空间数据处理ppt课件

第五章空间数据处理，1。空间数据处理的目的是消除数字误差。解决了尺度不均匀、投影不均匀、数据格式不均匀、数据冗余、数据表达不连续和图形边缘连接等问题。并为空间数据存储和应用创造条件。第5章空间数据处理，第5章空间数据处理，5-3坐标转换，5-1图形编辑，5-2自动建立拓扑关系，5-7图形切割，合并和绘制边连接，5-6空间插值，5-4数据压缩和平滑，5-5空间数据格式转换，2空间数据处理内容，5-1图形编辑，图形编辑是一个交互式处理过程，要求地理信息系统具有图形编辑功能：1)友好的人机界面，即操作灵活、易于理解、反应迅速等。2)具有修改几何数据和属性代码的功能，如添加、删除和修改点、线、面等。3)具有分层显示和窗口操作功能，方便用户使用。第五章空间数据的处理。图形编辑也称为数据编辑和数字编辑。它是指地图数据的数字化数据的编辑和处理。其主要目的是纠正数据错误并相应地纠正图形。5-1图形编辑，1。编辑操作，1)节点捕捉或节点匹配，节点遮挡，节点回声。方法：移动节点，用鼠标将另外两点移动到另一点；B、用鼠标拖动框架，用鼠标拖动矩形，通过查找节点的中间坐标，将落入矩形的节点坐标匹配一致；C、找到交点，找到两条直线的交点或其延长线的交点作为匹配节点；在给定吻合公差或咬合距离的情况下，当图形被数字化时或之后，自动匹配将公差内的节点自动吻合成一个点。第五章空间数据处理，5-1图形编辑。通常，如果节点容差设置合理，大多数节点可以匹配在一起，但在某些情况下，前三种方法需要用于手动编辑。(1)节点编辑，(2)与线匹配的节点，编辑方法：a、节点移动，将节点移动到线目标。b、用线段寻找交点；自动编辑，在给定的公差范围内，自动相交并匹配在一起。第五章空间数据的处理，5-1图形编辑，A，B，D，C，E，A，B，D，C，E，在数字化的过程中，经常会遇到一个节点与一个线性目标的中间相交。由于测量或数字化误差，不可能完全跨越线目标，需要进行编辑，称为交点与线重合。需要考虑两种情况A，要求坐标一致，但不建立拓扑关系；例如，高架桥(无中断直接移动)B，不仅坐标一致，而且拓扑关系也应建立；例如，在道路交叉口(需要中断)，无节点，有节点，3)删除假节点(伪节点)，第5章空间数据处理，5-1图形编辑，一些系统将删除此类假节点(如ARC/INFO)，即合并目标a和b为一，使它们之间没有节点；仅与两个线目标相关联的节点被称为假节点。但是，有些系统不需要删除假节点，如Geostar，因为它们不影响空间查询、分析和映射。图形编辑，包括用鼠标添加或删除点、线或面实体，移动和旋转点、线或面实体。1)删除并添加一个顶点以删除该顶点。不是删除数据库中与目标整体相关的数据，而是在原始存储位置重写一次坐标，以调整拓扑关系。要添加顶点，您需要给一个新的目标标识号，在一个新的位置重写它，并删除原始目标。这时，需要做一系列的处理来调整空间拓扑关系。2)移动顶点移动顶点只涉及某一点的坐标，不涉及拓扑关系的维护，相对简单。3)删除弧段很复杂。首先，原始弧段应该中断。存储在存储器中的原始弧段实际上已被删除。拓扑关系需要调整和改变。第5章：空间数据处理，5-1图形编辑、J，K、J，K、A，B，L3，L1，L2，3。D要求系统能够用不同的颜色和符号显示拓扑关系错误或不正确的点、线、面，以便人工检查和修改。第五章空间数据处理、5-1图形编辑和数据清理是消除空间数据错误的自动方法。例如，给定节点匹配的容差，容差范围内的节点会自动匹配在一起，并建立拓扑关系。给定悬挂弧段的公差，小于公差的短弧将被自动删除。使用弧线/信息中的数据清理命令，选择Geostar中的整体节点匹配菜单。第5章空间数据处理，5-1图形编辑，4、撤销和重做编辑撤销，重做功能是必要的。但是功能的实现是困难的。当编辑被撤消时，即目标被恢复时，目标的标识、坐标和拓扑关系应该被恢复。这个过程相当复杂。因此，一些地理信息系统在图形编辑过程中不能实时建立和维护拓扑关系，如弧/信息等。但是，在图形编辑之后，通过发出清除或构建命令来重新建立拓扑关系。这样，每次编辑时，都必须重新清理或构建，这对用户来说很不方便。