地理信息系统--第3章-空间数据处理ppt课件.ppt

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1、第第 3 3 章章 空间数据处理空间数据处理l空间数据的处理是空间数据的处理是GISGIS的重要功能之一。的重要功能之一。l空间数据的处理主要取决于原始数据的空间数据的处理主要取决于原始数据的特点和用户的具体要求，一般包括特点和用户的具体要求，一般包括数据数据变换、数据重构、数据提取变换、数据重构、数据提取等内容。等内容。数据变换数据变换指数据从一种指数据从一种数学状态数学状态到另一种数学状态的到另一种数学状态的变换，包括变换，包括几何纠正和地图投影转换几何纠正和地图投影转换等，以实现空间等，以实现空间数据的几何配准。数据的几何配准。数据重构数据重构指数据从一种指数据从一种格式格式到另一种格式

2、的转换，包到另一种格式的转换，包括括结构转换、类型替换结构转换、类型替换等，以实现空间数据在结构、等，以实现空间数据在结构、格式和类型上的统一，格式和类型上的统一，多源和异构数据的连接与融合多源和异构数据的连接与融合。数据提取数据提取指对数据进行某种指对数据进行某种条件的取舍条件的取舍，包括类型提，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以适应不同用户对数据取、窗口提取、空间内插等，以适应不同用户对数据的特定要求。的特定要求。第第 3 3 章章 空间数据处理空间数据处理l 空间数据的处理是空间数据的处理是GISGIS的重要功能之一。的重要功能之一。l 空间数据的处理主要取决于原始数据的特空间数据的

3、处理主要取决于原始数据的特 点和用户的具体要求，一般包括数据变换、点和用户的具体要求，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。数据重构、数据提取等内容。l 空间数据处理是指空间数据处理是指GISGIS对空间数据本身对空间数据本身所提所提供供的操作手段的操作手段，它不涉及内容的分析。，它不涉及内容的分析。l第第1 1节节 空间数据的变换空间数据的变换l第第2 2节节 空间数据结构的转换空间数据结构的转换l第第3 3节节 多元空间数据的融合多元空间数据的融合l第第4 4节节 空间数据的压缩与重分类空间数据的压缩与重分类l第第5 5节节 空间数据的内插方法空间数据的内插方法l第第6 6节节 空间

4、拓扑关系的编辑空间拓扑关系的编辑第第 3 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第1节节 空间数据的变换空间数据的变换空间数据的变换空间数据的变换即空间数据即空间数据坐标系的变换坐标系的变换，其，其实质是两个平面点之间的一一对应的关系，包实质是两个平面点之间的一一对应的关系，包括括几何纠正和投影转换几何纠正和投影转换，它们是空间数据处理，它们是空间数据处理的基本内容之一。的基本内容之一。l 一、几何纠正一、几何纠正l 二、地图投影及其转换二、地图投影及其转换第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理一、几何纠正一、几何纠正l几何纠正是为了实现对数字化数据的坐

5、标系几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的改正。常见的转换和图纸变形误差的改正。常见的GIS软件软件一般都具有一般都具有仿射变换、相似变换和二次变换仿射变换、相似变换和二次变换等等几何纠正功能。几何纠正功能。l仿射变换可以对坐标数据在仿射变换可以对坐标数据在x和和y方向进行不方向进行不同比例的缩放，同时进行同比例的缩放，同时进行扭曲、旋转和平移扭曲、旋转和平移。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理扭曲扭曲 x*=x.Sx y*=y.Sy 其中：其中：Sx,SySx,Sy分别为分别为x, yx, y方向方向 的缩放比例系数。的缩放比例系数。第第 3 章章 空间数据处理空间

6、数据处理比例缩放比例缩放 x*=x.Sx y*=y.Sy 其中：其中：Sx,SySx,Sy分别为分别为x, yx, y方向方向 的缩放比例系数。的缩放比例系数。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理旋转旋转 将点将点(x, y)(x, y)旋转旋转 角角 x=A.cos , y=A.sin x*=A.cos( + ) =A.(cos .cos -sin .sin ) =x.cos -y.sin y*=A.sin( + ) =A(sin .cos +cos .sin ) =x.sin +y.cos 矩阵为：矩阵为： x*, y*=x, y.cossin-sincos第第 3 章章 空间数据处理

