第五章-空间的处理优秀PPT.ppt

《第五章-空间的处理优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章-空间的处理优秀PPT.ppt（107页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、u数据处理的概念数据处理的概念u数据处理，就是对采集的数据处理，就是对采集的各种数据，依据不同的方式方法各种数据，依据不同的方式方法对数据形式进行编辑运算，清除对数据形式进行编辑运算，清除数据冗余，弥补数据缺失，形成数据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。符合用户要求的数据文件格式。11/5/202211/5/20221 1u数据处理的意义数据处理的意义数据处理是实现空间数据数据处理是实现空间数据有序化有序化的必要的必要过程。过程。数据处理是数据处理是检验数据质量检验数据质量的关键环节。的关键环节。数据处理是实现数据处理是实现数据共享数据共享的关键步骤。的关键步骤。11/5/2

2、02211/5/20222 2uu空间数据处理所涉及的主要空间数据处理所涉及的主要内容有内容有坐标变换坐标变换、数据结构转换数据结构转换、图形编辑图形编辑、拓扑关系的自动生成拓扑关系的自动生成、空间数据压缩空间数据压缩、空间数据内插空间数据内插等。等。11/5/202211/5/20223 3u5.1空间数据的坐标变换空间数据的坐标变换11/5/202211/5/20224 4一、空间数据坐标变换的概念一、空间数据坐标变换的概念uu空间数据从一种数学状态到另空间数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，实质是一种数学状态的变换，实质是建立建立两个平面点之间（或球面坐标和平两个平面点之间（或球面

3、坐标和平面坐标）的一一对应关系面坐标）的一一对应关系，是空间，是空间数据处理的基本内容之一。数据处理的基本内容之一。11/5/202211/5/20225 5 坐标变换缘由坐标变换缘由11/5/202211/5/20226 6三、空间数据变换的类型三、空间数据变换的类型1 1 1 1、坐标系转换：主要解决、坐标系转换：主要解决、坐标系转换：主要解决、坐标系转换：主要解决G1SG1SG1SG1S中设备坐标同用户坐标中设备坐标同用户坐标中设备坐标同用户坐标中设备坐标同用户坐标的不一样，设备坐标之间的不一样问题。的不一样，设备坐标之间的不一样问题。的不一样，设备坐标之间的不一样问题。的不一样，设备坐

4、标之间的不一样问题。(平移、旋平移、旋平移、旋平移、旋转、比例转、比例转、比例转、比例)2 2 2 2、几何订正：主要解决数字化原图变形等缘由引起的、几何订正：主要解决数字化原图变形等缘由引起的、几何订正：主要解决数字化原图变形等缘由引起的、几何订正：主要解决数字化原图变形等缘由引起的误差，并进行几何配准。（高次、二次、仿射）误差，并进行几何配准。（高次、二次、仿射）误差，并进行几何配准。（高次、二次、仿射）误差，并进行几何配准。（高次、二次、仿射）3 3 3 3、投影变换：主要解决地理坐标到平面坐标之间的转、投影变换：主要解决地理坐标到平面坐标之间的转、投影变换：主要解决地理坐标到平面坐标之

5、间的转、投影变换：主要解决地理坐标到平面坐标之间的转换问题。（正解、反解、数值、数值解析）换问题。（正解、反解、数值、数值解析）换问题。（正解、反解、数值、数值解析）换问题。（正解、反解、数值、数值解析）11/5/202211/5/20227 7(a)平移平移(b)缩放缩放(c)旋旋转转11/5/202211/5/20228 8用的最多的是：仿射变换用的最多的是：仿射变换特性特性:(只考虑只考虑x和和y方向上的变形）方向上的变形）直线变换后仍为直线直线变换后仍为直线平行线变换后仍为平行线平行线变换后仍为平行线不同方向上的长度比发生变更不同方向上的长度比发生变更11/5/202211/5/202

6、29 9X=a0+a1 x+a2 yY=b0+b1 x+b2 y 上式含有上式含有上式含有上式含有6 6个参数：个参数：个参数：个参数：a0a0、a1a1、a2a2、b0b0、b1b1、b2b2，要，要，要，要实现仿射变换，须要知道不在同始终线上的实现仿射变换，须要知道不在同始终线上的实现仿射变换，须要知道不在同始终线上的实现仿射变换，须要知道不在同始终线上的3 3对限制点的对限制点的对限制点的对限制点的数字化坐标及其理论坐标值，可求得上述的数字化坐标及其理论坐标值，可求得上述的数字化坐标及其理论坐标值，可求得上述的数字化坐标及其理论坐标值，可求得上述的6 6个待定参数。个待定参数。个待定参数