N1，N2，A2，N1，N2，A2，2，关键算法，可以设置一个捕获半径d(通常为3 5个像素，这主要由屏幕的分辨率和屏幕的大小决定)。第五章空间数据处理，5-1图形编辑，1。点捕捉。将光标点设置为S(x，y)，点状元素的坐标设置为A(X，y)。如果S和A之间的距离D小于D，则认为捕获成功，即找到的点是A。否则，将继续搜索其他点。功率计算影响搜索速度，因此，距离d的计算改为：捕捉范围由圆形改为矩形，可以大大加快搜索速度。2，线捕捉，设置光标坐标为S(x，y)，D为捕捉半径，线坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(xn，yn)。通过计算从S到直线的每个直线段的距离D。如果敏(D1，D2，dn-1) d，则认为光标s已经捕获了该行，否则它不会被捕获。加速线捕获的方法：1)在实际捕获中，可以对计算的每一个距离di进行比较。如果di d，则捕获成功，并且不需要计算从下面的直线段到点s的距离。2)用简单的算法删除光标不能捕获的行。3)线段采用类似的方法。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：第五章空间数据处理，5-1图形编辑，简化为：3、表面捕捉，实际上是判断光标点S(x，y)是否在多边形内，如果在多边形内，就意味着它被捕捉了。判断一个点是否在多边形中的算法主要有垂直线法和角点法。垂直法的基本思想是从光标点(实际上它可以是任何方向的光线)画出垂线，并计算与多边形相交的次数。如果交点的数量是奇数，则该点在多边形内。如果交点的数量是偶数，则该点在多边形之外。加快速度的方法：1)找出多边形的边界矩形，如果光标点落在矩形内，就有可能捕捉到人脸，否则就放弃对多边形的进一步计算和判断。2)不能有交点的线段应通过简单坐标快速移除。3)运用计算交点的技巧。第五章空间数据处理，5-1图形编辑和4。图形编辑的数据组织-空间索引。为了加快检索速度，需要分层建立索引。主要方法有网格索引和四叉树索引。1)网格索引，第5章空间数据的处理，5-1图形编辑，A，一个或多个网格中的每个元素B，每个网格可以包含多个元素C，没有真正被网格划分的元素，对象索引，空间索引，2)四叉树索引、第5章空间数据处理、5-1图形编辑、线性四叉树和分层四叉树都可以用于空间索引。首先使用a、b、g、f、d、e、a、线性四叉树、莫顿或阿砣码，然后根据空间对象的覆盖范围进行四叉树分割。b、分层四叉树，需要记录父节点和子节点之间的中间节点和指针，如果一个特征覆盖了哪一个中间节点索引文件建立后，图形编辑不仅要修改原始空间数据，还要修改相关的索引文件。5-2拓扑关系的自动建立，5-2拓扑关系的自动建立，1，点-线拓扑关系的自动建立，第5章空间数据的处理，a1，a2，n1，N2，n3，n4，a3，a1，a2，n1，N2，n3，a1，a2，n1，N2，n3，n4，a3，a4，(b)、(a)、(c)，节点-弧段表，弧段-节点表，1，图形采集和编辑中的实时建立，2，图形采集和编辑后的自动建立，其中(1)组织2)按一定的顺序储存链条，并按顺序编号。2.节点匹配1)以某一公差范围内的链端点为节点，其坐标值取多个端点的平均值。2)按顺序给节点编号。3.通过判断链的端点是否有匹配的端点来检查多边形是否闭合。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)由于节点匹配公差的问题，应该匹配的端点不匹配；2)由于较大的数字误差或数字误差，这些可以通过图形编辑或重新确定匹配容差来确定。3)链本身也可能是一个悬挂链，不需要参与多边形拓扑。在这种情况下，可以做一个标记来阻止它参与拓扑构建的下一阶段。(1)概念A:顺时针构建多边形：多边形在链的右侧。b、最右边的链条：指从链条的一端开始朝该链条方向的最右边的第一条链条。右图中最右边的A链是dc，计算多边形面积，自动建立5-2拓扑关系，以及第5章空间数据的处理。当多边形顺时针形成时，面积为正。相反，面积是负的。