第4章+空間數(shù)據(jù)采集與處理

1、現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界文字報告、文字報告、遙感圖象遙感圖象等等數(shù)字化儀數(shù)字化儀掃描儀掃描儀解析測圖儀解析測圖儀鍵盤鍵盤 等等編輯、接邊、分層、圖形與編輯、接邊、分層、圖形與屬性連接、加注記等屬性連接、加注記等空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源? ?如何采集如何采集? ?質(zhì)量如何質(zhì)量如何? ?第四章第四章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理1空間數(shù)據(jù)的采集空間數(shù)據(jù)的采集3圖形編輯圖形編輯4空間索引空間索引空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理25空間數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與控制空間數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與控制一、空間數(shù)據(jù)的采集一、空間數(shù)據(jù)的采集地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源是多種多樣的，總的來說，地理信息地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源

2、是多種多樣的，總的來說，地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以分為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以分為圖形圖像數(shù)據(jù)圖形圖像數(shù)據(jù)與與文字?jǐn)?shù)據(jù)文字?jǐn)?shù)據(jù)兩大類。兩大類。圖形圖像數(shù)據(jù)：圖形圖像數(shù)據(jù)：地圖地圖 工程圖工程圖規(guī)劃圖規(guī)劃圖照片照片航空與遙感影像等航空與遙感影像等就就GIS數(shù)據(jù)源的狀態(tài)而論，可分為原始數(shù)據(jù)（第一手?jǐn)?shù)據(jù)）數(shù)據(jù)源的狀態(tài)而論，可分為原始數(shù)據(jù)（第一手?jǐn)?shù)據(jù)）和經(jīng)過處理加工后的數(shù)據(jù)（第二手?jǐn)?shù)據(jù)）；和經(jīng)過處理加工后的數(shù)據(jù)（第二手?jǐn)?shù)據(jù)）；而按數(shù)據(jù)源的記錄方式來說，則可分為電子數(shù)據(jù)和非電子數(shù)而按數(shù)據(jù)源的記錄方式來說，則可分為電子數(shù)據(jù)和非電子數(shù)據(jù)兩類。據(jù)兩類。GIS工作者面臨的大多數(shù)數(shù)據(jù)為第二手?jǐn)?shù)據(jù)工作者面臨的大多數(shù)數(shù)據(jù)為第二手?jǐn)?shù)

3、據(jù)。 1、GIS數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源文字?jǐn)?shù)據(jù)：文字?jǐn)?shù)據(jù)：調(diào)查報告調(diào)查報告文件文件統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)野外調(diào)查的原始記錄等野外調(diào)查的原始記錄等項(xiàng)目項(xiàng)目第一手?jǐn)?shù)據(jù)第一手?jǐn)?shù)據(jù)第二手?jǐn)?shù)據(jù)第二手?jǐn)?shù)據(jù)非電子數(shù)據(jù)非電子數(shù)據(jù)地面測量數(shù)據(jù)、航空像片、手簿地面測量數(shù)據(jù)、航空像片、手簿記錄數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)調(diào)查記錄數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)調(diào)查地圖、統(tǒng)計圖表地圖、統(tǒng)計圖表電子數(shù)據(jù)電子數(shù)據(jù)全站儀實(shí)測數(shù)據(jù)、全站儀實(shí)測數(shù)據(jù)、GPS觀測數(shù)據(jù)、觀測數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)z影測量、遙感數(shù)據(jù)、現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影測量、遙感數(shù)據(jù)、現(xiàn)代地球物理、地球化學(xué)數(shù)據(jù)地球物理、地球化學(xué)數(shù)據(jù)計算機(jī)數(shù)據(jù)庫計算機(jī)數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)GIS的不同數(shù)據(jù)源及種類的不同數(shù)據(jù)源及種類2、

4、屬性數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)的獲取與輸入的獲取與輸入屬性數(shù)據(jù)的編碼屬性數(shù)據(jù)的編碼 屬性數(shù)據(jù)的輸入屬性數(shù)據(jù)的輸入 屬性數(shù)據(jù)即空間實(shí)體的特征數(shù)據(jù)，主要定義圖形圖像數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)即空間實(shí)體的特征數(shù)據(jù)，主要定義圖形圖像數(shù)據(jù)或制圖特征所表示的內(nèi)容，一般包括名稱、等級、數(shù)量、或制圖特征所表示的內(nèi)容，一般包括名稱、等級、數(shù)量、代碼等多種形式。代碼等多種形式。屬性數(shù)據(jù)獲取主要在于屬性數(shù)據(jù)獲取主要在于資料的收集資料的收集，在建立地理信息系統(tǒng)，在建立地理信息系統(tǒng)之前，首先要進(jìn)行詳細(xì)的用戶調(diào)查，確定需要之前，首先要進(jìn)行詳細(xì)的用戶調(diào)查，確定需要存儲那些屬存儲那些屬性信息性信息、屬性數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)如何編碼屬性數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)如何編碼以及信息的來

5、源等。以及信息的來源等。 屬性數(shù)據(jù)的編碼屬性數(shù)據(jù)的編碼編碼原則編碼原則 l系統(tǒng)性和科學(xué)性系統(tǒng)性和科學(xué)性：滿足所涉及學(xué)科的科學(xué)分類方法，能滿足所涉及學(xué)科的科學(xué)分類方法，能反映出同一類型中不同的級別特點(diǎn)。反映出同一類型中不同的級別特點(diǎn)。l一致性：一致性：對代碼所定義的同一專業(yè)名詞、術(shù)語必須是唯對代碼所定義的同一專業(yè)名詞、術(shù)語必須是唯一的。一的。 l標(biāo)準(zhǔn)化和通用性：標(biāo)準(zhǔn)化和通用性：有國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，有國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，沒有標(biāo)準(zhǔn)的必須考慮在有可能的條件下實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。沒有標(biāo)準(zhǔn)的必須考慮在有可能的條件下實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。l簡捷性：簡捷性：在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下、每一種編碼應(yīng)該是在滿足國

6、家標(biāo)準(zhǔn)的前提下、每一種編碼應(yīng)該是以最小的數(shù)據(jù)量載負(fù)最大的信息量。以最小的數(shù)據(jù)量載負(fù)最大的信息量。l可擴(kuò)展性：可擴(kuò)展性：編碼的設(shè)置應(yīng)留有擴(kuò)展的余地，避免新對象編碼的設(shè)置應(yīng)留有擴(kuò)展的余地，避免新對象的出現(xiàn)而使原編碼系統(tǒng)失效、造成編碼錯亂現(xiàn)象。的出現(xiàn)而使原編碼系統(tǒng)失效、造成編碼錯亂現(xiàn)象。 屬性數(shù)據(jù)的編碼屬性數(shù)據(jù)的編碼編碼內(nèi)容編碼內(nèi)容 l登記部分：登記部分：用來標(biāo)識屬性數(shù)據(jù)的序號，可以是用來標(biāo)識屬性數(shù)據(jù)的序號，可以是簡單的連續(xù)編號，也可劃分不同層次進(jìn)行順序簡單的連續(xù)編號，也可劃分不同層次進(jìn)行順序編碼；編碼；l分類部分：分類部分：用來標(biāo)識屬性的地理特征，可采用用來標(biāo)識屬性的地理特征，可采用多位代碼反映多

7、種特征；多位代碼反映多種特征；l控制部分：控制部分：用來通過一定的查錯算法，檢查在用來通過一定的查錯算法，檢查在編碼、錄入和傳輸中的錯誤，在屬性數(shù)據(jù)量較編碼、錄入和傳輸中的錯誤，在屬性數(shù)據(jù)量較大情況下具有重要意義。大情況下具有重要意義。 屬性數(shù)據(jù)的編碼屬性數(shù)據(jù)的編碼編碼方法編碼方法l列出全部制圖對象清單；列出全部制圖對象清單；l制定對象分類、分級原則和指標(biāo)將制圖對象進(jìn)制定對象分類、分級原則和指標(biāo)將制圖對象進(jìn)行分類分級；行分類分級；l擬定分類代碼系統(tǒng)；擬定分類代碼系統(tǒng)；l設(shè)定代碼及其格式；設(shè)定代碼及其格式；l建立代碼和編碼對象的對照表。建立代碼和編碼對象的對照表。 耕地耕地71園地園地 72林地

