栅格数据和矢量数据压缩编码知识讲解
矢量数据和栅格数据的比较
矢量数据和栅格数据的比较矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据表示方式。
它们分别具有不同的特点和适用范围。
本文将对矢量数据和栅格数据进行比较，以便更好地了解它们的优势和劣势。
一、定义和特点1. 矢量数据：矢量数据是由点、线和面等几何要素及其属性信息组成的数据。
它使用坐标系来表示地理位置，通过点、线和面的组合来描述地理现象。
矢量数据可以精确表示地理对象的形状、大小和位置关系，适用于具有明确边界和几何形状的地理要素。
2. 栅格数据：栅格数据是由像素或单元格组成的网格状数据。
每个像素或单元格代表一个地理位置，具有相同的大小和形状。
栅格数据以像元为基本单位，通过像元的属性值来表示地理现象。
栅格数据适用于连续分布的地理现象，如高程、温度和降雨等。
二、数据结构和表示方式1. 矢量数据：矢量数据使用几何要素来表示地理对象的形状和位置关系。
常见的几何要素包括点、线和面。
点表示一个离散的地理位置，线表示由多个点连接而成的线段，面表示由多个线段围成的封闭区域。
矢量数据还可以包含属性表，用于存储与几何要素相关的属性信息。
2. 栅格数据：栅格数据使用像素或单元格来表示地理位置。
每个像素或单元格都有一个固定的大小和形状，并且具有属性值来表示地理现象的特征。
栅格数据以网格状的方式存储和表示，每个像素或单元格都有一个唯一的位置索引。
栅格数据的属性值可以是离散的或连续的，取决于所表示的地理现象。
三、数据精度和精确性1. 矢量数据：矢量数据可以非常精确地表示地理对象的形状和位置关系。
由于使用几何要素来描述地理现象，可以通过增加点、线和面的数量来提高数据的精度。
矢量数据适用于需要高精度和准确性的地理分析和空间查询。
2. 栅格数据：栅格数据的精度取决于像元的大小和形状。
较小的像元可以提供更高的精度，但会增加数据的存储和处理成本。
栅格数据适用于需要连续分析和模型建立的地理现象，如地形分析、遥感影像处理等。
四、数据存储和处理1. 矢量数据：矢量数据以几何要素和属性表的形式存储。
栅格数据与矢量数据的比较
栅格数据与矢量数据的比较栅格数据和矢量数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据类型，它们在数据存储、数据结构、数据分析和数据可视化等方面存在着一些差异。
本文将对栅格数据和矢量数据进行比较，并详细介绍它们的特点和应用。
一、栅格数据栅格数据是由一系列像素组成的网格，每个像素都有一个特定的数值或属性。
栅格数据以网格的形式表示地理空间，每个像素都有其自身的坐标和数值。
栅格数据通常用于表示连续变量，如高程、温度、降水量等。
栅格数据的特点如下：1. 数据结构：栅格数据以二维或三维网格的形式存储，每个像素都有一个固定的大小和位置。
栅格数据可以表示离散或连续的现象。
2. 数据精度：栅格数据的精度取决于像素的大小，像素越小，数据精度越高。
但是，较高的数据精度会导致数据量增加。
3. 数据存储：栅格数据以像素的形式存储，每个像素都包含一个数值或属性。
栅格数据通常以图像文件的形式存储，如TIFF、JPEG等。
4. 数据分析：栅格数据适用于一些基于像素的分析方法，如栅格计算、栅格统计、栅格代数等。
栅格数据的分析速度相对较快。
5. 数据可视化：栅格数据可以通过颜色映射来进行可视化，不同的数值或属性可以用不同的颜色来表示。
栅格数据的可视化效果较为直观。
栅格数据在地形分析、遥感影像处理、环境模拟等领域有着广泛的应用。
例如，在地形分析中，栅格数据可以用于生成高程模型、坡度分析、流域提取等；在遥感影像处理中，栅格数据可以用于图像分类、变化检测等。
二、矢量数据矢量数据是由一系列点、线、面等几何要素构成的，每个要素都有一组坐标来表示其位置。
