第3章空间数据的处理2ppt课件

1、第三章第三章 空间数据的处理空间数据的处理n王得玉 博士 讲师gisnju126n南京邮电大学地理与生物信息学院要点回顾要点回顾n空间数据的变换空间数据的变换n几何纠正几何纠正n坐标变换公式：n误差方程为：nX、Y为已知的理论坐标。 仿射变换仿射变换XYOxyOa0b0ymxmbYymxmaX)cos()sin()sin()cos(210210ybxbbYyaxaaX210210)()(210210ybxbbYyyaxaaXxybxbbYyaxaaX210210要点回顾要点回顾n空间数据的变换空间数据的变换n几何纠正几何纠正n投影转换投影转换投影变换投影变换投影投影A

2、x, y正解变换：正解变换：解析函数关系解析函数关系X=f(x,y)，Y=g(x,y)投影投影BX，Y反解变换：反解变换：地理坐标地理坐标B=f(x,y)，L=g(x,y)X=F(B,L),Y=G(B,L)数值变换：数值变换：要点回顾要点回顾n空间数据的变换空间数据的变换n几何纠正几何纠正n投影转换投影转换n空间数据结构的转换空间数据结构的转换n矢量矢量栅格点、线、面）栅格点、线、面）点的栅格化点的栅格化n行列坐标i，j）：)()(minminxydxxIntegerjdyyIntegeriIX0，IY0IyydJxxdyxminmaxminmaxminmin, yx线的栅格化线的栅格化n曲线

3、-折线-线段线的栅格化线的栅格化),(),(1111JIyxn先用点的栅格化方法，栅格化两个端点n设两个端点的坐标为(x1，y1)和(x2，y2)，栅格化后的行列值(I1，J1)和(I2，J2)。n行数差 列数差),(),(2222JIyx21III21JJJ线的栅格化线的栅格化),(),(1111JIyxn扫描线法：n当列数差大于行数差时，平行于y轴做每一列的中心线，求每一条扫描线与线段的交点， 按点的栅格化方法将交点转为栅格坐标。),(),(2222JIyx112121)(yxxyyxxyxxm面的栅格化面的栅格化n1.基于弧段数据的栅格化方法n 针对拓扑结构的矢量数据面的栅格化面的栅格化

4、n2.基于多边形数据的栅格化方法n针对实体结构的多边形矢量数据n（1内点填充法n 按线的栅格化方法，把多边形的边界栅格化，然后在多边形内部找一个点作为内点，向外填充多边形区域，直到边界面的栅格化面的栅格化n2.基于多边形数据的栅格化方法n针对实体结构的多边形矢量数据n（2边界代数法n 沿着多边形实体的边界环绕一圈，当向上环绕时，把边界左边一行中所有栅格单元的数值都减去属性值，当向下环绕时，把边界左边一行中所有的栅格单元的数值都加上属性值。面的栅格化面的栅格化n2.基于多边形数据的栅格化方法n针对实体结构的多边形矢量数据n（3包含检验法n 对每个栅格单元，逐个判定其是否包含在某个实体多边形之内。

5、point-in-polygon分析。点与平面图形包含性检验点与平面图形包含性检验1）222112222arccoscos2PBPABAPBPAPBPAPBPABA大小：1PBPBPAPAyyxxyyxxT方向：为逆时针方向角为顺时针方向角101011TTniiniipp1120在多边形以内在多边形以外点与平面图形包含性检验点与平面图形包含性检验2）n检验交点数包含包含不包含不包含要点回顾要点回顾n空间数据的变换空间数据的变换n几何纠正几何纠正n投影转换投影转换n空间数据结构的转换空间数据结构的转换n矢量矢量栅格点、线、面）栅格点、线、面）n栅格栅格矢量矢量基于图形数据的矢量化方法步骤：基于图

6、形数据的矢量化方法步骤：n多边形边界提取n栅格图像二值化 以特殊值标识边界点n边界线追踪n连成边界弧段n拓扑关系生成n判断关系 形成拓扑 建立联系n去除多余点及曲线圆滑n减少冗余 光滑处理插值法）基于再生栅格数据的矢量化方法基于再生栅格数据的矢量化方法n处理步骤n首先，在栅格数据中搜索多边形边界弧段相交处的节点位置，相邻栅格单元不同值的属性值大于或等于3n然后，从搜索出的节点里，任选一个作为跟踪节点，顺着栅格单元属性值不同的连个单元之间进行多边形边界弧段的跟踪，记录每一步跟踪的坐标，直到另一个节点为止，完整一条边界弧段的矢量化，重复上述过程。n最后，将跟踪到的弧段数据连接组织成多边形，完成多边

7、形栅格数据的矢量化。第三章第三章 空间数据的处理空间数据的处理n空间数据的坐标转换空间数据的坐标转换n空间数据结构的转换空间数据结构的转换n多源空间数据的融合多源空间数据的融合n空间数据的压缩与重分类空间数据的压缩与重分类n空间数据的内插方法空间数据的内插方法3 3 多源空间数据的融合多源空间数据的融合多语义性多语义性多时空性多时空性多尺度性多尺度性地理数据地理数据多样性多样性获取手段获取手段不同不同存储格式存储格式不同不同数据模型数据模型与数据结构与数据结构交融交融思考题：思考题：n1、目前遥感与GIS数据的融合最常用的方法具体表现在哪些方面？n2、如何解决不同格式数据之间的融合问题？3.1

