空間數(shù)據結構的轉換

第2節(jié)空間數(shù)據結構的轉換矢量數(shù)據到柵格數(shù)據的轉換，稱為矢量柵格化。許多數(shù)據如行政邊界、交通干線、土地利用類型、土壤類型等都是用矢量數(shù)字化的方法輸人計算機或以矢量的方式存在計算機中，表現(xiàn)為點、線、多邊形數(shù)據。然而，矢量數(shù)據直接用于多種數(shù)據的復合分析等處理將比較復雜，特別是不同數(shù)據要在位置上一一配準。2/6/20231具體轉換步驟分如下幾步：1準備好矢量數(shù)據或矢量地圖；2構架一個與地圖等大小的格網，選取好適當?shù)母窬W密度或分辨率，依據范圍則可以算出格網的行列數(shù)。3根據地圖上的點、線、多邊形相對這個格網的配置及其屬性來確定每一個項元的數(shù)值。2/6/20232上述三步中，第三步內容較多，需要專門說明：1、點狀對象的柵格化：點的變換十分簡單，只要這個點落在哪個網格中就是屬于那個網格元素，根據該點狀對象的特性賦予該像元屬性值。點行、列坐標i，j計算公式：2/6/202332、線狀對象的柵格化（一）：假定一線段兩端點之間經過若干個網格元素(至少一個)，兩端點坐標為(X1，Y1)，(X2，Y2)，則：P82??YX（X1，Y1）（X2，Y2）2/6/20234判斷行差和列差是為了確保單一連接：單一連接定義：1、線條不中斷，線上每兩個像元間必須連接，或鄰邊連接，或頂角連接。2、任何三個像元不得兩兩間都相鄰。2/6/202353、面的柵格化方法：一、基于弧段數(shù)據的柵格化方法：按行或列做中心掃描線求交點柵格坐標的行列值判斷交點左右多邊形數(shù)值交點排序并逐段生成柵格數(shù)據特點：計算量較大，算法比較復雜。2/6/202361101111011100001111010012/6/202372/6/20238二、基于多邊形的柵格化方法：①、內部點擴散法：由一個內部的種子點，向其四個方向的鄰點擴散，判斷新加入的點是否在多邊形邊界上。如果是，不作為種子點；否則當作新的種子點，直到區(qū)域填滿。算法特點：算法設計復雜，而且可能造成阻塞而使擴散不能完成。2/6/20239②、邊界代數(shù)法：上減下加特點：算法簡單，但對于復雜圖形，每一像素可能被訪問多次，增加了運算量。2/6/202310③、包含檢驗法：點在多邊形內判斷：檢驗夾角之和射線算法：由待判點向圖外某點引射線，判斷該射線與某多邊形所有邊界相交的總次數(shù)，如果相交偶數(shù)次，則待判點在該多邊形外部，如為奇數(shù)次，則待判點在該多邊形內部如圖所示。

2/6/202311三、柵格到矢量：柵格向矢量轉換處理的目的，是為了：1將柵格數(shù)據分析的結果，通過矢量繪圖裝置輸出；2數(shù)據壓縮的需要，將大量的面狀柵格數(shù)據轉換為由少量數(shù)據表示的多邊形邊界；3將自動掃描儀獲取的柵格數(shù)據加入矢量形式的數(shù)據庫。2/6/2023121、基于圖象數(shù)據的矢量化方法圖象數(shù)據是由不同灰階的影像或線劃，通過自動掃描儀(scanner)，按一定的分辨率進行掃描采樣，得到以不同灰度值(0—255)表示的數(shù)據。目前掃描儀的分辨率可達0．0125mm，因此對一般粗度(例如0.1mm)的線條，其橫斷面掃描后平均也有8個像元，而矢量化的要求只能允許橫斷面保持一個柵格的寬度，因此需要進行從柵格向矢量數(shù)據的轉換。2/6/202313（a）掃描前的矢量數(shù)據（b）掃描得到的灰度值2/6/202314具體轉換的步驟：I、二值化線劃圖形掃描后產生柵格數(shù)據，這些數(shù)據是按從0—255的不同灰度值量度的，設以G(i，j)表示，為了將這種256級不同的灰階壓縮到2個灰階，即0和1兩級，首先要在最大與最小灰階之間定義一個閾值，設閾值為T，則如果G(i，j)大于等于T，則記此柵格的值為1，如果G(i，j)小于T，則記此柵格的值為0，得到一幅二值圖。2/6/202315根據給定的閾值二值化后得到的柵格數(shù)據2/6/202316II、細化細化是消除線劃橫斷面柵格數(shù)的差異，使得每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線(對面狀符號而言)位置的單個柵格的寬度。2/6/202317對于柵格線劃的“細化”方法，常用“剝皮法”。剝皮法的實質是從曲線的邊緣開始，每次剝掉等于一個柵格寬的一層，直到最后留下彼此連通的由單個柵格點組成的圖形。因為一條線在不同位置可能有不同的寬度，故在剝皮過程中必須注意一個條件，即不允許剝去會導致曲線不連通的柵格。2/6/202318這是這一方法的技術關鍵所在。其解決辦法是，借助一個在計算機中存儲著的，由待剝柵格為中心的3×3柵格組合圖來決定。一個3×3的柵格窗口，其中心柵格有八個鄰域，因此組合圖有多種不同的排列格式，若將相對位置關系的差異只是轉置90、180、270度或互為鏡象反射的方法進行歸并，則共有51種排列格式。2/6/202319顯然，其中只有格式2、3、4、5、10、11、12、16、21、24、28、33、34、35、38、42、43、46和50，可以將中心點剝去。這樣，便可確定中間柵格點保留或刪除，得到經細化處理后應予保留的柵格系列，并寫入數(shù)據文件。2/6/202320III、跟蹤跟蹤的目的是將寫入數(shù)據文件的細化處理后的柵格數(shù)據，整理為從結點出發(fā)的線段或閉合的線條，并以矢量形式存儲于特征柵格點中心的坐標。

