《空间数据处理》PPT课件

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1、地理信息系统原理GIS 地理信息系统原理GIS 1、 空 间 数 据 处 理 的 目 的 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 地理信息系统原理GIS 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-3 坐 标 变 换 5-1 图 形 编 辑 5-2 拓 扑 关 系 的 自 动 建 立 5-7 图 形 的 裁 剪 、 合 并 与 图 幅 接 边 5-6 空 间 插 值 5-4 数 据 压 缩 与 光 滑 5-5 空 间 数 据 格 式 转 换 2、 空 间 数 据 处 理 的 内 容 地理信息系统原理GIS 5-1 图 形 编 辑 地理信息系统原理GIS 图 形 编 辑 是 交 互 处 理 过

2、程 ， 要 求 GIS具 备 图 形 编 辑 功 能 ：1） 具 有 友 好 的 人 机 界 面 ， 即 操 作 灵 活 、 易 于 理 解 、 响 应 迅速 等 ；2） 具 有 对 几 何 数 据 和 属 性 编 码 的 修 改 功 能 ， 如 点 、 线 、 面的 增 加 、 删 除 、 修 改 等 ；3） 具 有 分 层 显 示 和 窗 口 操 作 功 能 ， 便 于 用 户 的 使 用 。第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 图 形 编 辑 又 叫 数 据 编 辑 、 数 字 化 编 辑 ， 是 指 对 地 图 资 料数 字 化 后 的 数 据 进 行 编 辑 加 工 ， 其 主 要

3、 的 目 的 是 在 改 正 数 据差 错 的 同 时 ， 相 应 地 改 正 图 形 。 5-1 图 形 编 辑 地理信息系统原理GIS 1） 结 点 吻 合 (Snap) 或 称 结 点 匹 配 、 结 点 咬 合 ， 结 点 附 和 。方 法 ：A、 结 点 移 动 ， 用 鼠 标 将 其 它 两 点 移 到 另 一 点 ；B、 鼠 标 拉 框 ， 用 鼠 标 拉 一 个 矩 形 ， 落 入 该 矩 形 内 的 结 点 坐标 通 过 求 它 们 的 中 间 坐 标 匹 配 成 一 致 ；C、 求 交 点 ， 求 两 条 线 的 交 点 或 其 延 长 线 的 交 点 ， 作 为 吻 合的

4、 结 点 ；D、 自 动 匹 配 ， 给 定 一 个 吻 合 容 差 ， 或 称 为 咬 合 距 ， 在 图 形 数 字 化 时 或 之 后 ， 将 容 差 范 围 内 的 结 点 自 动 吻 合 成 一 点 。 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑 一 般 ， 若 结 点 容 差 设 置 合 理 ， 大 多 数 结 点 能 够 吻 合 在 一起 ， 但 有 些 情 况 还 需 要 使 用 前 三 种 方 法 进 行 人 工 编 辑 。 1、 结 点 的 编 辑 地理信息系统原理GIS 2） 结 点 与 线 的 吻 合编 辑 的 方 法 ：A、 结 点 移 动 ， 将

5、 结 点 移 动 到 线 目 标 上 。B、 使 用 线 段 求 交 ；C、 自 动 编 辑 ， 在 给 定 容 差 内 ， 自 动 求 交 并 吻 合在 一 起 。 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑 AB DC E 在 数 字 化 过 程 中 ， 常 遇 到 一 个 结 点 与 一个 线 状 目 标 的 中 间 相 交 。 由 于 测 量 或 数 字化 误 差 ， 它 不 可 能 完 全 交 于 线 目 标 上 ， 需要 进 行 编 辑 ， 称 为 结 点 与 线 的 吻 合 。 需 要 考 虑 两 种 情 况 A、 要 求 坐 标 一 致 ， 但 不 建 立

6、拓 扑 关 系 ； 如 高 架 桥 （ 不 需 打 断 ， 直 接 移 动 ） B、 不 仅 坐 标 一 致 ， 且 要 建 立 拓 扑 关 系 ； 如 道 路 交 叉 口 （ 需 要 打 断 ）无 结 点有 结 点 地理信息系统原理GIS 3） 清 除 假 结 点 （ 伪 结 点 ）第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑 有 些 系 统 要 将 这 种 假 结 点 清 除 掉 （ 如 ARC/INFO） ， 即 将 目 标 A 和 B合 并 成 一 条 ， 使 它 们 之 间 不 存 在 结 点 ;由 仅 有 两 个 线 目 标 相 关 联 的 结 点 称 为 假 结