8、林地 73牧草地牧草地74居民點(diǎn)及公礦用地居民點(diǎn)及公礦用地 75交通用地交通用地75水域水域 76未利用地未利用地 77土地利用類型土地利用類型7有林地有林地 731灌木地灌木地 732疏林地疏林地733跡地跡地 735針葉樹疏林地針葉樹疏林地7331闊葉樹疏林地闊葉樹疏林地7332未成林林地未成林林地734層次分類編碼法：是按照分類對象的從屬和層次關(guān)系為排列順序的一層次分類編碼法：是按照分類對象的從屬和層次關(guān)系為排列順序的一種代碼，它的優(yōu)點(diǎn)是能明確表示出分類對象的類別，代碼結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格種代碼，它的優(yōu)點(diǎn)是能明確表示出分類對象的類別，代碼結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格的隸屬關(guān)系。的隸屬關(guān)系。屬性數(shù)據(jù)的編碼屬性數(shù)據(jù)的編

9、碼 編碼方法編碼方法2)多源分類編碼法：對于一個特定的分類目標(biāo)，根據(jù)諸多不同的分類多源分類編碼法：對于一個特定的分類目標(biāo)，根據(jù)諸多不同的分類依據(jù)分別進(jìn)行編碼，各位數(shù)字代碼之間并沒有隸屬關(guān)系。依據(jù)分別進(jìn)行編碼，各位數(shù)字代碼之間并沒有隸屬關(guān)系。河流特性分類與編碼通航情況通航： 1不通航：2常年河：1時令河：2消失河：3 1 km： 1 2 km： 2 5 km： 3 10 km：5流水季節(jié)河流寬度河流長度河流深度 5 10 m ： 110 20 m： 220 30 m： 330 60 m： 460 120 m： 5120 300 m：6300 500 m：7500m： 8 50m： 63、空間數(shù)據(jù)

10、采集、空間數(shù)據(jù)采集圖形數(shù)據(jù)的采集數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、攝影測量設(shè)備特 點(diǎn)：范圍大，速度快使 用 范 圍：大面積GIS數(shù)據(jù)采集、資源普查等數(shù)字化儀掃描儀數(shù)字?jǐn)z影測量工作站野外測量：大平板、全站儀、GPS、移動測繪系統(tǒng)特 點(diǎn)：精度高、效率較低適合范圍：小范圍GIS數(shù)據(jù)采集或局部數(shù)據(jù)更新（三）（三）掃描矢量化掃描矢量化（四）解析測圖法（四）解析測圖法（五）已有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入（五）已有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入地地圖圖數(shù)數(shù)字字化化（一）（一）手工數(shù)字化手工數(shù)字化（二）數(shù)字化儀數(shù)字化（二）數(shù)字化儀數(shù)字化地圖數(shù)字化確定數(shù)字化路線確定數(shù)字化路線地圖預(yù)處理地圖預(yù)處理等等1、手工矢量數(shù)字化（一）（一）手工數(shù)字化手工數(shù)字化（一）

11、（一）手工數(shù)字化手工數(shù)字化（二）數(shù)字化儀數(shù)字化用用數(shù)數(shù)字字化化軟軟件件進(jìn)進(jìn)行行數(shù)數(shù)字字化化1 1、流程：、流程：2、用數(shù)字化軟件進(jìn)行數(shù)字化（二）（二）數(shù)字化儀數(shù)字化數(shù)字化儀數(shù)字化掃描掃描轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換拼接子拼接子圖塊圖塊裁剪裁剪地圖地圖屏屏幕幕跟跟蹤蹤矢矢量量化化矢量圖合矢量圖合成、接邊成、接邊矢量圖矢量圖編輯編輯紙紙質(zhì)質(zhì)地地圖圖空間空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫（三）掃描矢量化1、掃描矢量化處理流程、掃描矢量化處理流程：2、屏幕跟蹤矢量化流程：準(zhǔn)備掃描圖像準(zhǔn)備掃描圖像柵格圖像配準(zhǔn)柵格圖像配準(zhǔn)新建數(shù)字化圖層新建數(shù)字化圖層屏幕跟蹤矢量化地圖屏幕跟蹤矢量化地圖選擇投影和單位選擇投影和單位輸入控制點(diǎn)輸入控制點(diǎn)編輯控制點(diǎn)

12、編輯控制點(diǎn)（三）（三）掃描矢量化掃描矢量化(四)攝影測量數(shù)字化采集數(shù)字?jǐn)z影測量工作站一、空間數(shù)據(jù)的采集一、空間數(shù)據(jù)的采集4、數(shù)據(jù)的檢核、數(shù)據(jù)的檢核采集的原始圖形和屬性數(shù)據(jù)，都不可避免地存采集的原始圖形和屬性數(shù)據(jù)，都不可避免地存在著錯誤和誤差。在將這些數(shù)據(jù)并入空間數(shù)據(jù)庫之在著錯誤和誤差。在將這些數(shù)據(jù)并入空間數(shù)據(jù)庫之前，必須經(jīng)過檢核和編輯，以修正這些數(shù)據(jù)。前，必須經(jīng)過檢核和編輯，以修正這些數(shù)據(jù)。 房屋形狀變形房屋形狀變形多邊形不封閉多邊形不封閉線段過頭與不及線段過頭與不及結(jié)點(diǎn)不重合結(jié)點(diǎn)不重合多邊形自身交叉多邊形自身交叉碎屑多邊形碎屑多邊形檢核的方法有：檢核的方法有：目標(biāo)檢核目標(biāo)檢核：將圖形實(shí)體顯示

13、在屏幕上，檢查一些明顯的錯誤，：將圖形實(shí)體顯示在屏幕上，檢查一些明顯的錯誤，如丟失了線段、圖斑不閉合、線段過長等。如丟失了線段、圖斑不閉合、線段過長等。機(jī)器檢核機(jī)器檢核：這種檢核主要是對數(shù)字化數(shù)據(jù)的拓?fù)湟恢滦赃M(jìn)行邏：這種檢核主要是對數(shù)字化數(shù)據(jù)的拓?fù)湟恢滦赃M(jìn)行邏輯檢核，把弧段連接成多邊形以進(jìn)行數(shù)字化限差的檢查等。輯檢核，把弧段連接成多邊形以進(jìn)行數(shù)字化限差的檢查等。圖形疊合比較法圖形疊合比較法：按與原圖相同的比例尺用數(shù)據(jù)輸出模塊把輸：按與原圖相同的比例尺用數(shù)據(jù)輸出模塊把輸入的圖形及其相應(yīng)的屬性繪到透明材料上，然后與原圖精確套疊，入的圖形及其相應(yīng)的屬性繪到透明材料上，然后與原圖精確套疊，在投光桌上仔

14、細(xì)地觀察和比較，查找遺漏、位置錯誤等，并做好在投光桌上仔細(xì)地觀察和比較，查找遺漏、位置錯誤等，并做好相應(yīng)的標(biāo)記。相應(yīng)的標(biāo)記。屬性數(shù)據(jù)檢核屬性數(shù)據(jù)檢核：屬性數(shù)據(jù)的檢核方法很多，常用且簡單的方法：屬性數(shù)據(jù)的檢核方法很多，常用且簡單的方法是用打印機(jī)輸出屬性文件，逐行檢核。另一種方法是編制檢核程是用打印機(jī)輸出屬性文件，逐行檢核。另一種方法是編制檢核程序，用程序掃描數(shù)據(jù)文件，看有無文字代替了數(shù)字或數(shù)字超過了序，用程序掃描數(shù)據(jù)文件，看有無文字代替了數(shù)字或數(shù)字超過了允許范圍等粗差，該程序還應(yīng)有標(biāo)出錯誤或粗差的能力。允許范圍等粗差，該程序還應(yīng)有標(biāo)出錯誤或粗差的能力。一、空間數(shù)據(jù)的采集一、空間數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)的檢

