【干货】地理信息系统考研重点知识点汇总，23GIS考研必备资料（6）
矢量数据结构是指基于矢量模型的数据结构。矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。矢量数据结构分为以下几种主要类型:
(1)实体数据结构
①在实体数据结构中，最典型的是所谓面条结构。其主要特点是;1数据按点、线或多边形为单元进行组织，数据结构直观简单。
②每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公共边界被数字化两次和存储两次，容易造成数据冗余和产生不一致性。
③点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有拓扑数据，彼此不关联。
④岛或洞只作为一个单个图形，没有与外界多边形的联系。
(2)拓扑数据结构
拓扑数据结构包括对偶独立地图编码法、多边形转换器、地理编码和参照系统的拓扑售成等，他们共同的特
点是:
①点是相互独立的，点连成线，线构成面。
②每条线始于起始节点，止于中止节点，并与左右多边形相邻接。
③构成多边形的线又称为弧段，两条以上的弧段相交的点称为节点，由一条弧段组成的多边形称为岛或洞。多边形图中不含岛的多边形称为简单多边形。
④含岛的多边形称为复合多边形。在复合多边形中包括有外边界和内边界，岛被看做是复合多边形的内边界。
(1)栅格数据结构的概念
栅格数据是基于栅格模型的数据结构，是将空间分割成有规则的网格，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
(2)栅格数据结构的特点
①在栅格数据结构中，点由一个单元网格表示。线由一串有序的相互连接的单元网格表示，各个网格的值相同。多边形由聚集在一起的相互连接的单元网格组成，区域内部的网格值相同，但与外部网格的值不同。
②栅格数据结构表示的是二维表面上地理要素的离散化数值，每个网格对应一种属性。其空间位置用行和列标识。网格通常是正方形，有时也采用矩形、等边三角形和正六边形，
③网格边长决定了栅格数据的精度，一般的，可以通过保证最小多边形的精度标准来确定网格尺寸，使形成
的栅格数据既有效地逼近地理实体，又能最大限度地减少数据量。如图2-1所示，合理的网格尺寸的计算方法为
(3)栅格数据结构的存储类型:
①栅格矩阵结构
栅格矩阵结构是一种用矩阵来存储栅格数据单元的存储结构，由点、线和多边形组成的矢量数据都可以转化为对应的栅格数据。
②游程(行程)编码结构
a.游程编码的概念
游程是指栅格矩阵一行内相邻同值栅格的数量，游程编码结构是逐行将相邻同值的栅格合并，记录合并后栅格的值及合并栅格的数量。
b.游程编码建立的方法
游程编码结构的建立方法是:将栅格矩阵的一行数据序列X1，Xx，映射为相应的二元组序列(A，P)，i=1，…，k，且k≤n。其中，A:为属性值，P为游程，i为游程序号。
③四叉树结构
a.四叉树结构的原理
b.四叉树的存储方法
第一，常规四叉树，其每个节点通常储存6个量，即4个子节点指针、一个父节点指针和一个节点值。常规四叉树可采用自下而上的方法建立，对栅格按莫顿码顺序进行检测。
第二，线性四叉树，其每个节点只储存3个量，即莫顿码、深度(或节点大小)和节点值。线性四叉树编码的基本思想是:不需记录中间节点、0值节点，也不使用指针，仅记录非0值叶节点，并用莫顿码表示叶节点的位置。
曲面是指连统分布现象的覆盖表面，表达曲面的方法有不规则三角网(TIN)和规则格网(Grid)。
(1)TIN的曲面数据结构
TIN曲面数据结构通常用于数字地形的三维建模和显示。它是将离散分布的实测数据点连成三角网，网中的每个三角形要求尽量接近等边形状，并保证由最近邻的点构成三角形，即三角形的边长之和最小。
(2)规则格网的曲面数据结构
规则格网的曲面数据结构类似于矩阵形式的栅格数据，只是其属性值为地面的高程或其他连续分布现象的数值。
空间数据结构的建立是指根据确定的数据结构类型，形成与该数据结构相适应的GIS空间数据，为空间数据库的建立提供基础。
GIS数据的一个重要特征是数据与功能之间具有密切的联系，确定这些类型的数据是由系统的功能所决定
的。
(1)空间数据分类的概念
空间数据的分类是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的数据层，为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。
(2)我国基础地理信息数据的分类
我国基础地理信息数据分为测量控制点、水系、居民地、交通、管线与垣栅、境界、地形与土质和植被等八个大类，然后再依次细分为小类、一级类、二级类等。
(3)空间数据的编码
①空间数据编码的概念
空间数据的编码是指将数据分类结果用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。编码的结果是形成代码。代码由数字或字符组成，或由它们共同组成混合码。
②空间数据编码的目的
编码的目的，是用来提供空间数据的地理分类和特征描述，同时为了便于地理要素的输入、存储、管理，以及系统之间数据交换和共享的需要。
(1)矢量数据输入的概念
矢量数据的输入过程实际上是把经过分类和编码的地理要素的空间位置，转换为一系列坐标，然后将这些坐标按照确定的数据格式存入到计算机中去。这一过程常常称为数字化。
(2)数字化的方法
数字化方法包括手扶跟踪数字化仪数字化、屏幕数字化、扫描矢量化等。
(3)手扶跟踪数字化仪数字化过程
以手扶跟踪数字化仪数字化为例，其数据输入操作包括为原图准备、连接数字化仪、输入变换数据、输入空间实体坐标数据、检查和修改数字化错误、输入属性数据、检查和修改属性错误这些过程。
(4)屏幕数字化的过程
屏幕数字化的过程包括打开栅格图像文件、图像配准、输入空间和属性数据这些步骤。(5)空间数据编辑的目的
空间数据编辑的目的是为了消除数字化过程中引人的错误，以及将数字化数据重新组织，以便得到便干进一
步处理和使用的格式。
常用的产生栅格数据的方法包括:扫描输入、遥感影像解译和数据结构转换等。
(1)扫描输入
扫描输入是通过工程扫描仪，将地图扫描成图像存储，成为数字栅格图(DRG)数据。
(2)遥感影像解译
遥感影像可以直接通过对遥感图像的分类解译，得到相应的分类栅格数据。
(3)数据结构转换
数据结构转换是指可以把矢量数据结构的空间数据直接转换成对应的栅格数据结构的数据。
曲面数据主要指数字地形模型数据，通常采用对已知高程的离散数据点进行空间插值的方法来生成。