《第五章：土地信息处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章：土地信息处理（29页珍藏版）》请在文档大全上搜索。
1、土地信息系统LIS第五章第五章 土地信息处理土地信息处理5-15-1 坐标变换坐标变换5-2 5-2 图形编辑图形编辑5-5-3 3 拓扑关系的自动建立拓扑关系的自动建立5-4 5-4 图形的裁剪、合并图形的裁剪、合并5-65-6空间插值空间插值5-5 5-5 数据压缩与光滑数据压缩与光滑一、编辑操作一、编辑操作二、关键算法二、关键算法一、点线拓扑关系自动建立一、点线拓扑关系自动建立二、多边形拓扑关系自动建立二、多边形拓扑关系自动建立一、图形的裁剪一、图形的裁剪二、图形的合并二、图形的合并一、边界内插一、边界内插二、趋势面分析二、趋势面分析三、局部内插三、局部内插四、移动平均法四、移动平均法一
2、、数据压缩一、数据压缩二、曲线光滑二、曲线光滑二、几何纠正二、几何纠正 一、图幅数据的坐标变换一、图幅数据的坐标变换三、地图投影变换三、地图投影变换 土地信息系统LIS一、图幅数据的坐标变换一、图幅数据的坐标变换(P112)(P112)1、比例尺变换、比例尺变换：乘系数：乘系数2、变形误差纠正、变形误差纠正： 通过控制点利用高次变换、二次变换和仿射变换加以改正通过控制点利用高次变换、二次变换和仿射变换加以改正3、坐标旋转和平移、坐标旋转和平移 即数字化坐标变换，利用仿射变换改正。即数字化坐标变换，利用仿射变换改正。第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-1 5-1 坐标变换坐标变换( (
3、一一) )几何变换几何变换 （二）投影变换：（二）投影变换： 三种方法。三种方法。土地信息系统LIS二、几何二、几何变换变换 其中其中A A、B B代表二次以上高次项之和。上式是高次曲线方程，符合上式的变换称为高代表二次以上高次项之和。上式是高次曲线方程，符合上式的变换称为高次变换。式中有次变换。式中有1212个未知数个未知数，所以在进行高次变换时，需要有，所以在进行高次变换时，需要有6对以对以上上控制点的坐标和理论值，才能求出待定系数。控制点的坐标和理论值，才能求出待定系数。第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-1 5-1 坐标变换坐标变换1 1、高次变换、高次变换2 2、二次变换、
4、二次变换 当当不考虑不考虑高次变换方程中的高次变换方程中的A A和和B B时，则变成二次曲线方程，称为二时，则变成二次曲线方程，称为二次变换。二次变换适用于原图有次变换。二次变换适用于原图有非线性变形非线性变形的情况，至少需要的情况，至少需要5 5对对控制点的坐标及其理论值，才能解算待定系数。控制点的坐标及其理论值，才能解算待定系数。 土地信息系统LIS3 3、仿射变换、仿射变换 实质是两坐标系间的实质是两坐标系间的旋转变换旋转变换。设图纸变形引起设图纸变形引起x,yx,y两个方向比例尺不同，当两个方向比例尺不同，当x,y比例尺相同时比例尺相同时，为，为相似变换相似变换。第五章第五章 空间数据
5、的处理空间数据的处理5-1 5-1 坐标变换坐标变换特性：特性：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化。不同方向上的长度比发生变化。 求解上式中的求解上式中的6个未知数个未知数，需不在一直线上的，需不在一直线上的3 3对对已已知控制点，由于误差，需多余观测，所以，用于图幅定向知控制点，由于误差，需多余观测，所以，用于图幅定向至少至少需要四对需要四对控制点。控制点。土地信息系统LIS三、地图投影变换三、地图投影变换 1、解析变换法、解析变换法 1）反解变换法）反解变换法(又称间接变换法又称间接变换法) 第五章第五章 空间