7、 点 。 但 有 些 系 统 并 不 要 求 清 除 假 结 点 ， 如 Geostar,因 为 它 们 并 不 影响 空 间 查 询 、 分 析 和 制 图 。 地理信息系统原理GIS 2、 图 形 编 辑 包 括 用 鼠 标 增 加 或 删 除 一 个 点 、 线 、 面 实 体 ， 移 动 、旋 转 一 个 点 、 线 、 面 实 体 。1） 删 除 和 增 加 一 个 顶 点 删 除 顶 点 ， 在 数 据 库 中 不 用 整 体 删 除 与 目 标 有 关 的数 据 ， 只 是 在 原 来 存 储 的 位 置 重 写 一 次 坐 标 ， 调 整 拓 扑关 系 。 增 加 顶 点 ，

8、需 要 给 一 个 新 的 目 标 标 识 号 ， 在 新 位 置上 重 写 ， 将 原 来 的 目 标 删 除 ， 此 时 需 要 做 一 系 列 处 理 ，调 整 空 间 拓 扑 关 系 。2） 移 动 一 个 顶 点 移 动 顶 点 只 涉 及 某 个 点 的 坐 标 ， 不 涉 及 拓 扑 关 系 的 维 护 ， 较 简 单 。3） 删 除 一 段 弧 段 复 杂 ， 先 要 把 原 来 的 弧 段 打 断 ,存 储 上 原 来 的 弧 段 实际 被 删 除 ， 拓 扑 关 系 需 要 调 整 和 变 化 . 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑 j kj k

9、 a b L3L1 L2 地理信息系统原理GIS 3、 数 据 检 查 与 清 理 数 据 检 查 指 拓 扑 关 系 的 检 查 ， 结 点 是 否 匹 配 ， 是 否 存 在 悬 挂 弧 段 ， 多 边 形 是否 封 闭 ， 是 否 有 假 结 点 。 要 求 系 统 能 将 有 错 误 或 不 正 确 的 拓 扑 关 系 的 点 、 线 和 面 用 不 同 的 颜 色 和 符 号 表示 出 来 ， 以 便 于 人 工 检 查 和 修 改 。第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑 数 据 清 理 则 是 用 自 动 的 方 法 清 除 空 间 数 据 的 错 误 .

10、 例 如 给 定 一 个 结 点 吻 合 的 容 差 使 该 容 差 范 围 内 的 结 点 自 动 吻 合 在 一 起 ， 并 建 立 拓 扑 关 系 。 给 定 悬 挂 弧 段 容 差 ， 将 小 于 该 容 差 的 短 弧 自 动 删 除 。 在 Arc/info中用 Data Clean 命 令 ， 在 Geostar中 选 择 整 体 结 点 匹 配 菜 单 。 地理信息系统原理GIS 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑4、 撤 消 与 恢 复 编 辑 Undo,Redo功 能 是 必 要 的 。 但 功 能 的 实 现 是 困 难 的 。 当 撤 消 编

11、 辑 ， 即 恢 复 目 标 ，要 恢 复 目 标 的 标 识 和 坐 标 、 拓 扑 关 系 。 这 一 处 理 过 程 相 当 复 杂 . 因 此 ， 有 些 GIS不 在 图 形 编 辑 时 实 时 建 立 和 维 护 拓 扑 关 系 ， 如 Arc/Info等 ， 而在 图 形 编 辑 之 后 ， 发 Clean 或 Build命 令 重 新 建 立 拓 扑 关 系 。 这 样 ， 在 每 次 进 行任 何 一 次 编 辑 ， 都 要 重 新 Clean 或 Build， 对 用 户 不 便 。 N1 N2A2 N1 N2A2 地理信息系统原理GIS 可 设 一 捕 捉 半 径 D(通

