道士是干什么的:gis原理六

§2.2 矢量数据结构

    矢量数据结构是最常见的图形数据结构，是一种面向目标的数据组织方式。矢量方法强调离散现象的存在，将线离散为一串采样点的坐标串，面状区域由边界线确定。由于矢量数据结构具有结构紧凑，冗余度低，利于网络、检索分析等优点，是GIS主要的数据存储结构之一。

一、矢量数据的图形表示

二、矢量数据的获取方式

    介绍地理信息系统中主要的几种矢量数据获取方式。

三、矢量数据表示

    说明矢量数据表示需要考虑的问题，主要阐述矢量数据的简单数据结构和拓扑数据结构的编码方法及其特点。

一、矢量数据的图形表示

    矢量方法将地理现象或事物抽象为点、线、面实体，将它们放在特定空间坐标系下进行采样记录（图2-2-1）。

    1、点实体：记录点坐标和属性代码；

    2、线实体：记录两个或一系列采样点的坐标，并加属性代码；

    3、面实体：记录边界上一系列采样点的坐标，由于多边形封闭，边界为闭合环，加面域属性代码。

二、矢量数据的获取方式

    矢量数据的获取方式通常有：

    1)由外业测量获得，可利用测量仪器自动记录测量成果(常称为电子手薄)，然后转到地理数据库中。

    2)由栅格数据转换获得，利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数据。

    3)跟踪数字化，用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。

    由于栅格数据自动矢量化技术还不成熟，人工跟踪数字化是当前获取矢量数据的最主要方法，但存在工作量大，数据获取困难等缺点。

三、矢量数据表示

    在GIS中，矢量数据表示时应考虑以下问题：

    1)矢量数据自身的存贮和处理。

    2)与属性数据的联系。

    3)矢量数据之间的空间关系(拓扑关系)。

     矢量数据的表示方法多种多样，但基本上类似，可触类旁通。下面分别介绍矢量数据的简单数据结构和拓扑数据结构。

(一)简单数据结构

    矢量数据的简单数据结构分别按点、线、面三种基本形式来描述(图2-2-2)。

    图中有关说明如下：

    1、标识码：按一定的原则编码，简单情况下可顺序编号。标识码具有唯一性，是联系矢量数据和与其对应的属性数据的关键字。属性数据单独存放在数据库中。

    2、点结构中的X，Y坐标：是点实体的定位点，如果是有向点，则可以有两个坐标对。

    3、线结构中的坐标对数n：是构成该线(链)的坐标对的个数。 X,Y坐标串是构成线(链)的矢量坐标，共有n对。也可把所有线(链)的X,Y坐标串单独存放，这时只要给出指向该链坐标串的首地址指针即可。

    4、面结构是链索引编码的面(多边形)的矢量数据结构，链数n指构成该面(多边形)的链的数目。链标识码集指所有构成该面(多边形)的链的标识码的集合，共有n个。

    这种结构具有结构简单、直观、易实现以实体为单位的运算和显示的优点。由于面结构建立了链索引，一个面(多边形)就可由多条链构成，每条链的坐标可由线(链)的矢量数据结构获取。这种方法可保证多边形公共边的唯一性；但多边形的分解和合并不易进行；邻域处理比较复杂，需追踪出公共边；在处理“洞”或“岛”之类的多边形嵌套问题时较麻烦，需计算多边形的包含等。

    由于拓扑关系简单,这种数据结构主要用于矢量数据的显示、输出，以及一般的查询和检索。

(二)拓扑数据结构

    具有拓扑关系的矢量数据结构就是拓扑数据结构，拓扑数据结构是GIS的分析和应用功能所必需的。拓扑数据结构的表示方式没有固定的格式，还没有形成标准，但基本原理是相同的。

1、拓扑元素

    矢量数据可抽象为点(结点)、线(链、弧段、边)、面(多边形)三种要素，即称为拓扑元素。

    点(结点)：孤立点、线的端点、面的首尾点、链的连接点等。

    线(链、弧段、边)：两结点间的有序弧段。

    面(多边形)：若干条链构成的闭合多边形。

2、编码方式

    拓扑数据结构的关键是拓扑关系的表示，而几何数据的表示可参照矢量数据的简单数据结构。在目前的GIS中，主要表示基本的拓扑关系，而且表示方法不尽相同。下面举一表示矢量数据拓扑关系的例子(图2-2-3)。

    在图2-2-3的矢量图中，有面A、B、C、D、E、F，链L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13，和结点P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9。则拓扑数据结构表示见图2-2-4。

    面-链关系中的“－”号表示边的方向与构成面的方向相反，链-面关系中O为制图区域外部的多边形，常称为包络多边形。