6、数据的处理空间数据的处理5-1 5-1 坐标变换坐标变换 假定假定原图点的坐标为原图点的坐标为x,y(称为旧坐标称为旧坐标)，新图点的新图点的坐标为坐标为X，Y(称为称为新坐标新坐标)，则由旧坐标变换为则由旧坐标变换为新坐标的基本方程式为：新坐标的基本方程式为：2）正解变换法）正解变换法(又称直接变换法又称直接变换法)土地信息系统LIS2 2、数值变换法、数值变换法 利用若干利用若干同名数字化点同名数字化点（对同一点在两种投影中均（对同一点在两种投影中均已知其坐标的点），采用插值法、有限差分法或多项式已知其坐标的点），采用插值法、有限差分法或多项式逼近的方法，即用逼近的方法，即用数值变换法数值
7、变换法来建立两投影间的变换关来建立两投影间的变换关系式。系式。 第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-1 5-1 坐标变换坐标变换例如，采用例如，采用二元三次多项式二元三次多项式进行变换进行变换: 通过选择通过选择10个以上个以上的两种投影之间的共同点，并组成最小二乘法的条件式，的两种投影之间的共同点，并组成最小二乘法的条件式，进行解算系数。进行解算系数。土地信息系统LIS5-2 5-2 图形编辑图形编辑(P126)图形编辑是一交互处理过程，图形编辑是一交互处理过程， GISGIS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）具有友好的人机界面友好的人机界面，即
8、操作灵活、易于理解、响应迅速等；，即操作灵活、易于理解、响应迅速等；2 2）具有对几何数据和属性编码的）具有对几何数据和属性编码的修改功能修改功能，如点、线、面的增加、删除、，如点、线、面的增加、删除、修改等；修改等；3 3）具有分层显示和窗口操作功能具有分层显示和窗口操作功能，便于用户的使用。，便于用户的使用。 第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理 图形编辑又叫图形编辑又叫数据编辑数据编辑、数字化编辑数字化编辑，是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，其主要的目的是在改正数据差错的是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，其主要的目的是在改正数据差错的同时，相应地改正数字化资料的图形
9、。同时，相应地改正数字化资料的图形。土地信息系统LIS一、编辑操作一、编辑操作1 1）结点吻合）结点吻合(Snap)(Snap) 或称结点匹配、结点咬合，结点附和。或称结点匹配、结点咬合，结点附和。方法方法：A A、 结点移动结点移动，用鼠标将其它两点移到另一点；，用鼠标将其它两点移到另一点；B B、 鼠标拉框鼠标拉框，用鼠标拉一个矩形，落入该矩形内的结点坐标通过求它们，用鼠标拉一个矩形，落入该矩形内的结点坐标通过求它们的中间坐标匹配成一致；的中间坐标匹配成一致；C C、 求交点求交点，求两条线的交点或其延长线的交点，作为吻合的结点；，求两条线的交点或其延长线的交点，作为吻合的结点；D D、自
10、动匹配、自动匹配，给定一个，给定一个吻合容差吻合容差，或称为咬合距，或称为咬合距，在图形数字化时或之后，在图形数字化时或之后，将容差范围内的结点自动吻合成一点。将容差范围内的结点自动吻合成一点。第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-2 5-2 图形编辑图形编辑 一般，若结点容差设置合理，大多数结点能够吻合在一起，一般，若结点容差设置合理，大多数结点能够吻合在一起，但有些情况还需要使用前三种方法进行人工编辑。但有些情况还需要使用前三种方法进行人工编辑。 1 1、结点的编辑、结点的编辑土地信息系统LIS2 2）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、 结点移动结点移动，
11、将结点移动到线目标上。，将结点移动到线目标上。B B、 使用线段求交使用线段求交；C C、 自动编辑自动编辑，在给定容差内，自动求交并吻合在一起。，在给定容差内，自动求交并吻合在一起。第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-2 5-2 图形编辑图形编辑A AB BD DC CE E 在数字化过程中，常遇到一个结点与一个线在数字化过程中，常遇到一个结点与一个线状目标的中间相交。由于测量或数字化误差，状目标的中间相交。由于测量或数字化误差，它不可能完全交于线目标上，需要进行编辑，它不可能完全交于线目标上，需要进行编辑，称为结点与线的吻合。称为结点与线的吻合。3 3）需要考虑两种情况）需要考虑
