[科普中國]-矢量數(shù)據(jù)

矢量數(shù)據(jù)主要是指城市大比例尺地形圖。此系統(tǒng)中圖層主要分為底圖層、道路層、單位層，合理的分層便于進行疊加分析、圖形的無逢拼接以實現(xiàn)系統(tǒng)圖形的大范圍漫游。矢量數(shù)據(jù)一般通過記錄坐標的方式來盡可能將地理實體的空間位置表現(xiàn)的準確無誤，顯示的圖形一般分為矢量圖和位圖。矢量數(shù)據(jù)是利用歐幾里德幾何學中點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為：簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（最典型的是面條數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（弧段是數(shù)據(jù)組織的基本對象，最重要的技術(shù)特征和貢獻是拓撲編輯功能P39）、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。1

定義在計算機中表示空間數(shù)據(jù)的兩種基本形式之一.由于空間數(shù)據(jù)具有屬性特征（表示實際物體或目標、現(xiàn)象的性質(zhì)）和空間特征（表示物體或目標的空間位置），所以在計算機中可用一對或一組坐標加上屬性碼（或稱特征碼）來表示空間數(shù)據(jù)，稱該數(shù)據(jù)為矢量數(shù)據(jù)。11

按照矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，地圖上基本圖形要素可以概括為點、線、面三種元素及它們的組合，其表示方式示于下面的圖和表中。利用全站型儀器野外測量、解析和數(shù)字攝影測量及地圖數(shù)字化，可以直接獲得這種矢量數(shù)據(jù)。2

簡介矢量數(shù)據(jù)（VectorData）是在直角坐標系中，用X、Y坐標表示地圖圖形或地理實體的位置的數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)一般通過記錄坐標的方式來盡可能將地理實體的空間位置表現(xiàn)的準確無誤。3

點實體：在二維空間中，點實體可以用一對坐標X，Y來確定位置；3

線實體：線實體可以認為是由連續(xù)的直線段組成的曲線，用坐標串的集合（X1，Y1，X2，Y2……Xn，Yn）來記錄；3

面實體：在記錄面實體時，通常通過記錄面狀地物的邊界來表現(xiàn)，因而有時也稱為多邊形數(shù)據(jù)。2

矢量數(shù)據(jù)是計算機中以矢量結(jié)構(gòu)存貯的內(nèi)部數(shù)據(jù)。是跟蹤式數(shù)字化儀的直接產(chǎn)物。在矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，點數(shù)據(jù)可直接用坐標值描述；線數(shù)據(jù)可用均勻或不均勻間隔的順序坐標鏈來描述；面狀數(shù)據(jù)（或多邊形數(shù)據(jù)）可用邊界線來描述。1矢量數(shù)據(jù)的組織形式較為復雜，以弧段為基本邏輯單元，而每一弧段以兩個或兩個以上相交結(jié)點所限制，并為兩個相鄰多邊形屬性所描述。在計算機中，使用矢量數(shù)據(jù)具有存儲量小，數(shù)據(jù)項之間拓撲關(guān)系可從點坐標鏈中提取某些特征而獲得的優(yōu)點。主要缺點是數(shù)據(jù)編輯、更新和處理軟件較復雜。2

矢量數(shù)據(jù)是利用歐幾里德幾何學中點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。1

矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為：簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（最典型的是面條數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（弧段是數(shù)據(jù)組織的基本對象，最重要的技術(shù)特征和貢獻是拓撲編輯功能P39）、曲面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2

矢量又稱“向量”。既有大小又有方向的量。如力、速度和加速度等?？捎靡粭l按選定比例尺畫出的帶有箭頭的線段來表示，箭頭的指向表示方向，線段的長度表示大小。矢量之間的運算不遵循代數(shù)運算法則。矢量加法，又稱“矢量合成”，可用平行四邊形法則、三角形法則、多邊形法則及正交分解法則等進行。矢量減法即矢量加法的逆運算。矢量乘法分三種：2

(1)矢量和標量的乘積仍為矢量。如沖量、動量等的計算；1

(2)矢量和矢量的標積構(gòu)成標量，又稱點乘、數(shù)量積、內(nèi)積等。如功、功率等的計算；2

(3)矢量和矢量的矢積構(gòu)成矢量，又稱叉乘、矢量積、向量積。如力矩、安培力等的計算。2

矢量概念及其運算法則在熱工技術(shù)中有其重要應用。2

應用——矢量圖矢量數(shù)據(jù)是制造出矢量圖形的一種記錄坐標，它在計算機中顯示的圖形一般可以分為兩大類——矢量圖和位圖。3

矢量圖使用直線和曲線來描述圖形，這些圖形的元素是一些點、線、矩形、多邊形、圓和弧線等等，它們都是通過數(shù)學公式計算獲得的。例如一幅花的矢量圖形實際上是由線段形成外框輪廓，由外框的顏色以及外框所封閉的顏色決定花顯示出的顏色。1由于矢量圖形可通過公式計算獲得，所以矢量圖形文件體積一般較小。 矢量圖形最大的優(yōu)點是無論放大、縮小或旋轉(zhuǎn)等不會失真。Adobe公司的Freehand、Illustrator、Corel公司的CorelDRAW是眾多矢量圖形設計軟件中的佼佼者。大名鼎鼎的FlashMX制作的動畫也是矢量圖形動畫。2

矢量圖與位圖最大的區(qū)別是，它不受分辨率的影響。因此在印刷時，可以任意放大或縮小圖形而不會影響出圖的清晰度。1

矢量圖是根據(jù)幾何特性來繪制圖形，矢量可以是一個點或一條線，矢量圖只能靠軟件生成，文件占用內(nèi)在空間較小，因為這種類型的圖像文件包含獨立的分離圖像，可以自由無限制的重新組合。它的特點是放大后圖像不會失真，和分辨率無關(guān)，文件占用空間較小，適用于圖形設計、文字設計和一些標志設計、版式設計等。2