15、核方法數(shù)據(jù)的檢核方法 數(shù)據(jù)處理涉及的內(nèi)容很廣泛，主要取決于原始數(shù)據(jù)的特數(shù)據(jù)處理涉及的內(nèi)容很廣泛，主要取決于原始數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和用戶的具體需求，一般包括點(diǎn)和用戶的具體需求，一般包括數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)提取提取等內(nèi)容。數(shù)據(jù)處理是針對數(shù)據(jù)本身完成的操作，不涉及等內(nèi)容。數(shù)據(jù)處理是針對數(shù)據(jù)本身完成的操作，不涉及內(nèi)容的分析。因此，空間數(shù)據(jù)處理又稱為數(shù)據(jù)形式的操作。內(nèi)容的分析。因此，空間數(shù)據(jù)處理又稱為數(shù)據(jù)形式的操作。v 數(shù)據(jù)變換數(shù)據(jù)變換：指數(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：指數(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，換， 包括幾何糾正、投影轉(zhuǎn)換和輻射糾正，以解決幾何配準(zhǔn)包括幾何

16、糾正、投影轉(zhuǎn)換和輻射糾正，以解決幾何配準(zhǔn)問題；問題；v數(shù)據(jù)重構(gòu)數(shù)據(jù)重構(gòu)：指數(shù)據(jù)從一種格式到另一種格式的轉(zhuǎn)換，包括：指數(shù)據(jù)從一種格式到另一種格式的轉(zhuǎn)換，包括結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、格式變換、類型替換等；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、格式變換、類型替換等；v數(shù)據(jù)提取數(shù)據(jù)提?。褐笇?shù)據(jù)進(jìn)行某種有條件的提取，包括類型提：指對數(shù)據(jù)進(jìn)行某種有條件的提取，包括類型提取、窗口提取、空間內(nèi)插等。取、窗口提取、空間內(nèi)插等。二、空間數(shù)據(jù)的處理二、空間數(shù)據(jù)的處理二、空間數(shù)據(jù)的處理二、空間數(shù)據(jù)的處理 X 方向 Y 方向 (a) 平移平移 (b) 縮放縮放(c) 旋轉(zhuǎn)(b) 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)變換公式推導(dǎo)坐標(biāo)變換公式推導(dǎo)設(shè)設(shè) 為為輸入設(shè)備輸

17、入設(shè)備坐標(biāo)，坐標(biāo)， 為理論坐標(biāo)為理論坐標(biāo), 為地為地圖兩坐標(biāo)軸方向的圖兩坐標(biāo)軸方向的實(shí)際比例尺實(shí)際比例尺，兩坐標(biāo)系夾角為，兩坐標(biāo)系夾角為 ，坐，坐標(biāo)系原點(diǎn)平移標(biāo)系原點(diǎn)平移 ，其坐標(biāo)變換公式為：，其坐標(biāo)變換公式為： yx,YX,21,mm00,baymxmbYymxmaX)cos()sin()sin()cos(210210設(shè)：設(shè)：cossinsincos22221111mbmambmaybxbbYyaxaaX210210OO0a0bxyybxbbYyaxaaX210210空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換 上式中，有六個未知參數(shù)，因此，需要知道不在同一上式中，有六個未知參數(shù)，因此，需要知道不在

18、同一直線上的直線上的三對三對控制點(diǎn)（已知坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)），才能求得上述控制點(diǎn)（已知坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)），才能求得上述六個參數(shù)，為了對坐標(biāo)變換進(jìn)行檢核，實(shí)際工作中常利用六個參數(shù)，為了對坐標(biāo)變換進(jìn)行檢核，實(shí)際工作中常利用四個以上四個以上控制點(diǎn)進(jìn)行幾何糾正?？刂泣c(diǎn)進(jìn)行幾何糾正。 三個或三個以上已知控制點(diǎn)參與坐標(biāo)變換時，采用最小三個或三個以上已知控制點(diǎn)參與坐標(biāo)變換時，采用最小二乘原理解算二乘原理解算 上述變換稱為二維的仿射變換！上述變換稱為二維的仿射變換！ 上式是高次曲線方程，符合上式的變換稱為高次變換。式上式是高次曲線方程，符合上式的變換稱為高次變換。式中有中有1212個未知數(shù)，所以在進(jìn)行高次變換時，所以至少需

19、要有個未知數(shù)，所以在進(jìn)行高次變換時，所以至少需要有6 6對以上控制點(diǎn)的坐標(biāo)和理論值，才能求出待定系數(shù)。對以上控制點(diǎn)的坐標(biāo)和理論值，才能求出待定系數(shù)。空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換XY2 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換 空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的內(nèi)容主要包括三個方面的信息：空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的內(nèi)容主要包括三個方面的信息：空間定位信息，即實(shí)體的坐標(biāo)；空間定位信息，即實(shí)體的坐標(biāo)；空間拓?fù)潢P(guān)系；空間拓?fù)潢P(guān)系；屬性信息。屬性信息。目前不同的空間數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的途徑有三種。目前不同的空間數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的途徑有三種。外部數(shù)據(jù)交換方式外部數(shù)據(jù)交換方式 標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)交換格式標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)交換格式 空間數(shù)據(jù)互操作方式空間數(shù)據(jù)

20、互操作方式 大部分商用大部分商用GIS軟件都定義了外部數(shù)據(jù)交換格式，一般軟件都定義了外部數(shù)據(jù)交換格式，一般為為ASCII文件，可以直接閱讀。如文件，可以直接閱讀。如ArcGIS的的e00文件、文件、MapInfo的的MID/MIF文件等。這樣，從系統(tǒng)文件等。這樣，從系統(tǒng)A的內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)的內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)換到系統(tǒng)B，可能需要經(jīng)過，可能需要經(jīng)過23次轉(zhuǎn)換。如圖次轉(zhuǎn)換。如圖4-6所示，先所示，先從從A的內(nèi)部文件轉(zhuǎn)到的內(nèi)部文件轉(zhuǎn)到A的交換文件，如果的交換文件，如果B系統(tǒng)能夠直接讀系統(tǒng)能夠直接讀取取A系統(tǒng)的交換文件，需要轉(zhuǎn)換兩次。否則要從系統(tǒng)的交換文件，需要轉(zhuǎn)換兩次。否則要從A的外部交的外部交換文件到換

21、文件到B的外部交換文件，再從的外部交換文件，再從B的外部交換到的外部交換到B的內(nèi)部的內(nèi)部文件，就需要經(jīng)過三次轉(zhuǎn)換。文件，就需要經(jīng)過三次轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)系統(tǒng)A內(nèi)部文件內(nèi)部文件系統(tǒng)系統(tǒng)A外部交換文件外部交換文件系統(tǒng)系統(tǒng)B內(nèi)部文件內(nèi)部文件系統(tǒng)系統(tǒng)B外部交換文件外部交換文件交換交換交換交換二次轉(zhuǎn)換二次轉(zhuǎn)換外部數(shù)據(jù)交換方式外部數(shù)據(jù)交換方式 由于由于GIS軟件系統(tǒng)很多，每一個系統(tǒng)都不可能提供直接軟件系統(tǒng)很多，每一個系統(tǒng)都不可能提供直接讀寫所有商用讀寫所有商用GIS軟件的外部數(shù)據(jù)文件的程序。因此，為了軟件的外部數(shù)據(jù)文件的程序。因此，為了方便地進(jìn)行空間數(shù)交換，也為了盡量減少空間數(shù)據(jù)交換所方便地進(jìn)行空間數(shù)交換，也為了

22、盡量減少空間數(shù)據(jù)交換所造成的信息損失，使之更加科學(xué)化和標(biāo)準(zhǔn)化，許多國家和造成的信息損失，使之更加科學(xué)化和標(biāo)準(zhǔn)化，許多國家和國 際 組 織 制 定 了 空 間 數(shù) 據(jù) 交 換 標(biāo) 準(zhǔn) ， 如 美 國 的國 際 組 織 制 定 了 空 間 數(shù) 據(jù) 交 換 標(biāo) 準(zhǔn) ， 如 美 國 的SDTS(Spatial Data Transfer Standard)。我國也制定了。我國也制定了相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)交換格式（相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)交換格式（CNSDTF）標(biāo)準(zhǔn)。有了空間數(shù)）標(biāo)準(zhǔn)。有了空間數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式以后，每個系統(tǒng)都提供讀寫這一標(biāo)準(zhǔn)格據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式以后，每個系統(tǒng)都提供讀寫這一標(biāo)準(zhǔn)格式的空間數(shù)據(jù)的程序，可以避

