地理信息系统栅格数据结构.ppt
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1、第4章 空间数据结构,1,主要内容,4.1 矢量数据结构4.2 栅格数据结构4.4 镶嵌数据结构4.5 栅格结构与矢量数据结构的比较,2,4.2 栅格数据结构,3,4.2 栅格数据结构,4.2.1 栅格单元的确定 4.2.2 完全栅格数据结构 4.2.3 压缩栅格数据结构,4,4.2 栅格数据结构,网格结构(raster或grid cell)或像元结构(pixel)以规则栅格阵列表示空间对象最简单最直观每个栅格单元上的数值表示空间对象的非几何属性特征其位置由栅格阵列中每个单元的行列号来确定。栅格数据结构表示的地表是不连续的,是量化和近似离散的数据,一个栅格单元对应于小块地理范围。,5,对于栅格
2、数据结构点:为一个像元线:在一定方向上连接成串的相邻像元集合。面:聚集在一起的相邻像元集合。,6,7,点、线、面数据的矢量与栅格表示,8,Representation of point,line,and area features:raster format on the left and vector format on the right.,栅格数据类型,1卫星影像2数字高程模型(DEM)3数字正射影像图(DOM)4二进制扫描文件5数字栅格影像6图形文件:如JPG、TIFF、GIF等7特定地理信息系统软件的栅格数据.grd,4.2.1栅格单元的确定,1.栅格数据的参数(1)栅格形状。栅格单
3、元通常为矩形或正方形。特殊的情况下按经纬网划分。(2)栅格单元大小。栅格单元的尺寸,即分辨率。栅格单元的合理尺寸应能有效地逼近空间对象的分布特征,以保证空间数据的精度。保证最小图斑不丢失为原则(3)栅格原点 和国家基本比例尺地形图公里网的交点相一致,或者和已有的栅格系统数据相一致,并同时使用公里网的纵横坐标轴作为栅格系统的坐标轴。(4)栅格的倾角 栅格的坐标系统与国家坐标系统平行,10,1.栅格数据的参数,11,X:列,Y:行,西南角格网坐标(XWS,YWS)(500,500),格网分辨率 30,2.栅格数据单元值确定,12,面积占优,重要性,中心点法,A位于栅格中心处的地物类型决定其取值。常
4、用于连续分布特性的地理现象。,C选取最重要的地物类型为单元值。常用于有特殊意义而面积较小的地理要素,A占区域面积最大的地物类型取值适用于分类较细、地物斑块较小地理要素,为了逼近原始数据精度,除了采用这几种取值方法外,还可以采用缩小单个栅格单元的面积,增加栅格单元总数的方法,13,几何偏差,属性偏差,如ac距离以像元边线计算则为7,以像元个数为单位则为4。三角形的面积为6个平方单位,而右图中则为7个平方单位,这种误差随像元的增大而增加。,中心点法,面积占优法,4.栅格数据的编码方法,4.2.2完全栅格数据结构直接栅格编码4.2.3压缩栅格数据结构游程长度编码链式数据编码四叉树编码分块压缩编码,1
5、4,4.2.2完全栅格数据结构,1.直接栅格编码将栅格看做一个数据矩阵,逐行逐个记录代码数据优点:简单、直观,无压缩缺点:存在大量冗余,精度提高有限制。,15,完全栅格数据的组织,完全栅格数据的组织有三种基本方式:基于像元、基于层(波段)和基于行.bsq(band sequential)基于层(波段)的方式,16,栅格数据文件,波段1,像元1,1,像元1,2,像元1,m,像元m,n,波段2,波段k,.bil(band interleaved by line)基于行的方式,17,栅格数据文件,行1,波段1,行2,像元1n,波段2,像元1n,波段k,像元1n,行m,.bip(band interl
6、eaved by pixel)基于像元方式,18,栅格数据文件,像元1,1,像元1,2,波段1,波段k,像元m,n,2.游程长度编码(Run-Length Encoding),行程编码,将每行中具有相同属性值的连续像元映射为一个游程,每个游程的数据结构为(A,P),A表示属性值,P代表该游程最右端的列号或个数。属性变化越少,压缩比例越大,适合于类型区域面积较大的栅格。,19,原始栅格数据,(9,4),(0,4),(9,3),(0,5),(0,1)(9,2),(0,1),(7,2),(0,2),(0,4),(7,2),(0,2),(0,4),(7,4),(0,4),(7,4),(0,4),(7,
7、4),(0,4),(7,4),2.游程长度编码(Run-Length Encoding),优点:栅格加密时,数据量不会明显增加,压缩效率高,最大限度保留原始栅格结构,编码解码运算简单,且易于检索、叠加、合并等操作,得到广泛应用。缺点:不适合于类型连续变化或类型区域分散的数据。,20,3.链式数据编码(Chain Encoding,弗里曼Freeman),链式编码主要是记录线状地物和面状地物的边界。它把线状地物和面状地物的边界表示为:由某一起始点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。基本方向可定义为:东0,东南l,南2,西南3,西4,西北5,北6,东北7等八个基本方向。编码过程:起始点的寻找一般
8、遵循从上到下,从左到右的原则;当发现没有记录过的点,且数值不为0时,就是一条线或边界的起点;记下该地物的特征码、起点的行列号,然后按顺时针方向寻迹,找到相邻的等值点,并按八个方向编码。,21,3.链式数据编码(Chain Encoding,弗里曼Freeman),链式编码表特征码 起点行 起点列 链码 线 1 5 3223323 面 3 6 0213246676,22,链式编码的方向代码,链式编码示意图,优点:链式编码对多边形的表示具有很强的数据压缩能力且具有一定的运算功能,如面积和周长计算等,探测边界急弯和凹进部分等都比较容易,比较适于存储图形数据。缺点:对边界做合并和插入等修改编辑比较困难
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