gis-向量與柵格資料結構的比較

標籤：style   http   ar   io   使用   sp   on   資料   div   

2.5向量與柵格資料結構的比較

在電腦輔助製圖和地理資訊系統發展早期，最初引用的是向量處理技術，柵格資料處理始於70年 代中期。幾年以前，這兩種資料結構勢不兩立，很難相容，因此給資料利用帶來許多不便。近年來，人們越來越清楚地認識到：原先把柵格和向量資料結構的差別當 成重要的概念差別，事實上都是技術問題。電腦技術的發展使運算速度、儲存能力、地理資料的空間解析度等大大提高。為了更有效地利用GIS，人們面臨的問題之一是柵格和向量資料結構的選擇。

2.5.1 向量與柵格資料結構的比較

地理資訊系統的資料範圍十分廣泛，資料儲存方式多種多樣，資料結構類型複雜。空間資料的向量結構和柵格結構是類比地理資訊系統的截然不同的兩種方法，它們各有千秋，相互補充、相互促進。向量資料與柵格資料結構詳細比較見表2-5。

表2-5 向量與柵格資料的比較

向量資料	柵格資料
資料存放區量小	資料存放區量大
空間位置精度高	空間位置精度低
用網路連接法能完整描述拓撲關係	難於建立網路連接關係
輸出簡單容易，繪圖細膩、精確、美觀	輸出速度快，但繪圖粗糙、不美觀
可對圖形及其屬性進行檢索、更新和綜合	便於面狀資料處理
資料結構複雜	資料結構簡單
擷取資料慢	快速擷取大量資料
數學類比困難	數學類比方便
多種地圖疊合分析困難	多種地圖疊合分析方便
不能直接處理數位影像資訊	能直接處理數位影像資訊
空間分析不容易實現	空間分析易於進行
邊界複雜、模糊的事物難以描述	容易描述邊界複雜、模糊的事物
資料輸出的費用較高	技術開發費用低

2.5.2 向量、柵格資料一體化

新一代整合化的地理資訊系統，要求能夠統一管理圖形資料、屬性資料、影像資料和數字高程模型（DEM）資料，稱為四庫合一。關於圖形資料與屬性資料的統一管理，近年來已取得突破性的進展，不少GIS軟體商先後推出各自的空間資料庫引擎（SDE），初步解決了圖形資料與屬性資料的一體化管理。而向量與柵格資料，按照傳統的觀念，認為是兩類完全不同性質的資料結構，當利用它們來表達空間目標時，對於線狀實體，人們習慣使用向量資料結構。對於面狀實體，在基於向量的GIS中，主要使用邊界表達法，而在基於柵格的GIS中， 一般用元子空間填充表達法。因此，人們聯想到對用向量方法表示的線狀實體，是不是也可以採用元子空間填充法來表示，即在數字化一個線狀實體時，除記錄原始 取樣點外，還記錄所通過的柵格。同樣，每個面狀地物除記錄它的多邊形邊界外，還記錄中間包含的柵格。一方面，它保留了向量的全部性質，以目標為單元直接聚 集所有的位置資訊，並能建立拓撲關係；另一方面，它建立了柵格與地物的關係，即路徑上的任一點都直接與目標建立了聯絡。這樣，既保持了向量特性，又具有柵 格的性質，就能將向量與柵格統一起來，這就是向量與柵格一體化資料結構的基本概念（臧淑英，2003）。

2.5.3 向量資料和柵格資料的選擇

根據上述比較，在GIS建 立過程中，應根據應用目的要求、實際應用特點、可能獲得的資料精度以及地理資訊系統軟體和硬體配製情況，在向量和柵格資料結構中選擇合適的資料結構。向量 資料結構是人們最熟悉的圖形表達形式，對於線劃地圖來說，用向量資料來記錄往往比用柵格資料節省存貯空間。相互串連的線網路或多邊形網路則只有向量資料結 構模式才能做到，因此向量結構更有利於網路分析（交通網，供、排水網，瓦斯管道，電纜等）和製圖應用。向量資料表示的資料精度高，並易於附加上對製圖物體 的屬性所作的分門別類的描述。向量資料只能在向量式資料繪圖機上輸出。目前解析幾何被頻繁地應用於向量資料的處理中，對於一些直接與點位有關的處理以及有 現成數學公式可循的針對個別符號的操作計算，用向量資料有其獨到的便利之處。向量資料便於產生各個獨立的製圖物體，並便於存貯各圖形元素間的關係資訊。

柵 格資料結構是一種影像資料結構，適用於遙感映像的處理。它與製圖物體的空間分布特徵有著簡單、直觀而嚴格的對應關係，對於製圖物體空間位置的可探性強，並 為應用機器視覺提供了可能性，對於探測物體之間的位置關係，柵格資料最為便捷。多邊形資料結構的計算方法中常常採用柵格選擇方案，而且在許多情況下，柵格 方案還更有效。例如，多邊形周長、面積、總和、平均值的計算、從一點出發的半徑等在柵格資料結構中都減化為簡單的計數操作。又因為柵格座標是規則的，刪除 和提取資料都可按位置確定視窗來實現，比向量資料結構方便得多。最近以向量資料結構為基礎發展起來的柵格演算法表明存在著一種比以前想象中更為有效方法去 解決某些柵格結構曾經存在的問題。例如，柵格結構的資料存放區量過大的問題可用本章2.1節提出的壓縮方法使其減少。

柵 格結構和向量結構都有一定的局限性。一般來說，大範圍小比例的自然資源、環境、農業、林業、地質等地區問題的研究，城市總體規劃階段的戰略性布局研究等， 使用柵格模型比較合適。城市分區或詳細規劃、土地管理、公用事業管理等方面的應用，向量模型比較合適。當然，也可以把兩種模型混合起來使用，在同一螢幕上 同時顯示兩種方式的地圖。

目前GIS的 開發人員和使用者都積極研究這兩類資料結構的相互轉換技術，而且已開發出柵格資料結構和向量資料結構相互轉換的軟體。向量到柵格的轉換是簡單的，有很多著名 的程式可以完成這種轉換。而且有許多顯示螢幕中可以自動完成轉換工作。柵格到向量的轉換也很容易理解，但具體演算法要複雜得多。實現兩種資料結構的相互轉 換，可大大提高地理資訊系統軟體的通用性，近年來，也有人在實驗用一個軟體同時實現柵格和向量兩種模型，以方便使用者使用。

ref:

2.5向量與柵格資料結構的比較

gis-向量與柵格資料結構的比較