GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

　　本書是Stephen Wise撰寫的GIS
Basics一書的翻譯版。內(nèi)容涉及GIS的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和核心算法，詳細(xì)介紹了各種矢量、柵格、索引、表面、網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法。書中包含了大量所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的偽代碼，同時(shí)每章末配有延伸閱讀，可幫助讀者對(duì)書中內(nèi)容進(jìn)行更深入地理解。
　　本書可作為地理信息領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域高等院校師生的專業(yè)基礎(chǔ)課程教材，也可作為相關(guān)技術(shù)人員的參考用書。

作者簡介

作者：(英國)懷斯(Stephen Wise) 譯者：朱定局 合著者：張雪英朱定局，北京大學(xué)博士后，中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所博士，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院智慧計(jì)算與信息科學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任。曾任勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院科研人員，美國Texas State University地理系訪問學(xué)者。

書籍目錄

譯者的話
前言
致謝
第1章 引言
　1.1 計(jì)算機(jī)如何解決問題
　1.2 計(jì)算機(jī)如何存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù):矢量和柵格數(shù)據(jù)模型
　1.3 本書結(jié)構(gòu)
　1.4 偽代碼
　延伸閱讀
第2章 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　2.1 點(diǎn)和線的存儲(chǔ)
　2.2 區(qū)域邊界的存儲(chǔ)
　2.3 存儲(chǔ)區(qū)域的邊界:拓?fù)浞?br />　2.4 什么是拓?fù)鋵W(xué)
　2.5 如何使用拓?fù)鋵W(xué)?以DIME為例
　延伸閱讀
第3章 線的矢量算法
　3.1 簡單的線相交算法
　3.2 為什么簡單的直線相交算法無效:一個(gè)更好的算法
　3.3 波形線的處理
　3.4 有關(guān)直線上的計(jì)算:一條直線有多長
　延伸閱讀
第4章 區(qū)域的矢量算法
　4.1 有關(guān)區(qū)域的計(jì)算:單一多邊形
　4.2 有關(guān)區(qū)域的計(jì)算:多重多邊形
　4.3 多邊形的點(diǎn):簡單算法
　4.4 利用拓?fù)涞暮盟惴?br />　延伸閱讀
第5章 算法效率
　5.1 如何評(píng)估算法的有效性
　5.2 直線相交算法的有效性
　5.3 算法有效性的更多知識(shí)
　延伸閱讀
第6章 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　6.1 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):數(shù)組
　6.2 節(jié)省空間:行程長度編碼和四叉樹
　延伸閱讀
第7章 柵格算法
　7.1 柵格算法:對(duì)行程編碼數(shù)據(jù)的屬性查詢
　7.2 柵格算法:四叉樹中的屬性查詢
　7.3 柵格算法:面積計(jì)算
　延伸閱讀
第8章 空間索引
　8.1 二叉查找樹
　8.2 使用k-d樹索引數(shù)據(jù)
　8.3 采用四叉樹結(jié)構(gòu)索引向量數(shù)據(jù)
　8.4 采用莫頓排序索引柵格數(shù)據(jù)
　延伸閱讀
第9章 表面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　9.1 表面數(shù)據(jù)模型
　9.2 創(chuàng)建格網(wǎng)表面模型的算法
　9.3 產(chǎn)生不規(guī)則三角網(wǎng)的算法
　9.4 格網(wǎng)劃分修正
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第10章 表面算法
　10.1 高度、坡度和坡向
　10.2 用TIN做水文分析
　10.3 用格網(wǎng)DEM決定流向
　10.4 用流動(dòng)方向做水文分析
　延伸閱讀
第11章 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法
　11.1 采用矢量和柵格模型中的網(wǎng)絡(luò)
　11.2 最短路徑算法
　11.3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　11.4 旅行商問題
　延伸閱讀
　結(jié)語
　詞匯表
　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：然而，不管用多么小的像素，也難以存儲(chǔ)各連接的屬性，柵格表示法不太適合路網(wǎng)數(shù)據(jù)的主要應(yīng)用——制作地圖，如旅游路線規(guī)劃地圖。對(duì)于這些地圖，連接屬性是十分重要的，因?yàn)樗鼈冇脕泶_定用于線的符號(hào)。對(duì)于矢量表示法，數(shù)據(jù)提供了道路軌跡的位置信息，并且矢量圖形可以用來產(chǎn)生不同厚度、不同顏色的線等。對(duì)于軌跡的像素表示法，產(chǎn)生一系列不同的符號(hào)更加復(fù)雜。更改提供制圖符號(hào)原始高度的像素的顏色是一件十分容易的事情。然而，假設(shè)試圖選取圖11.1所示的道路中的一部分，并且用虛線來表示它。如果每個(gè)像素都是分開考慮的，那么不太可能很好地完成這一過程。為了能夠確定一個(gè)像素是否為ON（如用黑色繪制，因此是短線的一部分）或者是OFF（不繪制，因此是短線之間的間隙），就必須要知道每個(gè)像素沿著直線多遠(yuǎn)。這個(gè)信息在柵格數(shù)據(jù)模型中并沒有存儲(chǔ)，因此不得不通過計(jì)算得到。相反，這一序列信息是矢量模型中重要的一部分，矢量模型用一系列有序的（z，y）對(duì)來存儲(chǔ)每一個(gè)連接。柵格模型同樣也不適合使用網(wǎng)絡(luò)信息而進(jìn)行分析，如查找路徑。從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中規(guī)劃路徑需要兩種類型的數(shù)據(jù)：①在每個(gè)連接上旅行需要花費(fèi)的時(shí)間；②連接之間的連接信息。對(duì)于在每一條路連接上旅行需要花費(fèi)的時(shí)間的最簡單的測量方法就是計(jì)算連接的長度。然而，其他的一些因素經(jīng)常會(huì)影響在特定的一段路上旅行的時(shí)間長短，如在這些路段是否限速以及交通流量如何。這些統(tǒng)一被稱為和每一條路連接關(guān)聯(lián)在一起的“權(quán)重”或者“花費(fèi)”。這個(gè)信息在矢量和柵格中都可以很好的處理，因?yàn)檫@僅僅是另一個(gè)屬性信息。與矢量相比，連接之間的連接信息對(duì)于柵格來說是一種更難處理的信息。存在一些對(duì)連接之間連接進(jìn)行建模的方法。例如，可以形成一個(gè)把所有連接都列在行和列當(dāng)中的矩陣，如果兩個(gè)連接相連矩陣的每個(gè)單元可以存儲(chǔ)1，如果兩個(gè)連接不相連可以存儲(chǔ)0?；蛘撸瑔卧赡馨粋€(gè)數(shù)字來表示通過相交處所需的“花費(fèi)”，因?yàn)橛袝r(shí)候通過兩條路的相交處需要花費(fèi)額外的時(shí)間。然而，一個(gè)更加可行的方法是使用點(diǎn)的想法，或者一個(gè)特殊的被定義為兩個(gè)或者多個(gè)連接的相交處的點(diǎn)。點(diǎn)是連接的一個(gè)重要部分，并且點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在矢量GIS當(dāng)中用來表示線。然而，在柵格模型中，唯一的空間實(shí)體是像素。即使曾經(jīng)一個(gè)特殊的代碼用以將特定的像素標(biāo)識(shí)為點(diǎn)，柵格模型沒有一個(gè)自然的方法來表示這個(gè)點(diǎn)連接哪幾個(gè)連接。