7、空间数据处理平移平移 x*=x+dx y*=y+dy 其中，其中，dx、dy分别为分别为x, y 方向平移量方向平移量相应的向量形式为：相应的向量形式为： x*, y*=x, y+dx, dy第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 设设x x，y y为数字化仪坐标，为数字化仪坐标，X X、Y Y为理论坐标，为理论坐标，m m1 1、m m2 2为地为地图横向和纵向的长度变化比例，图横向和纵向的长度变化比例，两坐标系夹角为两坐标系夹角为 ，数字化仪，数字化仪原点原点OO相对于理论坐标系原相对于理论坐标系原点平移了点平移了a a0 0、b b0 0，则根据，则根据图形图形变换原理变换原理，得出坐

8、标变换公式：，得出坐标变换公式： X = a0 +(m1cos)x + (m2sin)y Y = b0(m1sin)x + (m2cos)y坐标变换原理坐标变换原理O OX XY YOOa a0 0b b0 0 xy第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 X = a0 +(m1cos)x + (m2sin)y Y = b0(m1sin)x + (m2cos)y式中，设式中，设 a1 = m1cos ， b1 = m1sin a2 = m2sin ， b2 = m2cos 则上式可以简化为：则上式可以简化为： X = X = a0 + a1 x + a2 y Y = Y = b0 b1x +

9、b2 y 上式中含有上式中含有6 6个参数个参数a0a0、a1a1、a2a2、b0b0、b1b1、b2b2，要实现仿射变换，需要知道不在同一直线上的要实现仿射变换，需要知道不在同一直线上的3 3对控对控制点的数字化坐标及其理论值，才能求得上述制点的数字化坐标及其理论值，才能求得上述6 6个待个待定参数。但在实际应用中，通常利用定参数。但在实际应用中，通常利用4 4个以上的点来个以上的点来进行几何纠正。进行几何纠正。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理二、地图投影及其转换二、地图投影及其转换l（一）地图投影的类型（一）地图投影的类型l（二）地理信息系统常用的地图投影（二）地理信息系统常用的地

10、图投影l（三）地图投影转换（三）地图投影转换第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理地图投影：投影实质第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理地图投影：投影变形将不可展的地球椭球面展开成平面，并且不能有断裂，则图形必将在某些地方被拉伸，某些地方被压缩，故投影变形是不可避免的。l长度变形l面积变形l角度变形第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理地图投影：投影分类变形分类：变形分类： 等角投影：投影前后角度不变等角投影：投影前后角度不变 等面积投影：投影前后面积不变；等面积投影：投影前后面积不变； 任意投影：角度、面积、长度均变形任意投影：角度、面积、长度均变形投影面：投影面： 横圆柱投影：投影

11、面为横圆柱横圆柱投影：投影面为横圆柱 圆锥投影：投影面为圆锥圆锥投影：投影面为圆锥 方位投影：投影面为平面方位投影：投影面为平面投影面位置：投影面位置： 正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合 斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交 横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直 相切投影：投影面与椭球体相切相切投影：投影面与椭球体相切 相割投影：投影面与椭球体相割相割投影：投影面与椭球体相割第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理地图投影：投影选择因素 制图区域的地理位置、形状和范围 制图比例尺 地

12、图内容 出版方式第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理地图投影：GIS中地图投影 GIS以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地理信息则在地球椭球上，因此地图投影在理信息则在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不中不可缺少。可缺少。 GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的理坐标；而输出或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。空间数据通过投影变

13、换变换成指定投影的平面坐标。 GIS中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定中，地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列投影方式，但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的比例尺一致时，一般采用国家基本系列地图所用的投影。的投影。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理地图投影：我国常用地图投影 1:100万：兰勃投影（正轴等积割圆锥投影）万：兰勃投影（正轴等积割圆锥投影） 大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃投大部分分省图、大多数同级比例尺也采用兰勃投影影 1:50万、万、1:25万、万、1:10万、万、1:5

14、万、万、1:2.5万、万、1:1万、万、1:5000采用高斯采用高斯克吕格投影。克吕格投影。 中国地图比例尺分级系统：中国地图比例尺分级系统： 大比例尺：大比例尺：1:5001:5001:101:10万万 中比例尺：中比例尺：1:101:10万万1:1001:100万万 小比例尺：小比例尺：1:1001:100万万第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第2节节 空间数据结构的转换空间数据结构的转换矢量数据结构与栅格数据结构是矢量数据结构与栅格数据结构是GISGIS常用的两种数据常用的两种数据结构。结构。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第2节节 空间数据结构的转换空间数据结构的转换