12、 常 为 3 5个 象 素 ， 这 主 要 由 屏 幕 的 分 辩 率 和 屏 幕 的 尺 寸 决定 )。 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑1、 点 的 捕 捉设 光 标 点 为 S(x,y)， 某 一 点 状要 素 的 坐 标 为 A(X， Y)若 S和 A的 距 离 d小 于 D则 认 为 捕 捉 成 功 ， 即 认 为 找 到 的 点 是 A， 否 则 失 败 ， 继 续搜 索 其 它 点 。 乘 方 运 算 影 响 了 搜 索 的 速 度 ， 因 此 ， 把 距 离 d的 计 算 改 为 ：捕 捉 范 围 由 圆 改 为 矩 形 ， 这 可 大 大 加 快

13、 搜 索 速 度 。 地理信息系统原理GIS 2、 线 的 捕 捉 设 光 标 点 坐 标 为 S(x,y)， D为 捕 捉 半 径 ， 线 的坐 标 为 (x1,y1),(x2,y2),(xn,yn)。 通 过 计 算 S到该 线 的 每 个 直 线 段 的 距 离 d。 . 若 min(d1,d2,dn-1) D， 则 认 为 光 标 S捕 捉 到 了该 条 线 ， 否 则 为 未 捕 捉 到 。 加 快 线 捕 捉 的 速 度 的 方 法 ：1） 在 实 际 的 捕 捉 中 ， 可 每 计 算 一 个 距 离 di就 进 行一 次 比 较 ， 若 d i D， 则 捕 捉 成 功 ， 不

14、 需 再 进 行 下面 直 线 段 到 点 S的 距 离 计 算 了 。2） 把 不 可 能 被 光 标 捕 捉 到 的 线 ， 用 简 单 算 法 去 除 。3） 对 于 线 段 也 采 用 类 似 的 方 法 处 理 。4） 简 化 距 离 公 式 ： 点 S(x,y)到 直 线 段 (x1,y1),(x2,y2)的 距 离 d的 计算 公 式 为 ： 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑 简 化 为 ： 地理信息系统原理GIS 3、 面 的 捕 捉 实 际 上 就 是 判 断 光 标 点 S(x,y)是 否 在 多 边 形 内 ，若 在 多 边 形 内 则 说

15、明 捕 捉 到 。 判 断 点 是 否 在 多 边 形 内 的 算 法 主 要 有 垂 线 法 或 转 角法 。 垂 线 法 的 基 本 思 想 是 从 光 标 点 引 垂 线 (实 际 上 可 以是 任 意 方 向 的 射 线 )， 计 算 与 多 边 形 的 交 点 个 数 。 若 交 点 个 数 为 奇 数 则 说 明 该 点 在 多 边 形 内 ； 若 交 点个 数 为 偶 数 ， 则 该 点 在 多 边 形 外 。 加 快 速 度 的 方 法 ：1） 找 出 该 多 边 形 的 外 接 矩 形 ， 若 光 标 点 落 在 该 矩 形 中 ， 才 有 可 能 捕 捉 到 该 面 ， 否

16、 则 放 弃 对 该 多 边 形 的 进一 步 计 算 和 判 断 。2） 对 不 可 能 有 交 点 的 线 段 应 通 过 简 单 的 坐 标 比 较 迅速 去 除 。3） 运 用 计 算 交 点 的 技 巧 。 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑 地理信息系统原理GIS 4、 图 形 编 辑 的 数 据 组 织 空 间 索 引 为 加 速 检 索 ， 需 要 分 层 建 索 引 ， 主 要 方 法 有 格 网 索 引 和 四 叉 树 索 引 。 1） 格 网 索 引 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑a、 每 个 要 素 在 一 个

17、 或 多 个 网 格 中b、 每 个 网 格 可 含 多 个 要 素c、 要 素 不 真 正 被 网 格 分 割 ， 格 网 号(Peano或 Morton) 空 间 对 象 空 间 对 象 格 网 号(Peano或 Morton )对 象 索 引空 间 索 引 地理信息系统原理GIS 2） 四 叉 树 索 引 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-1 图 形 编 辑线 性 四 叉 树 和 层 次 四 叉 树 都 可 以 用 来 进 行 空 间 索 引 。 5 7 13 154 6 12 141 3 80 2Peano码 Side 空 间 对 象0 4 E0 2 D 1 1 A4 1 F

