第五章 空間數(shù)據(jù)處理

1、第五章 空間數(shù)據(jù)處理 鄒逸江 目錄 坐標(biāo)系和高程系基準(zhǔn) 地圖投影與變換 圖形裁剪、拼接與接邊 圖形編輯 拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)建立 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換 1.坐標(biāo)系和高程系基準(zhǔn) 地球橢球體基本要素 坐標(biāo)系基準(zhǔn)種類 坐標(biāo)系基準(zhǔn)間轉(zhuǎn)換 高程系基準(zhǔn)種類 高程系基準(zhǔn)間轉(zhuǎn)換 地球模型(WDM94) WDM94模型描述的地球形狀 地球橢球體 地球自然表面是一個(gè)起伏不平、十分不規(guī)則的表 面，這個(gè)表面無(wú)法用數(shù)學(xué)公式表達(dá) 必須找一個(gè)規(guī)則的曲面來(lái)代替地球的自然表面 靜止的平均海水面穿過(guò)大陸和島嶼形成一個(gè)閉合 的曲面，這就是大地水準(zhǔn)面 由于地球體內(nèi)部質(zhì)量分布的不均勻，引起重力方 向的變化，導(dǎo)致處處和重力方向成正交的大地水 準(zhǔn)面成為一

2、個(gè)不規(guī)則的，仍然是不能用數(shù)學(xué)表達(dá) 的曲面 是一個(gè)很接近于繞自轉(zhuǎn)軸（短軸）旋轉(zhuǎn)的橢球體 逼近大地水準(zhǔn)面，通常稱地球橢球體 地球表面 大地水準(zhǔn)面 鉛垂線 地球橢球體 地球表面的數(shù)學(xué)建模 為了深入研究地理空間，需要建立地球表面的幾何模型，這 是進(jìn)行大地測(cè)量的前提。根據(jù)大地測(cè)量學(xué)的成果，地球表面模型 可以分為四類： q 最自然的面最自然的面：包括海洋底部、高山、高原等在內(nèi)的固體地 球表面太復(fù)雜，難以建模，各種量算也非常困難 q 相對(duì)抽象的面相對(duì)抽象的面：也稱為大地水準(zhǔn)面，是靜止海平面的延伸 q 模型模型：以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)建立的地球橢球體模型 q 其他數(shù)學(xué)模型其他數(shù)學(xué)模型：為了解決特定的大地測(cè)量問(wèn)題而

3、提出的， 如類地形面、準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面、靜態(tài)水平衡橢球體等。 橢球體名稱橢球體名稱年代年代長(zhǎng)半軸（米）長(zhǎng)半軸（米）短半軸（米）短半軸（米）扁率扁率 白塞爾(Bessel)1841637739763560791：299.15 克拉克(Clarke)1880637824963565151：293.5 克拉克(Clarke)1866637820663565841：295.0 海福特(Hayford)1910637838863569121：297 克拉索夫斯基1940637824563568631：298.3 IUGG1967637816063567751：298.25 埃維爾斯特(Everest)183

4、0637727663560751：300.8 中國(guó)曾經(jīng)用過(guò)的橢球體 1952年以前采用Hayford橢球體； 1953年開始采用克拉索夫斯基橢球體； 上世紀(jì)70年代末建立新的80坐標(biāo)系時(shí)，采 用IUGG（國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合 會(huì)）橢球體； 1984年定義的世界大地坐標(biāo)系（WGS84）使用 的橢球體長(zhǎng)、短半徑則分別為6378.137和 6356.7523，扁率為1：298.26。 坐標(biāo)系 選定了一個(gè)一定大小的橢球體，并確定了它與 大地水準(zhǔn)面的相關(guān)位置，就確定了一個(gè)坐標(biāo)系 第一方面：是把大地水準(zhǔn)面上的測(cè)量成果化算 到橢球體面上的計(jì)算工作中，所采用橢球體的 大小不同 第二方面：橢球體與大地水準(zhǔn)

