07栅格数据结构

由叶结点找Morton码。
A、分割一次，增加一位数字，大分割 在前，小分割在后。所以，码的位数 表示分割的次数。
B、每一个位均是不大于3的四进制数， 表达位置。
由Morton码找出四叉树叶结点的具体 位置。
01 23
AA
AB
AA
AA
A A
AA
BB
BB B
BB
MQ q1q2q3...qk q1 4k1 q2 4k2 ...qk 40
逐块检查其格网属性值（或灰度）；如果某个子区的 所有格网值都具有相同的值，则这个子区就不再继续 分割，否则还要把这个子区再分割成四个子区；这样 依次地分割，直到每个子块都只含有相同的属性值或 灰度为止。
最上面的一个结点叫做根结点，它对应于整个图形。 不能再分的结点称为叶子结点，可能落在不同的层上，
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。
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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。
1、一种按位操作的方法： (1)行、列号转换为二进制
Ib= 1 0 Jb= 1 1 (2)I行J列交叉
1 1 0 1 = 13 (3)再化为十进制.
实质上是按左上、右上、左下、右下的顺序，从零 开始对每个栅格进行自然编码。
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5）线性四叉树的二维行程编码
右图的压缩处理过程为：
1.按Morton Morton码：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15
（3）栅格原点。栅格系统的起始坐标应将和国家基本比 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。通常情况下，栅格的坐标系统与国家
坐标系统平行。
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1.栅格数据的参数
Y：行
西南角格网坐标 （XWS，YWS）
X：列
00007700
(0,4),(7,2),(0,2),
00007777
(0,4),(7,4),
00007777
(0,4),(7,4),
00007777 00007777
原始栅格数据
(0,4),(7,4),
(0,4),(7,4)
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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，
链式编码表
特征码 起点行 起点列 链码
线
1
5
3223323
面
3
6
0213246676
起始点
5
6
7
4
0
3
2
1
3
2
0
2 62
3
7
1
3
6
3
2
62
3
44
起始点
链式编码的方向代码
链式编码示意图
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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。
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Representation of point, line, and area features: raster format on the left and vector format on the right.
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栅格数据类型
1．卫星影像：像元值代表从地球表面反射或发射的光能，可 从中提取各种专题，如土地利用、水文、水质等。
编码过程：
起始点的寻找一般遵循从上到下，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。
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3. 链式数据编码（Chain Encoding，弗里曼Freeman）
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。
99990000
(9,4),(0,4),
99900000
(9,3),(0,5),
0990770 0
(0,1)(9,2),(0,1),(7,2),(0,2),
缺点：
对边界做合并和插入等修改编辑比较困难； 类似矢量结构，不具有区域的性质，对叠置运算如
组合、相交等则很难实施； 而且由于链码以每个区域为单位存储边界，相邻区
域的边界则被重复存储而产生冗余。
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4. 四叉树编码（Quad tree Encoding）
四叉树概述：一种可变分辨率的非均匀网格系统。 基本思想：将一幅栅格数据层或图像等分为四部分，
优点：
·存贮量小，只对叶结点编码，节省了大量中间结点的 存储，地址码隐含着结点的位置和分割次数。
·线性四叉树可直接寻址，通过其坐标值直接计算其 Morton码，而不用建立四叉树。
·定位码容易存储和执行实现集合相加等组合操作。
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3）四进制的Morton码
方法1（自上而下分割）其始行列号从0
计
03
如层次数（分割次数）由从父结点移到根结点的次 数来确定，结点所代表的图像块的位置需要从根节 点开始逐步推算下来。
常规四叉树并不广泛用于存储数据，其价值在于建 立索引文件，进行数据检索。
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2）线性四叉树
只记录叶结点的信息，包括叶结点的位置，深度 （几次分割）和属性。
叶结点的编号遵循一定的规则，这种编号称为地址 码，常用的有四进制、十进制Morton码
2．数字高程模型（DEM）：由等间隔海拔数据的排列组成。 DEM以点为基础，将海拔高度点置于格网单元中心的方法 转成栅格数据。
3．数字正射影像图（DOQ）：是一种由航片或其他遥感数 据制备而得到的数字化影像，其中由照相机镜头倾斜和地 形起伏引起的位移已被消除。
4．二进制扫描文件：是含数值1或数值0的扫描图像。 5．数字栅格图形：是USGS（美国地质调查局）地形图的扫
5
面
对于栅格数据 结构
线
点：为一个
像元
点
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
y
00009000
00090000
00090770
00090770
06907777
09007770
09007770
90000000
x
点、线、面数据的矢量与栅格表示
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 4.3 矢栅一体化数据结构 4.4 镶嵌数据结构 4.5 栅格与矢量数据的相互转换
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
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方法2（自下而上合并的方法）
1）计算二维矩阵每个元素的下标对应
的MQ MQ 2* Ib Jb
其始行列号从0计。
0 1 10 11
2) 按码的升序排成线性表，放在连续
0
A AA A 000 001 010 011
的内存块中。
1
3）依次检查每四个相邻的MQ对应的属 性值，相同合并（不同码位去掉），
格网分辨率
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2. 栅格数据单元值确定
C A B
重 要 性
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
A
C
A
位于栅格中心处 选取最重要的地 占区域面积最大
的地物类型决定 物类型为单元值。 的地物类型取值
其取值。
常用于有特殊意 适用于分类较细、
描图像。
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。
4.2.1栅格单元的确定
1. 栅格数据的参数
一个完整的栅格数据通常由以下几个参数决定：
（1）栅格形状。栅格单元通常为矩形或正方形。特殊的 情况下也可以按经纬网划分栅格单元。
（2）栅格单元大小。也就是栅格单元的尺寸，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。通常以保证最小图斑不丢 失为原则来确定合理的栅格尺寸。
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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
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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。
常用于连续分布 义而面积较小的 地物斑块较小地
特性的地理现象。 地理要素
理要素
12
几何偏差
c
c
ac距离: 7/4 (5)
5
面积: 7
(6)
3
如ac距离以像a 元边线4计算则为b7，以像元个a数为单位则为4。 b