2地理空间表达(5)

形

有关标识号的统一，那么，就能实现TIN和矢量的一体化。

2．3．5．2 多级格网模型

多级格网模型的本质是在基本格网的基础上细分为256*256或16*16个格网，然后基本格网和细分格网都采用四叉树的编码方法去表达点、线、面的有关参数（见图2-22（a））。具体地讲，就是要遵循如下三点约定：

(1)点状地物是仅有空间位置没有形状和面积，在计算机内仅有一个位置数据； (2)线性地物是有形状，没有面积，在计算机内由一组原子填满路径； (3)面状地物是有形状和面积，在计算机内由一组填满路径的原子表达的边界线。

这样，就把矢量转换为栅格的形式，实现了栅格和矢量的统一。多级格网模型的简图如图2-22(b)。

(a) 多级格网模型空间地物的表达方法 (a) 矢量的表达方法 (b)模型简图

图 2-22 多级格网模型示意图

2．4 空间数据结构

空间数据结构是对空间数据进行合理的组织，以便于计算机的处理。数据结构是数据模型和文件格式之间的中间媒介，是数据模型的具体实现。

到目前为止，矢量结构主要应用于具有强大制图功能的GIS系统，而栅格结构则广泛应用于图象处理系统和栅格地理信息系统。数据结构的选择主要取决于数据的性质和使用的方式。 2．4．1 矢量数据结构

下面将要介绍的数据结构指的是空间数据结构，主要是空间图形实体的定位和拓扑关系的建立。

在数据结构中，如果不包含图形实体的局部空间位置，那么，随着图形数据库数据量的增大，对图形实体的操作速度将降低。因为，在此情况下，所有的图形实体都将参与所有的计算和判别步骤。所以，为了加快数据检索和查询的速度，在数据结构中应包括记录图形实体范围的字段。为了达到节约存储空间的目的，与许多商业化的GIS系统一样，本文采用了对图形区域进行网格化的有关算法。具体方法如下：

图2-23 图形目标范围示意图

在图2-23中，首先对图形区域网格化，然后分别计算包围图形实体的矩形区域左下角、右上角所在网格的标识。对图形实体A而言，它的标识为(6,3)、(11,6)。利用这些标识，结合系统的状态参数，就可以过滤掉相当多的图形实体，从而达到减少计算量，提高系统运行速度的目的。由于记录矩形网格标识的数据类型为整形，所以，对每一图形实体而言只增加了8个字节存储量。矩形网格X，Y方向的分割数可以自由取定，值越大，网格越小，与网格标识有关的数值越接近包围图形目标的矩形的实际范围值。一般情况下，取150较为合适。

在下面将要介绍的数据结构中，用(LX,LY)，(RX,RY)分别表示矩形区域左下角、

右上角的网格标识。 (1)特殊点的数据结构

在地理信息系统中，特殊点指钻孔、井下实测点、注记分隔线端点等点状图形目标，它们一般不与线状目标发生联系，但可能被某一多边形所包围。数据结构见表2-2。

表2-2 特殊点的数据结构

(2)结点的数据结构

数据结构见表2-3。 表2-3 结点的数据结构

由于与结点相关的弧段数是不确定的，所以，在数据结构中加入了标识弧段数的字段。在平面图形中，Z表示结点的特征值，如高程、厚度等。 (3)一般线段的数据结构

一般线段为\特殊点\的简单连接，所以无需表达数据点及线段间的相关关系，数据结构十分简单，见表2-4。

表2-4 一般线段的数据结构

(4)弧段的数据结构

在表2-5的数据结构中，MP_NO为弧段两结点间的数据点数，(x,y,z)为数据点的坐标序列。

表2-5 弧段的数据结构

(5)多边形的数据结构

表2-6 多边形的数据结构

弧段标识号按形成封闭圈线段的先后顺序存放。在数据结构中加入内外多边形标识的目的之一是为了与联网前建立制图边界的拓扑结构算法相统一；其二是储量管理时的需要。在储量计算和管理过程中，A、B、C、D级储量块段的封闭多边形区域大量存在相互包容的现象。 (6)剖面线的数据结构

地层剖面线见图2-24。由图可以看出，剖面线任意点都有(x,y)和地层的厚度。另外，由于剖面线不可能无限地延长，所以，它的两端都将被其它图形实体所限制。这些图形实体可能有：断层，冲刷带，火成岩，图形边界等。如果数据结构中包含地层两端的图形实体信息，就可以动态地计算出相应的楔形等数据。数据结构见表2-7。表中的z表示地层的厚度。

表2-7 剖面线的数据结构

图2-24 剖面线示意图

2．4．2 栅格数据结构

栅格数据结构是以栅格数据模型或格网模型为基础的，其表达形式十分简单，即空间对象是通过规则、相邻、连续分布的栅格单元或像元表达的。对栅格单元的坐标，可以通过如下方式进行处理： (1)直接记录栅格单元的行列号；

(2)根据规则（如按行或列顺序）记录栅格单元，利用分辨率参数（指行数和列数）计算当前栅格单元的行列号。假设通过如图30所示的方式逐行顺序记录栅格单元， 当前栅格单元的顺序编号为22，栅格区域的行数为5，列数为7，那么，该栅格单元的行列号为（3，1）。

假设当前栅格单元行列号为(i,j),一个栅格单元所代表的空间区域大小为dlt_x,dlt_y,栅格区域的原点坐标为(x0,y0)（见图30），那么，当前栅格单元的平面坐标(x,y)为： x=x0+j*dlt_x y=y0-i*dlt_y

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