地理信息系统 栅格数据结构课件.ppt
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1、第4章 空间数据结构1主要内容4.1 矢量数据结构矢量数据结构4.2 栅格数据结构栅格数据结构4.4 镶嵌数据结构镶嵌数据结构4.5 栅格结构与矢量数据结构的比较栅格结构与矢量数据结构的比较 24.2 栅格数据结构34.2 栅格数据结构4.2.1 栅格单元的确定栅格单元的确定 4.2.2 完全栅格数据结构完全栅格数据结构 4.2.3 压缩栅格数据结构压缩栅格数据结构 44.2 栅格数据结构p网格结构(raster或grid cell)或像元结构(pixel)以表示空间对象n每个栅格空间对象的属性特征n其由栅格阵列中每个单元的来确定。p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
2、个栅格单元对应于小块地理范围。5p对于栅格数据结构n点点:为一个像元n线线:在一定方向上连接成串的相邻像元集合。n面面:聚集在一起的相邻像元集合。6点线面70000090000900000009070070090700760097777900077079000770709000000yx点、线、面数据的点、线、面数据的矢量与栅格矢量与栅格表示表示8Representation of point,line,and area features:raster format on the left and vector format on the right.栅格数据类型栅格数据类型1卫星影像卫星影像
3、2数字高程模型(数字高程模型(DEM)3数字正射影像图(数字正射影像图(DOM)4二进制扫描文件二进制扫描文件5数字栅格数字栅格影像影像6图形文件图形文件:如:如JPG、TIFF、GIF等等7特定地理信息系统软件特定地理信息系统软件的栅格数据的栅格数据 .grd4.2.1栅格单元的确定栅格单元的确定1.栅格数据的参数(1)。栅格单元通常为矩形或。特殊的情况下按经纬网划分。(2)。栅格单元的尺寸,即。栅格栅格单元的合理尺寸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。保证保证最小图斑不丢失为原则最小图斑不丢失为原则(3)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
4、的栅格系统数据相一致,并同时使用作为栅格系统的坐标轴。(4)栅格的坐标系统与国家坐标系统平行101.栅格数据的参数11X:列:列Y:行:行西南角格网坐标西南角格网坐标(XWS,YWS)(500,500)格网分辨率格网分辨率 302.栅格数据单元值确定12CAB面面积积占占优优重重要要性性中心点法中心点法A位于栅格中心处位于栅格中心处的地物类型决定的地物类型决定其取值。其取值。常用于常用于连续分布连续分布特性特性的地理现象。的地理现象。C选取最重要的地选取最重要的地物类型为单元值。物类型为单元值。常用于有常用于有特殊意特殊意义而面积较小义而面积较小的的地理要素地理要素A占区域面积最大占区域面积最
5、大的地物类型取值的地物类型取值适用于适用于分类较细、分类较细、地物斑块较小地物斑块较小地地理要素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 13abc345abcac距离距离:7/4 (5)面积面积:7 (6)几何偏差几何偏差属性偏差属性偏差如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。中心点法中心点法面积占优法面积占优法4.栅格数据的编码方法p4.2.2完全栅格数据结构n直接栅格编码p4.2.3压缩栅格数据结构n游程长度编码n链式数据
6、编码n四叉树编码n分块压缩编码144.2.2完全栅格数据结构1.直接栅格编码p将栅格看做一个数据矩阵,逐行逐个记录代码数据p优点:简单、直观,无压缩p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栅格数据文件栅格数据文件波段波段1像元像元1,1像元像元1,2像元像元1,m像元像元m,n波段波段2波段波段k.bil(band interleaved by line)基于行的方式17栅格数据文件栅格数据文件行行1波段波段1行行2像元像元1n波段波段2 像元
7、像元1n波段波段k 像元像元1n行行m.bip(band interleaved by pixel)基于像元方式18栅格数据文件栅格数据文件像元像元1,1像元像元1,2波段波段1波段波段k像元像元m,n2.游程长度编码(Run-Length Encoding),将每行中具有映射为一个游程,每个游程的数据结构为(A,P),A表示属性值,P代表该游程。p属性变化越少,压缩比例越大,适合于的栅格。199999000099090000900977000000770000007777000077770000777700007777原始栅格数据(9,4),(0,4),(9,3),(0,5),(0,1)(9
8、,2),(0,1),(7,2),(0,2),(0,4),(7,2),(0,2),(0,4),(7,4),(0,4),(7,4),(0,4),(7,4),(0,4),(7,4)2.游程长度编码(Run-Length Encoding)p优点:n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,n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。p缺点:n不适合于类型连续变化或类型区域分散的数据。203.链式数据编码(Chain Encoding,弗里曼Freeman)p链式编码主要是。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。基本
9、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。p编码过程:n起始点的寻找一般遵循从上到下,从左到右从上到下,从左到右的原则;n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;n记下该,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。213.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 0213246676226 67 70 01 12 23 34 45 5链式编码的方向代码链式编码的方向代码 链式编码示意图链式编码示意图 3 32 22
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