12、两种情况 A、 要求坐标一致要求坐标一致，而不建立拓扑关系；如，而不建立拓扑关系；如 高架桥（不需打断，直接移动）高架桥（不需打断，直接移动） B、 不仅坐标一致，且要建立之间的空间关联关系；如不仅坐标一致，且要建立之间的空间关联关系；如 道路交叉口（需要打断）道路交叉口（需要打断）无结点无结点有结点有结点土地信息系统LIS4 4）清除假结点（伪结点）清除假结点（伪结点）第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-2 5-2 图形编辑图形编辑 有些系统要将这种有些系统要将这种假结点清除掉假结点清除掉（如（如ARC/INFOARC/INFO），即将目标），即将目标A A 和和B B合并成一条，
13、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; ; 但有些系统但有些系统并不要求清除假结点并不要求清除假结点，如，如Geostar,Geostar,因为它们因为它们并不影响空间查询、分析和制图。并不影响空间查询、分析和制图。由由仅有两个仅有两个线目标相关联的结点成为线目标相关联的结点成为假结点假结点。A AB B土地信息系统LIS2 2、图形编辑、图形编辑 包括用鼠标增加或删除一个点、线、面实体，移动、旋转一个包括用鼠标增加或删除一个点、线、面实体，移动、旋转一个点、线、面实体。点、线、面实体。1）删除和增加一个顶点）删除和增加一个顶点 删除顶点删除顶点，在数据库中不用整体删除与目标有
14、关的数据，只是，在数据库中不用整体删除与目标有关的数据，只是在原来存储的位置重写一次坐标，拓扑关系不变。在原来存储的位置重写一次坐标，拓扑关系不变。 增加顶点增加顶点，则操作和处理都要复杂。不能在原来的存储位置上，则操作和处理都要复杂。不能在原来的存储位置上重写，需要给一个新的目标标识号，在新位置上重写，而将原来重写，需要给一个新的目标标识号，在新位置上重写，而将原来的目标删除，此时需要做一系列处理，调整空间拓扑关系。的目标删除，此时需要做一系列处理，调整空间拓扑关系。2）移动一个顶点）移动一个顶点 移动顶点只涉及某个点的坐标，不涉及拓扑关系的维护，较简移动顶点只涉及某个点的坐标，不涉及拓扑关
15、系的维护，较简单。单。3）删除一段弧段）删除一段弧段 复杂，先要把原来的弧段打断复杂，先要把原来的弧段打断,存储上原来的弧段实际被删除，存储上原来的弧段实际被删除，拓扑关系需要调整和变化拓扑关系需要调整和变化.第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-2 5-2 图形编辑图形编辑j jk kj jk ka ab bL3L3L1L1L2L2土地信息系统LIS3 3、数据检查与清理、数据检查与清理 数据检查指拓扑关系的检查数据检查指拓扑关系的检查，结点是否匹配，是否存在悬挂弧段，多边形是否封闭，结点是否匹配，是否存在悬挂弧段，多边形是否封闭，是否有假结点。是否有假结点。 要求系统能将有错误或不
16、正确的拓扑关系的点、线和面用不同的颜色和符号表示要求系统能将有错误或不正确的拓扑关系的点、线和面用不同的颜色和符号表示出来，以便于人工检查和修改。出来，以便于人工检查和修改。第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-2 5-2 图形编辑图形编辑 数据清理数据清理则是用自动的方法清除空间数据的错误则是用自动的方法清除空间数据的错误. . 例如给定一个结点吻合的容差使该容差范围内的结点自动吻合在一起，并建立例如给定一个结点吻合的容差使该容差范围内的结点自动吻合在一起，并建立拓扑关系。给定悬挂弧段容差，将小于该容差的短弧自动删除。在拓扑关系。给定悬挂弧段容差，将小于该容差的短弧自动删除。在Arc