5、面的相關(guān)位置不 同，對(duì)同一點(diǎn)的地理坐標(biāo)所計(jì)算的結(jié)果將有不 同的值 結(jié)論：所以，選定了一個(gè)一定大小的橢球體， 并確定了它與大地水準(zhǔn)面的相關(guān)位置，就確定 了一個(gè)坐標(biāo)系 中國(guó)采用坐標(biāo)系基準(zhǔn)種類 舊1954北京坐標(biāo)系 1980西安坐標(biāo)系或新1954北京坐標(biāo)系 WGS84坐標(biāo)系 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系 舊1954北京坐標(biāo)系是我國(guó)從蘇聯(lián)1942年普 爾科夫坐標(biāo)系傳算過(guò)來(lái)的，采用克拉索夫 斯基橢球體 大地點(diǎn)高程是以1956年青島驗(yàn)潮站求出的 黃海平均海水面為基準(zhǔn)，為參心坐標(biāo)系 克氏橢球的長(zhǎng)半軸比用現(xiàn)代方法精確測(cè)定 的橢球長(zhǎng)半軸長(zhǎng)105米 定位后的橢球面與我國(guó)大地水準(zhǔn)面符合較 差，由西向東存在系統(tǒng)性的傾斜，東

6、部地 區(qū)的差值可達(dá)幾十米 1978年，國(guó)家測(cè)繪局和總參測(cè)繪局在西安 提出建立新的大地坐標(biāo)系 新的大地坐標(biāo)系稱1980西安坐標(biāo)系， 即1980國(guó)家大地坐標(biāo)系 大地點(diǎn)高程是以1956年青島驗(yàn)潮站求出的 黃海平均海水面為基準(zhǔn)，其參考橢球采用 1975年IUGGIAG第十六屆大會(huì)推薦的地 球參數(shù)(簡(jiǎn)稱IAG75橢球) 由于種種原因，總參測(cè)繪局稱其為新1954 北京坐標(biāo)系 從1978年開始，美國(guó)國(guó)防制圖局為了適應(yīng)新型的 多普勒測(cè)量、雙星定位測(cè)量和GPS衛(wèi)星定位導(dǎo)航 等，采用國(guó)際大地測(cè)量和地球物理聯(lián)合會(huì) (IUGG)1980年規(guī)定的地球橢球參數(shù)，以下稱 IUGG1980橢球 它的定向與國(guó)際時(shí)間局(BIH)

7、所采用的BIH定義完 全相等，重新測(cè)定坐標(biāo)原點(diǎn)，于1984年推出精度 更高的世界大地坐標(biāo)系(簡(jiǎn)稱WGS84) 該坐標(biāo)系是以地球橢球中心與地球質(zhì)量中心重合 的地心坐標(biāo)系，無(wú)需任何假設(shè)，全部數(shù)據(jù)都可在 笛卡兒三維坐標(biāo)系中進(jìn)行轉(zhuǎn)換 我國(guó)自2008年7月1日起啟用2000國(guó)家大地 坐標(biāo)系 2000坐標(biāo)系是全球地心坐標(biāo)系在我國(guó)的具 體體現(xiàn)，其原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè) 地球的質(zhì)量中心 該坐標(biāo)系是以地球橢球中心與地球質(zhì)量中 心重合的地心坐標(biāo)系，無(wú)需任何假設(shè)，全 部數(shù)據(jù)都可在笛卡兒三維坐標(biāo)系中進(jìn)行轉(zhuǎn) 換 我國(guó)的坐標(biāo)系基準(zhǔn)主要有舊1954年北京坐 標(biāo)系、新1954年北京坐標(biāo)系、1980年西安 坐標(biāo)系和WGS8

8、4坐標(biāo)系、 2000國(guó)家大地 坐標(biāo)系 WGS84坐標(biāo)系和2000國(guó)家大地坐標(biāo)系 屬于地心坐標(biāo)系，舊1954北京坐標(biāo)系、新 1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系屬于 參心坐標(biāo)系 由于僅是地球參考橢球體不同或地球參考 橢球體的參數(shù)不同，這些坐標(biāo)系之間可以 相互轉(zhuǎn)換 坐標(biāo)系基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換 新1954北京坐標(biāo)系 WGS84坐標(biāo)系 2000國(guó)家坐標(biāo)系 1980西安坐標(biāo)系舊1954北京坐標(biāo)系 原坐標(biāo)系直角坐標(biāo)x、y、h 原坐標(biāo)系大地坐標(biāo)L、B、H 原坐標(biāo)系大地坐標(biāo)L、B、H 投影反解 轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型 B、L、H 新坐標(biāo)系直角坐標(biāo)x、y、h 投影正解 新坐標(biāo)系大地坐標(biāo)L、B、H 高程系基準(zhǔn)種類 1956年黃海高

