地理信息系统应用：栅格数据网络分析

经典的GIS都认为矢量、栅格数据相对比之中，叠置及三维分析栅格具有优势，缓冲区分析矢栅参半，而网络分析栅格数据则毫无办法。实际上在矢量数据的网络分析中，一方面，由于矢量数据本身结构和矢量网络分析所基于的图论知识的限制，图论概念众多、结构复杂、方法多、组织形式多、变化多、地学数据量大、精度要求相对苛刻，数据组织和输入的困难极大地影响了它的广泛应用；另一方面，在基于矢量数据进行大型网络分析时，由于矢量数据基于的是点线面，分析计算复杂，且算法效率问题更显著。虽然各种局部的改良方法很多，但这些方法的共同弱点是连接的拓扑关系的显式数据以及相应的几何数据（距离）作为运算的必须数据，因而在庞大网络经常性的动态变化时，例如故障和维修引起的中断，线路和权重改变等，维护和更新这些拓扑数据、几何数据是十分困难的，并且这些变化将引起结构的整体变化。因此算法本身效率不高以及数据维护、更新等问题使得矢量数据在进行网络分析应用和推广上碰到了巨大困难。

栅格数据由于其自身的“属性明显，位置隐含”独特特点，并且将地图代数的方法在栅格数据上的独到应用，利用了图数一体的栅格数据优点，充分发挥栅格图的平面点集位数据蕴含了全部拓扑数据和几何数据这一特点，弥补了矢量数据在数据维护、更新等的缺陷，自动并且自适应地组织和输入图论的各种方法所需要的数据。在网络分析中地图代数的栅格方法是将网络视为具有距离刻度的连通管系统，例如当起点唯一注入大量高压水时，终点最先射出的水流轨迹即为最短路径。对于网络的动态变化，用图计量变化表示十分方便、易行，并且作为网络图本身的栅格数据严密地隐含了全面的拓扑数据和几何数据，其相应数据组织也无需任何特别的安排，算法效率高，且适应数据变更动态变化。(www.xing528.com)

在实际工作中，网络数据随着应用的目的、范围、对象而变化，相互间的拓扑关系更是动态、复杂而且数量大。对于基于矢量数据的网络分析系统而言，还需事先做好显式数据，组织各顶点数据，然后取得所有两结点之间的路径长度，再通过Dijkstra或其他算法取得全部顶点两两之间的路径长度，一旦一个数据变化，全部组织需要重新进行。因此更为困难的也许不是数据本身，而是数据关系复杂，数量大而且难以穷举。而栅格数据本身存储简单，其自身的连通管最短路径算法充分发挥了栅格数据的长处，数据组织与最优路径是同步进行的，而无需先行，门槛低，初始化易行，十分有益于网络分析的广泛开展和取得成效。栅格数据的网络分析具有的独特优势、算法效率高、更科学，更适合动态变化，相信不久它在网络分析问题上有更全面的应用。