17、/infoArc/info中用中用Data Clean Data Clean 命令，在命令，在GeostarGeostar中选择整体结点匹配菜单。中选择整体结点匹配菜单。 4 4、撤消与恢复编辑、撤消与恢复编辑 Undo,RedoUndo,Redo功能是必要的。但功能的实现是困难的。当撤消编辑，即恢复目标，功能是必要的。但功能的实现是困难的。当撤消编辑，即恢复目标，要恢复目标的标识和坐标、拓扑关系。这一处理过程相当复杂要恢复目标的标识和坐标、拓扑关系。这一处理过程相当复杂. . 因此，有些因此，有些GISGIS不在图形编辑时实时建立和维护拓扑关系，如不在图形编辑时实时建立和维护拓扑关系，如Ar
18、c/InfoArc/Info等，而在等，而在图形编辑之后，发图形编辑之后，发Clean Clean 或或BuildBuild命令重新建立拓扑关系。这样，在每次进行任何命令重新建立拓扑关系。这样，在每次进行任何一次编辑，都要重新一次编辑，都要重新Clean Clean 或或BuildBuild，对用户不便。，对用户不便。N1N1N2N2A2A2N1N1N2N2A2A2土地信息系统LIS二、关键算法二、关键算法(P126)可设一可设一捕捉半径捕捉半径D(D(通常为通常为3 35 5个象素，这主要由屏幕的分辩率和屏幕的尺寸决定个象素，这主要由屏幕的分辩率和屏幕的尺寸决定) )。第五章第五章 空间数据
19、的处理空间数据的处理5-2 5-2 图形编辑图形编辑1 1、点的捕捉、点的捕捉设光标点为设光标点为S(x,y)S(x,y)，某一点状要素的坐标为某一点状要素的坐标为A(XA(X，Y)Y)若若S S和和A A的的距离距离d d小于小于D D则认为捕捉则认为捕捉成功成功，即认为，即认为找到找到的点是的点是A A，否则，否则失败失败，继续搜索其它点。，继续搜索其它点。乘方运算影响了搜索的速度，因此，把距离乘方运算影响了搜索的速度，因此，把距离d d的计算改为：的计算改为：捕捉范围由捕捉范围由圆改为矩形圆改为矩形，这可，这可大大加快大大加快搜索速度。搜索速度。 土地信息系统LIS2、线的捕捉、线的捕捉
20、 设光标点坐标为设光标点坐标为S(x,y)S(x,y)，D D为捕捉半径，线的为捕捉半径，线的坐标为坐标为(x1,y1),(x2,y2),(x1,y1),(x2,y2),(xn,yn)(xn,yn)。通过计算。通过计算S S到该线的每个直线段的距离到该线的每个直线段的距离d d。. . 若若min(d1,d2,min(d1,d2,dn-1)dn-1)D D，则认为光标，则认为光标S S捕捉到捕捉到了该条线，否则为未捕捉到。了该条线，否则为未捕捉到。 加快线捕捉的速度的方法：加快线捕捉的速度的方法：1 1）在实际的捕捉中，可每计算一个距离在实际的捕捉中，可每计算一个距离didi就进行就进行一次比
21、较，若一次比较，若didiD D，则捕捉成功，不需再进行下，则捕捉成功，不需再进行下面直线段到点面直线段到点S S的距离计算了。的距离计算了。2 2）把不可能被光标捕捉到的线，用简单算法去除。把不可能被光标捕捉到的线，用简单算法去除。3 3）对于线段也采用类似的方法处理。对于线段也采用类似的方法处理。4 4）简化距离公式：简化距离公式： 点点S(x,y)S(x,y)到直线段到直线段(x1,y1),(x2,y2)(x1,y1),(x2,y2)的距离的距离d d的的计算公式为：计算公式为： 第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-2 5-2 图形编辑图形编辑简化为：简化为：土地信息系统LIS
22、3 3、面的捕捉、面的捕捉 实际上就是判断光标点实际上就是判断光标点S(x,y)S(x,y)是否在多边形内，若在多是否在多边形内，若在多边形内则说明捕捉到。边形内则说明捕捉到。 判断点是否在多边形内的算法主要有判断点是否在多边形内的算法主要有垂线法垂线法或或转角法。转角法。 垂线法垂线法的基本思想是从光标点引垂线的基本思想是从光标点引垂线( (实际上可以是任意实际上可以是任意方向的射线方向的射线) )，计算与多边形的交点个数。，计算与多边形的交点个数。 若交点个数为奇数则说明该点在多边形内；若交点个数若交点个数为奇数则说明该点在多边形内；若交点个数为偶数，则该点在多边形外。为偶数，则该点在多边
