第四讲数字化技术与方法精选文档.ppt

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1、第四讲数字化技术与方法本讲稿第一页，共二十四页GIS数据的采集方法数据的采集方法 空间数据采集方法空间数据采集方法 野野外外实实地地测测量量、地地图图数数字字化化、遥遥感感数数据据获取和以获取和以GPS为数据源的数据采集等；为数据源的数据采集等；属性数据采集方法属性数据采集方法 包包括括遥遥感感数数据据获获取取、现现场场调调查查、社社会会调调查查和和已有的各类统计资料等。已有的各类统计资料等。本讲稿第二页，共二十四页数字化的步骤数字化的步骤n n确定数字化技术路线确定数字化技术路线n n地图预处理地图预处理n n数字化地图数字化地图本讲稿第三页，共二十四页确定数字化技术路线n n采取的方式采取

2、的方式n精度要求精度要求n n选择数字化底图选择数字化底图n数字化的要素数字化的要素n n如何分幅分层如何分幅分层本讲稿第四页，共二十四页地图预处理n n复制复制n n外扩外扩n n分段分段n n分格分格本讲稿第五页，共二十四页数字化地图的流程本讲稿第六页，共二十四页最小二乘法(1)设设点点在在数数字字化化仪仪坐坐标标系系（或或栅栅格格图图像像坐坐标标系系）中中的的坐坐标标为为（x,y），转转换换到到实实际际地地 理理 坐坐 标标 系系 中中 的的 坐坐 标标 为为（x,y）的）的,则有：则有：X=m(xcos X=m(xcos -ysin-ysin)+a)+a0 0y=n(xsin y=n(

3、xsin +ycos+ycos)+b)+b0 0本讲稿第七页，共二十四页最小二乘法(2)式中，式中，表示两坐标系统的夹角；表示两坐标系统的夹角；m m和和n n分别表示沿分别表示沿x x、,y,y、方向方向的缩放比例（或图纸变形分量）；的缩放比例（或图纸变形分量）；a0a0和和b0b0分别表示原始坐标系统对转换分别表示原始坐标系统对转换后坐标系统的平移量。后坐标系统的平移量。令：令：则有：则有：本讲稿第八页，共二十四页误差方程：误差方程：式中，式中，分别为的分别为的估计值。估计值。最小二乘法：偏差的平方差最小。最小二乘法：偏差的平方差最小。本讲稿第九页，共二十四页根据最小二乘法原理，令根据最小

4、二乘法原理，令 0,1,2 解得：解得：式中，式中，ii本讲稿第十页，共二十四页扫描矢量化技术与方法原始地图 栅格文件 扫描 栅格编辑 自动矢量化 矢量文件 矢量编辑 文件转换 GIS入库 本讲稿第十一页，共二十四页扫描矢量化技术与方法n手工编辑扫描后的图像；手工编辑扫描后的图像；n由由软软件件将将栅栅格格数数据据转转换换成成矢矢量量数数据据(如如:Geo-scan):Geo-scan)；n手工编辑转换后的矢量图；手工编辑转换后的矢量图；本讲稿第十二页，共二十四页Delaunay 三角剖分法三角剖分法 1.1.任何一个任何一个任何一个任何一个 Delaunay 三角形的外接圆的内部不能包含其它

5、三角形的外接圆的内部不能包含其它任何点。任何点。2.2.给定的任意点集的给定的任意点集的 Delaunay 三角网是唯一的。三角网是唯一的。3.三角网的外边界构成了点集的凸多边形的三角网的外边界构成了点集的凸多边形的“外壳外壳”。最大化最小角原则：最大化最小角原则：每两个相邻三角形构每两个相邻三角形构成的凸四边形的对角线，在相互交换以后，成的凸四边形的对角线，在相互交换以后，六个内角中的最小角不再增大。六个内角中的最小角不再增大。本讲稿第十三页，共二十四页如何插入一个新点如何插入一个新点 如何插入一个新点如何插入一个新点P：1 1、求出包含新点、求出包含新点、求出包含新点、求出包含新点P P的

