GIS中的空间数据模型都有哪些？请分析栅格数据模型和矢量数据模型的特点，并比较两种数据模型的优缺点。

Posted 2023-05-03

GIS中的空间数据模型有哪些？请分析栅格数据模型和矢量数据模型的特点，并比较两种数据模型的优缺点。 比较急，请高手解决，谢谢

GIS中的空间数据模型有矢量数据和栅格数据：

矢量数据 Vector Data

在直角坐标系中，用X、Y坐标表示地图图形或地理试题的位置和形状的数据。矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能将地理实体的空间位置表现的准确无误。
点实体：在二维空间中，点实体可以用一对坐标X，Y来确定位置；
线实体：线实体可以认为是由连续的直线段组成的曲线，用坐标串的集合（X1，Y1，X2，Y2……Xn，Yn）来记录；
面实体：在记录面实体时，通常通过记录面状地物的边界来表现，因而有时也称为多边形数据。

栅格数据 Raster Data
按格网单元的行和列排列的、具有不同灰度值或颜色的阵列数据。栅格数据的每个元素可用行和列唯一地标识，而行和列的数目则取决于栅格的分辨率（或大小）和实体的特性。

1.矢量数据结构：

优点：

（1）表示地理数据的精度较高；

（2）严密的数据结构，数据量小；

（3）用网络连接法能完整地描述拓扑关系；

（4）图形输出精确美观；

（5）图形数据和属性数据的恢复、更新、综合都能实现。

缺点：

（1）数据结构复杂；

（2）矢量多边形地图或多边形网很难用叠置方法与栅格图进行组合；

（3）显示和绘图费用高，特别是高质量绘图、彩色绘图和晕线图等；

（4）数学模拟比较困难；

（5）技术复杂，多边形内的空间分析不容易实现。

2.栅格数据结构：

优点：

（1）数据结构简单；

（2）空间数据的叠置和组合十分容易方便；

（3）各类空间分析都很易于进行；

（4）数学模拟方便；

（5）技术开发费用低。

缺点：

（1）图形数据量大；

（2）用大像元减少数据量时，可识别的现象结构将损失大量信息；

（3）地图输出不精美；

（4）难以建立网络连接关系；

（5）投影变换花的时间多。 参考技术A 栅格就是一个规则的阵列（matrix），其中各个像元（pix）互不影响；而矢量图是由一些个坐标和由这些坐标组成的线、面、体，他们之间有着密切的关系。
像.bmp图像就是最典型的栅格图形，.jpeg等也属于栅格图形。CAD图形就是矢量图。

开源GIS知识

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2.1.3组件层

数据库组件层按照功能可分为两类：数据管理组件和分析组件。

2.1.3.1数据管理组件

(1)GDAL

GDAL(http://www.gdal.org/)是一个基于C++的栅格格式的空间数据格式解释器。作为一个类库，对于那些用它所支持的数据类型的应用程序来说它代表一种抽象的数据模型。GDAL持大多数的栅格数据类型。

在开发上GDAL支持多种语言的接口如：Perl、Python、VB6、Java、C#。

(2)OGR

OGR(http://www.gdal.org/ogr/)是C++的简单要素类库提供对各种矢量数据文件格式的读取(某些时候也支持写)功能。OGR是根据OpenGIS的简单要素数据模型和Simple features for COM(SFCOM)构建的。OGC也支持大多数的矢量数据类型支持数类型。

(3) GeOxygene

GeOxygene(http://www.oxygene-project.sourceforge.net/)基于Java和开源技术同时提供一个实现OGC规范和ISO标准可扩展的对象数据模型(地理要素、几何对象、拓扑和元数据)。它支持Java开发接口。数据存储在关系数据中(RDBMS)保证用户快速和可靠的访问数据，但用户不用担心SQL描述语句，他们通过为应用程序建立UML和Java代码的模型。在对象和关系数据库之间使用开源软件进行映射。到现在可以使用OJB同时支持Oracle和PostGIS中的数据。

(4) GML4J

GML4J(http://gml4j.sourceforge.net/)是一个作用于Geography Markup Language(GML)的Java API工具。当前GM4J的作用是一个GML数据的扫描器。通过它可以读取和解释那代表地理要素、几何对象、它们的几何、要素的属性、集合对象的属性、复杂属性、坐标系统和其他的GML结构的XML。现阶段GML4J只支持GML读取和访问，在以后将支持GML数据的修改。

2.1.3.2分析组件

(1)JTS

JTS Topology Suite(http://sourceforge.net/projects/jts-topo-suite/)是一套2维的空间谓词和函数的应用程序接口。它由Java语言写成，提供了全的、延续的和健壮的基本的2维空间算法的实现，并且效率非常高。

Net Topology Suite(http;//nts.sourceforge.net/)则是一个.Net的开源项目，该项目的主要目的是将JTS Topology Suite应用程序提供给.Net应用程序使用。

(2) GSLIB

GSLIB(http://www.gslib.com/)是一个提供了空间统计的程序包，它是当前最强大和综合的一个统计包，并且具有灵活性和开放的接口。其缺点是缺少用户支持，用户界面不友好且缺少面向对象建模能力。

(3) PROJ.4

PROJ.4(http://trac.osgeo.org/proj/)是一个开源的地图投影库，提供对地理信息数据投影以及动态转换的功能，WMS，WFS或WCS Services也需要它的支持。

(4)GeoTools

GeoTools(http://www.geotools.org/)是也是遵循OGC规范的GIS工具箱。它拥有一个模块化的体系架构，这保证每个功能部分可以非常容易的加入和删除。 GeoTools目标是支持OGC所有的规范并且各类国际规范和标准。

GeoTools已经在一个统一的框架下开发了一系列的JAVA对象集合，其完全满足了OGC的服务端的各种服务并且提供了OGC兼容的单独应用程序。GeoTools项目由一系列的API接口以及这些接口的实现组成。开发一整套产品或应用程序并不是GeoTools的目的，但是其鼓励其他应用项目使用它以各类工作。

GeoTools.NET(http:// geotoolsnet.sourceforge.net/Index.html)则是与Java对应的.NET版本。

 

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