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1、第三章 空间数据的处理空间数据处理：是GIS的重要功能之一；取决于原始数据的特点和用户要求；一般包括：数据变换、数据重构、数据提取等。数据变换：数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换。如几何纠正；投影变换；辐射纠正等。数据重构：从一种格式到另一种格式的转换。如格式转化，类型转换等。数据提取：对数据进行有条件的提取。如窗口提取，空间内插等。3.1 空间数据的坐标变换实质：建立两个平面点之间的一一对应关系。转换的诱因一、几何纠正目的：数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的纠正。仿射变换：假设地图在x、y方向的变形都不相同，而进行的变换。具有图纸变形的纠正功能。坐标变换公式：简化公式待定系数的确定
2、原理：通过4个（至少3个）控制点，用最小二乘原理确定。二、投影变换地图来源于不同的投影时。方法有：（1）正解变换：直接建立（x，y）到（X，Y）的解析关系式；（2）反解变换：（x，y）到（B，L）再到另一投影的（X，Y）；（3）数值变换：通过若干同名点，用待定系数等方法；3.2 空间数据结构的转换一、矢量向栅格的转换1.基于弧段文件的栅格化方法（1）数据管理（矢量数据的栅格条带分割）（2）转换 计算（x，yI，J）2.基于多边形数据的栅格化方法（1）检验夹角之和（2）检验交点数二、栅格向矢量的转换1.基于图象数据的矢量化方法（1）二值化在最大与最小灰度间定义一个阈值，大于阈值赋1，否则0（2）
3、细化使每条线只保留代表其轴线的单个栅格宽度，称为“剥皮”。从边缘向内剥皮时，注意不要剥去会导致线段不连通的栅格。（3）跟踪：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。从左上角开始，按8临域搜索相邻点，并记录节点坐标。2.基于再生栅格数据的矢量化方法（1）识别外边界（2）追踪外边界3.3 多源空间数据的融合多源数据：地理数据的多语义性，多时空性，多尺度性，获取手段、存储格式的多样性，数据模型与结构的差异。一、遥感与GIS数据的结合用遥感影响辅助GIS获取和更新数据。（1）遥感图象与图形的融合生成影像地图：有数学基础，既有丰富得光谱信息和几何信息，又有行政界线和属性信息，可视
4、化效果较好。（2）遥感数据与DEM的融合有助于提高遥感图像的校正精度与分类精度。（3）遥感图象与DRG融合快速发现已变换的区域，更新GIS库。二、不同格式数据的融合不同的GIS软件使用不同的空间数据格式：ESRI公司：ARC/INFO Coverage,ArcShape files,E00格式；Autodesk公司：DXF、DWG格式；MapInfo公司：tab、MIF格式（1）基于转换器的数据融合（图318）通过交换格式。（数据格式需要公开）（2）基于数据标准的融合（图319）制订统一的、标准的数据交换格式。（3）基于公共接口的数据融合图320（4）基于直接访问的数据融合（图321）在一个软
5、件中实现对其它软件数据格式的直接访问。3.4 空间数据的压缩与综合一、空间数据的压缩1.数据压缩意义为了提高存储与处理的效率。从空间数据集中抽出一个子集作为新的数据源，使在规定的精度内最好的逼近原集合，又保证较大的压缩比，a=原数据量/压缩后数据量。2.曲线上点的压缩（1）对于自动的抽取两特征点，建立直线方程：AxByC0；（2）计算中间任一点的偏差；如大于，记录并分段进一步处理；（3）循环进行，直到多余点全部被删除。3.栅格数据的压缩 已介绍二、空间数据的综合当进行专门的数据分析时，有时用到,包括图形的化简和属性的归类。否则输出结果将如图324。面域之间界线的删除算法，如图325。3.5 空
6、间数据的内插方法空间数据的内插：通过已知点或分区的数据，推求任一点或分区的数据。（图）一、点的内插1.数据取样用数字化仪在地图上采集具有特征意义的数据点的x、y、z，并入库（P95）。（地性线）2.数据内插（1）移动拟合法（P96）DEM（2）双线性多项式内插认为格网构成一个双线性曲面，即插值区内待定点的高程在轴向上与坐标成比例：Zpa0a1Xa2ya3xy用4个格网点可求定参数。再根据任一点xy求Zp。也可：先根据网格4个角点内插出M、N点的高程，再内插出P点高程。（3）双三次多项式（样条函数）内插用三次多项式模拟地表面：每个网格点确定4个方程，共16个3.数据记录将内插结果（格网或三角网数
7、据）按一定结构存储。二、区域的内插根据一组分区（源区）的已知数据来推求同一地区另一组分区（目标区）未知数据的内插方法。1.叠置法将源区与目标区叠合，确定交集，计算目标区各个分区的内插值：2.比重法（1）设置格网，将源区属性细化到各个网格；（2）计算相邻4个网格的平均值作为新的网格值；（3）调整各区网格值，使其和与原来各区值相等或接近；（4）按目标区统计内插值。如:（3）A区：Us35，Us33.2P1.054（4）1区：V1=5.5+5.3+5.5+5.2+4.5=263.6 图幅数据边沿匹配处理目的：将分幅数字地图拼接，以便加入大型数据库，或输出较大范围的图形。由于数字化误差等原因，边沿需要处理。过程：（next）一、识别和检索相邻图幅的数据在相邻两图幅间进行。用图幅编号来控制。为减小调入的数据量，一般只提取边界2cm范围内的数据作为匹配的目标。二、相邻图幅边界点坐标数据的匹配1、可以匹配衔接的弧段：边界两条弧段的左右码相同或相反；同名边界点坐标在一定范围内。2、匹配方法以一条弧段（链）为单元处理。当边界点位于两结点之间时，分别取出两相关结点，按结点间线段链方向的一致性进行数据的记录与存储。三、相同属性多边形公共边界线的删除方法3.4 中已介绍。