23、形外。 加快速度的方法：加快速度的方法：1 1）找出该多边形的外接矩形，若光标点落在该矩形中，才找出该多边形的外接矩形，若光标点落在该矩形中，才有可能捕捉到该面，否则放弃对该多边形的进一步计算和有可能捕捉到该面，否则放弃对该多边形的进一步计算和判断。判断。2 2）对不可能有交点的线段应通过简单的坐标比较迅速去除。对不可能有交点的线段应通过简单的坐标比较迅速去除。3 3）运用计算交点的技巧。运用计算交点的技巧。 第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-2 5-2 图形编辑图形编辑土地信息系统LIS1 1、链的组织、链的组织1 1）找出在链的中间相交的情况，自动切成新链；）找出在链的中间相交
24、的情况，自动切成新链；2 2）把链按一定顺序存储，并把链按顺序编号。）把链按一定顺序存储，并把链按顺序编号。2 2、结点匹配、结点匹配1 1） 把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取多个端点的平均值。多个端点的平均值。2 2）对结点顺序编号。）对结点顺序编号。 3 3、检查多边形是否闭合、检查多边形是否闭合通过判断一条链的端点是否有与之匹配的端点来进行通过判断一条链的端点是否有与之匹配的端点来进行. .5-3 5-3 拓扑关系的自动建立拓扑关系的自动建立第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理多边形不闭合的原因：多边形不闭合的原因：1 1
25、）由于结点匹配限差的问题，造成应匹配的端由于结点匹配限差的问题，造成应匹配的端点未匹配；点未匹配；2 2）由于数字化误差较大，或数字化错误，这些由于数字化误差较大，或数字化错误，这些可以通过图形编辑或重新确定匹配限差来确定。可以通过图形编辑或重新确定匹配限差来确定。3 3）还可能这条链本身就是悬挂链，不需参加多还可能这条链本身就是悬挂链，不需参加多边形拓扑，这种情况下可以作一标记，使之不参边形拓扑，这种情况下可以作一标记，使之不参加下一阶段拓扑建立多边形的工作。加下一阶段拓扑建立多边形的工作。土地信息系统LIS4 4、建立多边形、建立多边形 1 1）概念）概念a a、顺时针方向构多边形、顺时针
26、方向构多边形：指多边形是在链的右侧。：指多边形是在链的右侧。b b、最靠右边的链、最靠右边的链：指从链的一个端点出发，在这条：指从链的一个端点出发，在这条链的方向上最右边的第一条链，实质上它也是左边最链的方向上最右边的第一条链，实质上它也是左边最近链。近链。a a的最右边的链为的最右边的链为d d c c、多边形面积的计算、多边形面积的计算 5-3 5-3 拓扑关系的自动建立拓扑关系的自动建立第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理 当多边形由顺时针方向构成时，面积为正；反之，面积为负。当多边形由顺时针方向构成时，面积为正；反之，面积为负。土地信息系统LIS2 2）建立多边形的基本过程）建立
27、多边形的基本过程 1 1 顺序取一个结点为起始结点，取完为止；取过该结点的任一条链作为起始链。顺序取一个结点为起始结点，取完为止；取过该结点的任一条链作为起始链。2 2 取这条链的另一结点，找这个结点上，靠这条链最右边的链，作为下一条链。取这条链的另一结点，找这个结点上，靠这条链最右边的链，作为下一条链。3 3 是否回到起点：是，已形成一多边形，记录之，并转是否回到起点：是，已形成一多边形，记录之，并转4 4；否，转；否，转2 2。4 4取起始点上开始的，刚才所形成多边形的最后一条边作为新的起始链，转取起始点上开始的，刚才所形成多边形的最后一条边作为新的起始链，转2 2；若；若这条链已用过两次
