GIS概念中有相當多的數據文件格式，我們經常接觸到的數據格式可以大致分為“柵格數據”與“矢量數據”這兩類。這兩類數據分別對應着不同的應用場景，我們通常使用“柵格數據”來當作底圖，示意地理構造物（如山地、河流、湖泊、建築物、道路等）的空間形態（如形狀、位置、大小等），並可以進行一些簡易的空間分析；使用“矢量數據”來參與業務邏輯的實現與分析，進行復雜的空間分析。
把這兩種數據格式放在一起，分別從數據結構、編碼方法、獲取途徑、優缺點這幾個方做對比，來系統說一下矢量數據和柵格數據。
數據結構
柵格數據：
將空間分割成有規律的網格，每一個網格稱為一個單元，並在各單元上賦予相應的屬性值來表示實體的一種數據形式。以規則的陣列來表示空間地物或現象分布的數據組織，組織中的每個數據表示地物或現象的非幾何屬性特征。
柵格結構的顯著特點：屬性明顯，定位隱含。
矢量數據：
矢量數據結構是對矢量數據模型進行數據的組織。通過記錄實體坐標及其關系，盡可能精確地表現點、線、多邊形等地理實體，坐標空間設為連續，允許任意位置、長度和面積的精確定義。矢量數據結構直接以幾何空間坐標為基礎，記錄取樣點坐標。
矢量結構的顯著特點：定位明顯，屬性隱含。
編碼方法
柵格數據：
1. 直接柵格編碼，就是將柵格數據看作一個數據矩陣，逐行（或逐列）逐個記錄代碼；
2. 壓縮編碼，包括鏈碼（弗里曼鏈碼）比較適合存儲圖形數據；
3. 游程長度編碼通過記錄行或列上相鄰若干屬性相同點的代碼來實現；
4. 塊式編碼是有成長度編碼擴展到二維的情況，采用方形區域為記錄單元；
5. 四叉樹編碼是最有效的柵格數據壓縮編碼方法之一，還能提高圖形操作效率，具有可變的分辨率。
6. 八叉樹與十六叉樹編碼
前面的數據結構都是基於二維的，在相當多的情況下，如地下資源埋藏、地下溶洞的空間分布，二維的坐標體系根本無法表達。因此需要有三維數據結構，如果考慮空間目標隨時間變化，那還需要4維數據結構。較好的表達三維與四維結構是在四叉樹基礎上發展起來的八叉樹（三維）和十六叉樹（四維）。
矢量數據：
1. 實體數據結構，對於點實體和線實體，直接記錄空間信息和屬性信息；
2. 坐標序列法是由多邊形邊界的x，y坐標對集合及說明信息組成，是最簡單的一種多邊形矢量編碼法，文件結構簡單，但多邊形邊界被存儲兩次產生數據冗余，而且缺少鄰域信息；
3. 樹狀索引編碼法是將所有邊界點進行數字化，順序存儲坐標對，由點索引與邊界線號相聯系，以線索引與各多邊形相聯系，形成樹狀索引結構，消除了相鄰多邊形邊界數據冗余問題；
4. 拓撲結構編碼法是通過建立一個完整的拓撲關系結構，徹底解決鄰域和島狀信息處理問題的方法，但增加了算法的復雜性和數據庫的大小。
獲取途徑
柵格數據：
1. 柵格法：在待輸入的圖形上均勻划分柵格單元，逐個柵格地決定其屬性代碼，最后形成柵格數字地圖文件。這是人工編碼，當數據量太大時，該法費工費時，工作量相當大。
2. 轉換法：用手扶跟蹤數字化或自動跟蹤數字化得到矢量結構數據，再轉換為柵格結構。柵格數據
由矢量數據向柵格數據轉換是理想的方法。
3. 掃描數字化：逐點掃描待輸入的專題地圖，對掃描數據重新采樣與再編碼，從而得到柵格數據文件。
4. 分類影像輸入：將經過分類解譯的遙感影像數據直接或重新采樣后輸入系統，這是高效獲取數據的方法。
矢量數據：
1. 現有地圖轉化為矢量，如通過掃描儀把現有紙質地圖數字化，再使用繪圖設備（手扶跟蹤）或者繪圖軟件（屏幕跟蹤）轉化為矢量數據；
2. 實測數據，如數字測圖。野外實地測量等獲取的數據轉換后可以直接進入GIS的地理數據庫；
3. 遙感數據，遙感數據通校正、配准等一系列操作，使用手動矢量化或者自動矢量化的方式將遙感數據轉化為矢量數據；
4. 其他格式數據轉換為矢量數據，如文字材料、統計數據、記錄表格等；
5.空間分析，空間疊加、緩沖分析等產生新的矢量數據；
優缺點
柵格數據：
優點
1. 屬性明顯，定位隱含，即數據直接記錄屬性的指針或數據本身，而所在位置則根據行列號轉換為相應的坐標；
2. 數據結構更加簡單，即由像元組成矩陣結構，其中的像元值表示坐標，有時與屬性表相關聯；
3. 可以表示連續表面以及執行表面分析，現勢性較強；
4. 點、線、面和表面都可同樣存儲；
5. 對復雜數據集也可執行快速疊置；
6. 有利於遙感數據的匹配應用和分析；
7. 格式更加強大，高級的空間和統計分析較容易實現；
缺點
1. 由於柵格數據集的像元尺寸具有局限性，所以可能會帶來空間誤差；
2. 柵格數據集可能會非常大，冗余度較高，需要壓縮處理。雖然分辨率會隨着柵格像元大小的減小而提高，但這會占用更多的磁盤空間，而且會拖慢處理速度。對於給定區域，將柵格像元大小更改為現有大小的一半時，所需的存儲空間會增大為原來的四倍，具體情況取決於所使用的數據類型和存儲技術；
3. 將數據重建到固定間距的柵格像元邊界時也會損失一定的精度；
定位精度比矢量低，拓撲關系難以表達；
矢量數據：
優點
1. 定位明顯，屬性隱含，通過記錄坐標的方式盡可能精確地表示點、線和多邊形等地理實體，坐標空間設為連續，允許任意位置、長度和面積的精確定義；
2. 通過記錄實體坐標及其關系，盡可能精確地表示點、線、多邊形等地理實體，放大不失真，可以任意放大或縮小圖形而不會影響出圖的清晰度；
3. 具有精度高、存儲空間小等特點，是一種高效的圖形數據結構；
4. 允許任意位置、長度和面積的精確定義；
5. 利於網絡、檢索分析，提供有效的拓撲編碼，對需要拓撲信息的操作更有效；
缺點
1. 存儲方式造成相鄰多邊形的公共邊界被數字化並存儲兩次，出現數據冗余和細碎多邊形，導致數據不一致；點位字典存儲可保證公共邊的唯一性；
2. 自成體系，缺少多邊形的鄰接信息，鄰域處理復雜，需追蹤出公共邊；
3. 處理島或洞等嵌套問題較麻煩，需要計算多邊形的包含等；
4. 數據結構復雜，各自定義，不便於數據標准化和規范化，數據交換困難；
5. 多邊形疊置分析困難，沒有柵格有效，表達空間變化性能力差；
6. 不能像數字圖像那樣做增強處理，數學模擬比較困難；
7. 軟硬件技術要求高，顯示與繪圖成本較高；
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