23、免大量的編程工作，而且數(shù)式的空間數(shù)據(jù)的程序，可以避免大量的編程工作，而且數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換只需要兩次據(jù)轉(zhuǎn)換只需要兩次 系統(tǒng)系統(tǒng)A A內(nèi)部文件內(nèi)部文件標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)交標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)交換文件換文件系統(tǒng)系統(tǒng)B B內(nèi)部文件內(nèi)部文件標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)交換格式標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)交換格式 空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)可減少不同軟件系統(tǒng)編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)可減少不同軟件系統(tǒng)編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的軟件編程工作。但是對用戶來說，它仍然需要進(jìn)行換的軟件編程工作。但是對用戶來說，它仍然需要進(jìn)行兩次轉(zhuǎn)換。能否將空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換變成一次或者不進(jìn)行兩次轉(zhuǎn)換。能否將空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換變成一次或者不進(jìn)行轉(zhuǎn)換？這就是轉(zhuǎn)換？這就是OpenGIS的思想，即實(shí)現(xiàn)不同的思想，即實(shí)現(xiàn)

24、不同GIS軟件系軟件系統(tǒng)之間空間數(shù)據(jù)的互操作。統(tǒng)之間空間數(shù)據(jù)的互操作。OpenGIS提供一套讀取空間提供一套讀取空間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，每個系統(tǒng)軟件都按照這一標(biāo)準(zhǔn)提供讀數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，每個系統(tǒng)軟件都按照這一標(biāo)準(zhǔn)提供讀寫自己系統(tǒng)空間的驅(qū)動程序，其他軟件都可以通過調(diào)用寫自己系統(tǒng)空間的驅(qū)動程序，其他軟件都可以通過調(diào)用這一程序，直接讀取對方的內(nèi)部數(shù)據(jù)，從系統(tǒng)這一程序，直接讀取對方的內(nèi)部數(shù)據(jù)，從系統(tǒng)A到系統(tǒng)到系統(tǒng)B只需要進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換。只需要進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)系統(tǒng)A A內(nèi)部文件內(nèi)部文件 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)APIAPI函數(shù)函數(shù)系統(tǒng)系統(tǒng)B B內(nèi)部文件內(nèi)部文件標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)APIAPI函數(shù)函數(shù)空間數(shù)據(jù)互操作方式空間數(shù)據(jù)互操作方式二

25、、空間數(shù)據(jù)處理二、空間數(shù)據(jù)處理3 投影變換投影變換投影轉(zhuǎn)換是指當(dāng)系統(tǒng)使用來自不同地圖投影的圖形數(shù)據(jù)時，投影轉(zhuǎn)換是指當(dāng)系統(tǒng)使用來自不同地圖投影的圖形數(shù)據(jù)時，需要將該投影的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；需要將該投影的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；投影轉(zhuǎn)換的方法包括正解變換、反解變換和數(shù)值變換等。投影轉(zhuǎn)換的方法包括正解變換、反解變換和數(shù)值變換等。正解變換正解變換：反解變換反解變換：數(shù)值變換數(shù)值變換：采用插值法、差分法等實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換：采用插值法、差分法等實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換),(),(YXyx),(),(),(YXLByx 利用若干同名數(shù)字化點(diǎn)（對同一點(diǎn)利用若干同名數(shù)字化點(diǎn)（對同一點(diǎn)在兩種投影中均已知其坐

26、標(biāo)的點(diǎn)），在兩種投影中均已知其坐標(biāo)的點(diǎn)），采用插值法、有限差分法或多項(xiàng)式逼采用插值法、有限差分法或多項(xiàng)式逼近的方法，即用數(shù)值變換法來建立兩近的方法，即用數(shù)值變換法來建立兩投影間的變換關(guān)系式。投影間的變換關(guān)系式。 例如，采用二元三次多項(xiàng)式進(jìn)行變換例如，采用二元三次多項(xiàng)式進(jìn)行變換: 通過選擇通過選擇10個以上的兩種投影之間的共同點(diǎn)，并組成個以上的兩種投影之間的共同點(diǎn)，并組成最小二乘法的條件式，進(jìn)行解算系數(shù)。最小二乘法的條件式，進(jìn)行解算系數(shù)。投影變換之投影變換之?dāng)?shù)值變換法數(shù)值變換法 矢量向柵格轉(zhuǎn)換矢量向柵格轉(zhuǎn)換 點(diǎn)：簡單的坐標(biāo)變換點(diǎn)：簡單的坐標(biāo)變換 線：線的柵格化線：線的柵格化 面：線的柵格化面：線

27、的柵格化 + +面填充面填充 面面( (多邊形多邊形) )的填充方法的填充方法 1 1、內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法（種子擴(kuò)散法）、內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法（種子擴(kuò)散法）2 2、掃描法、掃描法3 3、射線法、射線法4 4、復(fù)數(shù)積分法、復(fù)數(shù)積分法 5 5、邊界代數(shù)算法、邊界代數(shù)算法 4 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換 圖形編輯是一交互處理過程，圖形編輯是一交互處理過程， GISGIS具備的圖形編輯具備的圖形編輯功能的要求是：功能的要求是：1 1）具有友好的人機(jī)界面，即操作靈活、易于理解、響應(yīng)）具有友好的人機(jī)界面，即操作靈活、易于理解、響應(yīng)迅速等；迅速等；2 2）具有對幾何數(shù)據(jù)和屬性編碼的修改功能，如點(diǎn)、線、）具有對幾

28、何數(shù)據(jù)和屬性編碼的修改功能，如點(diǎn)、線、面的增加、刪除、修改等；面的增加、刪除、修改等；3 3）具有分層顯示和窗口操作功能，便于用戶的使用。）具有分層顯示和窗口操作功能，便于用戶的使用。 圖形編輯又叫圖形編輯又叫數(shù)據(jù)編輯、數(shù)字化編輯數(shù)據(jù)編輯、數(shù)字化編輯，是指對地圖資料數(shù)字，是指對地圖資料數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯加工，其主要的目的是在改正數(shù)據(jù)差錯的化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯加工，其主要的目的是在改正數(shù)據(jù)差錯的同時，相應(yīng)地改正數(shù)字化資料的圖形。同時，相應(yīng)地改正數(shù)字化資料的圖形。三、圖形編輯三、圖形編輯三、圖形編輯三、圖形編輯主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：q編輯操作編輯操作v點(diǎn)操作點(diǎn)操作v線操作線操作v面操作面操作q關(guān)鍵

29、算法關(guān)鍵算法v點(diǎn)的算法點(diǎn)的算法v線的算法線的算法v面的算法（面積算法）面的算法（面積算法）q圖幅拼接圖幅拼接1 1）結(jié)點(diǎn)吻合）結(jié)點(diǎn)吻合(Snap)(Snap)：或稱結(jié)點(diǎn)匹配、結(jié)點(diǎn)咬合，結(jié)：或稱結(jié)點(diǎn)匹配、結(jié)點(diǎn)咬合，結(jié)點(diǎn)附和點(diǎn)附和結(jié)點(diǎn)移動，用鼠標(biāo)將其它兩點(diǎn)移到另一點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)移動，用鼠標(biāo)將其它兩點(diǎn)移到另一點(diǎn)；鼠標(biāo)拉框，用鼠標(biāo)拉一個矩形，落入該矩形內(nèi)的結(jié)鼠標(biāo)拉框，用鼠標(biāo)拉一個矩形，落入該矩形內(nèi)的結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)通過求它們的中間坐標(biāo)匹配成一致；點(diǎn)坐標(biāo)通過求它們的中間坐標(biāo)匹配成一致；求交點(diǎn)，求兩條線的交點(diǎn)或其延長線的交點(diǎn)，作為求交點(diǎn)，求兩條線的交點(diǎn)或其延長線的交點(diǎn)，作為吻合的結(jié)點(diǎn)；吻合的結(jié)點(diǎn)；自動匹配，給定一個吻合

30、容差，或稱為咬合距，在自動匹配，給定一個吻合容差，或稱為咬合距，在圖形數(shù)字化時或之后，將容差范圍內(nèi)的結(jié)點(diǎn)自動吻合圖形數(shù)字化時或之后，將容差范圍內(nèi)的結(jié)點(diǎn)自動吻合成一點(diǎn)。成一點(diǎn)。 一般，若結(jié)點(diǎn)容差設(shè)置合理，大多數(shù)結(jié)點(diǎn)能夠吻合在一一般，若結(jié)點(diǎn)容差設(shè)置合理，大多數(shù)結(jié)點(diǎn)能夠吻合在一起，但有些情況還需要使用前三種方法進(jìn)行人工編輯。起，但有些情況還需要使用前三種方法進(jìn)行人工編輯。 1 1、結(jié)點(diǎn)的編輯、結(jié)點(diǎn)的編輯 2）結(jié)點(diǎn)與線的吻合：）結(jié)點(diǎn)與線的吻合：在數(shù)字化過程中，常遇到一在數(shù)字化過程中，常遇到一個結(jié)點(diǎn)與一個線狀目標(biāo)的中間相交。由于測量或數(shù)個結(jié)點(diǎn)與一個線狀目標(biāo)的中間相交。由于測量或數(shù)字化誤差，它不可能完全交

