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地理信息(GI)分为空间数据和属性数据两部分,空间数据表示地理要素的几何特征,如位置、形状、面积、长度等;属性数据表示地理要素的非几何特征,如河流名称、土地利用类型等。空间数据结构指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构,可分为基于矢量的数据结构和基于栅格的数据结构(图3-1)。
图3-1 地理信息数据分类图
矢量数据结构是通过坐标值来精确地表示点、线、面等地理实体的,可以表示现实世界中各种复杂的实体。当问题可描述成线和边界时,特别有效。矢量数据冗余度低,结构紧凑,并具有空间实体的拓扑信息,便于深层次分析,且输出质量好、精度高。
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(常称为电子手簿),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。
在GIS中,矢量数据表示时应考虑:矢量数据自身的存储和处理;与属性数据的联系;矢量数据之间的空间关系(拓扑关系)。
矢量数据包括简单数据结构和拓扑数据结构。简单数据结构没有拓扑关系,主要用于矢量数据的显示、输出以及一般得查询得检索,可分别按点、线、面三种基本形式来描述。
一、点的矢量数据结构
点的矢量数据结构可表示为:
标识码 | X,Y坐标 |
标识码通常按一定的原则编码,简单情况下可顺序编号。标识码具有惟一性,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,在点的矢量数据结构中也可包含属性码。这时其数据结构为:
标识码 | 属性码 | X,Y坐标 |
属性码通常把与实体有关的基本属性(如等级、类型、大小等)作为属性码。属性码可以有一个或多个。
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。
二、线(链)的矢量数据结构
线(链)的矢量数据结构可表示为:
标识码 | 坐标对数n | X,Y坐标 |
标识码的含义与点的矢量数据结构相同。同样,在线的矢量数据结构中也可含有属性码, 如表示线的类型、等级、是否要加密、光滑等。
坐标对数n指构成该线(链)的坐标对的个数。
X,Y坐标串是指构成线(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。
三、面(多边形)的数据结构
面的矢量数据结构可以像线的数据结构一样表示,只是坐标串的首尾坐标相同。这里介绍链索引编码的面(多边形)的矢量数据结构,可表示为:
标识码 | 链数n | 链标识码集 |
标识码的含义同点和线的矢量数据结构,在面的矢量数据结构中也可含有属性码。
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。
这样,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惟一性,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。