矢量栅格一体化数据结构设计与应用

矢量栅格一体化数据结构设计与应用

计 算 机 工 程 第 36 卷 第20期

Vol.36 No.20 Computer Engineering · · 软件技术与数据库

文章编号：1000—3428(2010)20—0088—02

文献标识码：A

2010年10月

October 2010

中图分类号：TP311

矢量栅格一体化数据结构设计与应用

王 昌，滕艳辉

(西北大学数学与科学史研究中心，西安 710127)

摘 要：针对如何在“3S”集成过程中选择良好数据结构的问题，通过分析矢量数据结构与栅格数据结构的优缺点，以二级划分策略建立具有两种结构优点的矢量栅格一体化数据结构，使空间数据在栅格化的同时能满足矢量精度要求，并给出其逻辑表示。在此基础上，讨论基于该数据结构的空间数据采集与叠加分析策略。

关键词：矢量栅格；一体化数据结构；叠加分析；矢量数据；栅格数据

Design and Application of Integrated Raster

and Vector Data Structure

WANG Chang, TENG Yan-hui

(Center for the History of Mathematics and Science, Northwest University, Xi’an 710127, China)

【Abstract】In the process of integrating “3S”, the choice of a favorable data structure is the key point. This paper analyzes the advantages and disadvantages of both vector and raster data structures, and builds an optimal data structure based on the secondary dividing strategy, which merges the advantage of simultaneity vector and raster and can fulfill the requirement of vector data accuracy. It gives a logical representation of this data structure, and rasterizes the space data simultaneity. Based on that, it discusses the strategy of the collection and overlay analysis of space data based on this data structure.

【Key words】raster and vector; integrated data structure; overlay analysis; vector data; raster data

1 概述

目前地理信息系统中通用的数据结构有2种：矢量数据结构和栅格数据结构，而其他各种数据结构大多是由这2种数据结构派生出来的[1]。数字化的扫描地图、遥感数字图像等采用栅格数据结构存储，其逻辑结构简单，易于空间数据的叠加分析，但存储量大、精度低，且属性数据项少，不易于数据库的统一管理。矢量数据结构精度高，易于空间信息的可视化表达，数据量小，一直是地理信息系统处理和管理的基本数据结构。随着计算机技术的发展和高空间分辨率遥感数字图像的出现，栅格数据结构也越来越多地被地理信息系统引入，这样就需要经常在矢量数据结构与栅格数据结构之间进行转换。为了减少数据转换的次数，同时又能具有 2种数据结构的特点，文献[2]提出矢量栅格一体化数据结构模型。许多学者对相关方面做了研究[3-4]。

本文采用面向目标的矢量栅格一体化数据结构，给出另一种细化的存储结构，并尝试将其用于空间数据采集与叠加分析。

2.2 一体化数据网格编码结构

一体化数据结构基本网格与细分网格的编码采用坐标串的形式，从图像的左上方开始，用(x1,y1)表示基本网格的坐标串，用(x2,y2)表示细分网格在基本网格中的坐标串。这样，图像中每一个细分网格均可用{(x1,y1);(x2,y2)}2个坐标串形式表示，而且是一一对应的。坐标串存储结构简单、检索方便[6]。在进行空间数据显示时，要把一体化数据的二级网格码字转换成平面坐标或地理坐标。用(X,Y)表示平面坐标， S表示基本网格宽度，s表示细分网格宽度，则二级网格码字与平面坐标之间的转换关系如下：

X=(x1 1) S+(x2 2) s (1) Y=(y1 1) S+(y2 2) s (2)

3 矢量栅格一体化数据结构设计

3.1 点状要素存储结构

点状要素用细分网格的地址码字表示，一个点状要素只占一个细分网格，如表1所示。

表1 点状要素的存储结构

内部编码 p_index

网格编码

点属性 p_type

2 矢量栅格一体化数据结构基本思想

2.1 二级划分网格策略

一体化数据结构的第1步是将图像空间栅格化，考虑到不同目的的数据精度、存储结构和算法设计，本文采用二级划分的策略。在这种划分中，将栅格数据按照矢量形式组织，构成矢量栅格一体化数据结构，简称一体化数据结构。二级划分是取消索引网格的划分，仅将图像划分成M×N个基本网格和每个基本网格的m×n个细分网格。在网格编码过程中采用了坐标串格式，二级划分虽然缺少空间索引，但可对整个图像的一体化数据单独建立空间索引，并可采用多种不同的数据结构，同样可提高线状、面状要素的空间检索能力[5]。 —88—

{(x1,y1);(x2,y2)}

3.2 线状要素存储结构

线状要素的存储结构中包括矢量文件中所有数据项，还包括一定量的栅格信息，即线状要素所穿过的基本网格，存

基金项目：国家自然科学基金资助项目(10771169)

作者简介：王 昌(1980－)，男，博士研究生，主研方向：模糊信息处理，数据检索；滕艳辉，博士研究生

收稿日期：2010-04-06 E-mail：heart_cw@http://

矢量栅格一体化数据结构设计与应用

储结构如表2所示。

表2 线状要素的存储结构

内部编码

节点数

起始点码 线属性值 所含节点码

l_index l_num {(x11,y11);(x22,y22)}l_type {(x11,y11);(x22,y22)}"

左面内码 右面内码

结束点码

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