31、于線目標(biāo)上，需要進(jìn)行字化誤差，它不可能完全交于線目標(biāo)上，需要進(jìn)行編輯，稱為結(jié)點(diǎn)與線的吻合。編輯，稱為結(jié)點(diǎn)與線的吻合。 A、 結(jié)點(diǎn)移動，將結(jié)點(diǎn)移動到線目標(biāo)上。結(jié)點(diǎn)移動，將結(jié)點(diǎn)移動到線目標(biāo)上。 B、 使用線段求交；使用線段求交； C、 自動編輯，在給定容差內(nèi)，自動求交并吻合自動編輯，在給定容差內(nèi)，自動求交并吻合在一起。在一起。3）需要考慮兩種情況）需要考慮兩種情況A A、 要求坐標(biāo)一致，而不建立拓?fù)潢P(guān)系；要求坐標(biāo)一致，而不建立拓?fù)潢P(guān)系；如如 高架橋高架橋（不需打斷，直接移動）（不需打斷，直接移動）B B、 不僅坐標(biāo)一致，且要建立之間的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系；不僅坐標(biāo)一致，且要建立之間的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系；如如 道

32、路交叉口道路交叉口（需要打斷）需要打斷）A AB BD DC CE E無結(jié)點(diǎn)無結(jié)點(diǎn)有結(jié)點(diǎn)有結(jié)點(diǎn)1 1、結(jié)點(diǎn)的編輯、結(jié)點(diǎn)的編輯三、圖形編輯三、圖形編輯 有些系統(tǒng)要將這種假結(jié)點(diǎn)清除掉（如有些系統(tǒng)要將這種假結(jié)點(diǎn)清除掉（如ARC/INFOARC/INFO），即），即將目標(biāo)將目標(biāo)A A 和和B B合并成一條，使它們之間不存在結(jié)點(diǎn)合并成一條，使它們之間不存在結(jié)點(diǎn); ; 但有些系統(tǒng)并不要求清除假結(jié)點(diǎn)，如但有些系統(tǒng)并不要求清除假結(jié)點(diǎn)，如GeostarGeostar, ,因?yàn)樗驗(yàn)樗鼈儾⒉挥绊懣臻g查詢、分析和制圖。們并不影響空間查詢、分析和制圖。4 4）清除假結(jié)點(diǎn)（偽結(jié)點(diǎn)）清除假結(jié)點(diǎn)（偽結(jié)點(diǎn)） 由僅有兩個線目標(biāo)

33、相關(guān)聯(lián)的結(jié)點(diǎn)成為假由僅有兩個線目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的結(jié)點(diǎn)成為假結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)。1 1、結(jié)點(diǎn)的編輯、結(jié)點(diǎn)的編輯三、圖形編輯三、圖形編輯刪除和增加一個頂點(diǎn)：刪除和增加一個頂點(diǎn)： u刪除頂點(diǎn)，在數(shù)據(jù)庫中不用整體刪除與目標(biāo)有關(guān)的數(shù)刪除頂點(diǎn)，在數(shù)據(jù)庫中不用整體刪除與目標(biāo)有關(guān)的數(shù)據(jù)，只是在原來存儲的位置重寫一次坐標(biāo)，拓?fù)潢P(guān)系不據(jù)，只是在原來存儲的位置重寫一次坐標(biāo)，拓?fù)潢P(guān)系不變。變。u增加頂點(diǎn)，則操作和處理都要復(fù)雜。不能在原來的存增加頂點(diǎn)，則操作和處理都要復(fù)雜。不能在原來的存儲位置上重寫，需要給一個新的目標(biāo)標(biāo)識號，在新位置儲位置上重寫，需要給一個新的目標(biāo)標(biāo)識號，在新位置上重寫，而將原來的目標(biāo)刪除，此時需要做一系列處理，上

34、重寫，而將原來的目標(biāo)刪除，此時需要做一系列處理，調(diào)整空間拓?fù)潢P(guān)系。調(diào)整空間拓?fù)潢P(guān)系。移動一個頂點(diǎn)：移動頂點(diǎn)只涉及某個點(diǎn)的坐標(biāo)，不涉及拓移動一個頂點(diǎn)：移動頂點(diǎn)只涉及某個點(diǎn)的坐標(biāo)，不涉及拓?fù)潢P(guān)系的維護(hù)，較簡單。撲關(guān)系的維護(hù)，較簡單。刪除一段弧段：刪除一段弧段：復(fù)雜，先要把原來的弧段打斷復(fù)雜，先要把原來的弧段打斷, , 原來的弧原來的弧段實(shí)際被刪除，拓?fù)潢P(guān)系需要調(diào)整和變化段實(shí)際被刪除，拓?fù)潢P(guān)系需要調(diào)整和變化. .三、圖形編輯三、圖形編輯可設(shè)一捕捉半徑可設(shè)一捕捉半徑D(D(通常為通常為3 35 5個象素，這主要由屏幕的分辯個象素，這主要由屏幕的分辯率和屏幕的尺寸決定率和屏幕的尺寸決定) )。設(shè)光標(biāo)點(diǎn)為

35、設(shè)光標(biāo)點(diǎn)為S(x,y)S(x,y)，某一點(diǎn)狀要素的坐標(biāo)為，某一點(diǎn)狀要素的坐標(biāo)為A(XA(X，Y)Y)A A的距離的距離d d小于小于D D則認(rèn)為捕捉成功，即認(rèn)為找到的點(diǎn)是則認(rèn)為捕捉成功，即認(rèn)為找到的點(diǎn)是A A，否則，否則失敗，繼續(xù)搜索。失敗，繼續(xù)搜索。乘方運(yùn)算影響了搜索的速度，因此，把距離乘方運(yùn)算影響了搜索的速度，因此，把距離d d的計算改為：的計算改為：捕捉范圍由圓改為矩形，這可大大加快搜索速度。捕捉范圍由圓改為矩形，這可大大加快搜索速度。 三、圖形編輯三、圖形編輯點(diǎn)的捕捉點(diǎn)的捕捉2 2、點(diǎn)、線、面的捕捉關(guān)鍵算法、點(diǎn)、線、面的捕捉關(guān)鍵算法 設(shè)光標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)為設(shè)光標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)為S(x,y)S(x,y)

36、，D D為捕捉半徑，線的坐為捕捉半徑，線的坐標(biāo)為標(biāo)為(x(x1 1,y,y1 1),(x),(x2 2,y,y2 2),),(x(xn n,y,yn n) )。通過計算。通過計算S S到該線到該線的每個直線段的距離的每個直線段的距離d d。. . 若若min(dmin(d1 1,d,d2 2, ,d dn-1n-1) )D D，則認(rèn)為光標(biāo)，則認(rèn)為光標(biāo)S S捕捉到了該捕捉到了該條線，否則為未捕捉到。條線，否則為未捕捉到。 加快線捕捉的速度的方法：加快線捕捉的速度的方法：1 1）在實(shí)際的捕捉中，可每計算一個距離）在實(shí)際的捕捉中，可每計算一個距離d di i就進(jìn)行一就進(jìn)行一次比較，若次比較，若d d

37、i iD D，則捕捉成功，不需再進(jìn)行下面直，則捕捉成功，不需再進(jìn)行下面直線段到點(diǎn)線段到點(diǎn)S S的距離計算了。的距離計算了。2 2）把不可能被光標(biāo)捕捉到的線，用簡單算法去除。）把不可能被光標(biāo)捕捉到的線，用簡單算法去除。3 3）對于線段也采用類似的方法處理。）對于線段也采用類似的方法處理。4 4）簡化距離公式：）簡化距離公式： 點(diǎn)點(diǎn)S(x,y)S(x,y)到直線段到直線段(x(x1 1,y,y1 1),(x),(x2 2,y,y2 2) )的距離的距離d d的計算的計算公式為：公式為： 簡化為：簡化為：線的捕捉線的捕捉 實(shí)際上就是判斷光標(biāo)點(diǎn)實(shí)際上就是判斷光標(biāo)點(diǎn)S(x,y)S(x,y)是否在多邊形是