矢量数据以几何对象的形式表示地理空间，每个要素都有其自身的属性信息。
矢量数据通常用于表示离散变量，如建筑物、道路、河流等。
矢量数据的特点如下：1. 数据结构：矢量数据以点、线、面等几何要素的形式存储，每个要素都有一组坐标来表示其位置。
矢量数据可以表示离散的现象。
2. 数据精度：矢量数据的精度取决于坐标的精度，坐标越精确，数据精度越高。
栅格数据与矢量数据的比较
栅格数据与矢量数据的比较栅格数据和矢量数据是地理信息系统（GIS）中两种常见的数据表达方式。
它们在数据结构、数据存储、数据处理和数据分析等方面存在着一些差异。
本文将对栅格数据和矢量数据进行比较，并详细介绍它们的特点和适用场景。
一、栅格数据栅格数据是由等大小的像元（像素）组成的二维矩阵，每个像元包含一个数值或者一组数值。
栅格数据以栅格形式存储，每个像元都有固定的位置和数值。
栅格数据通常用于描述连续变化的现象，如地形高度、气象数据等。
1. 特点：- 数据结构简单：栅格数据由等大小的像元组成，每个像元都有固定的位置和数值，因此数据结构相对简单。
- 存储方式高效：栅格数据以矩阵形式存储，可以使用压缩算法进行存储，节省存储空间。
- 数据处理方便：栅格数据可以进行简单的代数运算，如加减乘除等，方便进行数据处理和分析。
- 空间分析能力强：栅格数据可以进行空间分析，如缓冲区分析、叠加分析等。
2. 适用场景：- 地形分析：栅格数据可以用于描述地形高度、坡度、坡向等地形特征，适用于地形分析和地形建模。
- 气象预测：栅格数据可以用于存储气象数据，如温度、降水量、风速等，适用于气象预测和气候模拟。
- 遥感影像：栅格数据可以用于存储遥感影像数据，如卫星影像、航空影像等，适用于遥感影像处理和分析。
二、矢量数据矢量数据是由点、线、面等几何要素和属性数据组成的地理实体表示方式。
矢量数据以几何要素和属性数据的形式存储，每个几何要素都有一定的位置和形状信息，同时还包含与之相关的属性数据。
矢量数据通常用于描述离散的现象，如道路、河流、行政区划等。
1. 特点：- 数据结构复杂：矢量数据由几何要素和属性数据组成，数据结构相对复杂，需要存储几何要素的坐标信息和属性数据。
- 精确度高：矢量数据可以精确表示地理实体的形状和位置，适用于需要高精度表示的数据。
- 数据处理灵活：矢量数据可以进行空间分析和属性分析，如缓冲区分析、叠加分析、属性查询等。
测绘技术矢量与栅格数据格式介绍
测绘技术矢量与栅格数据格式介绍测绘技术是现代科学和技术的重要组成部分，它以获取地理空间信息为目标，通过对地球表面进行测量和记录，为各个领域的发展提供了重要的支持和数据。
在测绘领域中，矢量和栅格数据格式是两种常见的数据表示方式。
本文将介绍这两种数据格式的特点、应用领域以及优缺点。
一、矢量数据格式矢量数据格式是一种通过点、线和面等几何要素来描述地理对象的数据表示方式。
与之相对的是栅格数据格式，后文将进行详细讨论。
矢量数据格式具备以下几个特点：1.灵活性矢量数据格式能够准确地定位和描述地理要素，具备很高的精度和准确性。
它能够更好地表示各种特征，包括线状、面状和点状对象。
这使得矢量数据在城市规划、土地管理等领域得到广泛应用。
2.空间拓扑关系矢量数据格式能够捕捉和存储地理要素之间的空间拓扑关系，如邻接、包含和相交等。
这种拓扑关系在地图制图、道路网络分析等方面发挥着重要作用。
3.数据压缩相对于栅格数据格式，矢量数据格式通常具有较小的存储体积。
这是因为矢量数据使用几何要素来描述地理对象，而栅格数据则以像元的形式进行存储。
这种数据压缩优势使得矢量数据在数据传输和存储方面更加高效。
二、栅格数据格式栅格数据格式是一种通过像元（即栅格单元）来描述地理对象的数据表示方式。
栅格数据是将地理空间离散成一系列等面积的像元，并通过不同的像元值来代表不同的地理属性。
