周天穎編著

1第三章空間資料結構

周天穎編著

儒林圖書公司　發行


3.1 空間資料的概念

第三章第三章

3.2 向量式資料

3.3 網格式資料

3.4 向量式資料與網格式資料之比較

3.5 DEM 與 DTM

3.6 電子地圖


空間資料的概念空間資料的概念3.13.13.13.1空間資料（ spatial data ）泛指由圖形所構成的資料，常用來表述真實或抽象世界的地形地物，如電子電路圖（ CAM ）、機械結構設計圖（ CAD ）、基因結構（ Gene ）或電子地圖（ eMap ）等。空間資料依其資料結構可分為向量式及網格式，其內容包含由點、線、面、時間或網格等不同資料型態所構成的圖形資料。在資料儲存方面，依其儲存及展示型態可分為類比式（ analog ）及數位式（ digital ）兩種。在地理資訊系統中，主要的資料結構有兩種，一是向量式資料結構（ vector data structure ）；一是網格式資料結構（ raster data structure ）。

空間資料（ spatial data ）泛指由圖形所構成的資料，常用來表述真實或抽象世界的地形地物，如電子電路圖（ CAM ）、機械結構設計圖（ CAD ）、基因結構（ Gene ）或電子地圖（ eMap ）等。空間資料依其資料結構可分為向量式及網格式，其內容包含由點、線、面、時間或網格等不同資料型態所構成的圖形資料。在資料儲存方面，依其儲存及展示型態可分為類比式（ analog ）及數位式（ digital ）兩種。在地理資訊系統中，主要的資料結構有兩種，一是向量式資料結構（ vector data structure ）；一是網格式資料結構（ raster data structure ）。


圖 3.1 各類型的空間資料圖 3.1 各類型的空間資料


向量式資料向量式資料3.23.23.23.2

一、向量式資料結構二、向量式資料型態三、向量資料的空間關係　　 1. 位相關係　　 2. 次序關係　　 3. 距離關係四、向量資料的空間分析　　 1. 環域分析　　 2. 路網分析（ Network analysis ）

一、向量式資料結構二、向量式資料型態三、向量資料的空間關係　　 1. 位相關係　　 2. 次序關係　　 3. 距離關係四、向量資料的空間分析　　 1. 環域分析　　 2. 路網分析（ Network analysis ）


圖 3.2 向量圖形展示圖 3.2 向量圖形展示


圖 3.3 關聯式資料結構圖 3.3 關聯式資料結構


圖 3.4 向量資料點、線、面資料型態圖 3.4 向量資料點、線、面資料型態


圖 3.5 點、線、面的度量意義圖 3.5 點、線、面的度量意義


圖 3.6 位相關係圖 3.6 位相關係


圖 3.7 次序關係圖 3.7 次序關係


圖 3.8 距離關係圖 3.8 距離關係


圖 3.9 空間物件的記錄方式圖 3.9 空間物件的記錄方式


圖 3.10 點線面的環域分析圖圖 3.10 點線面的環域分析圖


圖 3.11 面的交集、聯集與差集圖 3.11 面的交集、聯集與差集


圖 3.11 面的交集、聯集與差集 ( 續 ) 圖 3.11 面的交集、聯集與差集 ( 續 )