28、，即已成为两个多边形的边，则转这条链已用过两次，即已成为两个多边形的边，则转1 1。5-3 5-3 拓扑关系的自动建立拓扑关系的自动建立第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理例：例：1 1从从P P1 1开始，起始链定为开始，起始链定为P P1 1P P2 2, ,从从P P2 2点算起，点算起，P P1 1P P2 2最右边的最右边的链为链为P P2 2P P5 5；从；从P P5 5算起，算起，P P2 2P P5 5最右边最右边 的链为的链为P P5 5P P1 1,.,. .形成的形成的多边形为多边形为P P1 1P P2 2P P5 5P P1 1。2 2从从P P1 1开始，以
29、开始，以P P1 1P P5 5为起始链，形成的多边形为为起始链，形成的多边形为P P1 1P P5 5P P4 4P P1 1。3 3从从P P1 1开始，以开始，以P P1 1P P4 4为起始链为起始链, ,形成的多边形为形成的多边形为P P1 1P P4 4P P3 3P P2 2P P1 1。4 4 这时这时P P1 1为结点的所有链均被使用了两次，因而转向下为结点的所有链均被使用了两次，因而转向下一个结点一个结点P P2 2，继续进行多边形追踪，直至所有的结点取完。，继续进行多边形追踪，直至所有的结点取完。共可追踪出五个多边形，即共可追踪出五个多边形，即A A1 1、A A2 2、
30、A A3 3、A A4 4、A A5 5。土地信息系统LIS5 5、岛的判断、岛的判断 找出多边形互相包含的情况找出多边形互相包含的情况. .1 1、计算所有多边形的面积。、计算所有多边形的面积。2 2、分别对面积为正的多边形和面积为负的多边形排序。、分别对面积为正的多边形和面积为负的多边形排序。3 3、从面积为正的多边形中，顺序取每个多边形，取完为止。若负面积多边形个数、从面积为正的多边形中，顺序取每个多边形，取完为止。若负面积多边形个数为为0 0，则结束。，则结束。4 4、找出该多边形所包含的所有面积为负的多边形，并把这些面积为负的多边形加、找出该多边形所包含的所有面积为负的多边形，并把这
31、些面积为负的多边形加入到包含它们的多边形中，转入到包含它们的多边形中，转3 3。正面积多边形包含的负面积多边形是关键正面积多边形包含的负面积多边形是关键. .1 1、找出所有比该正面积多边形面积小的负面积多边形。、找出所有比该正面积多边形面积小的负面积多边形。2 2、用外接矩形法去掉不可能包含的多边形。即负面积多边形的外接矩形不和该正、用外接矩形法去掉不可能包含的多边形。即负面积多边形的外接矩形不和该正面积多边形的外接矩形相交或被包含时，则不可能为该正面积多边形包含。面积多边形的外接矩形相交或被包含时，则不可能为该正面积多边形包含。3 3、取负面积多边形上的一点，看是否在正面积多边形内，若在内
32、，则被包含；若、取负面积多边形上的一点，看是否在正面积多边形内，若在内，则被包含；若在外，则不被包含。在外，则不被包含。 6 6、确定多边形的属性、确定多边形的属性多边形以内点标识。内点与多边形匹配后多边形以内点标识。内点与多边形匹配后, ,内点的属性常赋于多边形内点的属性常赋于多边形. . 5-3 5-3 拓扑关系的自动建立拓扑关系的自动建立第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理单多边形被追踪两次单多边形被追踪两次 p1p1p2p2p3p3p1,p2,p3, -p1,-p2,-p3,p1,p2,p3, -p1,-p2,-p3,土地信息系统LIS一、图形的裁剪一、图形的裁剪-开窗处理开窗处
33、理（P123P123） 1、概念、概念：指用户以给定的空间范围（窗口），进行空间数据的提取，包括窗指用户以给定的空间范围（窗口），进行空间数据的提取，包括窗口内的空间实体及其属性。口内的空间实体及其属性。2、方式、方式： 正窗正窗：提取窗口内的数据。：提取窗口内的数据。 开负窗开负窗：提取窗口外的数据子集。：提取窗口外的数据子集。 矩形窗和多边形窗。矩形窗和多边形窗。5-4 5-4 图形的裁剪、合并图形的裁剪、合并第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理二、二、图图形合并形合并-数据文件合并数据文件合并 一幅图内的多层数据合并在一起一幅图内的多层数据合并在一起; ; 或将相邻的多幅图的同一层