編輯推薦

《GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》編輯推薦：地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種用于空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示和分析的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。20多年來，GIS不僅在政府、商業(yè)和學(xué)術(shù)中的應(yīng)用快速增長，還可以應(yīng)用于設(shè)施規(guī)劃的管理、普查數(shù)據(jù)的處理、新超市的選址等。StephenWise是Geo Europe的定期撰稿人，他的系列連載文章《回到基礎(chǔ)》向非專業(yè)讀者簡明扼要地介紹了GIS的內(nèi)部工作機(jī)制。在《GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》中，他以新的材料重現(xiàn)了他的系列原創(chuàng)文章，內(nèi)容涵蓋了GIS的兩大主要類型——矢量系統(tǒng)和柵格系統(tǒng)。希望改善GIs知識(shí)結(jié)構(gòu)的在校師生和專業(yè)人士，通過《GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)》能更深入地理解GIS內(nèi)部的運(yùn)作方式。例如，計(jì)算機(jī)是如何存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的，不同的方法如何影響GIS的性能，基本操作是如何執(zhí)行的，以及算法的選擇如何影響系統(tǒng)的運(yùn)行速度。Stephen Wise在倫敦和巴斯的大學(xué)計(jì)算中心做過多年的計(jì)算機(jī)程序員，從1990年他開始在The University of Sheffield地理系從事本科生和研究生的教學(xué)工作。他的研究興趣包括數(shù)字地面模型的誤差傳播、GIs中設(shè)施的空間分析和地圖掃描數(shù)據(jù)化。

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