ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實(shí)驗(yàn)教程PPT-第4章 空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理

1、 投影變換投影變換 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 在GIS中，空間數(shù)據(jù)是一個(gè)重要的部分。整個(gè)GIS都是圍繞空間數(shù)據(jù)的采集、加工、存儲(chǔ)、分析和表現(xiàn)展開(kāi)的。而原始空間數(shù)據(jù)本身通常在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)表達(dá)上和用戶自己的信息系統(tǒng)不一致，就需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與處理，如投影變換，不同數(shù)據(jù)格式之間的相互轉(zhuǎn)換，以及數(shù)據(jù)的裁切、拼接等處理。以上所述的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理均可以利用ArcToolbox中的工具實(shí)現(xiàn)。 由于數(shù)據(jù)源的多樣性，當(dāng)數(shù)據(jù)與所研究、分析問(wèn)題的空間參考系統(tǒng)（坐標(biāo)系統(tǒng)、投影方式）不一致時(shí)，就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換。同樣，在對(duì)本身有投影信息的數(shù)據(jù)采集完成時(shí)，為了保證數(shù)據(jù)的完整性

2、和易交換性，要對(duì)數(shù)據(jù)定義投影。圖圖4.1 投影變換工投影變換工具具 18000 16000W 14000W 12000W 10000W 8000W4000N3000N2000N1000N00090008000N7000N6000N5000N 圖4.2 （a）地理坐標(biāo)系下的經(jīng)緯網(wǎng) 18000 16000W 14000W 12000W 10000W 8000W8000N7000N6000N5000N4000N3000N2000N圖4.2（b）投影坐標(biāo)系下的經(jīng)緯網(wǎng) 4.1.1 定義投影 定義投影（Define Projection），指按照地圖信息源原有的投影方式，為數(shù)據(jù)添加投影信息。在ArcGIS

3、中利用Data Management Tools工具箱, Projections and Transformations工具集中的Define Projection命令，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)定義投影。圖圖4.4 Spatial Reference4.4 Spatial Reference屬性對(duì)話框?qū)傩詫?duì)話框圖圖4.3 Define Projection對(duì)話框?qū)υ捒驁D標(biāo) 單擊4.1.2 投影變換 投影變換（Project）是將一種地圖投影轉(zhuǎn)換為另一種地圖投影，主要包括投影類型、投影參數(shù)或橢球體等的改變。在ArcToolbox的Data Management Tools工具箱,Projections and

4、 Transformations工具集中分為柵格和要素類兩種類型的投影變換，其中對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換時(shí)，要進(jìn)行重采樣。 1 . 柵格（Raster）數(shù)據(jù)的投影變換：利用Data Management Tools工具箱, Projections and Transformations中Raster工具集,Project Raster命令對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換。圖圖4.5 Project 4.5 Project Raster對(duì)話框?qū)υ捒? . 要素類（Feature）數(shù)據(jù)的投影變換 ：利用Data Management Tools工具箱, Projections and Transformati

5、ons中的Feature工具集,Project命令，對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換。圖圖4.6 Project對(duì)對(duì)話框話框 4.1.3 數(shù)據(jù)變換 數(shù)據(jù)變換是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如放大、縮小、翻轉(zhuǎn)、移動(dòng)、扭曲等幾何位置、形狀和方位的改變等的操作。對(duì)矢量數(shù)據(jù)的相應(yīng)操作在ArcMap中Editor工具條的若干工具實(shí)現(xiàn)（詳見(jiàn)第三章）。而柵格數(shù)據(jù)的相應(yīng)操作則集中于ArcToolbox的Data Management Tools工具箱Projections and Transformations中的Raster工具集中，以下分別就柵格數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)（Flip）、鏡像（Mirror）、重設(shè)比例尺（Rescale）、旋轉(zhuǎn)（Ro

6、tate）、移動(dòng)（Shift）和扭曲（Warp）等分別介紹。 1.翻轉(zhuǎn)（Flip）：是指將柵格數(shù)據(jù)沿著通過(guò)數(shù)據(jù)中心點(diǎn)的水平軸線，將數(shù)據(jù)進(jìn)行上下翻轉(zhuǎn)。利用Flip命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。圖圖4.7 FlipFlip對(duì)對(duì)話框話框翻轉(zhuǎn)圖圖4.8 翻轉(zhuǎn)（翻轉(zhuǎn)（FlipFlip）的圖解表達(dá)）的圖解表達(dá)2.鏡像（Mirror）：是指將柵格數(shù)據(jù)沿著通過(guò)數(shù)據(jù)中心點(diǎn)的垂直軸線，將數(shù)據(jù)進(jìn)行左右翻轉(zhuǎn)。利用Mirror命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像。圖圖4.10 鏡像（鏡像（Mirror）的圖解表達(dá)）的圖解表達(dá)鏡像圖圖4.9 Mirror對(duì)對(duì)話框話框3.重設(shè)比例尺（Rescale）：是指將柵格數(shù)據(jù)按照指定比例分別沿X軸和Y軸放大