34、数据合并或将相邻的多幅图的同一层数据合并. . 涉及到空间拓扑关系的重建。对于多边形，由于同一个目标在两幅图内已形成独立涉及到空间拓扑关系的重建。对于多边形，由于同一个目标在两幅图内已形成独立的多边形，合并时，需去除公共边界，属性合并，具体算法，删去共同线段。的多边形，合并时，需去除公共边界，属性合并，具体算法，删去共同线段。 实际处实际处理过程是先删除两个多边形，解除空间关系后，删除公共边，再重建拓扑。理过程是先删除两个多边形，解除空间关系后，删除公共边，再重建拓扑。p pL1L1p p A AA Ap pL1L1p p A AA Ap pL1L1p p A AA A去除去除公共边界公共边界
35、属性属性合并合并土地信息系统LIS一、一、数据压缩数据压缩（P133P133） 1、 DouglasDouglasPeuckerPeucker第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-5 5-5 数据压缩与光滑数据压缩与光滑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矢量数据压缩矢量数据压缩栅格数据压缩栅格数据压缩 压缩效果好，但必须在对压缩效果好，但必须在对整条曲线数字化完成后才能整条曲线数字化完成后才能进行，且计算量较大；进行，且计算量较大；土地信息系统LIS2 2、垂距法、垂距法每次顺序取曲线上的每次顺序取曲线上的三个点三个点，计算，计算中间中间点点与其它两点连线
36、的与其它两点连线的垂线距离垂线距离d d，并与，并与限差限差D D比较。若比较。若d dD D，则中间点，则中间点去掉去掉；若若d dD D，则中间点，则中间点保留保留。然后顺序取下。然后顺序取下三个点继续处理，直到这条线结束。三个点继续处理，直到这条线结束。第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-5 5-5 数据压缩与光滑数据压缩与光滑 3、光栏法、光栏法 定义一个定义一个扇形区域扇形区域，通过判断曲线上的点在扇形外还是在，通过判断曲线上的点在扇形外还是在扇形内，确定保留还是舍去。扇形内，确定保留还是舍去。压缩算法好，可在数字化时实时处理，每次判断下一个数字化的点，且计算量较小；压缩算
37、法好，可在数字化时实时处理，每次判断下一个数字化的点，且计算量较小； 算法简单，速度快，但算法简单，速度快，但有时会将曲线的弯曲极值有时会将曲线的弯曲极值点点p p值去掉而失真。值去掉而失真。土地信息系统LIS二、曲线光滑（拟合二、曲线光滑（拟合） 是假象曲线为一组离散点，寻找形式较简单、性能良好的曲线解析式。是假象曲线为一组离散点，寻找形式较简单、性能良好的曲线解析式。第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-5 5-5 数据压缩与光滑数据压缩与光滑插值方式插值方式：曲线通过给定的离散点。如拉格朗日插值，三次样条曲线：曲线通过给定的离散点。如拉格朗日插值，三次样条曲线逼近方式逼近方式：曲
38、线尽量逼近给定离散点。如贝塞尔和：曲线尽量逼近给定离散点。如贝塞尔和B B样条曲线。样条曲线。土地信息系统LIS空间插值空间插值: （P153P153）内插内插: :在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程；在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程；外推外推: :在已观测点的区域外估算未观测点的数据的过程在已观测点的区域外估算未观测点的数据的过程. .-预测。预测。第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-65-6空间插值空间插值一、边界内插一、边界内插 首先假定任何重要的变化都发生在区域的边界上，边界首先假定任何重要的变化都发生在区域的边界上，边界内的变化则是均匀的、同质的。内的变化
