地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理.pptx

第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,一方面，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查與糾正，包括圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的編輯、圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的校驗(yàn)及糾正、空間數(shù)據(jù)的誤差校正等； 另一方面，對(duì)輸入的圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行整飾處理，使這些圖形數(shù)據(jù)能滿足GIS的各種應(yīng)用要求，包括對(duì)矢量數(shù)據(jù)的壓縮與光滑處理、拓?fù)潢P(guān)系的建立、矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換、圖形的線性變換、圖框的生成、地圖裁剪以及圖幅拼接等。,1、窗口操作,一、數(shù)據(jù)編輯,（1）相關(guān)概念,開窗顯示,就是按用戶指定的空間范圍，進(jìn)行圖形子集合的選取，這個(gè)指定范圍稱之為“窗口”。 1）正開窗：選取整個(gè)圖形數(shù)據(jù)在窗口內(nèi)的子集合； 2）負(fù)開窗：選取整個(gè)圖形數(shù)據(jù)在窗口外的子集合。,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)編輯又叫數(shù)字化編輯，是指對(duì)地圖資料數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯加工，其主要目的是在改正數(shù)據(jù)差錯(cuò)的同時(shí)，相應(yīng)地改正數(shù)字化資料的圖形。,1、窗口操作,一、數(shù)據(jù)編輯,（1）相關(guān)概念,視口（視見區(qū)）,窗口規(guī)定了產(chǎn)生顯示圖形的范圍，而視口（視見區(qū)）規(guī)定了顯示圖形在熒光屏上的位置和大小。要想按用戶的需求實(shí)現(xiàn)開窗顯示，就須用視見變換將窗口內(nèi)的圖形變換到顯示器的視口中產(chǎn)生顯示。,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,裁剪,窗口確定以后，還要考慮如何切掉窗口以外（正開窗）或以內(nèi)（負(fù)開窗）的圖形數(shù)據(jù)，從而只顯示窗口以內(nèi)或以外的內(nèi)容，這一過程稱為裁剪。,1、窗口操作,一、數(shù)據(jù)編輯,（2）裁剪技術(shù),第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,關(guān)鍵是判斷空間實(shí)體是否在開窗范圍內(nèi)。,（3）二維觀察變換,1、窗口操作,一、數(shù)據(jù)編輯,（3）二維觀察變換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,世界坐標(biāo)系（WC，World Coordinate system） 是指用戶坐標(biāo)系。通常為直角坐標(biāo)系，一般由用戶自己選定，與機(jī)器設(shè)備無關(guān)。圖形輸入到數(shù)據(jù)庫時(shí)所依據(jù)的就是這種坐標(biāo)系，圖形輸出時(shí)應(yīng)當(dāng)仍然用用戶所使用的坐標(biāo)系，因?yàn)閳D形輸出是面向用戶的。用戶坐標(biāo)空間一般為實(shí)數(shù)域，理論上是連續(xù)的、無限的。作業(yè)區(qū)的左下角的坐標(biāo)值通常為非零值。,1、窗口操作,一、數(shù)據(jù)編輯,（3）二維觀察變換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,規(guī)格化數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)系（NDC，Normalized Database Coordinate system） 圖形輸入時(shí)，其數(shù)據(jù)源可能是不一樣的，表現(xiàn)在它們的橢球參數(shù)、投影方式、比例尺及單位等的不同。而圖形輸出時(shí)，又可能會(huì)由于用戶的需求不一樣，要求輸出結(jié)果用不同的橢球參數(shù)、不同的投影方式、不同的比例尺、不同的單位等。為了在數(shù)據(jù)庫中能統(tǒng)一管理，通常在地圖數(shù)據(jù)庫中使用規(guī)格化數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)系，即在數(shù)據(jù)庫中使用統(tǒng)一的橢球參數(shù)、投影方式、比例尺和單位等。