7、。个待定参数。但在实际运用时，往往利用但在实际运用时，往往利用但在实际运用时，往往利用但在实际运用时，往往利用4 4个以上的点进行订正，利个以上的点进行订正，利个以上的点进行订正，利个以上的点进行订正，利用最小二乘法处理，以提高变换的精度。用最小二乘法处理，以提高变换的精度。用最小二乘法处理，以提高变换的精度。用最小二乘法处理，以提高变换的精度。11/5/202211/5/202210105.2 空间数据结构转换空间数据结构转换uu 矢量结构矢量结构包含有拓扑信息，通常应包含有拓扑信息，通常应用于用于空间关系空间关系的分析；的分析；uu 栅格数据栅格数据易于表示面状要素，主要易于表示面状要素，

8、主要应用于应用于空间分析空间分析和和图像处理图像处理。11/5/202211/5/20221111A、矢量和栅格数据的相互转换的必要性uu必要性：必要性：uu矢量数据和栅格数据各有优缺点，在功矢量数据和栅格数据各有优缺点，在功能完善的能完善的GIS软件中，两种格式的数据往往软件中，两种格式的数据往往并存，但为了数据处理和分析的便利，须要并存，但为了数据处理和分析的便利，须要在这两种格式的数据之间进行相互转换。在这两种格式的数据之间进行相互转换。11/5/202211/5/20221212Raster与与Polygon转换的图解表达转换的图解表达11/5/202211/5/20221313u转换

9、类型转换类型：一、矢量向栅格的转换一、矢量向栅格的转换二、栅格向矢量的转换二、栅格向矢量的转换11/5/202211/5/20221414 由于矢量数据的基本要素是由于矢量数据的基本要素是点点、线线、面面，因而只要实现点、线、面的转换，各种线因而只要实现点、线、面的转换，各种线划图形的变换问题基本上都可以得到解决。划图形的变换问题基本上都可以得到解决。一、矢量向栅格的转换一、矢量向栅格的转换11/5/202211/5/202215151、点的转换、点的转换 设矢量数据的一坐标点值为设矢量数据的一坐标点值为(x，y)，转，转成栅格数据其行列值为成栅格数据其行列值为(i，j)。YOXmaxYmin

10、XminIJYmaxX(0,0)XY11/5/202211/5/202216162、线的转换、线的转换1）用点栅格化方法，实现直线的用点栅格化方法，实现直线的起点和终点起点和终点坐坐标点栅格化标点栅格化;2）求出求出直线段直线段所对应的栅格单元的所对应的栅格单元的行列值范围行列值范围;3）求直线经过的求直线经过的中间栅格数据所在行列值中间栅格数据所在行列值.11/5/202211/5/20221717 又称为多边形填充，就是在矢量表示又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的全部栅格上赐予相应的的多边形边界内部的全部栅格上赐予相应的多边形编号，从而形成栅格数据阵列。多边形编号，从而形成

11、栅格数据阵列。3 3、多边形数据的转换、多边形数据的转换11/5/202211/5/20221818uu转换方法转换方法uu（1）内部点扩散法）内部点扩散法uu（2）复数积分算法）复数积分算法uu（3）射线算法和扫描算法）射线算法和扫描算法uu（4）边界代数算法）边界代数算法11/5/202211/5/20221919由每个多边形一个内部点由每个多边形一个内部点由每个多边形一个内部点由每个多边形一个内部点(种子点种子点种子点种子点)起先，向其八个方向的邻点扩散，起先，向其八个方向的邻点扩散，起先，向其八个方向的邻点扩散，起先，向其八个方向的邻点扩散，推断各个新加入点是否在多边形边界上，推断各个

12、新加入点是否在多边形边界上，推断各个新加入点是否在多边形边界上，推断各个新加入点是否在多边形边界上，假如是边界点，则新加入点不作为假如是边界点，则新加入点不作为假如是边界点，则新加入点不作为假如是边界点，则新加入点不作为种子点，种子点，种子点，种子点，否则把非边界点的邻点否则把非边界点的邻点否则把非边界点的邻点否则把非边界点的邻点作为新的种子点与作为新的种子点与作为新的种子点与作为新的种子点与 原有种子点一起进行新原有种子点一起进行新原有种子点一起进行新原有种子点一起进行新的扩散运算。的扩散运算。的扩散运算。的扩散运算。将该种子点赐予多边形的编号。将该种子点赐予多边形的编号。将该种子点赐予多边

13、形的编号。将该种子点赐予多边形的编号。重复上述过程，直到全部种子点填满该多边形并遇到边界为止。重复上述过程，直到全部种子点填满该多边形并遇到边界为止。重复上述过程，直到全部种子点填满该多边形并遇到边界为止。重复上述过程，直到全部种子点填满该多边形并遇到边界为止。（1 1）内部点扩散算法的概念）内部点扩散算法的概念 11/5/202211/5/20222020 缺点：缺点：程序设计困难，须要在栅格阵列中搜程序设计困难，须要在栅格阵列中搜寻，占用内存很大，在内存受限时很难接受；寻，占用内存很大，在内存受限时很难接受；在确定的栅格精度上，假在确定的栅格精度上，假如困难图形的同一多边形的两条边界落在同

