柵格和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇和轉(zhuǎn)換專題培訓(xùn)課件

柵格和矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇和轉(zhuǎn)換(2)§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換本節(jié)重點：矢量與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各自的特點多邊形的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的過程

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舉例說明多邊形的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的幾種常用方法?作業(yè)§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

一、兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較(P94)返回休息§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換柵格數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)

優(yōu)點1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單；2.

空間數(shù)據(jù)的疊置和組合十分容易方便；3.

各類空間分析很容易進(jìn)行；4.

數(shù)學(xué)建摸方便;5.

技術(shù)開發(fā)費用低。1.表示數(shù)據(jù)精度高；2.嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)量小；3.用網(wǎng)絡(luò)連接法能完全描述拓?fù)潢P(guān)系；4.圖形輸出精確美觀；5.圖形和屬性數(shù)據(jù)的恢復(fù)、更新、綜合都能實現(xiàn)。6.它是面向目標(biāo)的,不僅能表達(dá)屬性編碼,而且能方便地記錄每個目標(biāo)的具體的屬性描述信息缺點1.

圖形數(shù)據(jù)量大；2.

用大象元減少數(shù)據(jù)量時,可識別現(xiàn)象信息量受損失；3.

地圖輸出不精美；4.

難以建立網(wǎng)絡(luò)關(guān)系；5.

投影變換花的時間多。1.

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2.

很難用疊置方法與柵格圖形進(jìn)行組合；3.

顯示和繪圖費用高,特別是高質(zhì)量的繪圖,彩色繪圖和暈線圖等；4.

數(shù)學(xué)模擬比較困難；5.

技術(shù)復(fù)雜,多邊形內(nèi)的空間分析不容易實現(xiàn)。矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換將矢量格式的點、線、面實體轉(zhuǎn)換為規(guī)則單元這個過程稱為柵格化。

1.矢量與柵格坐標(biāo)關(guān)系2.基本要素的轉(zhuǎn)換點的轉(zhuǎn)換。將點的矢量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成柵格坐標(biāo)數(shù)據(jù)中的行列值i和j,從而得到所在柵格元素的位置。其中: 行數(shù) 列數(shù)§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

二、兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換返回休息線的轉(zhuǎn)換。實質(zhì)是完成相鄰兩點之間直線的轉(zhuǎn)換。其過程如下：1)利用點轉(zhuǎn)換法，將A、B分別轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)，求出相應(yīng)的柵格行列值；2)由上述行列值求出直線所在行列值的范圍；3)確定直線經(jīng)過的中間柵格點；步驟：第一步:求出相應(yīng)I行中心處同直線相交的y值；第二步:用直線方程求出對應(yīng)y值的點的x值；第三步:求出相應(yīng)i行的列值j；§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

面的轉(zhuǎn)換(P167)①內(nèi)部點擴(kuò)散算法（重點）②復(fù)數(shù)積分算法③射線算法（重點）④掃描算法⑤邊界代數(shù)算法（難點）⑥弧長法（重點）返回休息§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

①內(nèi)部點擴(kuò)散算法該算法由每個多邊形一個內(nèi)部點（種子點）開始，向其八個方向的鄰點擴(kuò)散，判斷各個新加入點是否在多邊形邊界上，如果是邊界上，則該新加入點不作為種子點，否則把非邊界點的鄰點作為新的種子點與原有種子點一起進(jìn)行新的擴(kuò)散運算，并將該種子點賦以該多邊形的編號。

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②復(fù)數(shù)積分算法對全部柵格陣列逐個柵格單元地判斷該柵格歸屬的多邊形編碼，判別方法是由待判點對每個多邊形的封閉邊界計算復(fù)數(shù)積分，對某個多邊形，如果積分值為2i，則該待判點屬于此多邊形，賦以多邊形編號，否則在此多邊形外部，不屬于該多邊形。返回休息§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

③射線算法射線算法可逐點判斷數(shù)據(jù)柵格點在某多邊形之外或在多邊形內(nèi)，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(nèi)部（圖7-12）。采用射線算法，要注意的是：射線與多邊形邊界相交時，有一些特殊情況會影響交點的個數(shù)，必須予以排除（圖7-13）。返回休息