18、8 2 C15 1 B,GCA B GFD EA、 线 性 四 叉 树 ， 先 采 用 Morton或 Peano码 ，再 根 据 空 间 对 象 覆 盖 的 范 围 进 行 四 叉 树 分 割 。B、 层 次 四 叉 树 ， 需 要 记 录 中 间 结 点 和 父 结 点与 子 结 点 之 间 的 指 针 ， 若 某 个 地 物 覆 盖 了 哪个 中 间 结 点 ， 还 要 记 录 该 空 间 对 象 的 标 识 。0 E 0 D1 A 44 F 8 C 1215 GB 层 1边 长 4层 2边 长 2层 3边 长 1 建 立 了 索 引 文 件 后 的 图 形 编 辑 ， 不 仅 要 修

19、改 原 始 的 空 间 数 据 ， 而 且 要修 改 相 关 的 索 引 文 件 。 地理信息系统原理GIS 5-2 拓 扑 关 系 的 自 动 建 立 地理信息系统原理GIS 5-2 拓 扑 关 系 的 自 动 建 立第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 a1 a2 N1 N2 N3N4a3a1 a2 N1 N2 N3 a1 a2 N1 N2 N3N4a3 a4(b)(a) (c)结 点 -弧 段 表Oid 起 结 点 终 结 点a1a2 N1N2 N2N3 Oid 弧 段 号N1N2N3 a1a1,a2a2弧 段 -结 点 表1、 在 图 形 采 集 和 编 辑 中 实 时 建 立 Oi

20、d 起 结 点 终 结 点a1a2a3 N1N2N2 N2N3N4 Oid 弧 段 号N1N2N3N4 a1a1,a2,a3a2a3Oid 起 结 点 终 结 点a1a2a3a4 N1N2N2N4 N2N3N4N3 Oid 弧 段 号N1N2N3N4 a1a1,a2,a3a2,a4a3,a4 2、 在 图 形 采 集 和 编 辑 之 后 自动 建 立 ， 其 基 本 原 理 与 前 类 似 。 地理信息系统原理GIS 1、 链 的 组 织 1） 找 出 在 链 的 中 间 相 交 的 情 况 ， 自 动 切 成 新 链 ； 2） 把 链 按 一 定 顺 序 存 储 ， 并 把 链 按 顺 序

21、编 号 。 2、 结 点 匹 配 1） 把 一 定 限 差 内 的 链 的 端 点 作 为 一 个 结 点 ， 其 坐 标 值 取 多 个端 点 的 平 均 值 。 2） 对 结 点 顺 序 编 号 。 3、 检 查 多 边 形 是 否 闭 合 通 过 判 断 一 条 链 的 端 点 是 否 有 与 之 匹 配 的 端 点 来 进 行 . 5-2 拓 扑 关 系 的 自 动 建 立第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 多 边 形 不 闭 合 的 原 因 ：1） 由 于 结 点 匹 配 限 差 的 问 题 ， 造 成 应 匹 配 的 端 点 未 匹 配 ；2） 由 于 数 字 化 误 差 较

22、大 ， 或 数 字 化 错 误 ， 这 些 可 以 通 过 图形 编 辑 或 重 新 确 定 匹 配 限 差 来 确 定 。3） 还 可 能 这 条 链 本 身 就 是 悬 挂 链 ， 不 需 参 加 多 边 形 拓 扑 ，这 种 情 况 下 可 以 作 一 标 记 ， 使 之 不 参 加 下 一 阶 段 拓 扑 建 立多 边 形 的 工 作 。 地理信息系统原理GIS 4、 建 立 多 边 形 1） 概 念a、 顺 时 针 方 向 构 多 边 形 ： 指 多 边 形 是 在 链 的 右侧 。b、 最 靠 右 边 的 链 ： 指 从 链 的 一 个 端 点 出 发 ， 在这 条 链 的 方 向

23、 上 最 右 边 的 第 一 条 链 。 右 图 中 a的最 右 边 的 链 为 d c、 多 边 形 面 积 的 计 算 5-2 拓 扑 关 系 的 自 动 建 立第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 当 多 边 形 由 顺 时 针 方 向 构 成 时 ， 面 积 为 正 ； 反 之 ， 面 积 为 负 。 地理信息系统原理GIS 2） 建 立 多 边 形 的 基 本 过 程 1 顺 序 取 一 个 结 点 为 起 始 结 点 ， 取 完 为 止 ； 取 过 该 结 点 的 任 一 条 链 作 为 起 始 链 。2 取 这 条 链 的 另 一 结 点 ， 找 这 个 结 点 上 ， 靠 这