14、一如困难图形的同一多边形的两条边界落在同一个或相邻的两个栅格内，会造成多边形不连通，个或相邻的两个栅格内，会造成多边形不连通，不能完成多边形的填充。不能完成多边形的填充。11/5/202211/5/20222121（2 2 2 2）复数积分算法）复数积分算法）复数积分算法）复数积分算法基本概念基本概念 也称为检验夹角之和，即对全部栅格阵列，逐个栅格也称为检验夹角之和，即对全部栅格阵列，逐个栅格单元推断栅格归属的多边形及编码。单元推断栅格归属的多边形及编码。判别方法：判别方法：由待判点对每个多边形的封闭边界计算复数积分。假由待判点对每个多边形的封闭边界计算复数积分。假如积分值为如积分值为22，则

15、该待判点属于此多边形，赐予多边形编号，则该待判点属于此多边形，赐予多边形编号(纪录属性纪录属性)；否则，则该待判点在此多边形外部，不属于该；否则，则该待判点在此多边形外部，不属于该多变形。多变形。11/5/202211/5/20222222基本概念基本概念基本概念基本概念射线算法，又称为检验交点数，是逐点判别数据栅射线算法，又称为检验交点数，是逐点判别数据栅射线算法，又称为检验交点数，是逐点判别数据栅射线算法，又称为检验交点数，是逐点判别数据栅格点在某多边形之外或在多边形内来确定是否记录该点。格点在某多边形之外或在多边形内来确定是否记录该点。格点在某多边形之外或在多边形内来确定是否记录该点。格

16、点在某多边形之外或在多边形内来确定是否记录该点。具体实现是由待判点向图外某点引射线，推断该射具体实现是由待判点向图外某点引射线，推断该射具体实现是由待判点向图外某点引射线，推断该射具体实现是由待判点向图外某点引射线，推断该射线与某多边形全部边界相交的总次数。线与某多边形全部边界相交的总次数。线与某多边形全部边界相交的总次数。线与某多边形全部边界相交的总次数。判别方法：判别方法：判别方法：判别方法：如相交偶数次，则待判点在该多边形的外部，如相交偶数次，则待判点在该多边形的外部，如相交偶数次，则待判点在该多边形的外部，如相交偶数次，则待判点在该多边形的外部，如相交奇数次，则待判点在该多边形的内部。

17、如相交奇数次，则待判点在该多边形的内部。如相交奇数次，则待判点在该多边形的内部。如相交奇数次，则待判点在该多边形的内部。（3）射线算法和扫描算法）射线算法和扫描算法11/5/202211/5/20222323N=0N=2N=1N=3N=411/5/202211/5/20222424特特殊殊情情况况11/5/202211/5/20222525 扫描算法：是射线算法的改进算法。将射线改为沿栅格阵列阵或行方向扫描线，推断与射线算法相像。11/5/202211/5/20222626（4 4）边界代数算法）边界代数算法 边边界界代代数数法法基基于于积积分分求求多多边边形形的的思思想想，通通过过简简洁洁的

18、的代代数数运运算算，实实现现多多边形的矢栅转换。该算法简洁牢靠，被大量运用。边形的矢栅转换。该算法简洁牢靠，被大量运用。步骤：初始化的栅格阵列各栅格值为零；步骤：初始化的栅格阵列各栅格值为零；以栅格行列为参考坐标轴，由多边形某点起先顺时针搜寻边界线；以栅格行列为参考坐标轴，由多边形某点起先顺时针搜寻边界线；当当边边界界上上行行时时，位位于于该该边边界界左左侧侧的的具具有有相相同同行行坐坐标标的的全全部部栅栅格格被被减减去去a a，当当边边界界下下行行时时，位位于于该该边边界界左左侧侧的的具具有有相相同同行行坐坐标标的的全全部部栅栅格格被被加加上上a a。11/5/202211/5/202227

19、27边界代数算法边界代数算法边界代数算法边界代数算法 11/5/202211/5/20222828上行下行11/5/202211/5/20222929一、矢量向栅格转换一、矢量向栅格转换一、矢量向栅格转换一、矢量向栅格转换 点：简洁的坐标变换点：简洁的坐标变换 线：线的栅格化线：线的栅格化 面：面的栅格化面：面的栅格化=面填充面填充 面面(多边形多边形)的填充方法的填充方法 1 1、内部点扩散法（种子扩散法）、内部点扩散法（种子扩散法）2 2、射线法与扫描法、射线法与扫描法3 3、复数积分法、复数积分法 4 4、边界代数算法、边界代数算法 小结小结11/5/202211/5/20223030二