38、否在多邊形內(nèi)，若在多邊形內(nèi)則說明捕捉到。判斷點(diǎn)是否內(nèi)，若在多邊形內(nèi)則說明捕捉到。判斷點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)的算法主要有垂線法或轉(zhuǎn)角法。在多邊形內(nèi)的算法主要有垂線法或轉(zhuǎn)角法。 垂線法的基本思想是從光標(biāo)點(diǎn)引垂線垂線法的基本思想是從光標(biāo)點(diǎn)引垂線( (實(shí)際實(shí)際上可以是任意方向的射線上可以是任意方向的射線) )，計算與多邊形的，計算與多邊形的交點(diǎn)個數(shù)。若交點(diǎn)個數(shù)為奇數(shù)則說明該點(diǎn)在多交點(diǎn)個數(shù)。若交點(diǎn)個數(shù)為奇數(shù)則說明該點(diǎn)在多邊形內(nèi)；若交點(diǎn)個數(shù)為偶數(shù)，則該點(diǎn)在多邊形邊形內(nèi)；若交點(diǎn)個數(shù)為偶數(shù)，則該點(diǎn)在多邊形外。外。 加快速度的方法：加快速度的方法：1 1）找出該多邊形的外接矩形，若光標(biāo)點(diǎn)落在）找出該多邊形的外接矩形，

39、若光標(biāo)點(diǎn)落在該矩形中，才有可能捕捉到該面，否則放棄對該矩形中，才有可能捕捉到該面，否則放棄對該多邊形的進(jìn)一步計算和判斷。該多邊形的進(jìn)一步計算和判斷。2 2）對不可能有交點(diǎn)的線段應(yīng)通過簡單的坐標(biāo)）對不可能有交點(diǎn)的線段應(yīng)通過簡單的坐標(biāo)比較迅速去除。比較迅速去除。3 3）運(yùn)用計算交點(diǎn)的技巧。）運(yùn)用計算交點(diǎn)的技巧。 面的捕捉面的捕捉3 3、拓?fù)?、拓?fù)潢P(guān)系的自動建立關(guān)系的自動建立拓?fù)潢P(guān)系拓?fù)潢P(guān)系一般指拓?fù)湓兀ńY(jié)點(diǎn)、鏈、面）之間的關(guān)系一般指拓?fù)湓兀ńY(jié)點(diǎn)、鏈、面）之間的關(guān)系（鄰接、關(guān)聯(lián)、包含）。（鄰接、關(guān)聯(lián)、包含）。拓?fù)潢P(guān)系的全顯式表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系的全顯式表達(dá)可通過建立面、鏈關(guān)系表；鏈、可通過建立面、鏈關(guān)系

40、表；鏈、結(jié)點(diǎn)關(guān)系表；結(jié)點(diǎn)與鏈關(guān)系表；鏈、面關(guān)系表等四個表結(jié)點(diǎn)關(guān)系表；結(jié)點(diǎn)與鏈關(guān)系表；鏈、面關(guān)系表等四個表表達(dá)表達(dá)1 1）點(diǎn)線拓?fù)潢P(guān)系的自動建立）點(diǎn)線拓?fù)潢P(guān)系的自動建立a1a1a2a2 N1 N1 N2N2N3N3N4N4a3a3a1a1a2a2 N1 N1 N2N2N3N3a1a1a2a2 N1 N1 N2N2N3N3N4N4a3a3a4a4(b)(b)(a)(a)(c)(c)結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)- -弧段表弧段表Oid起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)a1a2N1N2N2N3Oid弧段 號N1N2N3a1a1,a2a2弧段弧段- -結(jié)點(diǎn)表結(jié)點(diǎn)表 在在圖圖形形采采集集和和編編輯輯中中實(shí)實(shí)時時建建立立 Oid起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)a1a2

41、a3N1N2N2N2N3N4Oid弧段 號N1N2N3N4a1a1,a2,a3a2a3Oid起結(jié)點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)a1a2a3a4N1N2N2N4N2N3N4N3Oid弧段 號N1N2N3N4a1a1,a2,a3a2,a4a3,a4在圖形采集和編輯之后自動在圖形采集和編輯之后自動建立，其基本原理與前類似。建立，其基本原理與前類似。3 3、拓?fù)?、拓?fù)潢P(guān)系的自動建立關(guān)系的自動建立多邊形有三種情況多邊形有三種情況 獨(dú)立多邊形：在數(shù)字化過程中直接生成，因其僅涉及一條封閉的獨(dú)立多邊形：在數(shù)字化過程中直接生成，因其僅涉及一條封閉的弧段弧段 具有公共邊界的簡單多邊形：在數(shù)據(jù)采集時，僅輸入了邊界弧段具有公共邊界的簡單多

42、邊形：在數(shù)據(jù)采集時，僅輸入了邊界弧段數(shù)據(jù)，然后用一種算法自動將多邊形邊界聚合起來，建立多邊形數(shù)據(jù)，然后用一種算法自動將多邊形邊界聚合起來，建立多邊形文件；文件； 嵌套多邊形：除了要按第二種方法自動建立多邊形外，還要考慮嵌套多邊形：除了要按第二種方法自動建立多邊形外，還要考慮多邊形內(nèi)的多邊形。多邊形內(nèi)的多邊形。第二種情況下，多邊形自動自動生成的步驟和方法第二種情況下，多邊形自動自動生成的步驟和方法 首先進(jìn)行結(jié)點(diǎn)匹配首先進(jìn)行結(jié)點(diǎn)匹配 建立結(jié)點(diǎn)建立結(jié)點(diǎn)弧段拓?fù)潢P(guān)系弧段拓?fù)潢P(guān)系2）多邊形拓?fù)潢P(guān)系的自動建立）多邊形拓?fù)潢P(guān)系的自動建立建立多邊形的一些概念建立多邊形的一些概念 a a、順時針方向構(gòu)多邊形：指

43、多邊形是在鏈的、順時針方向構(gòu)多邊形：指多邊形是在鏈的右側(cè)。右側(cè)。b b、最靠右邊的鏈：指從鏈的一個端點(diǎn)出發(fā)，、最靠右邊的鏈：指從鏈的一個端點(diǎn)出發(fā)，在這條鏈的方向上最右邊的第一條鏈，在這條鏈的方向上最右邊的第一條鏈，a a的最的最右邊的鏈為右邊的鏈為d d c c、多邊形面積的計算、多邊形面積的計算 當(dāng)多邊形由順時針方向構(gòu)成時，面積為正；反之，面積為負(fù)當(dāng)多邊形由順時針方向構(gòu)成時，面積為正；反之，面積為負(fù)。多邊形的自動生成多邊形的自動生成建立多邊形建立多邊形關(guān)鍵算法關(guān)鍵算法(1)(1)順序取一個結(jié)點(diǎn)為起始結(jié)點(diǎn)，取完為止；取過該順序取一個結(jié)點(diǎn)為起始結(jié)點(diǎn)，取完為止；取過該結(jié)點(diǎn)的任一條鏈作為起始鏈。結(jié)點(diǎn)

44、的任一條鏈作為起始鏈。(2)(2)取這條鏈的另一結(jié)點(diǎn)，找這個結(jié)點(diǎn)上，靠這條鏈取這條鏈的另一結(jié)點(diǎn)，找這個結(jié)點(diǎn)上，靠這條鏈最右邊的鏈，作為下一條鏈。最右邊的鏈，作為下一條鏈。(3)(3)是否回到起點(diǎn)：是，已形成一多邊形，記錄之，是否回到起點(diǎn)：是，已形成一多邊形，記錄之，并轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)( (4)4)；否，轉(zhuǎn)；否，轉(zhuǎn)( (2)2)。(4)(4)取起始點(diǎn)上開始的，剛才所形成多邊形的最后一取起始點(diǎn)上開始的，剛才所形成多邊形的最后一條邊作為新的起始鏈，轉(zhuǎn)條邊作為新的起始鏈，轉(zhuǎn)(2)(2)；若這條鏈已用過兩次，；若這條鏈已用過兩次，即已成為兩個多邊形的邊，則轉(zhuǎn)即已成為兩個多邊形的邊，則轉(zhuǎn)(1)(1)。例：例：（1