栅格数据格式具备以下几个特点：1.简单性栅格数据格式在数据结构上相对简单，每个像元的数值即可表示地理要素的特征。
这种简单性使得栅格数据在一些处理和分析操作中更为方便。
2.连续性栅格数据格式能够连续地表示地理现象，因为每个像元代表一个位置上的数值。
这种连续性对于流域分析、地质渗透性等研究非常重要。
3.适应性栅格数据格式适合于表示具有均一性的地理现象，如地表温度、降水量等。
它能够提供更全面的地理数据，为科学研究和决策提供支持。
三、各自的应用领域矢量数据格式和栅格数据格式在不同的领域有不同的应用。
矢量数据和栅格数据的比较
矢量数据和栅格数据的比较矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中常用的两种数据表示方法。
它们各有优势和适用场景。
本文将详细比较矢量数据和栅格数据在不同方面的特点和应用。
1. 数据结构矢量数据是基于几何对象的表示，使用点、线和面等几何元素来描述现实世界中的实体。
矢量数据通常包含属性信息，如名称、面积、长度等。
栅格数据是基于像素的表示，将地理空间划分为规则的网格单元，每个单元包含数值或类别信息。
2. 空间精度矢量数据可以提供较高的空间精度，可以准确表示复杂的地理实体，如河流、建筑物等。
栅格数据的空间精度受到像素大小的限制，无法准确表示细节丰富的地理对象，但对于连续变量的表达较为适用。
3. 数据量矢量数据通常比栅格数据占用更少的存储空间，因为它只存储实体的几何信息和属性数据。
而栅格数据需要存储大量的像素值，因此占用的存储空间较大。
4. 数据处理矢量数据具有较高的灵活性和精确性，可以进行精确的地理分析和空间操作，如缓冲区分析、叠加分析等。
栅格数据适用于基于像素的分析，如地形分析、遥感影像处理等。
5. 数据表达矢量数据可以直观地表示地理对象的形状和位置关系，如点、线和面的集合。
栅格数据通过像素值来表示地理现象的分布和变化，可以呈现连续变量的空间分布。
6. 数据更新矢量数据的更新相对容易，只需修改对应的几何对象或属性信息即可。
栅格数据的更新较为复杂，通常需要重新生成整个栅格数据集。
7. 数据分析矢量数据适用于复杂的地理分析，如路径分析、网络分析等。
栅格数据适用于连续变量的分析，如地形分析、水资源模拟等。
8. 数据可视化矢量数据可以直接呈现地理对象的形状和位置关系，适合制作地图和可视化分析结果。
栅格数据可以通过颜色映射或等值线等方式来表达地理现象的分布和变化。
综上所述，矢量数据和栅格数据各有优势，在不同的应用场景下选择合适的数据表示方法非常重要。
矢量数据适用于精确的地理分析和空间操作，而栅格数据适用于连续变量的分析和模拟。
矢量数据和栅格数据的比较
矢量数据和栅格数据的比较引言概述：矢量数据和栅格数据是地理信息系统（GIS）中两种常见的数据表示形式。
它们在数据结构、数据存储、数据处理和数据应用等方面存在一些差异。
本文将对矢量数据和栅格数据进行比较，以匡助读者更好地理解它们的特点和适合场景。
一、数据结构1.1 矢量数据的结构矢量数据是由点、线和面等基本几何要素构成的。
它通过坐标点的集合、线段的集合和多边形的集合来表示地理现象。
矢量数据的结构相对简单，能够精确表示地理要素的形状、位置和拓扑关系。
1.2 栅格数据的结构栅格数据是由像素组成的二维矩阵，每一个像素代表地理现象的一个单元。
栅格数据的结构类似于地图上的网格，每一个像素都有固定的位置和属性值。
栅格数据的结构相对复杂，适合表示连续变化的地理现象。
1.3 比较矢量数据和栅格数据在数据结构上存在一定差异。
矢量数据通过点、线和面等基本要素来表示地理现象，能够准确表示地理要素的形状和拓扑关系。
而栅格数据通过像素矩阵来表示地理现象，适合表示连续变化的地理现象。
二、数据存储2.1 矢量数据的存储矢量数据通常以矢量文件的形式存储，如Shapefile、GeoJSON等。