20、、栅格向矢量的转换二、栅格向矢量的转换11/5/202211/5/20223131对对随随意意栅栅格格点点数数据据P，假假设设其其坐坐标标数数据据为为(I，J)，按按下下图图所所示坐标，计算其中心点坐标，将其转换为矢量数据。示坐标，计算其中心点坐标，将其转换为矢量数据。1、点的矢量化、点的矢量化11/5/202211/5/20223232 线线段段栅栅格格数数据据向向矢矢量量数数据据转转换换的的实实质质是是：将将具具有有相相同同属性值的连续的单元格搜寻出来，最终得到细化的一条线。属性值的连续的单元格搜寻出来，最终得到细化的一条线。具具体体实实施施时时可可以以先先将将具具有有确确定定粗粗细细的的

21、栅栅格格数数据据线线进进行行细化，使其成为单像素的线段，然后进行矢量化。细化，使其成为单像素的线段，然后进行矢量化。2 2、线段的矢量化、线段的矢量化 11/5/202211/5/20223333 多边形栅格数据向矢量数据转换的实质是多边形栅格数据向矢量数据转换的实质是首先，首先，将具有同一属性的单元归为一类将具有同一属性的单元归为一类；然后，再检测然后，再检测两类不同属性的边界两类不同属性的边界作为多边形的边；作为多边形的边；最终，提取以栅格集合表示的区域边界和边界的最终，提取以栅格集合表示的区域边界和边界的拓扑关系拓扑关系。3 3、多边形、多边形(面面)的矢量化的矢量化 11/5/2022

22、11/5/202234341 1、栅格格式向矢量格式转换一般步骤、栅格格式向矢量格式转换一般步骤(1)(1)多边形边界提取和细化多边形边界提取和细化 (2)(2)多边形边界跟踪多边形边界跟踪 (3)(3)拓扑关系生成拓扑关系生成(4)(4)去除多余点及曲线光滑去除多余点及曲线光滑 11/5/202211/5/20223535(1)(1)多边形边界提取和细化多边形边界提取和细化 通过高通滤波将栅格图形二值化或以特殊值标识通过高通滤波将栅格图形二值化或以特殊值标识边界点；边界点；进行细化，细化实质是消退线段横截面栅格数的进行细化，细化实质是消退线段横截面栅格数的不一样，将图像中的线条沿中心细化，使

23、其具有一个不一样，将图像中的线条沿中心细化，使其具有一个像素宽度的线条。像素宽度的线条。说明：说明：细化意味着要删除一部分栅格，但细化细化意味着要删除一部分栅格，但细化后要保持图像的连接性不变，要保留原图像的关键部后要保持图像的连接性不变，要保留原图像的关键部分，如图的突出部分、线段的端点等。分，如图的突出部分、线段的端点等。细化处理是图像处理的一种重要处理方细化处理是图像处理的一种重要处理方法，实现算法很多，主要有法，实现算法很多，主要有“剥皮法剥皮法”和和“骨架法骨架法”，为获得好的处理结果，算法的选择应视图像状况而，为获得好的处理结果，算法的选择应视图像状况而定。定。11/5/20221

24、1/5/20223636uu二值化 在最大与最小灰度间定义一个阈值，大于阈值赋在最大与最小灰度间定义一个阈值，大于阈值赋在最大与最小灰度间定义一个阈值，大于阈值赋在最大与最小灰度间定义一个阈值，大于阈值赋1 1，否则，否则，否则，否则0 011/5/202211/5/20223737uu细化（剥皮法）使每条线只保留代表其轴线的单个栅格宽度，称为使每条线只保留代表其轴线的单个栅格宽度，称为使每条线只保留代表其轴线的单个栅格宽度，称为使每条线只保留代表其轴线的单个栅格宽度，称为“剥皮剥皮剥皮剥皮”。从边缘向内剥皮时，留意不要剥去会导致线段不连通的栅格。从边缘向内剥皮时，留意不要剥去会导致线段不连通

25、的栅格。从边缘向内剥皮时，留意不要剥去会导致线段不连通的栅格。从边缘向内剥皮时，留意不要剥去会导致线段不连通的栅格。11/5/202211/5/20223838uu(2)多边形边界跟踪多边形边界跟踪uu多边形边界跟踪的目的是，将细化处理多边形边界跟踪的目的是，将细化处理后的栅格数据转换成矢量图形坐标系列。后的栅格数据转换成矢量图形坐标系列。uu对每个边界弧段由一个结点向另一个对每个边界弧段由一个结点向另一个结点搜寻，通常对每个已知边界点需除了结点搜寻，通常对每个已知边界点需除了进入方向的其他进入方向的其他7个方向搜寻下一个边界点，个方向搜寻下一个边界点，直到连成边界弧段。直到连成边界弧段。11