和，2)建立多边形的基本过程，1顺序以一个节点为起始节点，取出；将通过该节点的任何链作为起始链。取该链的另一个节点，找到该节点上最右边的链作为下一个链。3是否返回起点：是，多边形已经形成，记录并转向4；不，转2号。4将刚从起点开始形成的多边形的最后一条边作为新的起点链，然后转向2；如果该链已被使用两次，即已成为两个多边形的边，则旋转1。5-2拓扑关系的自动建立，第5章空间数据的处理，示例：1从P1开始，起始链是P1P2，从P2开始，P1P2最右边的链是P2P5；从P5开始，P2P5最右边的链是P5P1，并且形成的多边形是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，使用P1P4作为起始链，形成的多边形为P1P4P3P2P1。此时，以P1为节点的所有链已经被使用了两次，因此它们转向下一个节点P2并继续多边形跟踪，直到所有节点都被占用。总共可以追踪五个多边形，即A1、A2、A3、A4和A5。判断岛屿，找出多边形的相互包含。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进行排序。3.从面积为正的多边形开始，依次取每个多边形，直到完成。如果负面积多边形数为0，则结束。4.找到多边形中包含负面积的所有多边形，将这些负面积的多边形添加到包含它们的多边形中，然后转到3。关键是包含在正面积多边形中的负面积多边形。1.查找所有小于正面积多边形的负面积多边形。2.使用外部矩形方法移除不能包含的多边形。也就是说，当负面积多边形的外接矩形不与正面积多边形的外接矩形相交或不包括在正面积多边形的外接矩形中时，不可能包括正面积多边形。3.在负面积多边形上取一个点，看看它是否在正面积多边形内，如果是，它将被包括在内。如果在外面，则不包括在内。6.确定多边形的属性。确定多边形的内部点。内部点与多边形匹配后，内部点的属性通常会分配给多边形。5-2拓扑关系自动建立。第五章空间数据处理，单个多边形被跟踪两次，P1，p2，P3，P1，p2，P3，-P1，-p2，-P3，5-3坐标变换，1。地图数据的坐标转换，1。比例变换：乘法因子2，变形误差校正：使用高阶变换、二次变换和仿射变换的控制点校正3。坐标旋转和平移是数字坐标变换，通过仿射变换进行校正。4.投影变换：三种方法。第五章空间数据处理，5-3坐标转换，几何校正，返回，2，几何校正(数字化坐标系转换；图变形误差的校正)，其中A和B代表两次或多次的高阶项的总和。上述方程是高阶曲线方程，符合上述方程的变换称为高阶变换。公式中有12个未知数，因此在进行高阶变换时，需要6对以上控制点的坐标和理论值才能得到待定系数。第五章空间数据的处理，5-3坐标变换，1，高阶变换，2，二次变换当不考虑高阶变换方程中的A和B时，它们变成二次曲线方程，称为二次变换。二次变换适用于原始图像具有非线性变形的情况。求解待定系数至少需要5对控制点坐标及其理论值。仿射变换的本质是两个坐标系之间的旋转变换。假设由于拉伸变形，x和y方向的比例不同。当x和y的比例相同时，这是一个相似的变换。第五章空间数据的处理，5-3坐标变换，特点：经直线变换后仍然是一条直线；平行线经过变换后仍然是平行线；不同方向的长度比发生变化。需要3对不在一条直线上的已知控制点来解决上述公式中的6个未知数。由于错误，需要进行冗余观察。因此，地图定向至少需要4对控制点。在第5章，空间数据处理，5-3坐标变换中，假设原始点的坐标是x，y(称为旧坐标)，新点的坐标是x，y(称为新坐标)，将旧坐标变换成新坐标的基本方程是：2)正解变换(也称为直接变换)，2，数值变换， 使用多个同名的数字点(两个投影中同一点的坐标已知的点)，采用插值法、有限差分法或多项式逼近法，即采用数值变换法建立两个投影之间的变换关系。 第5章空间数据处理，5-3坐标变换，例如，使用二进制三次多项式变换：通过在两个投影之间选择10个以上的公共点并形成最小二乘法的条件表达式来计算系数。在数值解析变换方法中，当新投影的公式已知，而原始投影的公式未知时，可以通