第3章 空间数据的处理.ppt

1、第三章 空间数据的处理,空间数据处理： 是GIS的重要功能之一；取决于原始数据的特点和用户要求；一般包括：数据变换、数据重构、数据提取等。 数据变换：数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换。如几何纠正；投影变换；辐射纠正等。 数据重构：从一种格式到另一种格式的转换。如格式转化，类型转换等。 数据提取：对数据进行有条件的提取。如窗口提取，空间内插等。,3.1 空间数据的坐标变换,实质：建立两个平面点之间的一一对应关系。 转换的诱因,一、几何纠正 目的：数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的纠正。 仿射变换：假设地图在x、y方向的变形都不相同，而进行的变换。具有图纸变形的纠正功能。 坐标变换公式

2、：,简化公式,待定系数的确定原理： 通过4个（至少3个）控制点，用最小二乘原理确定。 二、投影变换 地图来源于不同的投影时。方法有： （1）正解变换：直接建立（x，y）到（X，Y）的解析关系式； （2）反解变换： （x，y）到（B，L）再到另一投影的（X，Y）； （3）数值变换：通过若干同名点，用待定系数等方法；,3.2 空间数据结构的转换,一、矢量向栅格的转换 基于弧段文件的栅格化方法 （1）数据管理（矢量数据的栅格条带分割）,（2）转换 计算（x，yI，J）,2. 基于多边形数据的栅格化方法 （1）检验夹角之和,（2）检验交点数,二、栅格向矢量的转换,基于图象数据的矢量化方法,（1）二值化

3、 在最大与最小灰度间定义一个阈值，大于阈值赋1，否则0 （2）细化 使每条线只保留代表其轴线的单个栅格宽度，称为“剥皮”。 从边缘向内剥皮时，注意不要剥去会导致线段不连通的栅格。,（3）跟踪： 将细化后的栅格整理成线段，并以矢量形式存储特征栅格中心点的坐标。 从左上角开始，按8临域搜索相邻点，并记录节点坐标。,2. 基于再生栅格数据的矢量化方法 （1）识别外边界 （2）追踪外边界,3.3 多源空间数据的融合,多源数据： 地理数据的多语义性，多时空性，多尺度性，获取手段、存储格式的多样性，数据模型与结构的差异。 一、遥感与GIS数据的结合 用遥感影响辅助GIS获取和更新数据。 （1）遥感图象与图

4、形的融合 生成影像地图：有数学基础，既有丰富得光谱信息和几何信息，又有行政界线和属性信息，可视化效果较好。 （2）遥感数据与DEM的融合 有助于提高遥感图像的校正精度与分类精度。 （3）遥感图象与DRG融合 快速发现已变换的区域，更新GIS库。,二、不同格式数据的融合 不同的GIS软件使用不同的空间数据格式： ESRI公司：ARC /INFO Coverage,ArcShape files,E00格式； Autodesk公司：DXF、DWG格式； MapInfo公司：tab、MIF格式 （1）基于转换器的数据融合 （图318） 通过交换格式。（数据格式需要公开） （2）基于数据标准的融合 （图

5、319） 制订统一的、标准的数据交换格式。,（3）基于公共接口的数据融合 图320 （4）基于直接访问的数据融合 （图321） 在一个软件中实现对其它软件数据格式的直接访问。,3.4 空间数据的压缩与综合,一、空间数据的压缩 1.数据压缩意义 为了提高存储与处理的效率。从空间数据集中抽出一个子集作为新的数据源，使在规定的精度内最好的逼近原集合，又保证较大的压缩比，a=原数据量/压缩后数据量。 2. 曲线上点的压缩 （1）对于自动的抽取两特征点，建立直线方程：AxByC0； （2）计算中间任一点的偏差；如大于，记录并分段进一步处理； （3）循环进行，直到多余点全部被删除。 3.栅格数据的压缩 已

6、介绍,二、空间数据的综合,当进行专门的数据分析时，有时用到,包括图形的化简和属性的归类。否则输出结果将如图324。,面域之间界线的删除算法，如图325。,3.5 空间数据的内插方法,空间数据的内插：通过已知点或分区的数据，推求任一点或分区的数据。（图） 一、点的内插 1.数据取样 用数字化仪在地图上采集具有特征意义的数据点的x、y、z，并入库（P95）。（地性线） 2. 数据内插 （1）移动拟合法 （P96）,DEM,（2）双线性多项式内插 认为格网构成一个双线性曲面，即插值区内待定点的高程在轴向上与坐标成比例： Zpa0a1Xa2ya3xy 用4个格网点可求定参数。再根据任一点xy求Zp。,

7、也可：先根据网格4个角点内插出M、N点的高程，再内插出P点高程。,（3）双三次多项式（样条函数）内插 用三次多项式模拟地表面：,每个网格点确定4个方程，共16个,3. 数据记录 将内插结果（格网或三角网数据）按一定结构存储。,二、区域的内插 根据一组分区（源区）的已知数据来推求同一地区另一组分区（目标区）未知数据的内插方法。,叠置法 将源区与目标区叠合，确定交集，计算目标区各个分区的内插值：,2. 比重法 （1）设置格网，将源区属性细化到各个网格； （2）计算相邻4个网格的平均值作为新的网格值； （3）调整各区网格值，使其和与原来各区值相等或接近； （4）按目标区统计内插值。,如: （3）A区： Us35，Us33.2 P1.054 （4）1区：V1=5.5+5.3+5.5+5.2+4.5=26,3.6 图幅数据边沿匹配处理,目的：将分幅数字地图拼接，以便加入大型数据库，或输出较大范围的图形。由于数字化误差等原因，边沿需要处理。 过程： （next）,一、识别和检索相邻图幅的数据 在相邻两图幅间进行。用图幅编号来控制。 为减小调入的数据量，一般只提取边界2cm范围内的数据作为匹配的目标。,二、相邻图幅边界点坐标数据的匹配 1、可以匹配衔接的弧段： 边界两条弧段的左