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二章空间数据结构及编码在当今数字化的时代，空间数据的处理和管理变得越来越重要。
空间数据结构及编码作为地理信息系统（GIS）、计算机图形学等领域的基础，对于有效地存储、组织和检索空间数据起着关键作用。
首先，让我们来理解一下什么是空间数据。
简单来说，空间数据就是具有空间位置和几何特征的数据，比如地图上的点、线、面等要素。
这些数据不仅包含了位置信息，还可能包括属性信息，如土地利用类型、建筑物高度等。
空间数据结构则是指空间数据在计算机中的组织方式。
常见的空间数据结构有矢量数据结构和栅格数据结构。
矢量数据结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等几何对象。
例如，一个点可以用一对坐标（x, y）来表示，一条线可以由一系列有序的坐标对来定义，而一个面则是由一个封闭的线来界定。
矢量数据结构的优点在于数据精度高、存储空间小、便于进行几何变换和拓扑分析。
但它在处理复杂的空间关系和大规模数据时，计算量可能较大。
相比之下，栅格数据结构将空间区域划分为规则的网格单元，每个单元对应一个数值。
这种结构适合表示连续变化的数据，如地形高程、温度分布等。
栅格数据结构的处理相对简单，但数据冗余度较高，精度可能会受到网格大小的限制。
在实际应用中，选择合适的空间数据结构取决于具体的需求和数据特点。
如果需要精确表示地理要素的形状和边界，矢量数据结构可能更合适；而对于大面积的、连续变化的数据，栅格数据结构可能更为有效。
接下来，我们谈谈空间数据编码。
空间数据编码的目的是为了提高数据存储和传输的效率，便于数据的管理和处理。
常见的空间数据编码方法有很多。
比如，对于矢量数据，常见的编码方式有坐标序列编码、多边形编码等。
坐标序列编码直接记录点的坐标，简单直观，但存储空间较大。
多边形编码则通过一些规则来减少数据存储量，提高处理效率。
对于栅格数据，常见的编码方式有直接编码、行程编码、四叉树编码等。
直接编码就是将每个网格单元的值直接存储，简单但效率低。
行程编码通过记录相同值的连续段来压缩数据。
“地理信息系统教程”习题及参考答案第一章绪论1.什么是数据和信息？它们有何联系和区别？定义：数据是指某一目标定性、定量描述的原始资料，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能够转换成的数据等形式。
信息是向人们或机器提供关于现实世界新的事实的知识，是数据、消息中所包含的意义。
联系和区别：信息与数据是不可分离的。
信息由与物理介质有关的数据表达，数据中所包含的意义就是信息。
信息是对数据解释、运用与解算，数据即使是经过处理以后的数据，只有经过解释才有意义，才成为信息；就本质而言，数据是客观对象的表示，而信息则是数据内涵的意义，只有数据对实体行为产生影响时才成为信息。
数据是记录下来的某种可以识别的符号，具有多种多样的形式，也可以加以转换，但其中包含的信息内容不会改变。
即不随载体的物理设备形式的改变而改变。
信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关，并随载荷它的物理设备的形式而改变。
数据是原始事实，而信息是数据处理的结果。
不同知识、经验的人，对于同一数据的理解，可得到不同信息。
2.什么是地理信息系统（GIS）?与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么? GIS定义：GIS是一个发展的概念。
不同领域、不同专业对GIS的理解不同，目前没有完全统一的被普遍接受的定义。
定义①：是对地理环境有关问题进行分析和研究的一门学科，它将地理环境的各种要素，包括它们的空间位置形状及分布特征和与之有关的社会、经济等专题信息以及这些信息之间的联系等进行获取、组织、存储、检索、分析，并在管理、规划与决策中应用。
定义②：是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。
定义③：是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。
定义④：地理信息系统是一种决策支持系统。
第二章-2 空间数据结构的类型第二章 2 空间数据结构的类型在地理信息系统、计算机图形学以及许多涉及空间信息处理的领域中，空间数据结构是至关重要的。
它决定了如何有效地组织、存储和管理空间数据，从而影响到数据的处理效率、分析能力以及最终的应用效果。
空间数据结构的类型多种多样，每种都有其特点和适用场景。
首先，我们来谈谈矢量数据结构。
矢量数据结构是通过点、线、面等几何对象来表示地理实体的。
比如说，一条河流可以用一系列的点连接成线来表示，一个湖泊可以用一个封闭的多边形面来表示。
这种数据结构的优点在于精度高，能够准确地表示地理实体的形状和位置。
而且，由于数据量相对较小，在数据存储和处理方面具有一定的优势。
在需要进行精确的空间分析和测量时，矢量数据结构往往是首选。
然而，矢量数据结构也有其局限性。
它在处理复杂的、大面积的地理现象时，可能会变得较为繁琐。
例如，对于大面积的森林覆盖区域，用一个个多边形来表示会产生大量的数据，增加处理的难度。
接下来是栅格数据结构。
栅格数据结构将地理空间划分成规则的网格单元，每个单元赋予一个特定的值。
这就像是给一幅地图铺上了一个个小格子，每个格子里都有相应的信息。
栅格数据结构的优点在于处理简单、直观，特别适合于表示连续的地理现象，比如地形、温度分布等。
但是，栅格数据结构也存在一些缺点。
由于数据的分辨率是固定的，可能会导致在某些情况下精度不够高。
而且，数据量通常较大，存储和处理需要更多的资源。
另外，还有一种称为 TIN（不规则三角网）的数据结构。
TIN 是基于三角形来构建的，通过对离散点的三角剖分来逼近地理表面。
这种结构在表示地形等不规则的表面时具有很好的效果，能够准确地反映地形的起伏变化。
与矢量和栅格数据结构相比，TIN 能够更好地平衡数据精度和数据量之间的关系。
但它的构建和处理相对复杂，需要一定的计算资源和算法支持。
除了上述常见的空间数据结构类型，还有一些其他的类型，如四叉树、八叉树等。
第二章地理信息系统空间数据结构2.1地理空间数据及其特征【学时安排】1学时【目的要求】1、掌握地理信息系统的数据类型；2、理解地理信息系统的数据来源；3、掌握空间数据的特点。
【重点难点】地理信息系统的数据类型与特征。
【教学方法与手段】示例式教学方法，多媒体教学手段。
一、GIS空间数据的来源与类型空间数据是GIS的核心，也有人称它是GIS的血液，因为GIS的操作对象是空间数据，因此设计和使用GIS的第一步工作就是根据系统的功能，获取所需要的空间数据，并创建空间数据库。
1、地理数据的来源GIS中的数据来源和数据类型繁多，概括起来主要有以下几种来源:⑴地图数据。
来源于各种类型的普通地图和专题地图，这些地图的内容丰富，图上实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的精度，是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源。
⑵影像数据。
主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，构成多源海量数据，也是GIS的最有效的数据源之一。
⑶地形数据。
来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型（DEM）和其他实测的地形数据等。
⑷属性数据。
来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。
⑸元数据。
来源于由各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、源数据比例尺、数据转换方法等。
2、空间数据的类型空间数据根据表示对象的不同，又具体分为七种类型(图2-1)，它们各表示的具体内容如下:(1)类型数据。
例如考古地点、道路线、土壤类型的分布等。
(2)面域数据。
例如随机多边形的中心点，行政区域界线、行政单元等。
(3)网络数据。
例如道路交点、街道、街区等。
(4)样本数据。
例如气象站、航线、野外样方分布区等。
(5)曲面数据。
例如高程点、等高线、等值区域等。