,1、窗口操作,一、數(shù)據(jù)編輯,（3）二維觀察變換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,設(shè)備坐標(biāo)系（DC，Device Coordinate system） 設(shè)備坐標(biāo)系是物理設(shè)備的I/O空間。每一種圖形設(shè)備都有其獨(dú)特的坐標(biāo)系，在數(shù)字化儀上對(duì)地圖或其它圖形進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，由于數(shù)字化儀的游標(biāo)器給出的是設(shè)備臺(tái)面坐標(biāo)（也叫相對(duì)坐標(biāo)），而不是該圖所依據(jù)的投影坐標(biāo)，因此，在一般情況下要進(jìn)行從DC到WC的變換，使得一幅圖的數(shù)據(jù)，特別是多幅有關(guān)聯(lián)的圖幅的數(shù)據(jù)位于一個(gè)統(tǒng)一的理論參考系中。在屏幕上顯示圖形或在繪圖儀上繪圖時(shí)，則要做另一種坐標(biāo)變換。,1、窗口操作,一、數(shù)據(jù)編輯,（3）二維觀察變換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換,在進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)交互編輯時(shí)，為了能實(shí)現(xiàn)開窗口，使得它再用戶指定屏幕視口上顯示圖形，就必須進(jìn)行NDC到DC的變化和DC到NDC的變換。 在圖形數(shù)據(jù)編輯之前：（用戶選定窗口視口范圍）二維觀察變換實(shí)現(xiàn)在屏幕上適當(dāng)位置正確顯示窗口內(nèi)數(shù)據(jù)，再后可通過鍵盤或鼠標(biāo)對(duì)屏幕圖形進(jìn)行交互式編輯。 觀察變換將兩種不同坐標(biāo)系中的圖形聯(lián)系起來，將窗口轉(zhuǎn)為視口。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（1）必要性,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,（2）空間數(shù)據(jù)一般性錯(cuò)誤,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（3）錯(cuò)誤檢查主要方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,疊合比較法 目視檢查法 邏輯檢查法,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,圖元捕捉點(diǎn)的捕捉,設(shè)光標(biāo)點(diǎn)為S(x,y)，某一點(diǎn)狀要素的坐標(biāo)為A(X，Y),可設(shè)一捕捉半徑D(通常為35個(gè)象素，這主要由屏幕的分辯率和屏幕的尺寸決定)。 若S和A的距離d小于D則認(rèn)為捕捉成功，即認(rèn)為找到的點(diǎn)是A，否則失敗，繼續(xù)搜索其它點(diǎn)。,乘方運(yùn)算影響了搜索的速度，因此，把距離d的計(jì)算改為：,捕捉范圍由圓改為矩形，這可大大加快搜索速度。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,圖元捕捉線的捕捉,設(shè)光標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)為S(x,y)，D為捕捉半徑，線的坐標(biāo)為(x1,y1),(x2,y2),(xn,yn)。通過計(jì)算S到該線的每個(gè)直線段的距離d。. 若min(d1,d2,dn-1)D，則認(rèn)為光標(biāo)S捕捉到了該條線，否則為未捕捉到。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,圖元捕捉線的捕捉,1）在實(shí)際的捕捉中，可每計(jì)算一個(gè)距離di就進(jìn)行一次比較，若diD，則捕捉成功，不需再進(jìn)行下面直線段到點(diǎn)S的距離計(jì)算了。 2）把不可能被光標(biāo)捕捉到的線，用簡單算法去除。 3）對(duì)于線段也采用類似的方法處理。 4）簡化距離公式： 點(diǎn)S(x,y)到直線段(x1,y1),(x2,y2)的距離d的計(jì)算公式為： 簡化為：,加快線捕捉的速度的方法,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,圖元捕捉面的捕捉,實(shí)際上就是判斷光標(biāo)點(diǎn)S(x,y)是否在多邊形內(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(實(shí)際上可以是任意方向的射線)，計(jì)算與多邊形的交點(diǎn)個(gè)數(shù)。