空间数据结构是指空间数据以什么形式在计算机中的存储和管理。在地理信息系统中，常用的空间数据结构有矢量数据结构和栅格数据结构两种。矢量数据结构是利用几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。栅格数据结构是最简单、最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素由行、列定义，每个像元的位置由行列号确定，通过单元格中的值表示这一位置地物或现象的非几何属性特征（如高程、温度等）。
栅格数据可以是数字航空像片、卫星影像、数字高程模型、数字正射影像或扫描的地图。栅格数据多应用于大范围小比例尺的自然资源、环境、农林业等区域问题的研究。最常见的矢量数据包括点数据、线数据、面数据，多应用于城市分区或详细规划、土地管理、公用事业管理等方面。
矢量数据和栅格数据的区别
栅格数据既能表示离散的地理实体，也能表示连续的地理实体，矢量数据则表示连续的地理实体，相比较而言很适合于空间连续数据，如高程、温度、气象、环境等。矢量与栅格数据结构比较如：
矢量数据：
结构紧凑，冗余度低；数据结构复杂，各自定义，不便于数据标准化和规范化，数据交换困难；便于描述线或边界；多边形叠置分析困难；利于网络、索引分析，提供有效的拓扑编码，对需要拓扑信息的操作更有效；表达空间变化性能力差；图形显示质量好，精度高。软硬件技术要求高，显示与绘图成本较高。
栅格数据：
结构简单，易于数据交换；难以表达拓扑；叠置分析和地理现象模拟较易；图形数据量大，数据结构不紧凑，需用压缩技术解决该问题；利于遥感数据的应用和分析，便于图像处理；投影转换困难；输出快速，成本低廉；图形质量较低，图形输出不美观，线条有锯齿，需增加栅格数量来克服，但会增加数据文件。
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