9、程系：于1956年在青島附近 設(shè)置有特制的測(cè)量標(biāo)志，并定名為青島水 準(zhǔn)原點(diǎn)。原點(diǎn)的高程是以精密水準(zhǔn)測(cè)量方 法與驗(yàn)潮站的水準(zhǔn)零點(diǎn)聯(lián)測(cè)求得的，其值 為72.289米 1985年黃海高程基準(zhǔn)系：1985年我國(guó)又以 青島驗(yàn)潮站1952年至1979年的驗(yàn)潮資料推 算其水準(zhǔn)零點(diǎn)，且求得原青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的 高程為72.260米 大地高大地高 海拔高海拔高 水準(zhǔn)高水準(zhǔn)高 高程系基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換 1956年黃海高程系 1985年黃海 高程基準(zhǔn)系0.029米 2.地圖投影與變換 地圖投影的基本問(wèn)題 高斯克呂格投影 地圖投影變換 地形圖的分幅和編號(hào) 地理坐標(biāo)系 地理坐標(biāo)，平行于赤 道的各個(gè)圓圈叫緯圈 （緯線），通過(guò)地軸 垂直

10、于赤道面的平面 叫做經(jīng)面或子午圈 （經(jīng)線） 地理坐標(biāo)是一種球面 坐標(biāo) 平面坐標(biāo)系 由于地球表面是不可展開的曲面，也就是說(shuō)曲面 上的各點(diǎn)不能直接表示在平面上 必須運(yùn)用地圖投影的方法，建立地球表面和平面 上點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系，使地球表面上任一點(diǎn)由地理坐 標(biāo)（、）確定的點(diǎn)，在平面上必有一個(gè)與它相 對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，該點(diǎn)可以用直角坐標(biāo)表示 設(shè)想的地球是透明體，在球心有一點(diǎn)光源S（投 影中心），向四周輻射投影射線，通過(guò)球表面 （各點(diǎn)A、B、C、D）射到可展面（投影面） 上，得到投影點(diǎn)a、b、c，然后再將投影面展 開鋪平 地圖投影概念 地圖投影與坐標(biāo)系的關(guān)系 地地 圖圖 投投 影影 橢橢 球球 體體 模模 型型 1 2

11、 為什么要進(jìn)行地圖投影？ 將地球橢球面上的點(diǎn)映射到平面上的方法， 稱為地圖投影。 （1）地理坐標(biāo)為球面坐標(biāo)，不方便進(jìn)行距離、 方位、面積等參數(shù)的量算 （2）地球局部地區(qū)視為為平面 （3）表達(dá)地球局部地區(qū)的地圖為平面，易于進(jìn) 行距離、方位、面積等量算和各種空間分析 （4）地球橢球體為不可展曲面 基本問(wèn)題 地圖投影就是指建立地球表面上的點(diǎn)與投 影平面上點(diǎn)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系 地圖投影的基本問(wèn)題就是利用一定的數(shù)學(xué) 法則把地球表面上的要素表示到平面上 地圖投影的方法很多，用不同的投影方法 得到的經(jīng)緯線網(wǎng)形式不同 這表明投影之后，地圖上的經(jīng)緯線網(wǎng)發(fā)生 了變形，因而根據(jù)地理坐標(biāo)展繪在地圖上 的各種地面事物，