15、优优 点点缺缺 点点矢矢量量1、便于面向实体的数据表达、便于面向实体的数据表达2、数据结构紧凑、冗余度低、数据结构紧凑、冗余度低3、拓扑结构有利于网络分析、空间查、拓扑结构有利于网络分析、空间查询等询等1、数据结构较复杂、数据结构较复杂2、软件实现的技术要求比较高、软件实现的技术要求比较高3、多边形叠合等分析相对困难、多边形叠合等分析相对困难栅栅格格1、数据结构相对简单、数据结构相对简单2、空间分析较容易实现、空间分析较容易实现3、有利于遥感数据的匹配应用和分析、有利于遥感数据的匹配应用和分析1、数据量较大，冗余度高，需、数据量较大，冗余度高，需要压缩处理要压缩处理2、定位精度比矢量低、定位精

16、度比矢量低3、拓扑关系难以表达、拓扑关系难以表达表表3-1 矢量与栅格数据结构比较矢量与栅格数据结构比较第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第2节节 空间数据结构的转换空间数据结构的转换l 一、由矢量向栅格的转换一、由矢量向栅格的转换l 二、由栅格向矢量的转换二、由栅格向矢量的转换第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理一、由矢量向栅格的转换一、由矢量向栅格的转换l先要确定分辨率。先要确定分辨率。 l矢量数据是直角坐标，原点在左下方；矢量数据是直角坐标，原点在左下方；l栅格数据是行列坐标，原点在左上方。栅格数据是行列坐标，原点在左上方。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 其转换公式

17、为：其转换公式为： X=(xmax-xmin)/J Y=(ymax-ymin)/I 式中：式中：X，Y分别表示每个栅格单元的边长。分别表示每个栅格单元的边长。xmax,xmin分别表示矢量坐标中分别表示矢量坐标中x的最大值和最小值。的最大值和最小值。ymax, ymin分别表示矢量坐标中分别表示矢量坐标中y的最大值和最小值。的最大值和最小值。I， J分别表示栅格的行数和列数。分别表示栅格的行数和列数。 例如：已知某一地区例如：已知某一地区x方向为方向为15km，y方向为方向为30km，现要把该地区的地块图转换成栅格数据。，现要把该地区的地块图转换成栅格数据。要求栅格的分辨率为要求栅格的分辨率为

18、30mx30m，则由上式可知：，则由上式可知： 行数行数I=30km/30m=1000 列数列数J=15km/30m=500第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 矢量向栅格的转换实质上是解决点、线和矢量向栅格的转换实质上是解决点、线和面数据的转换。面数据的转换。（一）点的栅格化（一）点的栅格化 点状数据转换成栅格数据时是取离点最近点状数据转换成栅格数据时是取离点最近的一个栅格单元来存放。的一个栅格单元来存放。点的栅格化实质上是点的栅格化实质上是将点的矢量坐标转换成栅格数据中行列值将点的矢量坐标转换成栅格数据中行列值i i和和j j，从而得到点所在栅格元素的位置从而得到点所在栅格元素的位置。

19、其中：。其中：一、由矢量向栅格的转换一、由矢量向栅格的转换第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理行行 i=1+Integer(yi=1+Integer(ymaxmax-y/y) -y/y) 列列 j=1+Integer(x-xj=1+Integer(x-xminmin/x) /x) 第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 由于曲线可用折线来表示，也就是当折线上取点足够多时，由于曲线可用折线来表示，也就是当折线上取点足够多时，所画的折线在视觉上成为曲线。因此，所画的折线在视觉上成为曲线。因此，线的变换实质上是线的变换实质上是完成相邻两点之间直线的转换完成相邻两点之间直线的转换。若已知一直线。

20、若已知一直线AB其两端点其两端点坐标分别为坐标分别为A(x1, y1)和和B(x2, y2)，则其转换过程不仅包括标，则其转换过程不仅包括标点点A，B分别从点矢量数据转换成栅格数据，还包括求出直分别从点矢量数据转换成栅格数据，还包括求出直线线AB所经过的中间栅格数据。其过程如下：所经过的中间栅格数据。其过程如下： (1) 利用上述点转换法，将点利用上述点转换法，将点A(x1, y1)，B(x2, y2)分别转换分别转换成栅格数据，求出相应的栅格的行列值。成栅格数据，求出相应的栅格的行列值。 (2) 由上述行列值求出直线所在行列值的范围。由上述行列值求出直线所在行列值的范围。 (3) 确定直线经

