中国gis资讯网：：3.7 空间数据表达方式的比较

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3.7 空间数据表达方式的比较

比较项目	矢量数据	栅格数据	不规则三角网数据
模型的要点	矢量数据主要用来模拟具有精确形状和边界的离散要素	栅格数据主要用来模拟连续的现象和地球的影像	三角网数据主要用来对表示高程或其它状况（如浓度）的表面进行有效地表达
数据源	从航空摄影相片中解译从GPS 接收器中采集从地图原图中数字化在栅格显示的顶层勾划出来从栅格数据矢量化从三角网中提取等高线从野外调查数据中简化而来 CAD 制图中导入	航空航天飞机摄影得来卫星影像从三角网中转换而来矢量数据栅格化扫描蓝图、相片等	从航空相片解译而来从GPS 接收器采集用高程数据导入点从矢量等高线转换而来
空间存贮	点以x,y 坐标来存贮线以相联的x,y 坐标形成的路径来存贮多边形用闭合的路径来存贮	坐标原点为栅格的左下角，以像元的高度和宽度为单位，每个像元用它所在的行和列的位置来确定	三角形面中每个结点有一个x,y 坐标值
要素表达	点代表小要素。线代表长度很长而宽度很小的要素；多边形表示占据一定面积的要素。	点要素以单个像元来表示；线要素用一系列具有相同值的相邻像元来表示；多边形要素则以具有相同值的像元构成的一个区域来表示。	点的z 值确定表面的形状。断线定义表面的变化如山脊或河流。外部区域（exclusion area）定义具有相同高程值的多边形。
拓扑关系	线拓扑保存哪些线与结点相连。多边形拓扑线的左右多边形分别是哪些。	相邻象元可能通过加减行、列的值进行快速定位。	每一个三角形与它相邻的三角形相连。
地理分析	拓扑地图叠加缓冲区生成和邻近分析多边形融合和叠加空间和逻辑查询地址地理编码网络分析	空间一致性分析邻近分析表面分析散布分析最小成本路径分析	高程、坡度、坡向计算从表面中等提取高线体积计算垂直剖面分析（ vertical profiles on alignments）视场（viewshed）分析
制图输出	矢量数据适合于绘制要素的精确形状和位置。它不适合于连续现象或具有明显边界的要素。	栅格数据适合于表现图像和属性值逐渐变化的连续要素。通常情况下，它不适合于绘制点和线要素。	三角网数据适合于形象地表达表面。这种数据可以用不同的颜色来表示不同的高程、坡度或坡向或生成三维透视图。

    在上述总结中，空间数据有三种基本的表达方式：矢量、栅格和三角网格式。每种表达方式都有其优点并适合于特定类型的地理分析和制图输出。
    这些空间数据的表达方式并不是相互排斥的：地理数据库中可以含有最适合地图使用的所有三种方式。一张地图可以用一种或所有这三种空间数据表达方式。
    通常情况下，栅格数据作为矢量数据的背景层来显示。这样为矢量图层提供一种相片印证功能，在矢量图层上可以进行编辑或分析。
    三角网数据有时候也作为矢量数据的背景图层来使用，为其提供地球表面形状的可视化功能。

3.7.2 空间数据表达方式的选择

    在选择一种空间数据表达方式时要考虑很多问题。通常情况下，可获得的数据或需要进行的分析任务会明确规定或指导你如何作选择。但有时候，哪种数据表达方式最合适并不十分清楚。
    表面就是一个很好的例子。栅格数据和三角网数据都是表达表面的良好方式。到底选用哪一个需要进一步研究。
    下面将讲述一下选择一种空间数据表达方式时通常要作哪些考虑。

3.7.2.1 要素或位置关注的焦点是什么？

    如果是模拟具有属性和行为的独特对象，矢量数据表达方式是最好的。
    如果是模拟用属性值来刻画的连续对象或现象，我们可以选择栅格或三角网数据表达方式。
    栅格数据模拟在规则格网中具有统一取样属性的区域。三角网数据模拟具有不同密度的采样点和值的区域。