39、则是均匀的、同质的。 边界内插的方法之一是边界内插的方法之一是泰森多边形法泰森多边形法。 （P89P89）泰森多边形法的泰森多边形法的基本原理基本原理是，未知点的是，未知点的最佳值最佳值由由最邻近最邻近的的观测值产生。观测值产生。 内插内插外推外推土地信息系统LIS二、趋势面分析二、趋势面分析 是一种是一种多项式回归多项式回归分析技术。多项式回归的基本思想是用多项式表示线或面，按最分析技术。多项式回归的基本思想是用多项式表示线或面，按最小二乘法原理对数据点进行拟合，拟合时假定数据点的空间坐标小二乘法原理对数据点进行拟合，拟合时假定数据点的空间坐标X X、Y Y为独立变量，而为独立变量，而表示特
40、征值的表示特征值的Z Z坐标为因变量。坐标为因变量。1 1、当数据为一维时，、当数据为一维时，1 1）线性回归线性回归: :第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-65-6空间插值空间插值2 2）二次或高次多项式：）二次或高次多项式：2 2、数据是二维的、数据是二维的二元二次或高次多项式二元二次或高次多项式土地信息系统LIS三、局部内插三、局部内插 利用利用局部范围局部范围内的已知采样点的数内的已知采样点的数据内插出未知点的数据。据内插出未知点的数据。第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-65-6空间插值空间插值1 1、线性内插、线性内插将内插点周围的将内插点周围的3 3个数据点
41、个数据点的数据值带入多项式，即可的数据值带入多项式，即可解算解算出出系数系数a a0 0、a a1 1、a a2 2 。2 2、双线性多项式内插、双线性多项式内插 将内插点周围的将内插点周围的4 4个数据点个数据点的数据值带入的数据值带入多项式，即可多项式，即可解算出解算出系数系数a a0 0、a a1 1、a a2 2、a a3 3 。当数据是按当数据是按正方形格网点正方形格网点布置布置:土地信息系统LIS3 3、双三次多项式（样条函数）内插、双三次多项式（样条函数）内插 是一种是一种分段分段函数函数, ,每次每次只用少量只用少量的数据点，故内插速度很快；样条函数通过所有的的数据点，故内插速
42、度很快；样条函数通过所有的数据点，故可用于精确的内插；可用于平滑处理。数据点，故可用于精确的内插；可用于平滑处理。 双三次多项式内插的多项式函数为：双三次多项式内插的多项式函数为： 第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-65-6空间插值空间插值将内插点周围的将内插点周围的1616个点个点的数据带入多项式，可计算出所有的系数。的数据带入多项式，可计算出所有的系数。 1616个点个点土地信息系统LIS四、移动平均法四、移动平均法 在局部范围（或称窗口）内计算个数据点的平均值在局部范围（或称窗口）内计算个数据点的平均值. .第五章第五章 空间数据的处理空间数据的处理5-65-6空间插值空间插
43、值 二维平面二维平面的移动平均法也可用相同的公式，但位置的移动平均法也可用相同的公式，但位置XiXi应被坐标矢量应被坐标矢量XiXi代替。代替。 窗口的大小窗口的大小对内插的结果有决定性的影响。对内插的结果有决定性的影响。 小窗口小窗口将增强近距离数据的影响；将增强近距离数据的影响； 大窗口大窗口将增强远距离数据的影响，减将增强远距离数据的影响，减小近距离数据的影响。小近距离数据的影响。加权移动平均法加权移动平均法:i i是采样点是采样点i i对应的权值对应的权值 加权平均内插的结果随使用的函数及其参数、采样点的分布、窗口的大小等的不加权平均内插的结果随使用的函数及其参数、采样点的分布、窗口的大小等的不同而变化。通常使用的同而变化。通常使用的采样点数为采样点数为6 68 8点点。对于不规则分布的采样。对于不规则分布的采样点需要不断地改变窗口的大小、形状和方向，以获取一定数量的采样点。点需要不断地改变窗口的大小、形状和方向，以获取一定数量的采样点。 当观测点的相互位置当观测点的相互位置越近越近，其数据的，其数据的相似性越强相似性越强；当观测点的相互位置；当观测点的相互位置越远越远，其数，其数据的相似性据的相似性越低越低。土地信息系统LIS本章思考题