21、过的中间栅格点。若从直线两端点转换中，确定直线经过的中间栅格点。若从直线两端点转换中，求出该直线经过的起始行号为求出该直线经过的起始行号为i1, 终止行号终止行号im, 其中间点行号其中间点行号必定必定i2, i3, .im-1。接着即可求出相应行号相交于直线的列号。接着即可求出相应行号相交于直线的列号。 第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理（三）面的栅格化（三）面的栅格化 在矢量数据结构中，通常以不规则多边形来表在矢量数据结构中，通常以不规则多边形来表示区域，对于多边形内填充的晕线或符号示区域，对于多边形内填充的晕线或符号,只是图形只是图形输出的表示方法，它并不作为空间数据参加运算。输出

22、的表示方法，它并不作为空间数据参加运算。 矢量数据转换成栅格数据是通过矢量边界轮廓矢量数据转换成栅格数据是通过矢量边界轮廓的转换实现的。在栅格数据结构中，栅格元素值直的转换实现的。在栅格数据结构中，栅格元素值直接表示属性值，因此，接表示属性值，因此，当矢量边界线段转换成栅格当矢量边界线段转换成栅格数据后，还须进行面域的填充。填充算法的关键是数据后，还须进行面域的填充。填充算法的关键是判断哪些点或栅格单元在多边形之内，哪些点在多判断哪些点或栅格单元在多边形之内，哪些点在多边形之外。边形之外。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理2. 2. 边界点跟踪法边

23、界点跟踪法 这是另一种填充法，该法这是另一种填充法，该法从边界上某一栅格单元从边界上某一栅格单元开始按顺时针方向跟踪边界上各栅格，开始按顺时针方向跟踪边界上各栅格， ( (对多边形中对多边形中岛则按逆时针方向跟踪，使岛内不被填充岛则按逆时针方向跟踪，使岛内不被填充) ) 。将跟踪。将跟踪的每个栅格分别赋予字符的每个栅格分别赋予字符R R，L L或或N N，R R表示表示该栅格同相该栅格同相邻象素的行数不同，且邻象素的行数不同，且行数增加的单元。行数增加的单元。L L表示表示该栅格该栅格同相邻象素的行数不同，且同相邻象素的行数不同，且行数减少的单元。行数减少的单元。N N表示表示该该栅格为栅格为

24、极值单元极值单元或相邻单元或相邻单元行数相同的单元。行数相同的单元。 最后，最后，逐行扫描，逐行扫描，根据填充字符值，根据填充字符值，填充填充LRLR之之间的栅格间的栅格。如图所示。如图所示。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理3. 3. 边界代数法边界代数法 矢量向栅格转换的关键是对矢量表示的多边形边矢量向栅格转换的关键是对矢量表示的多边形边界内的所有栅格赋予多边形编码，形成栅格数据阵列。界内的所有栅格赋予多边形编码，形成栅格数据阵列。边界代数法不必逐点判断同边界关系即可完成矢量向边界代数法不必逐点判断同边界关系即可完成矢量向栅格的转换。这时，栅格

25、的转换。这时，面的填充是根据边界的拓扑信息，面的填充是根据边界的拓扑信息，通过加减运算将边界位置信息动态地赋予各栅格通过加减运算将边界位置信息动态地赋予各栅格。实实现边界代数法填充是已知组成多边形边界现边界代数法填充是已知组成多边形边界(弧段弧段)的拓的拓扑关系，即沿边界前进方向的左右多边形号。扑关系，即沿边界前进方向的左右多边形号。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 边界代数法的填充过程：假设沿边界前进边界代数法的填充过程：假设沿边界前进方向方向y y值上升时为上行，值上升时为上行，y y值下降时为下行。上值下降时为下行。上行时填充值为左多边形号减右多边形号，下行行时填充值为左多边形号

26、减右多边形号，下行时填充值为右多边形号减左多边形号，将每次时填充值为右多边形号减左多边形号，将每次填充值同该处的原始值作代数运算得到最终填填充值同该处的原始值作代数运算得到最终填充属性值。充属性值。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理N N1 1N N2 2弧上行，左弧上行，左- -右为右为0-1=-10-1=-1。弧左边栅格值为。弧左边栅格值为-1-1第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理N N2 2N N3 3弧下行，右弧下行，右- -左为左为2-0=22-0=2，弧右边栅格值加，弧右边栅格值加2 2第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理N N3 3N N1 1弧下行，右弧下行，右