矢量文件由多个文件组成，包含了要素的几何信息和属性信息。
矢量数据的存储相对灵便，可以方便地进行数据的编辑和更新。
2.2 栅格数据的存储栅格数据通常以栅格文件的形式存储，如TIFF、JPEG等。
栅格文件由像素矩阵和元数据组成，包含了地理现象的属性值和空间参考信息。
栅格数据的存储相对简单，但对于大规模数据集来说，占用的存储空间较大。
2.3 比较矢量数据和栅格数据在数据存储上有所差异。
矢量数据以矢量文件的形式存储，可以方便地进行数据的编辑和更新。
而栅格数据以栅格文件的形式存储，对于大规模数据集来说，占用的存储空间较大。
三、数据处理3.1 矢量数据的处理矢量数据的处理主要包括拓扑分析、空间查询和空间分析等。
拓扑分析可以检测和修复数据中的拓扑错误，空间查询可以根据空间关系进行数据的检索，空间分析可以进行缓冲区分析、叠加分析等操作。
矢量数据与栅格数据
矢量数据与栅格数据引言概述：在地理信息系统（GIS）领域，矢量数据和栅格数据是两种常用的数据类型。
矢量数据以点、线、面等几何对象来描述地理现象，而栅格数据则以像素网格来表示地理信息。
本文将详细探讨矢量数据与栅格数据的特点、优缺点以及应用领域。
一、矢量数据的特点：1.1 精确性高：矢量数据采用几何对象来描述地理现象，能够精确表示地理要素的位置和形状。
1.2 可编辑性强：矢量数据易于编辑和更新，可以对几何对象进行修改、添加或者删除。
1.3 数据量小：矢量数据通常比栅格数据文件大小更小，便于存储和传输。
二、矢量数据的优缺点：2.1 优点：矢量数据适合描述线性和面状要素，能够精确表示地理要素的位置和形状，适合于制图、空间分析等领域。
2.2 缺点：矢量数据在描述连续表面时可能浮现数据量过大、处理速度慢等问题，不适合处理大范围的连续表面数据。
2.3 应用领域：矢量数据常用于地图制作、空间分析、地理定位等领域。
三、栅格数据的特点：3.1 离散性强：栅格数据以像素网格来表示地理信息，适合描述连续表面和遥感影像。
3.2 数据处理速度快：栅格数据在处理大范围的连续表面数据时速度较快，适合进行空间分析和摹拟。
3.3 数据量大：栅格数据文件通常比矢量数据文件大小更大，存储和传输成本较高。
四、栅格数据的优缺点：4.1 优点：栅格数据适合描述连续表面和遥感影像，能够进行空间分析、摹拟和遥感监测等操作。
4.2 缺点：栅格数据在描述线性和面状要素时可能失真，不适合精确表示地理要素的位置和形状。
4.3 应用领域：栅格数据常用于遥感影像处理、地表覆盖分类、环境摹拟等领域。
五、矢量数据与栅格数据的综合应用：5.1 数据转换：矢量数据和栅格数据可以相互转换，通过矢量化和栅格化操作实现不同数据类型之间的转换。
5.2 数据融合：矢量数据和栅格数据可以进行数据融合，结合两种数据类型的优点，实现更全面的空间分析和地理信息展示。
5.3 综合应用：在实际应用中，矢量数据和栅格数据往往结合使用，根据不同需求选择合适的数据类型进行处理，以实现更精确、高效的地理信息分析和展示。
栅格数据与矢量数据的比较
栅格数据与矢量数据的比较栅格数据和矢量数据是地理信息系统（GIS）中两种常见的数据表示方式。
它们在数据结构、数据类型、数据存储和数据处理等方面有着不同的特点和优势。
本文将详细比较栅格数据和矢量数据在不同方面的特点和应用。
一、数据结构比较1. 栅格数据结构栅格数据是由一系列等大小的像元（像素）组成的二维矩阵。
每个像元都包含了地理空间上的一个位置，并存储了该位置上的属性值。
栅格数据可以用于表示连续型数据，如高程、温度等。
2. 矢量数据结构矢量数据是由离散的点、线和面等几何对象组成的。
每个几何对象都包含了一系列坐标点，并存储了该对象的属性值。
矢量数据可以用于表示离散型数据，如道路、建筑物等。
二、数据类型比较1. 栅格数据类型栅格数据通常包含单一的属性值，如高程、温度等。