26、/5/202211/5/20223939uu跟踪 将细化后的栅格整理成线段，并以矢将细化后的栅格整理成线段，并以矢量形式存储特征栅格中心点的坐标。量形式存储特征栅格中心点的坐标。11/5/202211/5/20224040(3)(3)拓扑关系生成拓扑关系生成 拓扑关系生成须要找出用矢量表示的结点、线拓扑关系生成须要找出用矢量表示的结点、线段，形成拓扑关系，并建立相应属性信息。段，形成拓扑关系，并建立相应属性信息。(4)(4)去除多余点及曲线光滑去除多余点及曲线光滑 由于上述过程是逐个栅格进行的，因此存在由于上述过程是逐个栅格进行的，因此存在大量多余点须要除去，多余点去除依据直线方程求大量多余点

27、须要除去，多余点去除依据直线方程求得，即找线段上连续的得，即找线段上连续的3 3个点，检查中间点是否在直个点，检查中间点是否在直线上或基本上线上或基本上(规定误差范围内规定误差范围内)在直线上时，如上在直线上时，如上述条件成立则去除中间点。述条件成立则去除中间点。同时，由于栅格精度所限，跟踪曲线可能不光同时，由于栅格精度所限，跟踪曲线可能不光滑，使曲线光滑。滑，使曲线光滑。11/5/202211/5/20224141曲线光滑：假象曲线为一组离散点，找寻形式较简洁、性曲线光滑：假象曲线为一组离散点，找寻形式较简洁、性 能良好的曲线解析式。能良好的曲线解析式。插值方式：曲线通过加点给定的离散点。插

28、值方式：曲线通过加点给定的离散点。靠近方式：曲线尽量靠近给定离散点。靠近方式：曲线尽量靠近给定离散点。11/5/202211/5/20224242uu该算法的基本思想是通过边界提取，将左右多边形信息该算法的基本思想是通过边界提取，将左右多边形信息该算法的基本思想是通过边界提取，将左右多边形信息该算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，每条边界弧段由两个并行的边界链组成，保存在边界点上，每条边界弧段由两个并行的边界链组成，保存在边界点上，每条边界弧段由两个并行的边界链组成，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右多边形编号。分别记录该边界

29、弧段的左右多边形编号。分别记录该边界弧段的左右多边形编号。分别记录该边界弧段的左右多边形编号。uu具体步骤如下：具体步骤如下：具体步骤如下：具体步骤如下：uu（1 1）边界点和结点提取）边界点和结点提取）边界点和结点提取）边界点和结点提取uu（2 2）边界线搜寻与左右多边形信息记录）边界线搜寻与左右多边形信息记录）边界线搜寻与左右多边形信息记录）边界线搜寻与左右多边形信息记录uu（3 3）多余点去除）多余点去除）多余点去除）多余点去除2 2、双边界搜寻算法、双边界搜寻算法、双边界搜寻算法、双边界搜寻算法11/5/202211/5/20224343（1 1）边界点和结点提取）边界点和结点提取）边

30、界点和结点提取）边界点和结点提取uu2*22*2栅格窗口沿行或列方向全图扫描：栅格窗口沿行或列方向全图扫描：栅格窗口沿行或列方向全图扫描：栅格窗口沿行或列方向全图扫描：若窗口内若窗口内若窗口内若窗口内4 4个栅格有且仅有个栅格有且仅有个栅格有且仅有个栅格有且仅有2 2个不同编号，则标识为边界点；个不同编号，则标识为边界点；个不同编号，则标识为边界点；个不同编号，则标识为边界点；若窗口内有若窗口内有若窗口内有若窗口内有3 3个以上不同编号，则为结点，保持各栅格原多边形编号信息；个以上不同编号，则为结点，保持各栅格原多边形编号信息；个以上不同编号，则为结点，保持各栅格原多边形编号信息；个以上不同编

31、号，则为结点，保持各栅格原多边形编号信息；对角线上栅格两两相同，造成多边形不连通，作结点处理。对角线上栅格两两相同，造成多边形不连通，作结点处理。对角线上栅格两两相同，造成多边形不连通，作结点处理。对角线上栅格两两相同，造成多边形不连通，作结点处理。11/5/202211/5/20224444uu（2 2）边界线搜寻与左右多边形信息记录）边界线搜寻与左右多边形信息记录）边界线搜寻与左右多边形信息记录）边界线搜寻与左右多边形信息记录uu首先记录起先边界点的两个多边形编号，作为该弧段首先记录起先边界点的两个多边形编号，作为该弧段首先记录起先边界点的两个多边形编号，作为该弧段首先记录起先边界点的两个