24、 条 链 最 右 边 的 链 ， 作 为 下 一 条 链 。3 是 否 回 到 起 点 ： 是 ， 已 形 成 一 多 边 形 ， 记 录 之 ， 并 转 4 ； 否 ， 转 2 。4 取 起 始 点 上 开 始 的 ， 刚 才 所 形 成 多 边 形 的 最 后 一 条 边 作 为 新 的 起 始 链 ， 转 2 ； 若这 条 链 已 用 过 两 次 ， 即 已 成 为 两 个 多 边 形 的 边 ， 则 转 1 。 5-2 拓 扑 关 系 的 自 动 建 立第 五 章 空 间 数 据 的 处 理例 ：1 从 P 1开 始 ， 起 始 链 定 为 P1P2,从 P2点 算 起 ， P1P2最

25、 右 边 的链 为 P2P5； 从 P5算 起 ， P2P5最 右 边 的 链 为 P5P1,.形 成 的多 边 形 为 P1P2P5P1。2 从 P1开 始 ， 以 P1P5为 起 始 链 ， 形 成 的 多 边 形 为 P1P5P4P1。3 从 P1开 始 ， 以 P1P4为 起 始 链 ,形 成 的 多 边 形 为 P1P4P3P2P1。4 这 时 P1为 结 点 的 所 有 链 均 被 使 用 了 两 次 ， 因 而 转 向 下一 个 结 点 P2， 继 续 进 行 多 边 形 追 踪 ， 直 至 所 有 的 结 点 取 完 。共 可 追 踪 出 五 个 多 边 形 ， 即 A1、 A

26、2、 A3、 A4、 A5。 地理信息系统原理GIS 5、 岛 的 判 断 找 出 多 边 形 互 相 包 含 的 情 况 .1 、 计 算 所 有 多 边 形 的 面 积 。2 、 分 别 对 面 积 为 正 的 多 边 形 和 面 积 为 负 的 多 边 形 排 序 。3 、 从 面 积 为 正 的 多 边 形 中 ， 顺 序 取 每 个 多 边 形 ， 取 完 为 止 。 若 负 面 积 多 边 形 个 数为 0， 则 结 束 。4 、 找 出 该 多 边 形 所 包 含 的 所 有 面 积 为 负 的 多 边 形 ， 并 把 这 些 面 积 为 负 的 多 边 形 加入 到 包 含 它

27、 们 的 多 边 形 中 ， 转 3 。正 面 积 多 边 形 包 含 的 负 面 积 多 边 形 是 关 键 .1 、 找 出 所 有 比 该 正 面 积 多 边 形 面 积 小 的 负 面 积 多 边 形 。 2 、 用 外 接 矩 形 法 去 掉 不 可 能 包 含 的 多 边 形 。 即 负 面 积 多 边 形 的 外 接 矩 形 不 和 该 正面 积 多 边 形 的 外 接 矩 形 相 交 或 被 包 含 时 ， 则 不 可 能 为 该 正 面 积 多 边 形 包 含 。3 、 取 负 面 积 多 边 形 上 的 一 点 ， 看 是 否 在 正 面 积 多 边 形 内 ， 若 在 内

28、 ， 则 被 包 含 ； 若在 外 ， 则 不 被 包 含 。6、 确 定 多 边 形 的 属 性多 边 形 以 内 点 标 识 。 内 点 与 多 边 形 匹 配 后 ,内 点 的 属 性 常 赋 于 多 边 形 . 5-2 拓 扑 关 系 的 自 动 建 立第 五 章 空 间 数 据 的 处 理单 多 边 形 被 追 踪 两 次 p1 p2p3p1,p2,p3, -p1,-p2,-p3, 地理信息系统原理GIS 5-3 坐 标 变 换 地理信息系统原理GIS 1、 比 例 尺 变 换 ： 乘 系 数2、 变 形 误 差 改 正 ： 通 过 控 制 点 利 用 高 次 变 换 、 二 次 变