6、外接圆的三角形（此三角形的外的外接圆的三角形（此三角形的外的外接圆的三角形（此三角形的外的外接圆的三角形（此三角形的外接圆包含点接圆包含点接圆包含点接圆包含点P P，称为影响三角形），称为影响三角形），称为影响三角形），称为影响三角形）；2 2、删除影响三角形的公共边；、删除影响三角形的公共边；3 3、将点、将点、将点、将点P P与这些影响三角形的顶点相连（应用最大化与这些影响三角形的顶点相连（应用最大化与这些影响三角形的顶点相连（应用最大化与这些影响三角形的顶点相连（应用最大化最小角原则）；最小角原则）；最小角原则）；最小角原则）；本讲稿第十四页，共二十四页栅格图像数据的快速可视化栅格图像数

7、据的快速可视化 图像数据四分标准化图像数据四分标准化 根根据据内内存存容容量量、硬硬盘盘存存取取速速度度，系系统统自自动动将将栅栅格格图图像像数数据据标标准准化化为为256256或或512512等等可可变变大大小小的的数数据据分分块块；然然后后对对各各分分块块数数据据施施行行线线性性四四叉叉树树编编码码，并并将将二二维维图图像像分分块块数数据据映映射射到到线线性性编编码码的的一一维维连连续续空空间间中中，从从而实现对图像分块数据的快速定位和随机存取。而实现对图像分块数据的快速定位和随机存取。本讲稿第十五页，共二十四页栅格图像数据的快速可视化栅格图像数据的快速可视化 空间相关最久未用淘汰策略空间

8、相关最久未用淘汰策略 空空间间相相关关最最久久未未用用淘淘汰汰策策略略，其其实实质质是是利利用用内内存存虚虚拟拟存存取取技技术术。实实现现时时，系系统统在在内内存存中中开开辟辟若若干干个个分分块块大大小小的的虚虚拟拟缓缓冲冲区区，以以同同时时容容纳纳多多个个分分块块数数据据。开开始始时时系系统统调调入入当当前前及及其其周周边边的的多多个个分分块块数数据据，然然后后系系统统按按一一定定优优先先顺顺序序(如如处处理理方方向向)将将待待处处理理的的分分块块数数据据调调入入内内存存；当当没没有有可可利利用用的的空空闲闲块块缓缓冲冲区区时时，系系统统便便根根据据空空间间相相关关性性加加权权计计算算最最久

9、久未未用用系系数数来来确确定定待待淘淘汰汰的的数数据据分分块块，并并确确定定待待调调入入的的数数据据分分块块。采采用用空空间间相相关关最最久久未未用用淘淘汰汰策策略略，较较好好地地解解决决了了分分块数据在内外存间的有效交换。块数据在内外存间的有效交换。本讲稿第十六页，共二十四页矢量化技术和算法矢量化技术和算法 传统的细化追踪矢量化技术及算法传统的细化追踪矢量化技术及算法逐逐层层剥剥皮皮细细化化的的基基本本思思想想是是：先先找找到到一一个个位位于于线线划划影影响响像像边边缘缘上上的的像像素素，接接着着以以此此像像素素为为中中心心，按按一一定定顺顺序序检检测测其其8个个邻邻域域的的灰灰度度值值，以

10、以确确定定本本中中心心像像素素是是否否应应置置为为0，并并找找到到与与本本中中心心像像素素相相邻邻的的边边缘缘像像素素以以继继续续追追踪踪剥剥皮皮。该该算算法法的的优优点点是是只只对对边边缘缘像像素素进进行行处处理理，因因此此细细化化效效率率高高。在在对对细细化化提提取取的的骨骨架架线线矢矢量量化化时时，系系统统会会自自动动考考虑虑细细化化引引入入的的断断线线，在在追追踪踪矢矢量量化化过过程程中中采采取取部部分分容容错错限限差差，以以提提高高细细化化矢矢量量化化的线条质量。的线条质量。本讲稿第十七页，共二十四页矢量化技术和算法矢量化技术和算法 非细化、交互式追踪矢量化技术及算法非细化、交互式追

11、踪矢量化技术及算法 两两边边同同步步行行走走夹夹比比取取中中矢矢量量化化算算法法直直接接对对栅栅格格线线划划影影像像追追踪踪两两边边边边界界从从而而加加以以矢矢量量化化。该该算算法法的的基基本本思思想想是是：通通常常情情况况下下，系系统统在在栅栅格格线线划划影影响响像像两两边边同同步步行行走走，并并取取其其中中心心线线作作为为线线划划影影响响像像线线条条的的矢矢量量线线；在在遇遇到到毛毛刺刺及及各各线线的的接接头头时时，系系统统按按一一定定的的限限差差控控制制栅栅格格线线条条两两边边的的走走向向和和走走步步。若若在在一一定定的的限限差差允允许许范范围围内内可可以以通通过过，系系统统则则继继续续