27、- -左左=3-0=3=3-0=3。弧右边。弧右边栅格值栅格值加加3 3第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理N N1 1N N4 4弧上行，左弧上行，左- -右右=1-3=-2=1-3=-2。弧左边。弧左边栅格值栅格值加加-2-2。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理N N4 4N N2 2弧上行，左弧上行，左- -右右=1-2=-1=1-2=-1，弧左边，弧左边栅格值栅格值加加-1-1第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理N N4 4N N3 3弧下行，右弧下行，右- -左左=3-2=1=3-2=1，弧右边，弧右边栅格值栅格值加加1 1。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理二、

28、由栅格向矢量的转换二、由栅格向矢量的转换 转换的实质是将相同属性代码的栅格集合转变转换的实质是将相同属性代码的栅格集合转变成由少量数据组成的边界弧段以及区域边界的拓扑成由少量数据组成的边界弧段以及区域边界的拓扑关系。关系。1.1.栅格数据矢量化的过程栅格数据矢量化的过程1.1 1.1 前处理前处理 目的是把栅格图预处理成近似线划图的二值图目的是把栅格图预处理成近似线划图的二值图形形(0(0和和1) 1) ，使每条线只有一个象元宽度。，使每条线只有一个象元宽度。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理1.2 1.2 矢量化矢量化 将线划图从栅格数据转变成直角坐标数据，将线划图从栅格数据转变成直角

29、坐标数据，并通过边界线搜索生成拓扑关系，建立与属性并通过边界线搜索生成拓扑关系，建立与属性数据的关系。数据的关系。1.3 1.3 后处理后处理 目的一方面除去栅格矢量化产生的多余点，目的一方面除去栅格矢量化产生的多余点，减少数据的冗余；另一方面采用插值算法对曲减少数据的冗余；另一方面采用插值算法对曲线进行光滑处理。线进行光滑处理。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 下面以双边界直接搜索法为例，说明栅格数据下面以双边界直接搜索法为例，说明栅格数据矢量化的一种方法。矢量化的一种方法。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理2.2.双边界直接搜索法双边界直接搜索法 该方法的基本思想是通过边界提

30、取，将左右该方法的基本思想是通过边界提取，将左右多边形信息保存在边界点上。每条边界弧段由两多边形信息保存在边界点上。每条边界弧段由两个并行的边界链组成，分别记录该边界弧段的左个并行的边界链组成，分别记录该边界弧段的左右多边形号。右多边形号。2.12.1双边界直接搜索法的原则双边界直接搜索法的原则 以以2x22x2栅格窗口为单位，在单位窗口内四个栅格窗口为单位，在单位窗口内四个栅格数据的模式可确定下一个窗口的搜索方向及栅格数据的模式可确定下一个窗口的搜索方向及弧段的拓扑关系。搜索弧段的拓扑关系。搜索的原则如图所示。其要点的原则如图所示。其要点为：为：第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第

31、3 章章 空间数据处理空间数据处理第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 边界线跟踪及左右多边形信息的获取。边界线跟踪及左右多边形信息的获取。在提取结点和边界线基础上，通过边界的搜在提取结点和边界线基础上，通过边界的搜索获取结点文件、弧段文件及多边形文件。索获取结点文件、弧段文件及多边形文件。记录边界点的两个多边形编号作为被搜索边记录边界点的两个多边形编号作为被搜索边界的左右多边形号。界的左右多边形号。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第3节节 多元空间数据的融合多元空间数据的融合l一、遥感与一、遥感与GISGIS数据的融合数据的融合l二、不同格式数据的融合二、不同格式数据的融合 G

32、IS技术经过技术经过4040多年的发展和应用，已经积累多年的发展和应用，已经积累了大量的数据资源。但是，由于地理数据的多语义了大量的数据资源。但是，由于地理数据的多语义性、多时空性、多尺度性、获取手段的多样性、存性、多时空性、多尺度性、获取手段的多样性、存储格式的不同以及数据模型与数据结构的差异等，储格式的不同以及数据模型与数据结构的差异等，导致多元数据的产生，给数据的继承和信息共享困导致多元数据的产生，给数据的继承和信息共享困难。为了实现空间数据的共享，特别是随因特网的难。为了实现空间数据的共享，特别是随因特网的发展、数字地球的兴起和发展、数字地球的兴起和GISGIS应用的日益深入，多元应用