29、 换 和 仿 射 变 换 加 以 改 正3、 坐 标 旋 转 和 平 移 即 数 字 化 坐 标 变 换 ， 利 用 仿 射 变 换 改 正 。4、 投 影 变 换 ： 三 种 方 法 。第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-3 坐 标 变 换几何纠正 返 回 地理信息系统原理GIS (对 数 字 化 后 坐 标 系 进 行 转 换 ； 对 图 纸 变 形 误 差 进 行 改 正 ) 其 中 A、 B代 表 二 次 以 上 高 次 项 之 和 。 上 式 是 高 次 曲 线 方 程 ， 符 合 上 式 的 变换 称 为 高 次 变 换 。 式 中 有 12个 未 知 数 ， 所 以 在

30、进 行 高 次 变 换 时 ， 需 要 有 6对以 上 控 制 点 的 坐 标 和 理 论 值 ， 才 能 求 出 待 定 系 数 。第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-3 坐 标 变 换1、 高 次 变 换2、 二 次 变 换 当 不 考 虑 高 次 变 换 方 程 中 的 A和 B时 ， 则 变 成 二 次 曲 线 方 程 ， 称 为 二 次 变 换 。 二 次 变 换 适 用 于 原 图 有 非 线 性 变 形 的 情 况 ， 至 少 需 要 5对 控 制点 的 坐 标 及 其 理 论 值 ， 才 能 解 算 待 定 系 数 。 地理信息系统原理GIS 3、 仿 射 变 换 实

31、质 是 两 坐 标 系 间 的 旋 转 变 换 。 设 图 纸 变 形 引 起 x,y两 个 方 向 比 例 尺 不 同 ， 当 x,y比 例 尺 相 同 时 ， 为 相 似 变 换 。第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-3 坐 标 变 换特 性 ： 直 线 变 换 后 仍 为 直 线 ； 平 行 线 变 换 后 仍 为 平 行 线 ； 不 同 方 向 上 的 长 度 比 发 生 变 化 。 求 解 上 式 中 的 6个 未 知 数 ， 需 不 在 一 直 线 上 的 3对 已 知 控 制点 ， 由 于 误 差 ， 需 多 余 观 测 ， 所 以 ， 用 于 图 幅 定 向 至 少 需

32、 要四 对 控 制 点 。 返 回 地理信息系统原理GIS 1、 解 析 变 换 法 1） 反 解 变 换 法 (又 称 间 接 变 换 法 ) 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-3 坐 标 变 换 假 定 原 图 点 的 坐 标 为 x,y(称 为 旧 坐标 )， 新 图 点 的 坐 标 为 X， Y(称 为 新坐 标 )， 则 由 旧 坐 标 变 换 为 新 坐 标 的基 本 方 程 式 为 ： 2） 正 解 变 换 法 (又 称 直 接 变 换 法 ) 地理信息系统原理GIS 2、 数 值 变 换 法 利 用 若 干 同 名 数 字 化 点 （ 对 同 一 点 在 两 种 投影

33、 中 均 已 知 其 坐 标 的 点 ） ， 采 用 插 值 法 、 有 限 差分 法 或 多 项 式 逼 近 的 方 法 ， 即 用 数 值 变 换 法 来 建立 两 投 影 间 的 变 换 关 系 式 。 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-3 坐 标 变 换例 如 ， 采 用 二 元 三 次 多 项 式 进 行 变 换 : 通 过 选 择 10个 以 上 的 两 种 投 影 之 间 的 共 同 点 ， 并 组 成 最 小 二 乘 法 的 条 件式 ， 进 行 解 算 系 数 。 X,Y x,y 地理信息系统原理GIS 3、 数 值 解 析 变 换 法 当 已 知 新 投 影 的

34、公 式 ， 但 不 知 原 投 影 的 公 式 时 ， 可 先 通 过 数 值 变 换 求 出 原投 影 点 的 地 理 坐 标 ， ， 然 后 代 入 新 投 影 公 式 中 ， 求 出 新 投 影 点 的 坐 标 。 即 ： 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-3 坐 标 变 换 地理信息系统原理GIS 5-4 数 据 压 缩 与 光 滑 地理信息系统原理GIS 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-4 数 据 压 缩 与 光 滑图 形 显 示 输 出数 据 存 储 数 据 压 缩 光 滑矢 量 数 据 压 缩道 格 拉 斯 普 克 法垂 距 法光 栏 法栅 格 数 据 压