45、1）從）從P P1 1開始，起始鏈定為開始，起始鏈定為P P1 1P P2 2, ,從從P P2 2點(diǎn)算起，點(diǎn)算起，P P1 1P P2 2最右邊的鏈為最右邊的鏈為P P2 2P P5 5；從；從P P5 5算起，算起，P P2 2P P5 5最右邊最右邊 的鏈為的鏈為P P5 5P P1 1,.,. .形成的多邊形為形成的多邊形為P P1 1P P2 2P P5 5P P1 1。（2 2）從）從P P1 1開始，以開始，以P P1 1P P5 5為起始鏈，形成的多邊形為為起始鏈，形成的多邊形為P P1 1P P5 5P P4 4P P1 1。（3 3）從）從P P1 1開始，以開始，以P P

46、1 1P P4 4為起始鏈為起始鏈, ,形成的多邊形為形成的多邊形為P P1 1P P4 4P P3 3P P2 2P P1 1。（4 4）這時這時P P1 1為結(jié)點(diǎn)的所有鏈均被使用了兩次，因而轉(zhuǎn)向下一個結(jié)點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)的所有鏈均被使用了兩次，因而轉(zhuǎn)向下一個結(jié)點(diǎn)P P2 2，繼續(xù)進(jìn)行多邊形追蹤，直至所有的結(jié)點(diǎn)取完。共可追蹤出五個多邊形，即繼續(xù)進(jìn)行多邊形追蹤，直至所有的結(jié)點(diǎn)取完。共可追蹤出五個多邊形，即A A1 1、A A2 2、A A3 3、A A4 4、A A5 5。4 4、圖幅接邊、圖幅接邊形成無縫數(shù)據(jù)庫形成無縫數(shù)據(jù)庫幾何裂縫：指由數(shù)據(jù)文件邊界分開的一個地物的兩部分幾何裂縫：指由數(shù)據(jù)文件邊界分開

47、的一個地物的兩部分不能精確地銜接。不能精確地銜接。-幾何接邊幾何接邊邏輯裂縫：同一地物地物編碼不同或具有不同的屬性信邏輯裂縫：同一地物地物編碼不同或具有不同的屬性信息，如公路的寬度，等高線高程等。息，如公路的寬度，等高線高程等。-邏輯接邊邏輯接邊 2 2、幾何接邊、幾何接邊1 1、識別或提取相鄰圖幅。、識別或提取相鄰圖幅。-要求圖幅編號合理要求圖幅編號合理313233212223111213接邊接邊人人工工接接邊邊直接移動，突變直接移動，突變回縮回縮2-32-3個點(diǎn)個點(diǎn)減少突變減少突變 5 5、數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮1） DouglasDouglasPeuckerPeucker圖形顯示輸出圖形顯示輸

48、出數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮光滑光滑矢量數(shù)據(jù)壓縮矢量數(shù)據(jù)壓縮柵格數(shù)據(jù)壓縮柵格數(shù)據(jù)壓縮 把曲線首末兩點(diǎn)連成直線，把曲線首末兩點(diǎn)連成直線，求曲線上各點(diǎn)到直線的距離，求曲線上各點(diǎn)到直線的距離，取距離最大值與規(guī)定限差比取距離最大值與規(guī)定限差比較。較。壓縮效果好，但必須在對整壓縮效果好，但必須在對整條曲線數(shù)字化完成后才能進(jìn)條曲線數(shù)字化完成后才能進(jìn)行，且計算量較大；行，且計算量較大；2 2）垂距法）垂距法每次順序取曲線上的每次順序取曲線上的三個點(diǎn)三個點(diǎn)，計算，計算中間中間點(diǎn)點(diǎn)與其它兩點(diǎn)連線的與其它兩點(diǎn)連線的垂線距離垂線距離d d，并與，并與限差限差D D比較。若比較。若d dD D，則中間點(diǎn)，則中間

49、點(diǎn)去掉去掉；若若d dD D，則中間點(diǎn)，則中間點(diǎn)保留保留。然后順序取下。然后順序取下三個點(diǎn)繼續(xù)處理，直到這條線結(jié)束。三個點(diǎn)繼續(xù)處理，直到這條線結(jié)束。 3）偏角法）偏角法 壓縮算法好，可在數(shù)字化時實(shí)時處理，每次判斷下一個數(shù)字化的點(diǎn)，且計算量較?。粔嚎s算法好，可在數(shù)字化時實(shí)時處理，每次判斷下一個數(shù)字化的點(diǎn)，且計算量較??；原來的線對點(diǎn)2的測試距離大于規(guī)定的限差2點(diǎn)保留對點(diǎn)3測試距離小于規(guī)定的限差3點(diǎn)舍去化簡后的線限差限差化簡后的線3點(diǎn)舍去偏角小于規(guī)定的限差對點(diǎn)3測試角度大于規(guī)定的限差對點(diǎn)2的測試原來的線2點(diǎn)保留(b)(a)4）間隔取點(diǎn)法）間隔取點(diǎn)法P1P2P3P4P5P6P8P9P10PRD(a)

50、原曲線(b) 經(jīng)壓縮后曲線PRP10P9P5P3P2P1舍去離已選點(diǎn)比規(guī)定距離舍去離已選點(diǎn)比規(guī)定距離D更近的點(diǎn)。更近的點(diǎn)。四、空間索引四、空間索引 空間索引：依據(jù)空間對象的空間索引：依據(jù)空間對象的位置、形狀位置、形狀或空間對象或空間對象間的某種間的某種空間關(guān)系空間關(guān)系，按照一定的順序排列的一種文件，按照一定的順序排列的一種文件，其中包含其中包含空間實(shí)體的概要信息空間實(shí)體的概要信息。 建立空間索引的建立空間索引的目的目的：在進(jìn)行空間操作時，通過對：在進(jìn)行空間操作時，通過對空間數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)的篩選和過濾篩選和過濾，把大量與之無關(guān)的空間數(shù)據(jù)，把大量與之無關(guān)的空間數(shù)據(jù)預(yù)預(yù)先排除先排除，從而，從而提高空

51、間操作的效率提高空間操作的效率。 常見的空間索引一般采取自常見的空間索引一般采取自頂而下、逐級劃分空間頂而下、逐級劃分空間的方式建立。有代表性的有實(shí)體范圍索引、格網(wǎng)索引、的方式建立。有代表性的有實(shí)體范圍索引、格網(wǎng)索引、四叉樹、四叉樹、BSP樹、樹、KDB樹、樹、R樹、樹、R+樹和樹和CELL樹。樹。1、實(shí)體范圍索引、實(shí)體范圍索引 記錄每個實(shí)體坐標(biāo)記錄每個實(shí)體坐標(biāo)時，記錄包圍時，記錄包圍其外接矩其外接矩形形的的最大最小坐標(biāo)最大最小坐標(biāo)。 檢索時，根據(jù)檢索檢索時，根據(jù)檢索實(shí)體的最大最小范圍，實(shí)體的最大最小范圍，排除那些沒有落入檢索排除那些沒有落入檢索窗口的空間實(shí)體，然后窗口的空間實(shí)體，然后對外接矩

52、形落入的進(jìn)一對外接矩形落入的進(jìn)一步判斷是否真正落入。步判斷是否真正落入。 沒有建立真正的索沒有建立真正的索引文件，依靠空間計算引文件，依靠空間計算來判別。來判別。2、格網(wǎng)索引、格網(wǎng)索引 按照一定規(guī)則劃按照一定規(guī)則劃分為大小相等的格網(wǎng)，分為大小相等的格網(wǎng)，記錄每個格網(wǎng)所包含記錄每個格網(wǎng)所包含的空間實(shí)體。即的空間實(shí)體。即Peano碼與空間實(shí)體碼與空間實(shí)體的關(guān)系表。的關(guān)系表。3、四叉樹索引、四叉樹索引根據(jù)所有空間對象覆蓋的范圍，進(jìn)行四叉樹分割，使每個根據(jù)所有空間對象覆蓋的范圍，進(jìn)行四叉樹分割，使每個子塊包含單個實(shí)體，然后根據(jù)每個實(shí)體的子塊層數(shù)或子塊大小，子塊包含單個實(shí)體，然后根據(jù)每個實(shí)體的子塊層數(shù)或