3.7.2.2 什么数据可以容易地获得？

    影响我们选择何种数据表达方式的一个重要因素就是最容易获得什么样的数据。
    GIS 设计的最初步骤就是调查已经获得的所有地理数据。当发现最合适的数据时，我们要判断这个数据是否足够或是否需要以其他手段（如航空相片、GPS 数据采集或数字化）生成新的数据。
    有时，我们可能要将已有的数据从一种表达方式转换为另一种表达方式。例如，电力传输线的最好来源可能是栅格格式的扫描地图。为了进行电力分析或环境研究，你可能发现要将它从栅格格式转换为矢量格式。我们将通过数据采集的其它手段估计这种栅格转矢量的成本或质量。

3.7.2.3 对于定位要素，要求的精度是多少？

    如果要求很精确地定位要素，就应该选择矢量数据表达方式。用矢量数据，要素的识别和选择将非常容易，并且坐标值也被精确地存贮。
    栅格数据中确定要素的位置受像元尺寸的限制。在三角网数据中，只有点和断线的位置能较好的定义。在栅格和三角网数据中，要素的位置和形状通常是不精确的。

3.7.2.4 需要什么类型的要素？

    如果模拟的是有属性值的大型要素，而这些值是多样化的、随时间变化的或是具有不明显边界的，那么栅格数据表达方式通常是最合适的。如模拟随时间变化的火灾情况或地下水污染物扩散情况。
    如果模拟的是那些描述地球表面形状的要素，如山峰、山脊线或河流时，通常三角网数据表达方式最合适。
    许多自然要素用矢量数据表达更好，例如水系。如果将河流作为一张地图的背景层来显示或模拟为广义运输分析一部分的河流航运情况，很可能就会选用矢量数据表达方式。
    如果模拟的是人造要素，通常用矢量数据表达方式最好。人造要素具有可以用直线或圆弧来表现的明确的形状。同时，这些人造要素通常可以定位到勘探级别的精度。

3.7.2.5 你想要的拓扑关系是什么类型的？

    一些对象没有拓扑关系并且在地理区域中可以任意放置。例如，野生动植物栖息地的确定就可以是任意的、形状不清楚的或其它动物栖居地叠加，那么它与其它要素之间就不具有拓扑关系。
    同时，很多对象存贮在GIS 中的目的是作为地图显示的背景层，因此并不需要将它们用拓扑格式来存贮。如果在GIS 中，公路是一个背景层，它们很可能只是简单要素。如果公路是运输系统分析的一部分，那么它们就要用拓扑要素来存贮了。
    GIS 可以含有网络要素或拓扑要素，它们通常出现在矢量数据表达方式中。网络表达公路、河流或其它设施。拓扑要素表现的是面积的集合，落在该面积内的每一个点都可以用一个多边形来覆盖。

3.7.2.6 所要求的分析是什么类型的？

    如果要对表面进行分析，三角网数据表达方式将支持更多的分析功能。然而，栅格数据表达方式也能执行某些表面模拟功能。
    三角网数据表达方式支持开发区和非开发区的两个表面间的体积计算，某一区域从空间中的某一点来看是可见的，并且对于表面上的任意一点来说具有确定的高程、坡度、坡向；同时可以生成沿某条线（如公路或通用设施）的垂直剖面。
    如果分析的是某个不确定要素随时间的散布情况，如烟雾污染，那么就应该选择栅格数据表达方式。栅格数据表达方式也支持要素邻近度分析，最小成本路径分析以及适宜性分析的栅格快速叠加等。
    如果要进行商业网点或某项服务设施的选址、研究网络中的流、管理土地记录，将邮政地址与地图上的位置联系起来或者是在地图上查询要素，那么就应该选择矢量数据表达方式。
    矢量数据表态方式允许基于空间关系的分析，如邻近分析或邻接分析、拓扑关系（如河流的上游及相连的河流等的分析）。

3.7.2.7 要求生成什么类型的地图？

    地图表达要求的类型和质量也能对空间数据表达方式的选择提供参考。栅格和三角网数据表达可以生成具有各种属性值的、引人注目的表面地图。矢量数据表达方式则生成具有详细细节的要素地图。
    制图要考虑的注意事项也将进一步影响点、线、多边形用矢量数据表达是否是最好的。例如，地图比例尺将影响建筑物是表示成点还是多边形，河流是表示成线还是多边形等。

3.7.3 结论

   ArcInfo 为地理要素的三种基本表达方式提供了丰富的基础。下一章中将讲述在ArcInfo应用软件中地理数据是如何构建和表达的。

作者：Michael Zeiler
译：张俊、孙朝阳、庄怀耀等
校：邢超
整理：中国GIS资讯网
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