12、夹夹比比取取中中矢矢量量化化该该线线条条；否否则则在在非非细细化化追追踪踪矢矢量量化化功功能能中中，系系统统终终止止该该线线条条的的矢矢量量化化而而开开始始另另一一线线条条的的矢矢量量化化。在在交交互互式式矢矢量量化化算算法法中中，系系统统会会提提请请用户选择以引导系统可进行的下一个执行动作。用户选择以引导系统可进行的下一个执行动作。本讲稿第十八页，共二十四页矢量数据抽稀算法矢量数据抽稀算法 道道格格拉拉斯斯-普普克克-矢矢量量数数据据抽抽稀稀算算法法既既可可保保持持原原线线条条的的特特征征，又又可可根根据据制制图图精精度度要要求求确确定定抽抽稀稀限限差差等等优优点点。该该算算法法实实现现抽抽

13、稀稀过过程程是是：先先将将一一条条曲曲线线首首尾尾点点虚虚连连一一条条直直线线，求求其其余余各各点点到到该该直直线线的的距距离离，选选其其最最大大者者与与规规定定的的临临界界值值相相比比较较，若若小小于于临临界界值值，则则将将直直线线两两端端间间各各点点全全部部舍舍去去，否否则则将将离离该该直直线线距距离离最最大大的的点点保保留留，并并将将原原线线条条分分成成两两部部分分，对对每每部部分分线线条条再再实实施施该该抽抽稀稀过过程程，直直到到结结束束。抽抽稀稀结结果果点点数数随随选选取取限限差差临临界界值值的的增增大大而而减减少少，应应用用时时应应根根据据精精度度要要求求来来确确定定抽抽稀稀限限差

14、差临临界界值值，以以获获得得最好的结果。最好的结果。矢量数据抽稀算法和校正本讲稿第十九页，共二十四页矢量数据局部校正矢量数据局部校正 非非线线性性变变形形不不能能通通过过简简单单的的平平移移、旋旋转转或或比比例例等等线线性性处处理理来来校校正正，而而必必须须采采用用非非线线性性局局部部处处理理来来校校正正。MAPRVS矢矢量量化化系系统统提提供供了了对对矢矢量量结结果果数数据据进进行行局局部部仿仿射射变变换换的的校校正正功功能能。仿仿射射变变换换具具有有直直线线变变换换后后仍仍为为直直线线，平平行行线线变变换换后后仍仍为为平平行行线线，并并保保持持简简单单的的长长度度比比，而而在在不不同同方方

15、向向上上变变换换后后长长度度比比会会发发生生变变化化等等特特点点。实实际际应应用用中中较较多多采采用用能能保保持持边边界界拓拓扑扑一一致致性性的的分分块块双双仿射四点变换仿射四点变换，它是较简单的一次变换，其变换表达式为：，它是较简单的一次变换，其变换表达式为：Xn=A1X+A2Y+A3Yn=B1X+B2Y+B3式式中中3对对待待定定系系数数，只只要要给给定定不不在在同同一一直直线线上上的的3对对对对应应点点的的坐标即可求得。坐标即可求得。矢量数据抽稀算法和校正本讲稿第二十页，共二十四页DEM数据获取和处理的技术方案质量控制及输入参数影像参数正/负片影像扫描影像定向自动匹配/获得DEM编辑和修

16、改DEM内插输入到DEM数据库或存光盘检查、编辑、纠错DEM的镶嵌控制点坐标本讲稿第二十一页，共二十四页数字化成果质量评价和保证 数字化误差数字化误差:1）数字化要素对象）数字化要素对象 2）数字化操作人员）数字化操作人员 3）数字化仪）数字化仪 4）数字化操作）数字化操作本讲稿第二十二页，共二十四页数字化成果质量评价和保证1 1、数据源的选择和处理、数据源的选择和处理 2 2、数字化过程的数据质量控制、数字化过程的数据质量控制本讲稿第二十三页，共二十四页数字化过程的数据质量控制1）数据预处理工作）数据预处理工作 2）数字化设备的选用）数字化设备的选用3）数字化对点精度）数字化对点精度 4）数字化限差）数字化限差 5）数据的精度检查）数据的精度检查本讲稿第二十四页，共二十四页