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

2第三章 空間資料結構

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

3第三章 空間資料結構

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 ）。

4第三章 空間資料結構

圖 3.1 各類型的空間資料 圖 3.1 各類型的空間資料

5第三章 空間資料結構

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 ）

6第三章 空間資料結構

圖 3.2 向量圖形展示 圖 3.2 向量圖形展示

7第三章 空間資料結構

圖 3.3 關聯式資料結構 圖 3.3 關聯式資料結構

8第三章 空間資料結構

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

9第三章 空間資料結構

圖 3.5 點、線、面的度量意義 圖 3.5 點、線、面的度量意義

10第三章 空間資料結構

圖 3.6 位相關係 圖 3.6 位相關係

11第三章 空間資料結構

圖 3.7 次序關係 圖 3.7 次序關係

12第三章 空間資料結構

圖 3.8 距離關係 圖 3.8 距離關係

13第三章 空間資料結構

圖 3.9 空間物件的記錄方式 圖 3.9 空間物件的記錄方式

14第三章 空間資料結構

15第三章 空間資料結構

16第三章 空間資料結構

17第三章 空間資料結構

圖 3.10 點線面的環域分析圖 圖 3.10 點線面的環域分析圖

18第三章 空間資料結構

圖 3.11 面的交集、聯集與差集 圖 3.11 面的交集、聯集與差集

19第三章 空間資料結構

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 )

20第三章 空間資料結構

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

21第三章 空間資料結構

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

22第三章 空間資料結構

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

23第三章 空間資料結構

圖 3.13 道路及其屬性 圖 3.13 道路及其屬性

24第三章 空間資料結構

路網分析－路徑搜尋 路網分析－路徑搜尋

25第三章 空間資料結構

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

26第三章 空間資料結構

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

27第三章 空間資料結構

圖 3.15 不同形狀的網格 圖 3.15 不同形狀的網格

28第三章 空間資料結構

圖 3.16 網格資料的行與列 圖 3.16 網格資料的行與列

29第三章 空間資料結構

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

30第三章 空間資料結構

圖 3.18 簡單網格形式 圖 3.18 簡單網格形式

31第三章 空間資料結構

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

32第三章 空間資料結構

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

33第三章 空間資料結構

圖 3.21 網格記錄方式 圖 3.21 網格記錄方式

34第三章 空間資料結構

圖 3.22 網格記錄方式 圖 3.22 網格記錄方式

35第三章 空間資料結構

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

36第三章 空間資料結構

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

37第三章 空間資料結構

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

38第三章 空間資料結構

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）

39第三章 空間資料結構

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

40第三章 空間資料結構

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

41第三章 空間資料結構

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

42第三章 空間資料結構

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

43第三章 空間資料結構

圖 3.27 Grid 與 TIN 圖 3.27 Grid 與 TIN

44第三章 空間資料結構

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

45第三章 空間資料結構

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

46第三章 空間資料結構

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

47第三章 空間資料結構

圖 3.29 類比式地圖－國外 圖 3.29 類比式地圖－國外

48第三章 空間資料結構

圖 3.30 類比式地圖－國內 圖 3.30 類比式地圖－國內

49第三章 空間資料結構

圖 3.31 立體像對 圖 3.31 立體像對

50第三章 空間資料結構

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 3.32 透過美工配色提高 GIS 電子地圖的美觀性及可讀性

51第三章 空間資料結構

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 3.32 透過美工配色提高 GIS 電子地圖的美觀性及可讀性

52第三章 空間資料結構

圖 3.33 CAD 數化的地圖 圖 3.33 CAD 數化的地圖

53第三章 空間資料結構

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

54第三章 空間資料結構

圖 3.35 電子地圖的製作流程 圖 3.35 電子地圖的製作流程

55第三章 空間資料結構

56第三章 空間資料結構

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

57第三章 空間資料結構

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