2/6/202321弧段數(shù)據自動生成多邊形2/6/202322第三節(jié)空間數(shù)據的融合1、遙感與GIS數(shù)據的融合1）遙感圖像與DLG圖形的融合

豐富的光譜信息、幾何信息、行政界線和屬性信息，提高可視化效果。2）遙感數(shù)據與DEM的融合

有助于遙感影像的幾何校正與配準。3）遙感與地圖掃描圖像的融合發(fā)現(xiàn)快速變化的區(qū)域，進行自動更新。2/6/2023232、不同格式數(shù)據的融合矢量交換格式文件柵格ARC/INFOCoverageE00GridARCVIEWShapeGridMapinfoTabMif

AutoCADDWGDxfMapGIS.wt.wl.wpMicrostationDGN2/6/202324融合方式：基于轉換器基于數(shù)據標準基于公共接口基于直接訪問2/6/202325第四節(jié)壓縮與重分類1、數(shù)據壓縮的意義 優(yōu)化存儲空間，減少處理時間2、數(shù)據壓縮：從所取得的數(shù)據集合中抽取一個子集，作為一個新的信息源，在規(guī)定的精度范圍內最好地逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。a=m/n≧1式中：m為曲線的原點數(shù)；n為曲線經壓縮后的點數(shù)。1）曲線上點的壓縮道格拉斯法(Douglas-Peucker)；2）柵格數(shù)據的壓縮游程編碼法；四叉樹編碼壓縮法。36578M(1)N(2)曲線上點的篩選2/6/202326二空間數(shù)據重分類2/6/202327

離散空間：空間具有跳躍特征（土地利用類型），重要變化發(fā)生在邊界上，邊界內的變化則是均勻的，同質的，即在各個方面都是相同的。

連續(xù)空間：空間具有漸變特征（地形表面），內插技術必須采用連續(xù)的空間漸變模型實現(xiàn)這些連續(xù)變化，可用一種平滑的數(shù)學表面加以描述。這類技術可分為整體擬合和局部擬合技術兩大類。第五節(jié)空間數(shù)據內插方法

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整體擬合技術:擬合模型是由研究區(qū)域內所有采樣點上的全部特征觀測值建立的。通常采用的技術是整體趨勢面擬合。這種內插技術一般用于模擬大范圍內的變化。局部擬合技術：是僅僅用鄰近的數(shù)據點來估計未知點的值，而不受局部范圍外其它點的影響。這類技術包括雙線性多項式內插、樣條函數(shù)、移動擬合法等等。2/6/2023291分塊內插（1）線性內插（2）雙線性多項式內插2逐點內插（1）移動擬合法（2）加權平均法3數(shù)據精度分析2/6/202330二區(qū)域內插1疊置法2比重法2/6/2023311232/6/202332比重法2/6/202333計算機圖形學演示稿紀玉波制作(C)2/6/202334計算機圖形學演示稿紀玉波制作(C)第6節(jié)空間拓撲關系編輯2/6/202335計算機圖形學演示稿紀玉波制作(C)2/6/202336計算機圖形學演示稿紀玉波制作(C)作業(yè)（2）2/6/202337計算機圖形學演示稿紀玉波制作(C)一

比重法可以根據平滑密度函數(shù)原理將源區(qū)人口統(tǒng)計數(shù)據從同質性改變?yōu)榉峭|，其步驟如下： ①

在源區(qū)上疊置一張格網 ②

將源區(qū)各個分區(qū)的平均人口數(shù)賦予相應分區(qū)的各個格網點?！? ①、②步結果如圖，請對

粗線區(qū)

進行平滑計算2/6/202338計算機圖形學演示稿紀玉波制作(C)二TIN中某三角形如圖所示，其坐標（X，Y，Z）如下：

A（150,160,20）B（150,210,30）

C（180,180,40）P（160,180,?）請用線性內插法計算P點高程Z。2/6/202339計算機圖形學演示稿紀玉波制作(C)三圖1為源區(qū)M和N，其面積與人口密度如表1，圖2為目標區(qū)U和V，其與M和N的交集面積如表2