35、缩游 程 编 码 链 状 编 码四 叉 树 编 码 地理信息系统原理GIS 是 假 设 曲 线 为 一 组 离 散 点 构 成 ， 寻 找 形 式 较 简 单 、 性 能 良 好 的 曲 线 解 析 式 。第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-4 数 据 压 缩 与 光 滑插 值 方 式 ： 曲 线 通 过 给 定 的 离 散 点 。 如 拉 格 朗 日 插 值 ， 三 次 样 条 曲 线逼 近 方 式 ： 曲 线 尽 量 逼 近 给 定 离 散 点 。 如 贝 塞 尔 和 B样 条 曲 线 。 地理信息系统原理GIS 一 、 矢 量 向 栅 格 转 换 第 五 章 空 间 数 据 的

36、处 理 5-5 空 间 数 据 格 式 转 换 二 、 栅 格 向 矢 量 转 换 地理信息系统原理GIS 5-6 空 间 插 值 地理信息系统原理GIS 空 间 插 值 :内 插 :在 已 观 测 点 的 区 域 内 估 算 未 观 测 点 的 数 据 的 过 程 ；外 推 :在 已 观 测 点 的 区 域 外 估 算 未 观 测 点 的 数 据 的 过 程 预 测 。第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-6 空 间 插 值首 先 假 定 任 何 重 要 的 变 化 都 发 生 在 区 域 的 边 界 上 ，边 界 内 的 变 化 则 是 均 匀 的 、 同 质 的 。 边 界 内 插

37、 的 方 法 之 一 是 泰 森 多 边 形 法 。 泰 森 多 边 形法 的 基 本 原 理 是 ， 未 知 点 的 最 佳 值 由 最 邻 近 的 观 测 值产 生 。 内 插 外 推 地理信息系统原理GIS 是 一 种 多 项 式 回 归 分 析 技 术 。 多 项 式 回 归 的 基 本 思 想 是 用 多 项 式 表 示 线 或面 ， 按 最 小 二 乘 法 原 理 对 数 据 点 进 行 拟 合 ， 拟 合 时 假 定 数 据 点 的 空 间 坐 标 X、Y为 独 立 变 量 ， 而 表 示 特 征 值 的 Z坐 标 为 因 变 量 。 1、 当 数 据 为 一 维 时 ， 1）

38、线 性 回 归 :第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-6 空 间 插 值2） 二 次 或 高 次 多 项 式 ： 2、 数 据 是 二 维 的二 元 二 次 或 高 次 多 项 式 地理信息系统原理GIS 利 用 局 部 范 围 内 的 已 知 采 样 点的 数 据 内 插 出 未 知 点 的 数 据 。第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-6 空 间 插 值 1、 线 性 内 插 将 内 插 点 周 围 的 3个 数 据 点 的 数 据 值 带 入 多 项 式 ， 即 可 解 算 出 系 数 a 0、 a1、 a2 。2、 双 线 性 多 项 式 内 插 将 内 插 点 周 围

39、 的 4个 数 据 点 的 数 据 值带 入 多 项 式 ， 即 可 解 算 出 系 数 a0、 a1、a2、 a3 。当 数 据 是 按 正 方 形 格 网 点 布 置 : 地理信息系统原理GIS 3、 双 三 次 多 项 式 （ 样 条 函 数 ） 内 插 是 一 种 分 段 函 数 ,每 次 只 用 少 量 的 数 据 点 ， 故 内 插 速 度 很 快 ； 样 条 函 数 通过 所 有 的 数 据 点 ， 故 可 用 于 精 确 的 内 插 ； 可 用 于 平 滑 处 理 。 双 三 次 多 项 式 内 插 的 多 项 式 函 数 为 ： 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-6

40、 空 间 插 值将 内 插 点 周 围 的 16个 点 的 数 据 带 入 多 项 式 ， 可 计 算 出 所 有 的 系 数 。 16个 点 地理信息系统原理GIS 在 局 部 范 围 （ 或 称 窗 口 ） 内 计 算 n个 数 据 点 的 平均 值 . 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-6 空 间 插 值 二 维 平 面 的 移 动 平 均 法 也 可 用 相 同 的 公 式 ， 但 位 置 Xi应 被 坐 标 矢 量Xi代 替 。 窗 口 的 大 小 对 内 插 的 结 果 有 决 定 性 的 影 响 。 小 窗 口 将 增 强 近 距 离 数 据 的 影 响 ； 大 窗 口