若交點(diǎn)個(gè)數(shù)為奇數(shù)則說明該點(diǎn)在多邊形內(nèi)；若交點(diǎn)個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則該點(diǎn)在多邊形外。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,圖元捕捉面的捕捉,加快速度的方法： 1）找出該多邊形的外接矩形，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(duì)該多邊形的進(jìn)一步計(jì)算和判斷。 2）對(duì)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。 3）運(yùn)用計(jì)算交點(diǎn)的技巧。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,編輯操作結(jié)點(diǎn)的編輯,1）結(jié)點(diǎn)吻合(Snap) 或稱結(jié)點(diǎn)匹配、結(jié)點(diǎn)咬合，結(jié)點(diǎn)附和。 方法： A、結(jié)點(diǎn)移動(dòng)，用鼠標(biāo)將其它兩點(diǎn)移到另一點(diǎn)； B、鼠標(biāo)拉框，用鼠標(biāo)拉一個(gè)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； C、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)； D、自動(dòng)匹配，給定一個(gè)吻合容差，或稱為咬合距，在圖形數(shù)字化時(shí)或之后，將容差范圍內(nèi)的結(jié)點(diǎn)自動(dòng)吻合成一點(diǎn)。,一般，若結(jié)點(diǎn)容差設(shè)置合理，大多數(shù)結(jié)點(diǎn)能夠吻合在一起，但有些情況還需要使用前三種方法進(jìn)行人工編輯。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,編輯操作結(jié)點(diǎn)與線匹配,在數(shù)字化過程中，常遇到一個(gè)結(jié)點(diǎn)與一個(gè)線狀目標(biāo)的中間相交。由于測(cè)量或數(shù)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。,編輯的方法： A、 結(jié)點(diǎn)移動(dòng)，將結(jié)點(diǎn)移動(dòng)到線目標(biāo)上。 B、 使用線段求交； C、 自動(dòng)編輯，在給定容差內(nèi)，自動(dòng)求交并吻合在一起。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,編輯操作結(jié)點(diǎn)與線匹配,需要考慮兩種情況: A、 要求坐標(biāo)一致，而不建立拓?fù)潢P(guān)系；如 高架橋（不需打斷，直接移動(dòng)） B、 不僅坐標(biāo)一致，且要建立之間的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系；如 道路交叉口（需要打斷）,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,編輯操作清除假結(jié)點(diǎn)（偽結(jié)點(diǎn)）,由僅有兩個(gè)線目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的結(jié)點(diǎn)稱為假結(jié)點(diǎn)（偽結(jié)點(diǎn)）。 有些系統(tǒng)要將這種假結(jié)點(diǎn)清除掉（如ArcGIS），即將目標(biāo)A 和B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Geostar,因?yàn)樗鼈儾⒉挥绊懣臻g查詢、分析和制圖。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,編輯操作圖形編輯,包括用鼠標(biāo)增加或刪除一個(gè)點(diǎn)、線、面實(shí)體，移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)一個(gè)點(diǎn)、線、面實(shí)體。 1）刪除和增加一個(gè)頂點(diǎn) 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(chǔ)的位置重寫一次坐標(biāo)，拓?fù)潢P(guān)系適當(dāng)調(diào)整。 增加頂點(diǎn)，則操作和處理都要復(fù)雜。