拓扑元素：点、线、面三种要素 基本拓扑

9、关系：邻接、关联、包含MNMNMN点M与点N的邻接线M与线N的邻接面M与面N的邻接邻接关系是相同拓扑元素之间的关系MNpMN面M、面N与线L的关联L线M、线N与点P的关联关联是不同拓扑元素之间的关系包含是面与其他拓扑元素之间的关系，如果点、线、面在该面内，则称为被该面包含p1、p2、p3、p4、p5、p6和p7是节点；a,b,c,d,e,f,g,h,i和j为弧段；A,B,C,D,E为多边形。p1p6p2p3p4p5bhijagcp7defABCDE为了表示出节点、弧段以及多边形之间的拓扑关系，可以使用如下几个关系表：节点弧段p1a,b,hP2a,d,fP3d,c,eP4e,g,fP5g,h,i

10、P6b,i,cp7j节点与弧段的拓扑关系弧段节点(始节点，终节点)ap1,p2bp1,p6cp6,p3dp3,p2ep3,p4fp2,p4gp4,p5hp5,p1ip5,p6jp7,p7弧段与节点的拓扑关系弧段多边形左右aABb0AcDAdCAeDCfCBgDBh0BiD0jDE弧段与多边形的拓扑关系0代表制图区域外部的多边形多边形弧段Aa,b,c,dBa,f,g,hC-d, e,-fD-c,-i,-g,-e,-jEj多边形与弧段的拓扑关系1 有的关系表中D多边形中没有-j，“-”代表的是逆时针方向的弧段；2 有的关系表中D多边形中含有-j ，“-”表示面域中含有岛。拓扑数据结构编码 双重独立

11、地图编码 链状双重独立式编码双重独立地图编码 由两个主要表格组成：节点表节点号坐标节点坐标p1X1,y1P2X2,y2线段表线段号起点终点左多边形右多边形线段号起点终点左多边形 右多边形ap1p2ABbp1p60A链状双重独立式编码 由四个或三个文件组成 节点文件：与双重独立地图编码类似 弧段坐标文件：标识码，弧段中间点 弧段文件：标识码，起始节点，终止节点，左多边形，右多边形，内点 多边形文件：标识码，弧段号及面积、周长及中心点坐标等栅格数据结构 栅格结构栅格结构是以规则的像元阵列来表示空间地物或现象的分布的数据结构，其阵列中的每个数据表示地物或现象的属性特征。换句话说，栅格数据结构就是像元

12、阵列，用每个像元的行列号确定位置，用每个像元的值表示实体的类型、等级等的属性编码 。栅格数据结构 点实体点实体：表示为一个像元； 线实体线实体：表示为在一定方向上连接成串的相邻像元的集合； 面实体面实体：表示为聚集在一起的相邻像元的集合。 栅格数据结构的表示 1 简单数据结构的表示 把栅格数据看做一个数据矩阵，逐行记录各像元代码。 2 其他数据结构的表示栅格数据的压缩编码 1 链码 2 游程长度编码 3 块状编码 4 四叉树编码链码 由某一起始点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。前两个数字表示起点的行列号，第三个数字开始的每个数字表示单位矢量的方向。01273654单位矢量方向链码 优点：

13、有很强的数据压缩能力，并具有一定的运算功能，如面积、周长等的计算，类似于矢量数据结构，比较适合于存储图形数据。 缺点：叠置运算较难实施，对局部的改动会影响整体结构，而且相邻区域的边界重复存储。游程长度编码方法(1)0,7,2,1,0,20,1,1,1,0,4,2,1,0,1,3,20,5,2,1,0,1,3,32130游程长度编码方法(2)0,7,2,8,0,100,1,1,2,0,6,2,7,0,8,3,100,5,2,6,0,7,3,102130块状编码444777770444477744448877004888770088887800088000000080000000000044477

14、77704444777444488770048887700888878000880000000800000000000块状编码 块状编码是将游程长度编码扩展到二维情况，采用方形区域作为记录单元，数据结构为：行号，列号，半径，单元代码，行号，列号，半径，单元代码，。 1,1,1,4, 1,2,2,4 ,1,4,1,7, 1,5,1,7, 1,6,2,7, 1,8,1,7, 2,1,1,0, 2,4,1,4, 2,5,1,4, 2,8,1,7, 3,1,1,4, 3,2,1,4, 3,3,1,4, 3,4,1,4, 3,5,2,8, 3,7,2,7,四叉树编码 Morton码 四叉树编码 再进行游

15、程长度编码游程长度编码方法矢量数据的压缩方法矢量数据的压缩方法 道格拉斯道格拉斯普克法普克法 垂距法垂距法 间隔取点法间隔取点法 光栏法光栏法 道格拉斯道格拉斯普克法普克法 道格拉斯道格拉斯普克法，又称分裂法。普克法，又称分裂法。该算法实现的基本思路是：对每一条曲线的首末点虚连一该算法实现的基本思路是：对每一条曲线的首末点虚连一条直线，求其它所有点与该直线的距离，并找出其中的最条直线，求其它所有点与该直线的距离，并找出其中的最大距离值大距离值dmaxdmax，用，用dmaxdmax与限差与限差相比：相比： 若若dmaxdmax，这条曲线上的中间点全部舍去；，这条曲线上的中间点全部舍去； 若若d

16、maxdmax，保留，保留dmaxdmax对应的坐标点，并以该点为界，对应的坐标点，并以该点为界，把曲线分为两部分，对这两部分曲线重复上述操作，直至把曲线分为两部分，对这两部分曲线重复上述操作，直至整条曲线处理结束。整条曲线处理结束。表示被舍弃的结点偏离特征点连表示被舍弃的结点偏离特征点连线之间的垂直距离，一般取值为线之间的垂直距离，一般取值为0.2mm(若比例尺为若比例尺为1：10000，则，则实际距离为实际距离为2m) 道格拉斯普克法示意图道格拉斯普克法示意图 垂距垂距( (限值限值) )法法 垂距法的基本思路是：每次顺序取曲线上的三个点，垂距法的基本思路是：每次顺序取曲线上的三个点，计算中间点与其它两点连线的垂线距离计算中间点与其它两点连线的垂线距离di，并与限差，并与限差比比较。若较。若d di i，则中间点去掉；若，则中间点去掉；若di，则中间点保留。，则中间点保留。然后顺序取下三个点继续处理，直到这条线结束。然后顺序取下三个点继续处理，直到这条线结束。 垂距法示意图垂距法示意图 间隔取点法间隔取点法间隔取点法的基本思路是：每隔间隔取点法的基本思路是：每隔n n个点个点取一点