它可以是连续型的，表示某一属性在空间上的变化趋势。
栅格数据还可以是分类型的，表示某一属性在空间上的离散分布情况。
2. 矢量数据类型矢量数据可以包含多个属性值，如道路数据可以包含道路名称、道路等级、道路宽度等多个属性。
矢量数据的属性可以是离散型的，也可以是连续型的。
三、数据存储比较1. 栅格数据存储栅格数据通常以像元为单位进行存储，每个像元都存储了其位置和属性值。
栅格数据存储的文件格式有多种，如TIFF、JPEG、BMP等。
栅格数据的存储文件较大，需要占用较多的存储空间。
2. 矢量数据存储矢量数据以几何对象为单位进行存储，每个几何对象都存储了其坐标点和属性值。
矢量数据存储的文件格式有多种，如Shapefile、GeoJSON、KML等。
矢量数据的存储文件相对较小，占用较少的存储空间。
四、数据处理比较1. 栅格数据处理栅格数据的处理通常是基于像元进行的，可以进行像元之间的代数运算，如加减乘除等。
栅格数据还可以进行空间分析，如栅格叠加、栅格计算等。
栅格数据处理的结果往往是连续型的。
2. 矢量数据处理矢量数据的处理通常是基于几何对象进行的，可以进行几何对象之间的空间运算，如相交、包含、距离等。
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• 多边形文件主要由多边形记录组成，包括多边 形号、组成多边形的弧段号以及周长、面积、 中心点坐标及有关“洞”的信息等。
弧段号 a b c d e f g h i j
起始点 5 8 16 19 15 15 1 8 16 31
终结点 1 5 8 5 19 16 15 1 19 31
左多边形 O E E O O D O A D B
右多边形 A A B E D B B B E C
弧段文件主要有弧记录组成，存储弧段的起止 结点号和弧段左右多边形号。
弧段号 a b c d e f g h i j
点号 5,4,3,2,1 8,7,6,5 16,17,8 19,18,5 15,23,22,21,20,19 15,16, 1,10,11,12,13,14,15 8,9,1 16,19 31,30,29,28,27,26,25,24,31
四叉树编码：
• 是根据栅格数据二维空间分布的特点，将 空间区域按照4个象限进行递归分割（2n×2 n，且n>1），直到子象限的数值单调为止， 最后得到一棵四分叉的倒向树。为了保证 四叉树分解能不断的进行下去，要求图形 必须为2n×2 n的栅格阵列。n 为极限分割次 数，n＋1是四叉树最大层数或最大高度。
几种典型数据的压缩与编码
• 2014年4月28日
目录：
➢数据压缩的定义 ➢栅格数据的压缩编码 ➢矢量数据的压缩编码
数据压缩：
• 定义：数据压缩是指在不丢失信息的前提 下，缩减数据量以减少存储空间，提高其 传输、存储和处理效率的一种技术方法。 或按照一定的算法对数据进行重新组织， 减少数据的冗余和存储的空间。
• 分类：有损压缩和无损压缩
栅格结构编码方法：
直接栅格编码：
• 直接编码就是将栅格数据看作一个数据矩 阵，逐行（或逐列）逐个记录代码，可以 每行从左到右逐像元记录，也可以奇数行 从左到右，偶数行从右到左记录，为了特 殊目的还可以采用其他记录顺序。
链码：
• （又称为freeman码）是用曲线起始点的坐 标和边界点方向代码来描述曲线或边界的 方法。
• 双重独立式数据结构是对图上网状或面状 要素的任何一条线段，用其两端的节点及 相邻面域来予以定义。
8
a
O
1 h
b
A
iC 10 m
2n c
9 k D l 11
7
3
B j 12 g
d
e 5f 6
4
线号
a b c d e f g h i j k l m n
左多边 形 O O O O O O O O C C C C C B