7、或縮小。Rescale命令，對(duì)數(shù)據(jù)重設(shè)比例尺。重設(shè)比例尺圖圖4.12 重設(shè)比例尺（重設(shè)比例尺（Rescale）的圖解表達(dá)）的圖解表達(dá)圖圖4.11 Rescale對(duì)對(duì)話框話框4.旋轉(zhuǎn)（Rotate）：是指將柵格數(shù)據(jù)沿著指定的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)指定的角度。利用Rotate命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。 圖圖4.13 Rotate對(duì)對(duì)話框話框 旋轉(zhuǎn)圖圖4.14 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)（Rotate）的圖解表達(dá)）的圖解表達(dá)5.移動(dòng)（Shift）：是指將柵格數(shù)據(jù)分別沿X軸和Y軸移動(dòng)指定的距離。利用Shift命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行移動(dòng)。圖圖4.15 Shift對(duì)對(duì)話框話框移動(dòng)圖圖4.16 移動(dòng)移動(dòng)（Shift）的圖解表達(dá)）的圖解表達(dá)6.扭曲

8、（Warp）：是指將柵格數(shù)據(jù)通過(guò)輸入的控制點(diǎn)進(jìn)行多項(xiàng)式變換。利用Warp命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行扭曲變換。圖圖4.17 Warp對(duì)對(duì)話框話框 原數(shù)據(jù)一次多項(xiàng)式二次多項(xiàng)式三次多項(xiàng)式圖圖4.18 扭曲（扭曲（Warp）的圖解表達(dá)的圖解表達(dá) 空間數(shù)據(jù)的來(lái)源有很多，如地圖、工程圖、規(guī)劃圖、照片、航空與遙感影像等，因此空間數(shù)據(jù)也有多種格式。根據(jù)應(yīng)用需要，對(duì)數(shù)據(jù)的格式要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)化又包括同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同組織形式間的轉(zhuǎn)換和不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)換。其中，不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)換主要包括矢量到柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和柵格到矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。圖圖4.19 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具 基于

9、文件的空間數(shù)據(jù)類型包括對(duì)多種GIS數(shù)據(jù)格式的支持，如coverage，shapefile，grid，image和TIN。Geodatabase數(shù)據(jù)模型也可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中管理同樣的空間數(shù)據(jù)類型?；谖募目臻g數(shù)據(jù)基于數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)CoveragesOracleShapefilesOracle with SpatialGridsDB2 with its Spatial TypeTINsInformix with its Spatial TypeImages（各種格式的）SQL ServerVector Product Format (VPF) filesPersonal Geodatabases（

10、微軟的Access）CAD 文件 表（各種格式的） 表表1 ArcGIS 中的數(shù)據(jù)類型中的數(shù)據(jù)類型 4.2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換 地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要有柵格結(jié)構(gòu)和矢量結(jié)構(gòu)，這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是模擬地理信息的兩種不同的方法。在地理信息系統(tǒng)中柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)各具特點(diǎn)與適用性，為了在一個(gè)系統(tǒng)中可以兼容這兩種數(shù)據(jù)，以便有利于進(jìn)一步的分析處理，常常需要實(shí)現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。 1. 柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 柵格向矢量轉(zhuǎn)換處理的目的，是為了將柵格數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，通過(guò)矢量繪圖裝置輸出，或者為了數(shù)據(jù)壓縮的需要，將大量的面狀柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為由少量數(shù)據(jù)表示的多邊形邊界，但是主要目的是為了能將自動(dòng)掃描儀獲取的柵格數(shù)

11、據(jù)加入矢量形式的數(shù)據(jù)庫(kù)。 由柵格數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換為3種不同的矢量數(shù)據(jù)，分為點(diǎn)狀、線狀和面狀的矢量數(shù)據(jù) 。但轉(zhuǎn)換操作大同小異，例如利用Conversion Tools工具箱，F(xiàn)rom Raster 工具集中的 Raster to Polygon命令，可將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成面狀矢量數(shù)據(jù)。圖圖4.21 Raster to Polygon的圖解表達(dá)的圖解表達(dá)圖圖4.20 Raster to Polygon對(duì)話框?qū)υ捒?. 矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 矢量數(shù)據(jù)直接用于多種數(shù)據(jù)的復(fù)合分析等處理將比較復(fù)雜，特別是不同數(shù)據(jù)要在位置上一一配準(zhǔn)，尋找交點(diǎn)并進(jìn)行分析。相比之下利用柵格數(shù)據(jù)模式進(jìn)行處理則容易得多。加之土地覆蓋和

