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空间数据结构-空间数据模型与结构(3)

时间:2013-07-22  归属:地理信息系统导论

 

    图像还可以表示为一棵树(图2.21C),方框表示叶结点井用序列号作标记,内部结点(非叶结点)用圆圈来表示并以字母标记,顶部是根结点。每个结点都代表一个图斑块,图斑块的大小取决于它在树中的层次,最低层(最深)为第零层,在这一层的图斑块与栅格像元等同。

    一般来说,地图上所记录的属性值有许多个。当图形以树形结构表示时,叶结点包含的像元(第零层图块)对应某一类别值,叶结点没有子结点,它们的类型或黑或白。内部结点由于类别混合形成灰色,内部结点的子结点可以是新的内部结点可以是最后的叶结点。

    八叉树与四叉树相类似,唯一的不同是前者每个父结点有8个子结点并且地址码也是八进制的。

    运用四叉树或八叉树来代替完整的栅格结构的目的,是为了节省栅格数据的空间需求。一般的,如果空间精度增加一倍(如行列数增加),则栅格数据增加将到原先的四倍,而四叉树的大小还仅仅是原先的两倍。随着图像精度的提高,四叉树的深度也会增加,栅格方式与四叉树方式存贮空间的差异会更显著。但是图像在相邻像元连续变化的情况下有时会无法进行压缩,最坏的情况如棋盘格式,线性四叉树所需空间是完全栅格的2倍,因为在第零层每个像元都是一个叶结点。空间上的节省提高了某些算法处理四叉树的效率,因为四叉树地址可以用单个的Morton地址来表示,查找某一地址的斑块时就比较快捷。两幅或多幅四叉树表示的影像的叠置也同样比较有效。

    另一方面,无论是从栅格数据或从矢量数据构建四叉树或八叉树都比较费时,特别是对层次较多而且空间变化复杂的树。同样,某些操作运用四叉树结构时与完全栅格相比反而更慢。四叉树数据的显示比游程编码数据要慢。四叉树不利于需要创建新树的操作,如转置、旋转或比例尺变换。选择是否运用四叉树表示栅格数据,需要在处理速度和存贮容限之间作折衷。

     

    2.矢量数据结构

     

    1)Spaghetti结构

     

    在Spaghetti结构中,坐标表是与每一个基本的空间对象(点、线或多边形)相联系的(表2.3)。它不用拓扑属性,因而对地图的遍历需要查找所有的空间坐标。这对查询操作非常不便,但对显示非常方便。点、线和多边形都有各自的坐标表,互相之间并不相连。这种连接只有通过计算空间坐标才能确定。即使在一幅复杂程度中等的地图中,空间坐标也需占大量的存贮空间,诸如分析一个点是否在某个多边形内,或确定两条线的交点等操作就非常费时。表2.3表示了简单的点、线和闭合多边形的数据结构(Spaghetti结构),在该结构中线和多边形都没有拓扑数据,多边形的公共边界是两个相邻多边形的公共部分,所以被定义了两次。

    A.点表:X、Y是位置坐标,A1,A2,…,An是专题属性。点表非常直观,每一个点由表中的一行来表示,列表示其空间位置和属性特征(表2.3A)。

    B.线表:由线段记录相连而成,每一条线段由顺次相连的点或中间点(Vertices)来定义。定义线段的中间点的数目是可变的。线表记录信息分为两类,一类记录是线的ID号、中间点数目和其它属性特征,它们组成每条线段记录的头文件,如表2.3B中第一行记录“1、5、2、7”,“ 1”是线的ID号,“5”是线的中间点总数目,“2、7”是线的属性特征值,另一类记录是每个中间点的坐标如表2.3B中的第2行至第6行。

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  • 关键词:空间数据结构空间数据模型与结构
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