33、的日益深入，多元数据的融合已成为数据的融合已成为GIS设计者和用户的共同要求。设计者和用户的共同要求。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理目前最常用的三种融合方法具体表现如下：目前最常用的三种融合方法具体表现如下：（1 1）遥感影像与数字线画图（）遥感影像与数字线画图（DLGDLG）的融合：经过）的融合：经过正射纠正后的遥感影像，与数字地图信息融合，可正射纠正后的遥感影像，与数字地图信息融合，可产生影像地图。这种影像地图具有一定的数字基础，产生影像地图。这种影像地图具有一定的数字基础，有丰富的光谱信息与几何信息，又有行政界限和属有丰富的光谱信息与几何信息，又有行政界限和属性信息，直接提高了

34、用户的可视化效果。性信息，直接提高了用户的可视化效果。一、遥感与一、遥感与GISGIS数据的融合数据的融合第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理（2 2）遥感影像与数字地形模型（）遥感影像与数字地形模型（DEMDEM）的融合：）的融合：DEMDEM代表精确的地形信息，它与遥感数据的融合，有助于代表精确的地形信息，它与遥感数据的融合，有助于实施遥感影像的几何纠正与配准，消除遥感影像中因实施遥感影像的几何纠正与配准，消除遥感影像中因地形起伏所造成的像元位移，提高遥感影像的定位精地形起伏所造成的像元位移，提高遥感影像的定位精度，同时度，同时DEMDEM可参与遥感影像的分类，改善分类精度。可参与遥感

35、影像的分类，改善分类精度。（3 3）遥感影像与数字栅格图（）遥感影像与数字栅格图（DRGDRG）的融合：将数字）的融合：将数字栅格地图与遥感影像配准叠合，可以从遥感图像中快栅格地图与遥感影像配准叠合，可以从遥感图像中快速发现已发生变化的区域，进而实现空间数据库的自速发现已发生变化的区域，进而实现空间数据库的自动动/ /半自动快速更新。半自动快速更新。一、遥感与一、遥感与GISGIS数据的融合数据的融合第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 由于由于GIS软件的多样性，每种软件的多样性，每种GIS软件都有特定软件都有特定的数据模型，造成数据存储格式和结构的不同。目的数据模型，造成数据存储格式和

36、结构的不同。目前不同前不同GIS软件系统使用的空间数据格式主要有：软件系统使用的空间数据格式主要有：ESRI公司的公司的ARC/INFO COVERAGE、ArcShape Files、EOO格式；格式；Autodesk公司的公司的DXF和和DWG格式；格式；MapInfo公司的公司的MIF格式；格式；Intergraph公司的公司的DGN格格式等等。式等等。解决这些不同格式数据之间的融合，主要解决这些不同格式数据之间的融合，主要有以下几种方法：有以下几种方法：二、不同格式数据的融合二、不同格式数据的融合第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理（1 1）基于转换器的数据融合）基于转换器的数据融

37、合 在这种模式下，数据转换一般通过交换格式在这种模式下，数据转换一般通过交换格式进行。进行。属性数据库属性数据库数据字典数据字典图形数据库图形数据库分析处理器分析处理器用户用户1 1用户用户2 2用户用户k k数据源数据源1交换格式交换格式数据源数据源2交换格式交换格式交换格式交换格式数据源数据源k k交换格式交换格式数据转换器数据转换器单一数据库集成多元数据模型单一数据库集成多元数据模型第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理（2 2）基于数据标准的数据融合）基于数据标准的数据融合 这种方法是采用一种空间数据的转换标准来这种方法是采用一种空间数据的转换标准来实现多源实现多源GISGIS数据的

38、融合。数据的融合。空空 间间 数数 据据 转转 换换 的的 标标 准准系统系统A A系统系统B B系统系统C C系统系统1 1系统系统2 2系统系统3 3基于数据转换标准的数据融合基于数据转换标准的数据融合第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理（3 3）基于公共接口的数据融合）基于公共接口的数据融合 基于公共接口的数据融合模式又称数据互操作基于公共接口的数据融合模式又称数据互操作模式。模式。接口相当于一种规程，它是大家都遵守并达接口相当于一种规程，它是大家都遵守并达成统一的标准成统一的标准。在接口中不仅要考虑数据格式和数。在接口中不仅要考虑数据格式和数据处理，而且还要提供对数据处理理应采用的