• 有八个基本方向组成，方向代码分别为 0,1,2,3,4,5,6,7，单位矢量的长度默认是一个 栅格单元。
游程长度编码：
• 对于一幅栅格图像，常常有行（或列）方向上相邻的若干 点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重 复的记录内容。
块码：
• 采用方形区域作为记录单元，数据编码由 初始位置行列号加上半径，再加上记录单 元的代码组成。
例如，从上表中寻找右多边形为A的记录，则可以 得到组成A多边形的线及结点如表2－9，通过这种 方法可以自动形成面文件，并可以检查线文件数据 的正确性。
线号 起点
终点 左多边 右多边
形
形
a
1
8
O
A
i
8
n
9
b
2
9
C
A
2
B
A
1
O
A
链状双重独立式：
• 链状双重独立式数据结构是DIME数据结构 的一种改进。在DIME中，一条边只能用直 线两端点的序号及相邻的面域来表示，而 在链状数据结构中，将若干直线段合为一 个弧段（或链段），每个弧段可以有许多 中间点。
右多边 形 A A B B B C C C A B D D D A
起点 终点
18 21 32 43 54 65 76 87 89 95 12 10 11 12 10 11 92
因为在这种数据结构中，当编码数据经过 计算机编辑处理以后，面域单元的第一个始 节点应当和最后一个终节点相一致，而且当 按照左侧面域或右侧面域来自动建立一个指 定的区域单元时，其空间点的坐标应当自行 闭合。如果不能自行闭合，或者出现多余的 线段，则表示数据存储或编码有错。
树状索引法：
• 树状索引法数据结构采用树状索引以减少 数据冗余并间接增加邻域信息，具体方法 是对所有边界点进行数字化，将坐标对以 顺序方式存储，由点索引与边界线号相联 系，以线索引与各多边形相联系，形成树 状索引结构。
11
12 13
30 29
14
10
31
28 27
15
1
24 25 26
16
23
2
• 在链状双重独立数据结构中，主要有四个 文件：多边形文件、弧段文件、弧段坐标 文件、结点文件。
11
12 13
30 29
14
10
31
28 27
15
1
24 25
26
16
23
2
98
17
22
7
21
6
20
3
5
18
19
4
多边形号 弧段号
A
h,b,a
B
g,f,c,h,-j
C
j
D
e,i,f
E
e,i,d,b
周长 面积 中心点坐 标
98
17
22
7
21
20 6
3
5
18
19
4
B
C
D
E
ab
c f g hj
e f i bc i
线与多边形之间的树状索引
点与线之间的树状索引
拓扑结构编码法：
双
链
重
状
独
双
立
重
式
独
立
式
双重独立式：
• 这种数据结构最早是由美国人口统计局研 制来进行人口普查分析和制图的，简称为 DIME(Dual lndependent Map Encoding)系统 或双重独立式的地图编码法。
弧段坐标文件由一系列点的位置坐标组成，一般从 数字化过程获取，数字化的顺序确定了这条链段的 方向。
多边形环路法：
• 由多边形边界的x,y坐标队集合及说明信息 组成。
P1：x1，y1；x2，y2； x3，y3；x4，y4；x5，y5； x6，y6； P2：x7，y7；x8，y8； x9，y9；x10，y10；x11， y11；x5，y5；x6，y6 P3：x12，y12；x13，y13； x14，y14；x15，y15
五种编码比较：
•直接栅格编 码：简单直
矢量数据编码方法：
点实体编码：
空间信息：X,Y坐标
属性信息
比例
简单点 朝向
比例文本点Βιβλιοθήκη 朝向字体 文句结点
线指针 线交汇编
线实体编码：
唯一标示码
线 实
线标示码
体
起始点
编 码
终止点
坐标对序列
显示信息
多边形矢量编码：
• 多边形环路法 • 树状索引编码法 • 拓扑结构编码法