空間數(shù)據(jù)的處理

1、第三章 空間數(shù)據(jù)的處理 空間數(shù)據(jù)處理：是GIS的重要功能之一；取決于原始數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和用戶要求；一般包括：數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)提取等。數(shù)據(jù)變換：數(shù)據(jù)從一種數(shù)學(xué)狀態(tài)到另一種數(shù)學(xué)狀態(tài)的變換。如幾何糾正；投影變換；輻射糾正等。數(shù)據(jù)重構(gòu)：從一種格式到另一種格式的轉(zhuǎn)換。如格式轉(zhuǎn)化，類型轉(zhuǎn)換等。數(shù)據(jù)提?。簩?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有條件的提取。如窗口提取，空間內(nèi)插等。3.1 空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換 實(shí)質(zhì)：建立兩個(gè)平面點(diǎn)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。 轉(zhuǎn)換的誘因一、幾何糾正目的：數(shù)字化數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和圖紙變形誤差的糾正。仿射變換：假設(shè)地圖在x、y方向的變形都不相同，而進(jìn)行的變換。具有圖紙變形的糾正功能。坐標(biāo)變換公式：簡(jiǎn)化公式待定系數(shù)

2、的確定原理：通過(guò)4個(gè)（至少3個(gè)）控制點(diǎn)，用最小二乘原理確定。二、投影變換地圖來(lái)源于不同的投影時(shí)。方法有：（1）正解變換：直接建立（x，y）到（X，Y）的解析關(guān)系式；（2）反解變換： （x，y）到（B，L）再到另一投影的（X，Y）；（3）數(shù)值變換：通過(guò)若干同名點(diǎn)，用待定系數(shù)等方法；3.2 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換一、矢量向柵格的轉(zhuǎn)換基于弧段文件的柵格化方法（1）數(shù)據(jù)管理（矢量數(shù)據(jù)的柵格條帶分割）（2）轉(zhuǎn)換 計(jì)算（x，yI，J）2. 基于多邊形數(shù)據(jù)的柵格化方法（1）檢驗(yàn)夾角之和（2）檢驗(yàn)交點(diǎn)數(shù)二、柵格向矢量的轉(zhuǎn)換基于圖象數(shù)據(jù)的矢量化方法（1）二值化在最大與最小灰度間定義一個(gè)閾值，大于閾值賦1，否則0（2

3、）細(xì)化使每條線只保留代表其軸線的單個(gè)柵格寬度，稱為“剝皮”。從邊緣向內(nèi)剝皮時(shí)，注意不要?jiǎng)內(nèi)?huì)導(dǎo)致線段不連通的柵格。（3）跟蹤： 將細(xì)化后的柵格整理成線段，并以矢量形式存儲(chǔ)特征柵格中心點(diǎn)的坐標(biāo)。 從左上角開(kāi)始，按8臨域搜索相鄰點(diǎn)，并記錄節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。2. 基于再生柵格數(shù)據(jù)的矢量化方法（1）識(shí)別外邊界（2）追蹤外邊界3.3 多源空間數(shù)據(jù)的融合多源數(shù)據(jù)：地理數(shù)據(jù)的多語(yǔ)義性，多時(shí)空性，多尺度性，獲取手段、存儲(chǔ)格式的多樣性，數(shù)據(jù)模型與結(jié)構(gòu)的差異。一、遙感與GIS數(shù)據(jù)的結(jié)合用遙感影響輔助GIS獲取和更新數(shù)據(jù)。（1）遙感圖象與圖形的融合生成影像地圖：有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，既有豐富得光譜信息和幾何信息，又有行政界線和屬性信

4、息，可視化效果較好。（2）遙感數(shù)據(jù)與DEM的融合有助于提高遙感圖像的校正精度與分類精度。（3）遙感圖象與DRG融合快速發(fā)現(xiàn)已變換的區(qū)域，更新GIS庫(kù)。二、不同格式數(shù)據(jù)的融合不同的GIS軟件使用不同的空間數(shù)據(jù)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）基于轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)融合（圖318）通過(guò)交換格式。（數(shù)據(jù)格式需要公開(kāi)）（2）基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的融合（圖319）制訂統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換格式。（3）基于公共接口的數(shù)據(jù)融合圖320（4）基于直接訪問(wèn)的數(shù)據(jù)融合（圖321