32、多边形编号，作为该弧段的左右多边形，下一点组的搜寻方向则由进入当前点的搜的左右多边形，下一点组的搜寻方向则由进入当前点的搜的左右多边形，下一点组的搜寻方向则由进入当前点的搜的左右多边形，下一点组的搜寻方向则由进入当前点的搜寻方向和该点组的可能走向确定。寻方向和该点组的可能走向确定。寻方向和该点组的可能走向确定。寻方向和该点组的可能走向确定。uu（3 3）多余点去除）多余点去除）多余点去除）多余点去除11/5/202211/5/20224545二、栅格向矢量转换二、栅格向矢量转换二、栅格向矢量转换二、栅格向矢量转换 从栅格单元转换为几何图形的过程为矢量化；从栅格单元转换为几何图形的过程为矢量化；

33、（一）要求（矢量化过程应保持）：（一）要求（矢量化过程应保持）：1）栅栅-矢转换为拓扑转换，即保持实体原有的连通性、邻接性等；矢转换为拓扑转换，即保持实体原有的连通性、邻接性等；2）转换实体保持正确的外形。转换实体保持正确的外形。（二）方法（二）方法方方法法一一，实实际际应应用用中中大大多多数数接接受受人人工工矢矢量量化化法法，如如扫扫描描矢矢量量化化，该该法法工工作作量量大大，成成为为GIS数数据输入、更新的瓶颈问题之一。据输入、更新的瓶颈问题之一。方法二，程序转化转换（全自动或半自动）方法二，程序转化转换（全自动或半自动）遥感影象图遥感影象图栅格分类图栅格分类图边界边界提取提取二值化二值化

34、编编辑辑矢矢量量跟跟踪踪数数据据压压缩缩原始线划图原始线划图二值化二值化细化细化分分类类图图扫描扫描预预处处理理拓拓扑扑化化小结小结11/5/202211/5/202246465.3 空间数据压缩图形显示输出图形显示输出数据存储数据存储数据压缩数据压缩光滑光滑11/5/202211/5/20224747一、数据压缩的定义一、数据压缩的定义所谓数据压缩，即从所取得的数据所谓数据压缩，即从所取得的数据集合集合S中抽出一个子集中抽出一个子集A，这个子集作为，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地靠近原数据集合，而又取得尽可最好地靠近原数据集合，而又取得

35、尽可能大的压缩比。能大的压缩比。11/5/202211/5/20224848压缩比：表示曲线信息载量削减的程度，即曲线信息载量削减压缩比：表示曲线信息载量削减的程度，即曲线信息载量削减压缩比：表示曲线信息载量削减的程度，即曲线信息载量削减压缩比：表示曲线信息载量削减的程度，即曲线信息载量削减的数量的数量的数量的数量 化表示。化表示。化表示。化表示。设数据集设数据集设数据集设数据集S S中曲线的原来点序列为：中曲线的原来点序列为：中曲线的原来点序列为：中曲线的原来点序列为：AA：A1A1，A2A2，AnAn压缩处理后，获得新的子序列为：压缩处理后，获得新的子序列为：压缩处理后，获得新的子序列为：

36、压缩处理后，获得新的子序列为：AA：As1As1，As2As2，AsmAsma值的大小，与曲线的困难程度、缩小倍数、精度要求、数字化取点值的大小，与曲线的困难程度、缩小倍数、精度要求、数字化取点的密度等因素有关。的密度等因素有关。m1a=n压缩比为：压缩比为：11/5/202211/5/20224949二、数据压缩的目的二、数据压缩的目的 节省存贮空间节省存贮空间节省处理时间节省处理时间11/5/202211/5/20225050三、数据压缩途径三、数据压缩途径压缩软件压缩软件优点：原数据信息基本不丢失而且优点：原数据信息基本不丢失而且可以大大节约存贮空间，缺点：是压缩后的文件必需可以大大节约

37、存贮空间，缺点：是压缩后的文件必需在解压缩后才能运用在解压缩后才能运用数据消冗处理数据消冗处理优点：原数据信息不会丢失，优点：原数据信息不会丢失，得到的文件可以干脆运用，缺点：是技术要求高，工得到的文件可以干脆运用，缺点：是技术要求高，工作量大，对冗余度不大的数据集合效用小作量大，对冗余度不大的数据集合效用小用数据子集代替数据全集用数据子集代替数据全集优点：在规定的精优点：在规定的精度范围内度范围内,从原数据集合中抽取一个子集，缺点：以信从原数据集合中抽取一个子集，缺点：以信息损失为代价，换取空间数据容量的缩小息损失为代价，换取空间数据容量的缩小11/5/202211/5/20225151四、