不能在原來的存儲(chǔ)位置上重寫，需要給一個(gè)新的目標(biāo)標(biāo)識(shí)號(hào)，在新位置上重寫，而將原來的目標(biāo)刪除，此時(shí)需要做一系列處理，調(diào)整空間拓?fù)潢P(guān)系。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,編輯操作圖形編輯,2）移動(dòng)一個(gè)頂點(diǎn) 移動(dòng)頂點(diǎn)只涉及某個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，不涉及拓?fù)潢P(guān)系的維護(hù)，較簡單。 3）刪除一段弧段 復(fù)雜，先要把原來的弧段打斷,存儲(chǔ)上原來的弧段實(shí)際被刪除，拓?fù)潢P(guān)系需要調(diào)整和變化。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,圖幅接邊圖幅拼接,為了建立無縫圖層，需要將分幅數(shù)字化的地圖進(jìn)行合并，使它在空間上是連續(xù)的。由于數(shù)據(jù)采集和人工操作的誤差，兩個(gè)相鄰圖幅的地圖的空間圖形數(shù)據(jù)在接合處出現(xiàn)幾何裂縫或邏輯裂縫。 幾何裂縫：指由數(shù)據(jù)文件邊界分開的一個(gè)地物的兩部分不能精確地銜接。-幾何接邊 邏輯裂縫：同一地物在相鄰圖幅上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。-邏輯接邊,無論是建立邏輯無縫圖層，還是建立物理無縫圖層，幾何裂縫都必須消除。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,圖幅接邊圖幅拼接,消除幾何裂縫的方法是對(duì)接合處不能很好吻合的圖形，通過移動(dòng)結(jié)點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)粘合的方法使之在空間位置上取得一致。一般是以其中的一幅地圖作參考，移動(dòng)另一幅圖上的目標(biāo)。如果差距較大，各自移動(dòng)一半。完成幾何接邊后，還要檢查屬性賦值是否一致。若不一致，則需改正過來。最后根據(jù)軟件提供的功能，實(shí)現(xiàn)圖幅的合并。,2、圖形數(shù)據(jù)編輯,一、數(shù)據(jù)編輯,（4）圖形數(shù)據(jù)處理方法,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,圖幅接邊圖幅拼接,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、點(diǎn)線拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,（1）在圖形采集和編輯中實(shí)時(shí)建立（見下頁圖示）； （2）在圖形采集和編輯之后自動(dòng)建立，其基本原理與前類似。,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,結(jié)點(diǎn)-弧段表,弧段-結(jié)點(diǎn)表,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（1）鏈的組織 （2）結(jié)點(diǎn)的匹配 （3）檢查多邊形是否閉合 （4）建立多邊形 （5）島的判斷 （6）確定多邊形的屬性,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（1）鏈的組織,1）找出在鏈的中間相交（而不是在端點(diǎn)相交）的情況，自動(dòng)切成新鏈； 2）把鏈按一定順序存儲(chǔ)，并把鏈按順序編號(hào)。,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（2）結(jié)點(diǎn)匹配,1）把一定限差內(nèi)的鏈的端點(diǎn)作為一個(gè)結(jié)點(diǎn)，其坐標(biāo)值取多個(gè)端點(diǎn)的平均值。 2）對(duì)結(jié)點(diǎn)順序編號(hào)。,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（3）檢查多邊形是否閉合,通過判斷一條鏈的端點(diǎn)是否有與之匹配的端點(diǎn)來進(jìn)行。 多邊形不閉合的原因： 1）由于結(jié)點(diǎn)匹配限差的問題，造成應(yīng)匹配的端點(diǎn)未匹配； 2）由于數(shù)字化誤差較大，或數(shù)字化錯(cuò)誤，這些可以通過圖形編輯或重新確定匹配限差來確定。 3）還可能這條鏈本身就是懸掛鏈，不需參加多邊形拓?fù)?，這種情況下可以作一標(biāo)記，使之不參加下一階段拓?fù)浣⒍噙呅蔚墓ぷ鳌?二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（4）建立多邊形,概念 a、順時(shí)針方向構(gòu)多邊形：指多邊形是在鏈的右側(cè)。 