12、土地利用等數(shù)據(jù)常常從遙感圖像中獲得，這些數(shù)據(jù)都是柵格數(shù)據(jù)，因此矢量數(shù)據(jù)與它們的疊置復(fù)合分析更需要把其從矢量數(shù)據(jù)的形式轉(zhuǎn)變?yōu)闁鸥駭?shù)據(jù)的形式。 利用Conversion Tools工具箱，To Raster 工具集中的Feature to Raster命令，可將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù) 。圖圖4.23 Feature to Raster圖解表達(dá)圖解表達(dá)圖圖4.22 Feature to Raster對(duì)話框?qū)υ捒?.2.2 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換1. CAD數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 CAD數(shù)據(jù)是一種常用的數(shù)據(jù)類型，例如大多數(shù)的工程圖、規(guī)劃圖都是CAD格式。ArcGIS中的要素類，Shapefile數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成CAD數(shù)據(jù)，C

13、AD數(shù)據(jù)也可以轉(zhuǎn)換成要素類和地理數(shù)據(jù)庫(kù)。（1）數(shù)據(jù)輸出CAD格式：將要素類或者要素層轉(zhuǎn)換成CAD數(shù)據(jù)。可利用Conversion Tools工具箱，To CAD 工具集中的Export to CAD命令。圖圖4.24 Export to CAD對(duì)話框?qū)υ捒颍?）CAD的輸入轉(zhuǎn)換：將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成要素類和數(shù)據(jù)表。可利用Conversion Tools工具箱，To Geodatabase 工具集中的Import to CAD命令。圖圖4.25 Import to CAD對(duì)話框?qū)υ捒? 柵格數(shù)據(jù)與ASCII文件之間的轉(zhuǎn)換（1）柵格數(shù)據(jù)向ASCII文件的轉(zhuǎn)換 利用Conversion Tools工具

14、箱，F(xiàn)rom Raster 工具集中的Raster to ASCII 命令，可實(shí)現(xiàn)由柵格數(shù)據(jù)向ASCII文件的轉(zhuǎn)換。圖圖4.26 Raster to ASCII對(duì)話框?qū)υ捒颍?）ASCII文件向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 利用Conversion Tools工具箱，To Raster 工具集，中的ASCII to Raster命令，可實(shí)現(xiàn)由ASCII文件向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。圖圖4.27 ASCII to Raster對(duì)話框?qū)υ捒?.3.1數(shù)據(jù)裁切 數(shù)據(jù)裁切是從整個(gè)空間數(shù)據(jù)中裁切出部分區(qū)域，以便獲取真正需要的數(shù)據(jù)作為研究區(qū)域，減少不必要數(shù)據(jù)參與運(yùn)算。 1 矢量數(shù)據(jù)的裁切：可利用Analysis Tools工具

15、箱，Extract工具集中的Clip命令 圖圖4.29 Clip的圖解表達(dá)的圖解表達(dá)+圖圖4.28 ClipClip對(duì)話框?qū)υ捒? 柵格數(shù)據(jù)的裁切 柵格數(shù)據(jù)的裁切有多種方法，例如用圓形、點(diǎn)、多邊形、矩形， 以及用已存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行裁切。其中最常用的方法是利用已存在的柵格或矢量數(shù)據(jù)裁切柵格數(shù)據(jù)。可利用Spatial Analyst Tools工具箱，Extraction工具集中的Extract by Mask命令。圖圖4.31 Extract by Mask的圖解表達(dá)的圖解表達(dá)圖圖4.30 Extract by Mask對(duì)話框?qū)υ捒?4.3.2 數(shù)據(jù)拼接 數(shù)據(jù)拼接是指將空間相鄰的數(shù)據(jù)拼接成為一個(gè)完

16、整的目標(biāo)數(shù)據(jù)。因?yàn)檠芯繀^(qū)域可能是一個(gè)非常大的范圍，跨越了若干相鄰數(shù)據(jù)，而空間數(shù)據(jù)是分幅存儲(chǔ)的，因此要對(duì)這些相鄰的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。拼接的前提是矢量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的接邊，關(guān)于數(shù)據(jù)接邊的操作在Spatial Adjustment工具中。所以空間數(shù)據(jù)拼接是空間數(shù)據(jù)處理的重要環(huán)節(jié)，也是地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)分析中經(jīng)常必須的操作。 1 矢量數(shù)據(jù)的拼接：可利用Data Management Tools工具箱，General工具集中的Append命令。圖圖4.33 Append的圖解表達(dá)的圖解表達(dá)圖圖4.32 Append對(duì)話框?qū)υ捒? 柵格數(shù)據(jù)的拼接：可利用Data Management Tools工具箱，Raster工具集中的Mosaic To New Raster命令。圖圖4.40 Mosaic To New Raster的圖解表達(dá)的圖解表達(dá)圖圖4.39 Mosaic To New Raster對(duì)話框?qū)υ捒?.3.3 數(shù)據(jù)提取 數(shù)據(jù)提取是從已有數(shù)據(jù)中，根據(jù)屬性表內(nèi)容選擇符合條件的數(shù)據(jù)，構(gòu)成新的數(shù)據(jù)層?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置SQL表達(dá)式進(jìn)行條件選擇。1 矢量數(shù)據(jù)的提?。嚎衫肁na