空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換

1、第2節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換 矢量數(shù)據(jù)到柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，稱為矢量柵格化。 許多數(shù)據(jù)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(jù)。然而，矢量數(shù)據(jù)直接用于多種數(shù)據(jù)的復(fù)合分析等處理將比較復(fù)雜，特別是不同數(shù)據(jù)要在位置上一一配準。 具體轉(zhuǎn)換步驟分如下幾步：1 準備好矢量數(shù)據(jù)或矢量地圖；2 構(gòu)架一個與地圖等大小的格網(wǎng)，選取好適當(dāng)?shù)母窬W(wǎng)密度或分辨率，依據(jù)范圍則可以算出格網(wǎng)的行列數(shù)。3 根據(jù)地圖上的點、線、多邊形相對這個格網(wǎng)的配置及其屬性來確定每一個項元的數(shù)值。 上述三步中，第三步內(nèi)容較多，需要專門說明：1、點狀對象的柵格化：

2、點的變換十分簡單，只要這個點落在哪個網(wǎng)格中就是屬于那個網(wǎng)格元素，根據(jù)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、線狀對象的柵格化（一）： 假定一線段兩端點之間經(jīng)過若干個網(wǎng)格元素(至少一個)，兩端點坐標為(X1，Y1)，(X2，Y2)，則：P82YX（X1，Y1）（X2，Y2） 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。3、面的柵格化方法：一、基于弧段數(shù)據(jù)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(jù)

3、 特點： 計算量較大，算法比較復(fù)雜。abcdef10110111101110000111101001000100010000001000000001000011101110001001101100011100000001110110000100111010001100001111111110二、基于多邊形的柵格化方法：、內(nèi)部點擴散法： 由一個內(nèi)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(dāng)作新的種子點，直到區(qū)域填滿。算法特點： 算法設(shè)計復(fù)雜，而且可能造成阻塞而使擴散不能完成。、邊界代數(shù)法：上減下加特點：算法簡單，但對于復(fù)雜圖形，每一像素可能被

4、訪問多次，增加了運算量。、包含檢驗法： 點在多邊形內(nèi)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(nèi)部如圖所示。 n=0內(nèi)部點外部點n=2n=1n=3n=4n交點個數(shù)三、柵格到矢量：柵格向矢量轉(zhuǎn)換處理的目的，是為了：1 將柵格數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，通過矢量繪圖裝置輸出；2 數(shù)據(jù)壓縮的需要，將大量的面狀柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為由少量數(shù)據(jù)表示的多邊形邊界；3 將自動掃描儀獲取的柵格數(shù)據(jù)加入矢量形式的數(shù)據(jù)庫。1、基于圖象數(shù)據(jù)的矢量化方法 圖象數(shù)據(jù)是由不同灰階的影像或線劃，通過自動掃描儀(scann

5、er)，按一定的分辨率進行掃描采樣，得到以不同灰度值(0255)表示的數(shù)據(jù)。目前掃描儀的分辨率可達00125mm，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(jù)的轉(zhuǎn)換。 5 9 10141 138 9 5 3 1 0 2 245156 73 144 178 132 23 7 3 212 5 6 8 29 11214 167 5 124110 7 6 5 4 7 133 5 192 350 110 135 6 4 7 244 12 2 5 12135 201 166 127155 9 1 1 9

6、 4 8 2112211 43 5 0 （a）掃描前的矢量數(shù)據(jù)）掃描前的矢量數(shù)據(jù) （b）掃描得到的灰度值）掃描得到的灰度值具體轉(zhuǎn)換的步驟： I 、二值化 線劃圖形掃描后產(chǎn)生柵格數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是按從0255的不同灰度值量度的，設(shè)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(shè)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。根據(jù)給定的閾值二值化后得到的柵格數(shù)據(jù)II、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

7、而言)位置的單個柵格的寬度。 對于柵格線劃的“細化”方法，常用 “剝皮法” 。剝皮法的實質(zhì)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?nèi)?dǎo)致曲線不連通的柵格。 這是這一方法的技術(shù)關(guān)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33柵格組合圖來決定。一個33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(guān)系的差異只是轉(zhuǎn)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。 12345678

8、9101112131415161718282930313233343536242526271920212223464748495051424344453738394041123456789101112131415161718282930313233343536242526271920212223464748495051424344453738394041 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?nèi)?。這樣，便可確定中間柵格點保留或刪除，得到經(jīng)細化處理后應(yīng)予保留的柵格系列，并寫入數(shù)據(jù)文件。III、跟蹤

9、 跟蹤的目的是將寫入數(shù)據(jù)文件的細化處理后的柵格數(shù)據(jù)，整理為從結(jié)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。 2021-12-12222021-12-1223第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的融合空間數(shù)據(jù)的融合1、遙感與遙感與GISGIS數(shù)據(jù)的融合數(shù)據(jù)的融合1 1）遙感圖像與）遙感圖像與DLGDLG圖形的融合圖形的融合 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。高可視化效果。2 2）遙感數(shù)據(jù)與）遙感數(shù)據(jù)與DEMDEM的融合的融合 有助于遙感影像的幾何校正與配準。有助于遙感影像的幾何校正與配準。3 3）遙感與地圖掃描圖