圖 3.12(A) 點、線、面的疊圖分析：點對面圖 3.12(A) 點、線、面的疊圖分析：點對面


圖 3.12(B) 點、線、面的疊圖分析：線對面圖 3.12(B) 點、線、面的疊圖分析：線對面


圖 3.12(C) 點、線、面的疊圖分析：面疊圖圖 3.12(C) 點、線、面的疊圖分析：面疊圖


圖 3.13 道路及其屬性圖 3.13 道路及其屬性


路網分析－路徑搜尋路網分析－路徑搜尋


圖 3.14 避難場所區位分派／配置圖圖 3.14 避難場所區位分派／配置圖


一、網格資料的基本概念

二、網格式的資料結構

三、階層式網格資料架構

四、網格式資料的簡化

　　 1. Run-length encoding

　　 2. Chain-code

一、網格資料的基本概念

二、網格式的資料結構

三、階層式網格資料架構

四、網格式資料的簡化

　　 1. Run-length encoding

　　 2. Chain-code

網格式資料網格式資料3.33.33.33.3


圖 3.15 不同形狀的網格圖 3.15 不同形狀的網格


圖 3.16 網格資料的行與列圖 3.16 網格資料的行與列


圖 3.17 網格大小與最小繪圖單元圖 3.17 網格大小與最小繪圖單元


圖 3.18 簡單網格形式圖 3.18 簡單網格形式


圖 3.19 (a) 四方向相鄰法， (b) 八四方向相鄰法圖 3.19 (a) 四方向相鄰法， (b) 八四方向相鄰法


圖 3.20 最大方格記載法架構示意圖圖 3.20 最大方格記載法架構示意圖


圖 3.21 網格記錄方式圖 3.21 網格記錄方式


圖 3.22 網格記錄方式圖 3.22 網格記錄方式


圖 3.23 Chain-code 範例圖圖 3.23 Chain-code 範例圖


向量式資料與網格式資料之比較向量式資料與網格式資料之比較

3.43.43.43.4


圖 3.24 向量與網格資料轉換架構圖圖 3.24 向量與網格資料轉換架構圖


DEM 與 DTMDEM 與 DTM3.53.53.53.5

一、 DEM （數值高程模型）

　　 1. 不規則三角網（ TIN ）

　　 2. 規則網格（ Grid ）

二、 DTM

（數值地形模型）

一、 DEM （數值高程模型）

　　 1. 不規則三角網（ TIN ）

　　 2. 規則網格（ Grid ）

二、 DTM

（數值地形模型）


一、地面調查

二、航空攝影立體相對萃取

三、地形圖資訊

一、地面調查

二、航空攝影立體相對萃取

三、地形圖資訊

DEM 的產生方式 DEM 的產生方式


圖 3.25 不同形式的數值高程模型圖 3.25 不同形式的數值高程模型


1. 儲存高程資料。2. 工程的挖填方計算及坡地道路開挖。3. 軍事上的用途及 3D 展示。4. 劃分集水區及水庫淹沒區的計算。5. 產生坡度、坡向圖及估算沖蝕、逕流等。6. 作為各種主題圖的背景，如土壤、作物、土地使用…等，使其更鮮明，展現立體感。7. 作為景觀分析的基本資料來源。8. 提供地表分析之模擬模式。

1. 儲存高程資料。2. 工程的挖填方計算及坡地道路開挖。3. 軍事上的用途及 3D 展示。4. 劃分集水區及水庫淹沒區的計算。5. 產生坡度、坡向圖及估算沖蝕、逕流等。6. 作為各種主題圖的背景，如土壤、作物、土地使用…等，使其更鮮明，展現立體感。7. 作為景觀分析的基本資料來源。8. 提供地表分析之模擬模式。

DTM 的用途 DTM 的用途


圖 3.26 DTM 所包含的地面特徵資訊圖 3.26 DTM 所包含的地面特徵資訊


圖 3.27 Grid 與 TIN 圖 3.27 Grid 與 TIN


一、反距離加權插值法二、克里金插值法

三、最近鄰點插值法四、最小曲率法

五、改進謝別德法六、自然鄰點插值法

七、多元回歸法八、徑向基函數插值法

九、三角網／線性插值法十、移動平均值

十一、資料韻律學十二、局部多項式內插法

一、反距離加權插值法二、克里金插值法

三、最近鄰點插值法四、最小曲率法

五、改進謝別德法六、自然鄰點插值法

七、多元回歸法八、徑向基函數插值法

九、三角網／線性插值法十、移動平均值

十一、資料韻律學十二、局部多項式內插法

常見的內插法常見的內插法


圖 3.28 由 DEM 轉換之各項圖形展示圖 3.28 由 DEM 轉換之各項圖形展示


電子地圖電子地圖3.63.63.63.6

一、電子地圖之發展　　 1. 初期發展　　 2. 中期發展　　 3. 現階段發展二、電子地圖製作流程三、電子地圖的屬性四、電子地圖數化技術之研究

一、電子地圖之發展　　 1. 初期發展　　 2. 中期發展　　 3. 現階段發展二、電子地圖製作流程三、電子地圖的屬性四、電子地圖數化技術之研究


圖 3.29 類比式地圖－國外圖 3.29 類比式地圖－國外


圖 3.30 類比式地圖－國內圖 3.30 類比式地圖－國內


圖 3.31 立體像對圖 3.31 立體像對


圖 3.32 透過美工配色提高 GIS 電子地圖的美觀性及可讀性



圖 3.33 CAD 數化的地圖圖 3.33 CAD 數化的地圖


圖 3.34 GIS 圖形和屬性資料的連結圖 3.34 GIS 圖形和屬性資料的連結


圖 3.35 電子地圖的製作流程圖 3.35 電子地圖的製作流程


圖 3.36 簡易型電子地圖屬性資料圖 3.36 簡易型電子地圖屬性資料


圖 3.37 複雜型電子地圖屬性資料圖 3.37 複雜型電子地圖屬性資料

周天穎 編著

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