38、常见空间数据的压缩方法四、常见空间数据的压缩方法 1.1.曲线数据的压缩曲线数据的压缩2.2.面域栅格数据的压缩面域栅格数据的压缩 3.3.面域邻接线段的删除面域邻接线段的删除 特征点筛选法：特征点筛选法：筛选抽取曲线筛选抽取曲线特征点，并删特征点，并删除全部多余点除全部多余点以达到节约存以达到节约存贮空间的目的。贮空间的目的。11/5/202211/5/202252521.1.曲线数据的压缩曲线数据的压缩2.2.面域栅格数据的压缩面域栅格数据的压缩 3.3.面域邻接线段的删除面域邻接线段的删除 通过压缩编码通过压缩编码技术来消退冗技术来消退冗余数据：余数据：游程长度编码游程长度编码四叉树编码

39、等四叉树编码等11/5/202211/5/202253531.1.曲线数据的压缩曲线数据的压缩2.2.面域栅格数据的压缩面域栅格数据的压缩 3.3.面域邻接线段的删除面域邻接线段的删除 数据属性的重数据属性的重新分类和空间新分类和空间图形的化简须图形的化简须要对数据进行要对数据进行压缩压缩相邻界线的删相邻界线的删除除共同属性的合共同属性的合并并11/5/202211/5/20225454Eg:Eg:面域邻接线段的删除面域邻接线段的删除 11/5/202211/5/20225555五、不同数据结构的压缩五、不同数据结构的压缩1.1.矢量数据压缩矢量数据压缩2.2.栅格数据压缩栅格数据压缩11/5

40、/202211/5/20225656DouglasPeuckerDouglasPeucker道格拉斯普克法道格拉斯普克法1、曲线（矢量）数据的压缩：曲线（矢量）数据的压缩：对每一条曲线的首末点虚连一条直线，求全部点与直线的距离，并找出最对每一条曲线的首末点虚连一条直线，求全部点与直线的距离，并找出最大距离值大距离值d max,d max,用用d maxd max与限差与限差D D相比。若相比。若d maxDd maxDd maxD，则保留，则保留d maxd max对应的坐标点，并以该点为界，把曲线分为两部分，对应的坐标点，并以该点为界，把曲线分为两部分，对这两部分重复运用该方法。对这两部分重

41、复运用该方法。,11/5/202211/5/20225757、垂距法、垂距法、垂距法、垂距法 每次依次取曲线上的每次依次取曲线上的三个点；三个点；计算中间点与其它两计算中间点与其它两点连线的垂线距离点连线的垂线距离d d，并与，并与限差限差D D比较。若比较。若d dD D，则中，则中间点去掉；若间点去掉；若dDdD，则中，则中间点保留；间点保留；然后依次取下三个点然后依次取下三个点接着处理，直到这条线结接着处理，直到这条线结束。束。11/5/202211/5/20225858uu、光栏法uu 基本思想是：定义一个扇形区域，通过推断曲线上的点在扇形外还是在扇形内，确定保留还是舍去。11/5/2

42、02211/5/20225959&几种方法的比较：几种方法的比较：通过分析可以发觉，大多数状况下：通过分析可以发觉，大多数状况下：道格拉斯道格拉斯普克法：压缩算法较好，但必普克法：压缩算法较好，但必需对整条曲线数字化完成后才能进行，且需对整条曲线数字化完成后才能进行，且计算量较大；计算量较大；光栏法：压缩算法也很好，而且可在数字光栏法：压缩算法也很好，而且可在数字化时实时处理，每次推断下一个数字化的化时实时处理，每次推断下一个数字化的点，且计算量较小；点，且计算量较小；垂距法：算法简洁，速度快，但有时会将垂距法：算法简洁，速度快，但有时会将曲线的弯曲极值点曲线的弯曲极值点p去掉而失真。去掉而失

43、真。11/5/202211/5/20226060链式编码链式编码游程长度编码游程长度编码块码块码四叉树编码四叉树编码2 2、栅格数据的压缩、栅格数据的压缩 （详见第四章）（详见第四章）11/5/202211/5/202261615.4 矢量数据的图形编辑11/5/202211/5/20226262uu在建立拓扑关系的过程中，一些在数字在建立拓扑关系的过程中，一些在数字化输入过程中的错误须要被改正，否则建立的化输入过程中的错误须要被改正，否则建立的拓扑关系将不能正确反映地物之间的关系。拓扑关系将不能正确反映地物之间的关系。uu由于地图数字化，是一件耗时、繁杂的由于地图数字化，是一件耗时、繁杂的人

44、力劳动，在数字化过程中错误几乎是不行避人力劳动，在数字化过程中错误几乎是不行避开的。开的。11/5/202211/5/20226363造成数字化错误的具体缘由包括：造成数字化错误的具体缘由包括：（1）遗漏某些实体；）遗漏某些实体；（2）某些实体重复录入。）某些实体重复录入。（3）定位不精确。）定位不精确。11/5/202211/5/2022646411/5/202211/5/20226565图形编辑是一交互处理过程，图形编辑是一交互处理过程，GIS GIS具备的图形编辑功能的要求是：具备的图形编辑功能的要求是：1 1）具有友好的人机界面，即操作敏捷、易于理解、响应快速等；）具有友好的人机界面，