41、 将 增 强 远 距 离 数 据 的影 响 ， 减 小 近 距 离 数 据 的 影 响 。加 权 移 动 平 均 法 : i是 采 样 点 i对 应 的 权 值 加 权 平 均 内 插 的 结 果 随 使 用 的 函 数 及 其 参 数 、 采 样 点 的 分 布 、 窗 口 的 大 小等 的 不 同 而 变 化 。 通 常 使 用 的 采 样 点 数 为 68点 。 对 于 不 规 则 分 布 的 采 样 点 需要 不 断 地 改 变 窗 口 的 大 小 、 形 状 和 方 向 ， 以 获 取 一 定 数 量 的 采 样 点 。 当 观 测 点 的 相 互 位 置 越 近 ， 其 数 据 的

42、 相 似 性 越 强 ； 当 观 测 点 的 相 互 位 置 越远 ， 其 数 据 的 相 似 性 越 低 。 地理信息系统原理GIS 5-7 图 形 的 裁 剪 、 合 并 和 图 幅 接 边 地理信息系统原理GIS -开 窗 处 理 1、 方 式 ： 正 窗 ： 提 取 窗 口 内 的 数 据 。 开 负 窗 ： 提 取 窗 口 外 的 数 据 子 集 。 矩 形 窗 和 多 边 形 窗 。 2、 算 法 ： 包 括 点 、 线 、 面 的 窗 口 裁 剪 -计 算 机 图 形 学 。 不 规 则 多 边 形 开 窗 -相 当 于 多 边 形 叠 置 处 理 。 5-7 图 形 的 裁 剪

43、 、 合 并 和 图 幅 接 边第 五 章 空 间 数 据 的 处 理-数 据 文 件 合 并 一 幅 图 内 的 多 层 数 据 合 并 在 一 起 ; 或 将 相 邻 的 多 幅 图 的 同 一 层 数 据 合 并 . 涉 及 到 空 间 拓 扑 关 系 的 重 建 。 对 于 多 边 形 ， 由 于 同 一 个 目 标 在 两 幅 图 内 已 形 成 独 立 的 多 边 形 ， 合 并 时 ， 去 除 公 共 边 界 ， 属 性 合 并 ， 具 体 算 法 ， 删 去 共同 线 段 。 实 际 处 理 过 程 是 先 删 除 两 个 多 边 形 ， 解 除 空 间 关 系 后 ， 删 除

44、 公 共 边 ，再 重 建 拓 扑 。pL1p A A pL1p A A pL1p A A去 除公 共 边 界 属 性合 并 地理信息系统原理GIS 形 成 无 缝 数 据 库几 何 裂 缝 ： 指 由 数 据 文 件 边 界 分 开 的 一 个 地 物 的 两 部 分 不 能 精 确 地 衔 接 。 -几 何 接 边逻 辑 裂 缝 ： 同 一 地 物 地 物 编 码 不 同 或 具 有 不 同 的 属 性 信 息 ， 如 公 路 的 宽 度 ，等 高 线 高 程 等 。 -逻 辑 接 边 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-7 图 形 的 裁 剪 、 合 并 和 图 幅 接 边2、

45、几 何 接 边 人工接 边接 边1、 识 别 或 提 取 相 邻 图 幅 。 -要 求 图 幅 编 号 合 理 31 32 3321 22 2311 12 13直 接 移 动 ， 突 变 回 缩 2-3个 点减 少 突 变 地理信息系统原理GIS 3、 逻 辑 接 边 第 五 章 空 间 数 据 的 处 理 5-7 图 形 的 裁 剪 、 合 并 和 图 幅 接 边1） 检 查 同 一 地 物 在 相 邻 图 幅 的 地 物 编 码 和 属 性 值 是 否 一 致 ， 不 一 致 ， 进 行 人工 编 辑 。2） 将 同 一 地 物 在 相 邻 图 幅 的 空 间 数 据 在 逻 辑 上 连 在 一 起 。A3 AA1 A2 Oid 指 针A1 A Oid 指 针A2 A Oid 指 针A3 A Oid 指 针A A1A2A3图 3图 2图 1 总 目 标 文 件a、 索 引 文 件 ， 建 立 双 向 指 针 。 b、 关 键 字 ， 空 间 操 作 的 方 法 。 逻 辑 接 边Oid KeyA1 A Oid KeyA2 A Oid KeyA3 A图 3图 2图 1