b、最靠右邊的鏈：指從鏈的一個(gè)端點(diǎn)出發(fā)，在這條鏈的方向上最右邊的第一條鏈，實(shí)質(zhì)上它也是左邊最近鏈。a的最右邊的鏈為d,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（4）建立多邊形,建立多邊形的基本過程,1 順序取一個(gè)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。 2 取這條鏈的另一結(jié)點(diǎn)，找這個(gè)結(jié)點(diǎn)上，靠這條鏈最右邊的鏈，作為下一條鏈。 3 是否回到起點(diǎn)：是，已形成一多邊形，記錄之，并轉(zhuǎn)4；否，轉(zhuǎn)2。 4 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)2；若這條鏈已用過兩次，即已成為兩個(gè)多邊形的邊，則轉(zhuǎn)1。,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（4）建立多邊形,建立多邊形的基本過程,例： 1從P1開始，起始鏈定為P1P2,從P2點(diǎn)算起，P1P2最右邊的鏈為P2P5；從P5算起，P2P5最右邊 的鏈為P5P1,.形成的多邊形為P1P2P5P1。 2從P1開始，以P1P5為起始鏈，形成的多邊形為P1P5P4P1。 3從P1開始，以P1P4為起始鏈,形成的多邊形為P1P4P3P2P1。 4這時(shí)P1為結(jié)點(diǎn)的所有鏈均被使用了兩次，因而轉(zhuǎn)向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)P2，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(gè)多邊形，即A1、A2、A3、A4、A5。,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（5）島的判斷,即指找出多邊形互相包含的情況 1、計(jì)算所有多邊形的面積。 2、分別對(duì)面積為正的多邊形和面積為負(fù)的多邊形排序。 3、從面積為正的多邊形中，順序取每個(gè)多邊形，取完為止。若負(fù)面積多邊形個(gè)數(shù)為0，則結(jié)束。 4、找出該多邊形所包含的所有面積為負(fù)的多邊形，并把這些面積為負(fù)的多邊形加入到包含它們的多邊形中，轉(zhuǎn)3。,正面積多邊形包含的負(fù)面積多邊形是關(guān)鍵.,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（5）島的判斷,1、找出所有比該正面積多邊形面積小的負(fù)面積多邊形。 2、用外接矩形法去掉不可能包含的多邊形。即負(fù)面積多邊形的外接矩形不和該正面積多邊形的外接矩形相交或被包含時(shí)，則不可能為該正面積多邊形包含。 3、取負(fù)面積多邊形上的一點(diǎn)，看是否在正面積多邊形內(nèi)，若在內(nèi)，則被包含；若在外，則不被包含。,找出正面積多邊形包含負(fù)面積多邊形的基本過程,二、拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)建立,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、矢量數(shù)據(jù)自動(dòng)拓?fù)涞牟襟E,（6）確定多邊形的屬性,多邊形以內(nèi)點(diǎn)標(biāo)識(shí)。內(nèi)點(diǎn)與多邊形匹配后,內(nèi)點(diǎn)的屬性常賦于多邊形。,二、空間數(shù)據(jù)的壓縮與光滑,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)壓縮 數(shù)據(jù)光滑,節(jié)省存儲(chǔ)空間，加快處理速度,恢復(fù)數(shù)據(jù)，使得圖形顯示美觀,二、空間數(shù)據(jù)的壓縮與光滑,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、數(shù)據(jù)壓縮,（1）柵格數(shù)據(jù)壓縮,二、空間數(shù)據(jù)的壓縮與光滑,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、數(shù)據(jù)壓縮,（2）矢量數(shù)據(jù)壓縮,間隔取點(diǎn)法 每隔k個(gè)點(diǎn)取一點(diǎn)，或每隔一規(guī)定的距離取一點(diǎn)，但首末點(diǎn)一定要保留?？纱罅繅嚎s數(shù)字化使用連續(xù)方法獲取的點(diǎn)和柵格數(shù)據(jù)矢量化得到的點(diǎn)，但不一定能恰當(dāng)?shù)乇Ａ舴较蛏锨曙@著變化的點(diǎn)。 