39、协议，据处理，而且还要提供对数据处理理应采用的协议，各个系统通过公共接口相互联系，而且允许各自系各个系统通过公共接口相互联系，而且允许各自系统内部数据结构和数据处理各不相同。统内部数据结构和数据处理各不相同。公共接口公共接口系统系统1 1公共接口公共接口系统系统2 2公共接口公共接口系统系统3 3公共接口公共接口系统系统A A公共接口公共接口系统系统B B公共接口公共接口系统系统C C协协 议议 及及 分分 布布 式式 计计 算算 环环 境境第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理（4 4）基于直接访问的数据融合）基于直接访问的数据融合 直接数据访问指一个直接数据访问指一个GISGIS软件中实

40、现对其他软软件中实现对其他软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个件数据格式的直接访问，用户可以使用单个GISGIS软软件存取多种数据格式。直接数据访问不仅避免了件存取多种数据格式。直接数据访问不仅避免了繁琐的数据转换，而且在一个繁琐的数据转换，而且在一个GISGIS软件中访问某种软件中访问某种软件的数据格式，不要求用户拥有该数据格式的软件的数据格式，不要求用户拥有该数据格式的宿主软件，更不需要该软件的运行，这为多元数宿主软件，更不需要该软件的运行，这为多元数据的融合提供了更为使用便捷的支持。例如，据的融合提供了更为使用便捷的支持。例如，IntergraphIntergraph公司推出的公司推

41、出的GeoMediaGeoMedia系列软件提供了系列软件提供了这种支持。这种支持。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理SpatialSpatialOracleOracleMSMSAssessAssessSQLSQLServerServerGeomediaGeomedia工作区工作区MGDMMGDMMGSMMGSMMGEMGEFRAMMEFRAMMEARC/INFOARC/INFOAcrViewAcrViewAutoCADAutoCADMapInfoMapInfoCAD(CAD(* *. .dgndgn) )关系数据库关系数据库GISGIS数据数据GeomediaGeomedia支持多源数

42、据示意图支持多源数据示意图（4 4）基于直接访问的数据融合）基于直接访问的数据融合第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第4节节 空间数据的压缩与重分类空间数据的压缩与重分类l一、空间数据的压缩一、空间数据的压缩l二、空间数据的重分类二、空间数据的重分类第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理一、空间数据的压缩一、空间数据的压缩l（一）数据压缩的意义（一）数据压缩的意义l（二）基于矢量的压缩（二）基于矢量的压缩l（三）基于栅格的压缩（三）基于栅格的压缩第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理（一）数据压缩的意义（一）数据压缩的意义 数据压缩数据压缩是数据精炼的过程，其目的是删是数据精炼的过

43、程，其目的是删除冗余数据，节省存储空间，以利于后续处理。除冗余数据，节省存储空间，以利于后续处理。 两种情况：空间数据的数据量巨大两种情况：空间数据的数据量巨大 比例尺变化比例尺变化 空间数据压缩空间数据压缩，即从空间坐标数据集合中，即从空间坐标数据集合中抽取一个子集，使这个子集在规定的精度范围抽取一个子集，使这个子集在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压压缩比缩比。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 压缩比压缩比表示信息载体减少的程度。表示信息载体减少的程度。设曲线的原点序设曲线的原点序A

44、A： A1，A2，An通过数据压缩处理后，获得新子序通过数据压缩处理后，获得新子序A： A1， A2， Am则压缩比则压缩比a a为：为： a = m/n1a = m/n1 显然，显然，a a值的大小，既与曲线的复杂程度、缩小值的大小，既与曲线的复杂程度、缩小倍数、精度要求、数字化取点的密度等因素有关，又倍数、精度要求、数字化取点的密度等因素有关，又与与数据压缩技术数据压缩技术本身有关（算法，详见后续内容）。本身有关（算法，详见后续内容）。第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 通常是对通常是对线状实体上的点的数据的压缩线状实体上的点的数据的压缩，常用的，常用的有有、偏角法、偏角法、光栏法。