8、 3.1 遥感与遥感与GISGIS数据的融合数据的融合 常用方法：遥感图像与DLG的融合目的：提高视觉效果遥感数据与DEM的融合目的：几何校正与配准；消除地形起伏造成的位移；改善分类精度遥感图像与数字栅格地图的融合目的：快速发现变化，实现自动/半自动更新3.1 3.1 遥感与遥感与GISGIS数据的融合数据的融合n遥感图像与DLG的融合3.2 3.2 不同格式数据的融合不同格式数据的融合n数据存储格式和结构不同n方式：n 基于转换器的数据融合n 基于数据标准的数据融合n 基于公共接口的数据融合n 基于直接访问的数据融合MapInfo向向Arcinfo转换转换MapInfo中的地图可以有两种格式

9、：中的地图可以有两种格式：Tab格式表格式）、格式表格式）、Mif格式交换格式）。格式交换格式）。 ArcInfo中的地图也支持多种格式：中的地图也支持多种格式：Shape格式、格式、Coverage、E00交换格式）交换格式）. Tab-ShapeTab-E00Tab-CoverageMif-ShapeMif-E00Mif-CoverageMapInfo工具中的工具中的通用转换通用转换器器MapInfo工工具中的具中的ArcLink1、先转换成、先转换成Shape，然后，然后在在ArcInfo中中用用Shapearc；2、先转成、先转成E00，再，再Import 1、使用、使用MapInfo

10、工工具中的通用具中的通用转换器；转换器；2、使用、使用ArcToolbox直接转换直接转换 在在MapInfo中导入成中导入成Tab，然，然后使用后使用MapInfo工具中的工具中的ArcLink先用先用ArcToolbox转换成转换成Shape，然，然后在后在ArcInfo中用中用Shape arc3.2.1 基于转换器的数据融合基于转换器的数据融合通过交换格式进行：通过交换格式进行：E00问题：问题：1、数据转换复杂，、数据转换复杂，2、转换次数频繁，、转换次数频繁，3、系统内部的数据、系统内部的数据格式需公开，但转格式需公开，但转换技术不公开换技术不公开 3.2.2 基于数据标准的数据融

11、合基于数据标准的数据融合n空间数据转换标准空间数据转换标准n例：美国国家空间数例：美国国家空间数据协会据协会NSDI制定制定了统一的空间数据格了统一的空间数据格式规范式规范SDTSspatial data transformation standard），包括几何），包括几何坐标、投影、拓扑关坐标、投影、拓扑关系、属性数据、数据系、属性数据、数据字典、栅格和矢量等字典、栅格和矢量等不同的空间数据格式不同的空间数据格式的转换标准。的转换标准。3.2.2 基于数据标准的数据融合基于数据标准的数据融合n优点：能处理多个数据优点：能处理多个数据集，转换次数少；系统集，转换次数少；系统内部的数据格式不需

12、公内部的数据格式不需公开；开；n缺陷：转换采用的技术缺陷：转换采用的技术需要公开。需要公开。3.2.3 基于公共接口的数据融合基于公共接口的数据融合n需考虑数据格式和数据处理，以及采用的协议，各个系统公共接口互相联系，允许内部数据结构和处理不相同。n最典型的是OGCOpen GIS Consortium)/n特点：独立于具体平台，转换技术抽象，数据格式不需公开，代表数据共享方向3.2.4 基于直接访问的数据融合基于直接访问的数据融合n一个软件对其他软件数据格式的直接访问，可使用单个GIS软件存取多种数据格式。n特点：避免繁琐的数据转换不要求拥有宿主软件，无

13、须运行该软件。4 4 空间数据的压缩与重分类空间数据的压缩与重分类n4.1 空间数据压缩n（一数据压缩的意义n减少存储空间，提高访问效率，提高处理效率n数据压缩概念n 从数据集合中抽取一个子集，使之在规定的范围内最好的逼近原集合，又得到最大的压缩比。压缩比压缩比:am/n=14.1 空间数据压缩空间数据压缩n（二基于矢量的压缩n通常是对线状实体上点的压缩n方法：常用的有道格拉斯普克法、垂距法n道格拉斯普克法n基本思路：对每一条曲线的首末点虚连一条直线，求所有点与直线的距离，并找出最大距离值dmax，用dmax与限差D相比：若dmaxD，这条曲线上的中间点全部舍去；若dmaxD，保留dmax对应

14、的坐标点，并以该点为界，把曲线分为两部分，对这两部分重复使用该方法。 n道格拉斯普克法n压缩过程：n确定曲线MN对应弦的直线方程n求曲线MN上各点Pi到弦线MN的距离din求距离di的最大值dmaxn比较dh与限差D的大小，并计算开关量Qn决定取舍，提取中间特征点n形成新的数据文件P1MNn垂距法n基本思路：每次顺序取曲线上的三个点，计算中间点与其它两点连线的垂线距离d，并与限差D比较。n若dD，则中间点去掉；n若dD，则中间点保留。n然后顺序取下三个点继续处理，直到这条线结束。 n矢量数据压缩算法的评价n如果某种矢量数据的压缩算法既能精确地表示数据，又能最大限度地淘汰不必要的点，那就是一种好

15、的算法。n具体可以依据简化后曲线的总长度、总面积、坐标平均值等与原始曲线的相应数据的对比来判别。 n两种压缩方法的比较：n大多数情况下道格拉斯普克法的压缩算法较好，但必须在对整条曲线数字化完成后才能进行，且计算量较大；n垂距法算法简单，速度快，但有时会将曲线的弯曲极值点p值去掉而失真。 4.2 空间数据的重分类空间数据的重分类n空间数据属性的重新分类n空间图形的简化草地林地河流湖泊居民地办公楼厂房草地草地林地林地植被植被湖泊湖泊河流河流居民地居民地办公楼办公楼厂房厂房4.2 空间数据的重分类空间数据的重分类n空间数据属性的重新分类n空间图形的简化植被河流湖泊居民地办公楼厂房草地草地林地林地植被植被湖泊湖