10、像的融合）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。發(fā)現(xiàn)快速變化的區(qū)域，進行自動更新。2021-12-12242 2、不同格式數(shù)據(jù)的融合、不同格式數(shù)據(jù)的融合 矢量矢量 交換格式文件交換格式文件 柵格柵格ARC/INFO Coverage E00 GridARCVIEW Shape GridMapinfo Tab Mif AutoCAD DWG DxfMapGIS .wt .wl .wpMicrostation DGN2021-12-1225 融合方式：基于轉(zhuǎn)換器基于數(shù)據(jù)標準基于公共接口基于直接訪問2021-12-1226第四節(jié)第四節(jié) 壓縮與重分類壓縮與重分類1 1、數(shù)據(jù)壓縮的

11、意義、數(shù)據(jù)壓縮的意義優(yōu)化存儲空間，減少處理時間優(yōu)化存儲空間，減少處理時間2 2、數(shù)據(jù)壓縮：從所取得的數(shù)據(jù)集合中抽取一個子集，、數(shù)據(jù)壓縮：從所取得的數(shù)據(jù)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(nèi)最好地逼作為一個新的信息源，在規(guī)定的精度范圍內(nèi)最好地逼近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。近原集合，而又取得盡可能大的壓縮比。 a= m/n1 a= m/n1 1 1）曲線上點的壓縮）曲線上點的壓縮2 2）柵格數(shù)據(jù)的壓縮）柵格數(shù)據(jù)的壓縮36578M(1)N(2)曲線上點的篩選2021-12-1227二二 空間數(shù)據(jù)重分類空間數(shù)據(jù)重分類2021-12-1228 離散空間：離散空間：空間具有跳躍

12、特征（土地利用空間具有跳躍特征（土地利用類型），重要變化發(fā)生在邊界上，邊界內(nèi)類型），重要變化發(fā)生在邊界上，邊界內(nèi)的變化則是的變化則是均勻的均勻的，同質(zhì)的，同質(zhì)的，即在各個方即在各個方面都是相同的。面都是相同的。 連續(xù)空間：連續(xù)空間：空間具有漸變特征（地形表空間具有漸變特征（地形表面），內(nèi)插技術(shù)必須采用連續(xù)的空間漸變面），內(nèi)插技術(shù)必須采用連續(xù)的空間漸變模型實現(xiàn)這些連續(xù)變化，可用一種平滑的模型實現(xiàn)這些連續(xù)變化，可用一種平滑的數(shù)學(xué)表面加以描述。這類技術(shù)可分為數(shù)學(xué)表面加以描述。這類技術(shù)可分為整體整體擬合擬合和和局部擬合技術(shù)局部擬合技術(shù)兩大類。兩大類。第五節(jié)第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)內(nèi)插方法空間數(shù)據(jù)內(nèi)插方法 20

13、21-12-1229 整體擬合技術(shù)整體擬合技術(shù):擬合模型是由研究區(qū)域內(nèi)所擬合模型是由研究區(qū)域內(nèi)所有采樣點上的全部特征觀測值建立的。通有采樣點上的全部特征觀測值建立的。通常采用的技術(shù)是整體趨勢面擬合。這種內(nèi)常采用的技術(shù)是整體趨勢面擬合。這種內(nèi)插技術(shù)一般用于模擬大范圍內(nèi)的變化。插技術(shù)一般用于模擬大范圍內(nèi)的變化。 局部擬合技術(shù)：局部擬合技術(shù)：是僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點來是僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點來估計未知點的值，而不受局部范圍外其它估計未知點的值，而不受局部范圍外其它點的影響。這類技術(shù)包括雙線性多項式內(nèi)點的影響。這類技術(shù)包括雙線性多項式內(nèi)插、樣條函數(shù)、移動擬合法等等。插、樣條函數(shù)、移動擬合法等等。2021-12-1230 1 分塊內(nèi)插 （1）線性內(nèi)插 （2）雙線性多項式內(nèi)插 2 逐點內(nèi)插 （1）移動擬合法 （2）加權(quán)平均法 3 數(shù)據(jù)精度分析2021-12-1231 二區(qū)域內(nèi)插1 疊置法2 比重法2021-12-1232123比重法比重法第第6節(jié)節(jié) 空間拓撲關(guān)系編輯空間拓撲關(guān)系編輯作業(yè)（2）一 比重法可以根據(jù)平滑密度函數(shù)原理將源區(qū)人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)從同質(zhì)性改變?yōu)榉峭|(zhì)，其步驟如下： 在源區(qū)上疊置一張格網(wǎng) 將源區(qū)各個分區(qū)的平均人口數(shù)賦予相應(yīng)分區(qū)的各個格網(wǎng)點。 .、步結(jié)果如圖，請對 粗線區(qū)粗線區(qū) 進行平滑計算二 TIN中某三角形如圖所示，其坐標（