45、即操作敏捷、易于理解、响应快速等；2 2）具有对几何数据和属性编码的修改功能，如点、线、面的增）具有对几何数据和属性编码的修改功能，如点、线、面的增 加、删除、修改等；加、删除、修改等；3 3）具有分层显示和窗口操作功能，便于用户的运用。）具有分层显示和窗口操作功能，便于用户的运用。矢量数据的图形编辑，是指矢量数据的图形编辑，是指对地图资料数字化后的数据进对地图资料数字化后的数据进行编辑加工行编辑加工，其主要的目的是在，其主要的目的是在改正数据差错改正数据差错的同时，相应地的同时，相应地改正数字化资料的图形改正数字化资料的图形。11/5/202211/5/20226666在数字化后的地图上，错

46、误的具体表现在数字化后的地图上，错误的具体表现形式有以下几种：形式有以下几种：（1）伪节点）伪节点11/5/202211/5/20226767uu（2）悬挂节点）悬挂节点11/5/202211/5/20226868uu（3）“碎屑碎屑”多边形或多边形或“条带条带”多边形多边形uu（4）不正规的多边形）不正规的多边形uu上述的错误，一般会在建立拓扑的过上述的错误，一般会在建立拓扑的过程中，须要进行编辑修改。一些错误，如程中，须要进行编辑修改。一些错误，如悬挂节点，可以在编辑的同时，由软件自悬挂节点，可以在编辑的同时，由软件自动修改。通常的方法是设置一个动修改。通常的方法是设置一个“捕获距捕获距离

47、离”，当节点之间、或者节点与线之间的，当节点之间、或者节点与线之间的距离小于此数值后，即自动连接。其他错距离小于此数值后，即自动连接。其他错误则须要进行手工编辑。误则须要进行手工编辑。11/5/202211/5/20226969一、自动捕获法一、自动捕获法一、自动捕获法一、自动捕获法1 1、点的捕获、点的捕获设光标点为设光标点为S(x,y)，某一点状要素的坐标为，某一点状要素的坐标为A(X，Y)，可设一捕获半径，可设一捕获半径D(通常为通常为35个象素个象素)。若。若S和和A的距离的距离d小于小于D则认为捕获成功，即认为找到的点是则认为捕获成功，即认为找到的点是A，否则失败，否则失败，接着搜寻

48、其它点。，接着搜寻其它点。11/5/202211/5/202270702 2、线的捕获、线的捕获、线的捕获、线的捕获 11/5/202211/5/202271713 3 3 3、面的捕获、面的捕获、面的捕获、面的捕获11/5/202211/5/20227272二、编辑操作二、编辑操作1 1）结点吻合）结点吻合(Snap)(Snap)或称结点匹配、结点附和。方法：或称结点匹配、结点附和。方法：A A、用鼠标移动结点；用鼠标移动结点；B B、鼠标拉框；鼠标拉框；C C、求交点，求两条线的交点或其延长线的交点，求交点，求两条线的交点或其延长线的交点，作为吻合的结点；作为吻合的结点；D D、自动匹配，

49、给定一个吻合容差，将容差范围内、自动匹配，给定一个吻合容差，将容差范围内 的结点自动吻合成一点。的结点自动吻合成一点。1 1、结点的编辑、结点的编辑11/5/202211/5/202273732 2 2 2）结点与线的吻合）结点与线的吻合）结点与线的吻合）结点与线的吻合编辑的方法：编辑的方法：A A、结点移动，将结点移动到线目标上；结点移动，将结点移动到线目标上；B B、自动编辑，在给定容差内，自动求交自动编辑，在给定容差内，自动求交并吻合在一起。并吻合在一起。A AB BD DC CE E在数字化过程中，常遇到一个在数字化过程中，常遇到一个结点与一个线状目标的中间相交。结点与一个线状目标的中

50、间相交。由于测量或数字化误差，它不行能由于测量或数字化误差，它不行能完全交于线目标上，须要进行编辑，完全交于线目标上，须要进行编辑，称为结点与线的吻合。称为结点与线的吻合。11/5/202211/5/202274743 3 3 3）清除伪结点清除伪结点清除伪结点清除伪结点 有些系统要将这种假结点清除掉（如有些系统要将这种假结点清除掉（如ARC/INFOARC/INFO），即将），即将目标目标A A和和B B合并成一条，使它们之间不存在结点合并成一条，使它们之间不存在结点;但有些系统并不要求清除假结点，如但有些系统并不要求清除假结点，如Geostar,Geostar,因为它们因为它们并不影响空间