5、）在一個(gè)軟件中實(shí)現(xiàn)對(duì)其它軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問(wèn)。3.4 空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合一、空間數(shù)據(jù)的壓縮1.數(shù)據(jù)壓縮意義為了提高存儲(chǔ)與處理的效率。從空間數(shù)據(jù)集中抽出一個(gè)子集作為新的數(shù)據(jù)源，使在規(guī)定的精度內(nèi)最好的逼近原集合，又保證較大的壓縮比，a=原數(shù)據(jù)量/壓縮后數(shù)據(jù)量。2. 曲線上點(diǎn)的壓縮（1）對(duì)于自動(dòng)的抽取兩特征點(diǎn)，建立直線方程：AxByC0；（2）計(jì)算中間任一點(diǎn)的偏差；如大于，記錄并分段進(jìn)一步處理；（3）循環(huán)進(jìn)行，直到多余點(diǎn)全部被刪除。3.柵格數(shù)據(jù)的壓縮 已介紹二、空間數(shù)據(jù)的綜合當(dāng)進(jìn)行專門的數(shù)據(jù)分析時(shí)，有時(shí)用到,包括圖形的化簡(jiǎn)和屬性的歸類。否則輸出結(jié)果將如圖324。面域之間界線的刪除算法，如圖325

6、。3.5 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插：通過(guò)已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任一點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)。（圖）一、點(diǎn)的內(nèi)插1.數(shù)據(jù)取樣用數(shù)字化儀在地圖上采集具有特征意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的x、y、z，并入庫(kù)（P95）。（地性線）2. 數(shù)據(jù)內(nèi)插（1）移動(dòng)擬合法（P96）DEM（2）雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插認(rèn)為格網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)雙線性曲面，即插值區(qū)內(nèi)待定點(diǎn)的高程在軸向上與坐標(biāo)成比例： Zpa0a1Xa2ya3xy用4個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)可求定參數(shù)。再根據(jù)任一點(diǎn)xy求Zp。也可：先根據(jù)網(wǎng)格4個(gè)角點(diǎn)內(nèi)插出M、N點(diǎn)的高程，再內(nèi)插出P點(diǎn)高程。（3）雙三次多項(xiàng)式（樣條函數(shù)）內(nèi)插用三次多項(xiàng)式模擬地表面：每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)確定4個(gè)方程，共16個(gè)3. 數(shù)據(jù)記錄將內(nèi)插結(jié)

7、果（格網(wǎng)或三角網(wǎng)數(shù)據(jù)）按一定結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。二、區(qū)域的內(nèi)插根據(jù)一組分區(qū)（源區(qū)）的已知數(shù)據(jù)來(lái)推求同一地區(qū)另一組分區(qū)（目標(biāo)區(qū)）未知數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法。疊置法將源區(qū)與目標(biāo)區(qū)疊合，確定交集，計(jì)算目標(biāo)區(qū)各個(gè)分區(qū)的內(nèi)插值：2. 比重法（1）設(shè)置格網(wǎng)，將源區(qū)屬性細(xì)化到各個(gè)網(wǎng)格；（2）計(jì)算相鄰4個(gè)網(wǎng)格的平均值作為新的網(wǎng)格值；（3）調(diào)整各區(qū)網(wǎng)格值，使其和與原來(lái)各區(qū)值相等或接近；（4）按目標(biāo)區(qū)統(tǒng)計(jì)內(nèi)插值。如: （3）A區(qū)：Us35，Us33.2P1.054（4）1區(qū)：V1=5.5+5.3+5.5+5.2+4.5=263.6 圖幅數(shù)據(jù)邊沿匹配處理目的：將分幅數(shù)字地圖拼接，以便加入大型數(shù)據(jù)庫(kù)，或輸出較大范圍的圖形。由于數(shù)字化誤差等原因，邊沿需要處理。 過(guò)程： （next）一、識(shí)別和檢索相鄰圖幅的數(shù)據(jù)在相鄰兩圖幅間進(jìn)行。用圖幅編號(hào)來(lái)控制。為減小調(diào)入的數(shù)據(jù)量，一般只提取邊界2cm范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)作為匹配的目標(biāo)。二、相鄰圖幅邊界點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配1、可以匹配銜接的弧段： 邊界兩條弧段的左右