垂距法 每次順序取曲線上的三個(gè)點(diǎn)，計(jì)算中間點(diǎn)與其它兩點(diǎn)連線的垂線距離d，并與限差D比較。若dD，則中間點(diǎn)去掉；若dD，則中間點(diǎn)保留。然后順序取下三個(gè)點(diǎn)繼續(xù)處理，直到這條線結(jié)束。,二、空間數(shù)據(jù)的壓縮與光滑,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、數(shù)據(jù)壓縮,（2）矢量數(shù)據(jù)壓縮,合并法（偏角法）,二、空間數(shù)據(jù)的壓縮與光滑,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、數(shù)據(jù)壓縮,（2）矢量數(shù)據(jù)壓縮,分裂法（道格拉斯-普克法）,壓縮效果好，但必須在對(duì)整條曲線數(shù)字化完成后才能進(jìn)行，且計(jì)算量較大；,二、空間數(shù)據(jù)的壓縮與光滑,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、數(shù)據(jù)光滑（擬合）,是假想曲線為一組離散點(diǎn)，尋找形式較簡單、性能良好的曲線解析式。,插值方式：曲線通過給定的離散點(diǎn)。如拉格朗日插值，三次樣條曲線 逼近方式：曲線盡量逼近給定離散點(diǎn)。如貝塞爾和B樣條曲線。,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換,（1）點(diǎn)的柵格化,矢量數(shù)據(jù)中的點(diǎn)坐標(biāo)用X、Y來表示，而在柵格數(shù)據(jù)中，像元的行、列號(hào)用I、J來表示。設(shè)O為矢量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)原點(diǎn)，O(Xo,Yo)為柵格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)原點(diǎn)。A為制圖要素的任一點(diǎn)，則該點(diǎn)在矢量和柵格數(shù)據(jù)中可分別表示為(X，Y)和(I，J)。 DX、DY分別表示一個(gè)柵格的寬和高，表示取整。,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換,（2）線的柵格化,1）用點(diǎn)柵格化方法，實(shí)現(xiàn)直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)柵格化 用以上點(diǎn)柵格計(jì)算公式分別求出矢量數(shù)據(jù)中直線端點(diǎn)a、b的柵格行列值(ia、ja)和(ib、jb)。 2）求出直線段所對(duì)應(yīng)的柵格單元的行列值范圍 這里直線段ab所對(duì)應(yīng)的柵格單元的行范圍為(ia - ib)；列范圍為( ja - jb)。,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換,（2）線的柵格化,八方向柵格化：根據(jù)矢量的傾角情況，在每行或每列上，只有一個(gè)像元被柵格化。其特點(diǎn)是在保持八方向連通的前提下，柵格影像看起來最細(xì)，不同線劃間最不易“粘連”。,3）求直線經(jīng)過的中間柵格數(shù)據(jù)所在行列值,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換,（2）線的柵格化,八方向柵格化：,若行數(shù)差大于列數(shù)差，則逐行求出本行中心線與過這兩點(diǎn)的直線的交點(diǎn)，再按點(diǎn)的柵格化公式完成柵格化：,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換,（2）線的柵格化,八方向柵格化：,若行數(shù)差小于等于列數(shù)差，則逐列求出本列中心線與過這兩點(diǎn)的直線的交點(diǎn)，再按點(diǎn)的柵格化公式完成柵格化：,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換,（2）線的柵格化,全路徑柵格化：直線經(jīng)過的所有像元都被柵格化,全路徑柵格化是一種“分帶法”，即按行計(jì)算起始列號(hào)和終止列號(hào)(或按列計(jì)算起始行號(hào)和終止行號(hào))的方法。基于矢量的首末點(diǎn)和傾角a的大小，可以在帶內(nèi)計(jì)算出行號(hào)或列號(hào)(Ia,Ie或Ja,Je)：,當(dāng)X2-X1Y2-Y1時(shí)，計(jì)算行號(hào)Ia，Ie； 當(dāng)X2-X1Y2-Y1時(shí)，計(jì)算列號(hào)Ja，Je。,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換,（2）線的柵格化,全路徑柵格化：直線經(jīng)過的所有像元都被柵格化,下面給出X2-X1Y2-Y1時(shí)的計(jì)算過程。 