矢量圖像也稱為面向?qū)ο蟮膱D像或繪圖圖像，在數(shù)學上定義為一系列由線連接的點。矢量文件中的圖形元素稱為對象。每個對象都是一個自成一體的實體，它具有顏色、形狀、輪廓、大小和屏幕位置等屬性。既然每個對象都是一個自成一體的實體，就可以在維持它原有清晰度和彎曲度的同時，多次移動和改變它的屬性，而不會影響圖例中的其它對象。這些特征使基于矢量的程序特別適用于圖例和三維建模，因為它們通常要求能創(chuàng)建和操作單個對象?；谑噶康睦L圖同分辨率無關(guān)。這意味著它們可以按最高分辨率顯示到輸出設備上。3

格式顧名思義，矢量數(shù)據(jù)是制作出矢量圖片的一種點與線的坐標圖，將每個自成一體的實體對象圖像元素匯合成一個矢量文件。1

常用的矢量數(shù)據(jù)格式如下：1

mac(Macintosh)*.mac是Macintosh中使用的一種灰度圖形文件格式，在Macintoshpaintbrush中使用，其分辨率只能是720×567。1

mpt(MacintoshPaintbrush)*.mpt是Macintosh中使用的一種圖形文件格式。2

msk(MaskDataFile)*.msk是AnimatorPro中的一種圖形文件格式，其中包含一個位圖圖形。2

ply(PolygonFile)*.ply是AnimatorPro創(chuàng)建的一種圖形文件格式，其中包含用來描述多邊形的一系列點的信息。1

pcd(KodakPhotoCD)*.pcd是一種PhotoCD文件格式，由Kodak公司開發(fā)，其他軟件系統(tǒng)只能對其進行讀取。該格式主要用于存儲CD-ROM上的彩色掃描圖像，它使用YCC色彩模式定義圖像中的色彩。YCC色彩模式是CIE色彩模式的一個變種。CIE色彩空間是定義所有人眼能觀察到的顏色的國際標準。3YCC和CIE色彩空間包含比顯示器和打印設備的RGB色和CMYK色多得多的色彩。PhotoCD圖像大多具有非常高的質(zhì)量，將一卷膠卷掃描為PhotoCD文件的成本并不高，但掃描的質(zhì)量還要依賴于所用膠卷的種類和掃描儀使用者的操作水平。2

pcx(PCPaintbrush)/pccpcx最早是由Zsoft公司的PCPaintbrush圖形軟件所支持的一種經(jīng)過壓縮的PC位圖文件格式。后來，Microsoft將PCPaintbrush移植到Windows環(huán)境中，*.pcx圖像格式也就得到了更多的圖形圖像處理軟件的支持。該格式支持的顏色數(shù)從最早的16色發(fā)展到1677萬色。它采用行程編碼方案進行壓縮，帶有一個128字節(jié)的文件頭。3

pict/pict2/pnt*.pict文件格式主要應用于Mac機上，也可在安裝了QuickTime的PC機上使用。該格式的文件不適用于打?。ㄈ粼赑ostScript打印機上打印*.pict格式的文件，則會造成PostSlipt錯誤），而經(jīng)常用于多媒體項目。*.pict也是Mac應用軟件用于圖像顯示的格式之一。1

psd(AdobePhotoShopDocument)/*.pdd*.psd是PhotoShop中使用的一種標準圖形文件格式，可以存儲成RGB或CMYK模式，還能夠自定義顏色數(shù)并加以存儲。*.psd文件能夠?qū)⒉煌奈锛詫樱↙ayer）的方式來分離保存，便于修改和制作各種特殊效果。2

*.pdd和*.psd一樣，都是PhotoShop軟件中專用的一種圖形文件格式，能夠保存圖像數(shù)據(jù)的每一個細小部分，包括層、附加的蒙版通道以及其他內(nèi)容，而這些內(nèi)容在轉(zhuǎn)存成其他格式時將會丟失。另外，因為這兩種格式是PhotoShop支持的自身格式文件，所以PhotoShop能以比其他格式更快的速度打開和存儲它們。唯一的遺憾是，盡管PhotoShop在計算過程中應用了壓縮技術(shù)，但用這兩種格式存儲的圖像文件仍然特別大。不過，用這兩種格式存儲圖像不會造成任何的數(shù)據(jù)流失，所以當你在編輯過程中時，最好還是選擇這兩種格式存盤，以后再轉(zhuǎn)換成占用磁盤空間較小、存儲質(zhì)量較好的其他文件格式。1

pxr(PiXaR)也許只有PIXAR工作站用戶才比較了解*.pxr這種文件格式，該格式支持灰度圖像和RGB彩色圖像?？稍赑hotoShop中打開一幅由PIXAR工作站創(chuàng)建的*.pxr圖像，也可以用*.pxr格式來存儲圖像文件，以便輸送到工作站上。2

tga(TaggedGraphic)*.tga是TrueVision公司為其顯示卡開發(fā)的一種圖像文件格式，創(chuàng)建時間較早，最高色彩數(shù)可達32位，其中包括8位Alpha通道用于顯示實況電視。2該格式已經(jīng)被廣泛應用于PC機的各個領(lǐng)域，而且該格式文件使得Windows與3DS相互交換圖像文件成為可能。你可以先在3DS中生成色彩豐富的*.tga文件，然后在Windows中利用PhotoShop、Freeherd、Painter等應用軟件來進行修改和渲染。3

xbm(XBitMap)*.xbm是一種圖形文件格式。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

尚軼倫 - 副教授 - 同濟大學數(shù)學科學學院