圖7-12：射線算法圖7-13：射線算法的特殊情況返回休息

為此，我們采取“左閉右開”（或上閉下開）的原則。左閉右開，即在射線左邊的邊與該射線相交時交點有效，應(yīng)計數(shù)；而在右邊的邊與該射線相交時交點無效，不計數(shù)；當(dāng)射線與多邊形的某邊重合時不做求交運算。上閉下開，即在直線的交點處，掃描線上面的邊與該掃描線相交時交點有效，應(yīng)計數(shù)；而在掃描線下面的邊與該掃描線相交時交點無效，不計數(shù)。

§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

④掃描算法掃描算法是射線算法的改進(jìn)，將射線改為沿柵格陣列列或行方向掃描線，判斷與射線算法相似。掃描算法省去了計算射線與多邊形邊界交點的大量運算，大大提高了效率。返回休息§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換⑤邊界代數(shù)算法(P169)

矢量向柵格轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是對矢量表示的多邊形邊界內(nèi)的所有柵格賦予多邊形的編碼,形成柵格數(shù)據(jù)陣列,為此需要逐點判斷與邊界的關(guān)系,邊界代數(shù)算法不必逐點判斷與邊界的關(guān)系即可完成矢量向柵格轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)邊界代數(shù)算法填充的前是已知組成多邊形邊界的拓?fù)潢P(guān)系，即沿邊界前進(jìn)方向的左右多邊形號。§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

⑤邊界代數(shù)算法(P169)

邊界代數(shù)算法的基本思想:對每幅地圖的全部具有左右多邊形編號的邊界弧段,沿其前進(jìn)的方向逐個搜索,當(dāng)邊界上行時,將邊界線位置與左圖框之間的網(wǎng)格點加上一個值=(左多邊形編號-右多邊形編號);當(dāng)邊界下行時,將邊界線位置與左圖框之間的網(wǎng)格點加上一個值=(右多邊形編號-左多邊形編號);當(dāng)邊界平行柵格行行走時,不做運算。返回休息§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

⑤邊界代數(shù)算法(P168)

邊界代數(shù)多邊形填充算法是一種基于積分思想的矢量格式向柵格格式轉(zhuǎn)換算法，它適合于記錄拓?fù)潢P(guān)系的多邊形矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格結(jié)構(gòu)。(如下圖是單個多邊形的轉(zhuǎn)換)返回休息

⑤邊界代數(shù)算法

如右圖：多個多邊形的轉(zhuǎn)換返回休息⑥弧長法這種方法要求多邊形由有向邊組成，即規(guī)定沿多邊形的走向其左側(cè)或右側(cè)為多邊形的內(nèi)部．方法是以被測點為圓心作單位圓，將全部有向邊向單位圓作徑向投影，并計算其在單位圓上弧長的代數(shù)和．若代數(shù)和為０，則被測點在多邊形外；若代數(shù)和為２π，則被測點在多邊形內(nèi)．§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

從柵格單元轉(zhuǎn)換到圖形幾何的過程稱為矢量化。矢量化過程中，達(dá)到某個單元值與周圍均不同，則該單元代表一個點。如果具有某一屬性值的單元是連續(xù)的可將它們搜索出來，并細(xì)化處理,取中間的單元連接成的位置作為一條線。對面狀圖形的處理要復(fù)雜一些。

返回休息§5-8柵格與矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇與轉(zhuǎn)換

多邊形(面實體)的柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換實質(zhì)上就是將空間具有相同屬性代碼的柵格象元集合表示為以邊界弧段以及邊界的拓?fù)湫畔⑺_定的多邊形區(qū)域。它需要經(jīng)歷四個基本過程：

多邊形邊界提取邊界線追蹤拓?fù)潢P(guān)系生成去除多余點及曲線圓滑返回休息雙邊界直接搜索法基本思想:通過邊界提取,將左右多邊形信息保存在邊界點上,每條邊界弧段由兩個并行的邊界鏈組成,以分別記錄該邊界弧段的左右多邊形編號。