設(shè)當(dāng)前處理行為第i行，像元邊長為m，轉(zhuǎn)換步驟為： 計(jì)算矢量傾角a的正切； tga=（Y2-Y1）/（X2-X1） 計(jì)算起始列號(hào)Ja： 計(jì)算終止列號(hào)Je：,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換,（2）線的柵格化,全路徑柵格化：直線經(jīng)過的所有像元都被柵格化,下面給出X2-X1Y2-Y1時(shí)的計(jì)算過程。 設(shè)當(dāng)前處理行為第i行，像元邊長為m，轉(zhuǎn)換步驟為： 將第i行從Ja列開始到Je列為止的中間所有像元“涂黑”； 若當(dāng)前處理行不是終止行，則：把本行終止列號(hào)Je作為下行的起始列號(hào)Ja；行號(hào)i增加1，并轉(zhuǎn)。否則本矢量段柵格化過程結(jié)束。,當(dāng)要以任何方向探測(cè)柵格影像的存在，或者需要知道矢量可能只出現(xiàn)在哪些柵格所覆蓋的范圍時(shí)，全路徑柵格化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最為理想。,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,1、矢量向柵格轉(zhuǎn)換,（3）面域的柵格化,就是在矢量表示的多邊形邊界內(nèi)部的所有柵格上賦予相應(yīng)的多邊形編號(hào)，從而形成柵格數(shù)據(jù)陣列。,轉(zhuǎn)換方法： 邊界代數(shù)算法 內(nèi)部點(diǎn)擴(kuò)散法 復(fù)數(shù)積分算法 射線算法和掃描算法,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、柵格向矢量轉(zhuǎn)換,（1）點(diǎn)的矢量化,對(duì)任意柵格點(diǎn)數(shù)據(jù)P，假設(shè)其行列號(hào)為(I，J)，按下圖所示坐標(biāo)，將其轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)，其中心點(diǎn)坐標(biāo)(x，y)計(jì)算公式為： x = x0 + x(J-1/2) y = y0 - y(I-1/2) y0 、x0 表示柵格數(shù)據(jù)的坐標(biāo)原點(diǎn)；x、y為每個(gè)柵格單元對(duì)應(yīng)的邊長。,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、柵格向矢量轉(zhuǎn)換,（2）線的矢量化,線段柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的實(shí)質(zhì)是，將具有相同屬性值的連續(xù)的單元格搜索出來，最后得到細(xì)化的一條線。 具體實(shí)施時(shí)可以先將具有一定粗細(xì)的柵格數(shù)據(jù)線進(jìn)行細(xì)化，使其成為單像素的線段，然后進(jìn)行矢量化。,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、柵格向矢量轉(zhuǎn)換,（3）面的矢量化,多邊形柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的實(shí)質(zhì)是將具有同一屬性的單元?dú)w為一類，再檢測(cè)兩類不同屬性的邊界作為多邊形的邊，最終提取以柵格集合表示的區(qū)域邊界和邊界的拓?fù)潢P(guān)系。,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、柵格向矢量轉(zhuǎn)換,（4）一般步驟,柵格數(shù)據(jù)的二值化 多邊形邊界提取和細(xì)化 多邊形邊界跟蹤 去除多余點(diǎn)及曲線光滑 撲關(guān)系生成,三、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換,第五章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理,2、柵格向矢量轉(zhuǎn)換,（4）一般步驟,柵格數(shù)據(jù)的二值化,由于掃描后的圖像是以不同灰度級(jí)存儲(chǔ)的，為了進(jìn)行柵格數(shù)據(jù)矢量化的轉(zhuǎn)換，需壓縮為兩級(jí)(0和1)，稱為二值化。 二值化的關(guān)鍵是在灰度級(jí)的范圍內(nèi)取一個(gè)閾值，使小于閾值的灰度級(jí)取值為0，大于閾值的灰度級(jí)取值為1。 對(duì)掃描輸人的柵格圖，由于各種原因，獲取的柵格圖上總會(huì)存在污點(diǎn)、污跡、線輪廓凹凸不平等現(xiàn)象。為此，在二值化前要進(jìn)行預(yù)處理，如通過人工交互編輯處理，修補(bǔ)斷線，通過低通濾波除去污跡，通過高通濾波除去污點(diǎn)等