53、子塊大小，建立相應(yīng)的索引。建立相應(yīng)的索引。4、R樹和樹和R+樹空間索引樹空間索引將將空間相近空間相近的實(shí)體的外接矩形重新組織為的實(shí)體的外接矩形重新組織為更大的更大的虛擬矩形。虛擬矩形。虛擬矩形虛擬矩形方向與坐標(biāo)方位軸一致方向與坐標(biāo)方位軸一致，同時滿足：包含盡可能多的空，同時滿足：包含盡可能多的空間實(shí)體；矩形間的重疊率盡可能少；允許每個矩形內(nèi)再劃分為小間實(shí)體；矩形間的重疊率盡可能少；允許每個矩形內(nèi)再劃分為小矩形；空間索引包含有指向所包圍的空間實(shí)體的指針。矩形；空間索引包含有指向所包圍的空間實(shí)體的指針。R樹空間索引按包含實(shí)體矩形來確定，每個實(shí)體與樹空間索引按包含實(shí)體矩形來確定，每個實(shí)體與R樹的結(jié)樹

54、的結(jié)點(diǎn)相聯(lián)系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：點(diǎn)相聯(lián)系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：RECT(Rec-ID,Type, min-X,min-Y,max-X,max-Y)PS(上層虛擬矩形標(biāo)示符，下層虛擬矩形標(biāo)示符上層虛擬矩形標(biāo)示符，下層虛擬矩形標(biāo)示符) R+樹允許虛擬矩形相互重疊，并分割下層虛擬矩形，樹允許虛擬矩形相互重疊，并分割下層虛擬矩形，允許一個空間實(shí)體被多個虛擬矩形所包圍。盡量保持每個虛允許一個空間實(shí)體被多個虛擬矩形所包圍。盡量保持每個虛擬矩形包含相同個數(shù)的下層虛擬矩形或?qū)嶓w外接矩形。擬矩形包含相同個數(shù)的下層虛擬矩形或?qū)嶓w外接矩形。 對于被分割的下層虛擬矩形或?qū)嶓w外接矩形，還要增加對于被分割的下層虛擬矩形或?qū)嶓w外接矩形，還要

55、增加關(guān)系表達(dá)：關(guān)系表達(dá)：DECOMP(原矩形標(biāo)示符，分割后矩形原矩形標(biāo)示符，分割后矩形1標(biāo)識符，標(biāo)識符，分割后矩形分割后矩形2標(biāo)識符標(biāo)識符)5、CELL樹空間索引樹空間索引 CELL樹采用凸多邊形作為區(qū)域劃分的基本單元，子樹采用凸多邊形作為區(qū)域劃分的基本單元，子空間不再相互覆蓋。表現(xiàn)優(yōu)秀?？臻g不再相互覆蓋。表現(xiàn)優(yōu)秀。6、BSP樹空間索引樹空間索引 采用二叉空間分割。采用二叉空間分割。 基本思想：任何平面都可以將空間分割成互不相交的半基本思想：任何平面都可以將空間分割成互不相交的半空間，所有位于這個平面一側(cè)的點(diǎn)定義了一個半空間，位于空間，所有位于這個平面一側(cè)的點(diǎn)定義了一個半空間，位于另一側(cè)的點(diǎn)定

56、義了另一個半空間另一側(cè)的點(diǎn)定義了另一個半空間四、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與控制四、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與控制1、基本概念、基本概念1)準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性（Accuracy）：即：即一個記錄值（測量一個記錄值（測量或觀察值）與它的或觀察值）與它的真實(shí)值之間的接近真實(shí)值之間的接近程度。程度。 2)精度精度(Precision)：即對即對現(xiàn)象描述的詳細(xì)程現(xiàn)象描述的詳細(xì)程度。度。 甲甲乙乙丙丙3)空間分辨率空間分辨率分辨率指兩個可測量數(shù)值之間最小的可辨識分辨率指兩個可測量數(shù)值之間最小的可辨識的差異。空間分辨率指記錄變化的最小距離。的差異?？臻g分辨率指記錄變化的最小距離。4)比例尺比例尺地圖上一個記錄的距離和它所表現(xiàn)的真

57、實(shí)世地圖上一個記錄的距離和它所表現(xiàn)的真實(shí)世界的距離之間的比例。界的距離之間的比例。5)誤差誤差表示數(shù)據(jù)與其真值之間的差異。誤差研究包表示數(shù)據(jù)與其真值之間的差異。誤差研究包括位置誤差、屬性誤差、位置誤差和屬性誤差之括位置誤差、屬性誤差、位置誤差和屬性誤差之間的聯(lián)系。間的聯(lián)系。一、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與控制一、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與控制6)不確定性（不確定性（Uncertainty）:地理信息系統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)的不確定性包括空間不確定性包括空間位置的不確定性、屬性不確定性、位置的不確定性、屬性不確定性、時域不確定性、邏輯上的不一致性及數(shù)據(jù)的不完整時域不確定性、邏輯上的不一致性及數(shù)據(jù)的不完整性。性?？臻g位置

58、的不確定性指空間位置的不確定性指GIS中某一被描述物體中某一被描述物體與其地面上真實(shí)物體位置上的差別；屬性不確定性與其地面上真實(shí)物體位置上的差別；屬性不確定性是指某一物體在是指某一物體在GIS中被描述的屬性與其真實(shí)的屬中被描述的屬性與其真實(shí)的屬性之差別；時域不確定性是指在描述地理現(xiàn)象時，性之差別；時域不確定性是指在描述地理現(xiàn)象時，時間描述上的差錯；邏輯上的不一致性指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時間描述上的差錯；邏輯上的不一致性指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的不一致性，尤其是指拓?fù)溥壿嬌系牟灰恢滦?；?nèi)部的不一致性，尤其是指拓?fù)溥壿嬌系牟灰恢滦?；?shù)據(jù)的不完整性指對于給定的目標(biāo)，數(shù)據(jù)的不完整性指對于給定的目標(biāo)，GIS沒有盡可沒有盡可能

59、完全地表達(dá)該物體能完全地表達(dá)該物體。1 1）位置（幾何）精度位置（幾何）精度：如數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、平面精度、：如數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、平面精度、高程精度等，用以描述高程精度等，用以描述幾何數(shù)據(jù)的誤差幾何數(shù)據(jù)的誤差。2) 2) 屬性精度屬性精度：如要素分類的正確性、屬性編碼的：如要素分類的正確性、屬性編碼的正確性、注記的正確性等，用以反映正確性、注記的正確性等，用以反映屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量。3) 3) 邏輯一致性邏輯一致性：如多邊形的閉合精度、結(jié)點(diǎn)匹配：如多邊形的閉合精度、結(jié)點(diǎn)匹配精度、拓?fù)潢P(guān)系的正確性等，由幾何或?qū)傩哉`差也會引精度、拓?fù)潢P(guān)系的正確性等，由幾何或?qū)傩哉`差也會引起起邏輯誤差邏輯誤差。4) 4)

60、 完備性完備性：如數(shù)據(jù)分類的完備性、實(shí)體類型的完：如數(shù)據(jù)分類的完備性、實(shí)體類型的完備性、屬性數(shù)據(jù)的完備性、注記的完整性，備性、屬性數(shù)據(jù)的完備性、注記的完整性，數(shù)據(jù)層完整數(shù)據(jù)層完整性，性，檢驗(yàn)完整性檢驗(yàn)完整性等。等。5) 5) 現(xiàn)勢性現(xiàn)勢性：如數(shù)據(jù)的：如數(shù)據(jù)的采集時間采集時間、數(shù)據(jù)的、數(shù)據(jù)的更新時間更新時間等。等。 2、數(shù)據(jù)質(zhì)量的指標(biāo)和內(nèi)容數(shù)據(jù)質(zhì)量的指標(biāo)和內(nèi)容具體分析具體分析原因原因3、誤差產(chǎn)生的主要原因、誤差產(chǎn)生的主要原因誤差的具體來源誤差的具體來源階段階段誤差來源誤差來源數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集 實(shí)測實(shí)測誤差，誤差，地圖制圖地圖制圖誤差（制作地圖的每一過程都有誤誤差（制作地圖的每一過程都有誤差），航