45、、光栏法。 垂距法的原理：从任一个垂距法的原理：从任一个端点起，每次顺序取曲线上端点起，每次顺序取曲线上的三个点，计算中间点与其的三个点，计算中间点与其他两点连线的垂线距离他两点连线的垂线距离D，并与阈值并与阈值d比较。若比较。若Dd，则中间点去掉；若则中间点去掉；若Dd，则，则中间点保留。然后顺序取下中间点保留。然后顺序取下三个点继续处理，直到这条三个点继续处理，直到这条线结束。线结束。V1V2V3V4V5V6阈值DdV1V3V4V6D阈值d（二）基于矢量的压缩（二）基于矢量的压缩第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理道格拉斯道格拉斯-佩克法的原理：佩克法的原理：将一条曲线的首末端点虚连将

46、一条曲线的首末端点虚连一条直线，求其余所有点与一条直线，求其余所有点与直线的距离，并找出最大距直线的距离，并找出最大距离值离值Dmax，用，用Dmax与阈值与阈值d相比较。若相比较。若Dmax d，则，则这条曲线上的中间点全部舍这条曲线上的中间点全部舍去；反之，保留去；反之，保留Dmax对应对应的坐标点，并以该点为界，的坐标点，并以该点为界，把曲线分为两部分，对这两把曲线分为两部分，对这两部分重复使用该方法。部分重复使用该方法。V1V2V3V4V5V6阈值DmaxdV1V2V3V4V6DmaxDmaxV5（二）基于矢量的压缩（二）基于矢量的压缩V1V3V4V6第第 3 章章 空间数据处理空间数

47、据处理第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理 栅格数据是栅格数据是GIS另一种常用的数据类型，扫描数另一种常用的数据类型，扫描数字化数据、矢量字化数据、矢量栅格转换后的数据、遥感影像数据栅格转换后的数据、遥感影像数据以及数字地形模型数据等都是栅格数据的形式。以及数字地形模型数据等都是栅格数据的形式。 栅格数据的压缩可以采用栅格数据的压缩可以采用游程编码游程编码和四叉树编码和四叉树编码等方法。第二章第等方法。第二章第3节中的二、栅格数据结构。节中的二、栅格数据结构。（三）基于

48、栅格的压缩（三）基于栅格的压缩第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理游程长度编码游程长度编码 编码中第一行编码中第一行(0，1)表示属性值为表示属性值为0的栅格数为的栅格数为1，(4，2)表示属性值为表示属性值为4的栅格数为的栅格数为2。第一行总栅格。第一行总栅格数为数为1+2+5=8。(0，1)，(4，2)，(7，5)(4，5)，(7，3)(4，4)，(8，2)，(7，2)(0，2)，(4，1)，(8，3)，(7，2)(0，2)，(8，4)，(7，1)，(8，1)(0，3)，(8，5)(0，4)，(8，4)(0，5)，(8，3)（三）基于栅格的压缩（三）基于栅格的压缩第第 3 章章 空间数

49、据处理空间数据处理游程终点（止）编码游程终点（止）编码 编码中第编码中第一行一行(0，1)表示属性表示属性0的栅格终止点为的栅格终止点为1列，列，(4，3)表示属性值为表示属性值为4的栅格终止点为第的栅格终止点为第3列列。从游。从游程终点值可算出每个属性值所占栅格数。如属性值为程终点值可算出每个属性值所占栅格数。如属性值为7的栅格数为的栅格数为8-3=5。（三）基于栅格的压缩（三）基于栅格的压缩第第 3 章章 空间数据处理空间数据处理第第4节节 空间数据的压缩与重分类空间数据的压缩与重分类l一、空间数据的压缩一、空间数据的压缩l二、空间数据的重分类二、空间数据的重分类第第 3 章章 空间数据处

50、理空间数据处理二、空间数据的重分类二、空间数据的重分类 存储在空间数据库中的数据，是为多种目标服务存储在空间数据库中的数据，是为多种目标服务的。当需要特定的数据分析时，常需要先对数据库中的。当需要特定的数据分析时，常需要先对数据库中提取的数据做提取的数据做属性的重新分类和空间图形的化简属性的重新分类和空间图形的化简，以，以构成数据新的使用形式。构成数据新的使用形式。 经过经过属性的重新分类属性的重新分类，相邻的多边形可能具有相，相邻的多边形可能具有相同的某一属性，因而在空间几何图形上，这些多边形同的某一属性，因而在空间几何图形上，这些多边形的公共边界需要删除，这是由于数据属性的重新分类的公共边