12、也必然隨之發(fā)生變形 投影變形示意圖 投影變形：橢球面是一個(gè)凸起的、不可展 平的曲面。將這個(gè)曲面上的元素（距離、 角度、圖形）投影到平面上，就會(huì)和原來(lái) 的距離、角度、面積呈現(xiàn)差異，這一差異 稱為投影變形 投影變形表現(xiàn)在長(zhǎng)度、面積和角度三個(gè)方 面 長(zhǎng)度變形表現(xiàn)在投影前后長(zhǎng)度發(fā)生變化 面積變形表現(xiàn)在投影前后面積發(fā)生變化 角度變形表現(xiàn)在投影前后角度發(fā)生變化 變形分類 長(zhǎng)度變形 面積變形 角度變形 等角、等面積、任意投影 形狀不變（等角） 面積不變 特定方向 距離不變 地圖投影變形的圖解示例地圖投影變形的圖解示例 （摩爾維特投影等積偽圓柱投影摩爾維特投影等積偽圓柱投影） 長(zhǎng)度變形 角度變形 地圖投影變形

13、的圖解示例地圖投影變形的圖解示例 （UTM橫軸等角割圓柱投影）橫軸等角割圓柱投影） 面積變形和長(zhǎng)度變形 面積誤差：地圖投影前后面積之差 角度誤差：地圖投影前后角度之差 長(zhǎng)度誤差：地圖投影前后長(zhǎng)度之差 同時(shí)實(shí)現(xiàn)等角度、等面積、等距離做到的 投影不存在 在大于1：10萬(wàn)的大比例尺圖件中，各種投 影帶來(lái)的誤差可以忽略 地圖投影分類 按變形性質(zhì)分類（等角投影、等積投影和 任意投影） 按幾何構(gòu)成方法分類（方位、圓柱和圓錐 投影） 按非幾何構(gòu)成方法分類（偽方位投影 、偽 圓柱投影 、偽圓錐投影 、多圓錐投影 ） 按照投影面與地球相割或相切分類（割投 影 、切投影 ） 正軸切圓錐投影 正軸割圓錐投影橫軸切圓

14、錐投影 橫軸割圓錐投影 橫軸切圓柱投影 橫方位投影 正軸割圓柱投影 斜軸切圓柱投影斜軸切圓錐投影 正軸切圓柱投影 正方位投影 斜方位投影 從投影面類型劃分為：圓錐、圓柱、平面（方位投從投影面類型劃分為：圓錐、圓柱、平面（方位投 影）影） 平面平面 圓柱圓柱 圓錐圓錐 地圖投影選擇 地圖投影選擇得是否恰當(dāng)，直接影響地圖 的精度和使用價(jià)值 考慮以下因素：制圖區(qū)域的范圍、形狀和 地理位置，地圖的用途、出版方式及其他 特殊要求等 國(guó)家基本比例尺地形圖的投影、分幅等， 是由國(guó)家測(cè)繪主管部門研究制訂，不容許 任意改變的 中國(guó)地圖投影系統(tǒng) 1)、我國(guó)基本比例尺地形圖(1：100萬(wàn)、1：50萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1

15、： 10萬(wàn)、1：5萬(wàn)、1：2.5萬(wàn)、1：1萬(wàn)、1：5000、 1：1000、 1： 500),除1：100萬(wàn)外均采用高斯克呂格投影 2)、我國(guó)1：100萬(wàn)地形圖采用了Lambert投影，其分幅原則與國(guó) 際地理學(xué)會(huì)規(guī)定的全球統(tǒng)一使用的國(guó)際百萬(wàn)分之一地圖投影保 持一致 3)、我國(guó)大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用 Lambert投影和屬于同一投影系統(tǒng)的Albers投影(正軸等面積割 圓錐投影) 4)、Lambert投影中，地球表面上兩點(diǎn)間的最短距離(即大圓航 線)表現(xiàn)為近于直線，這有利于地理信息系統(tǒng)中空間分析量度的 正確實(shí)施 常見(jiàn)的地圖投影 世界圖世界圖 全國(guó)圖：正軸圓錐投影全國(guó)圖：正

16、軸圓錐投影 地形圖：高斯克呂格投影（分帶）地形圖：高斯克呂格投影（分帶） 南北半球（或兩極）圖：正軸方位投影、南北半球（或兩極）圖：正軸方位投影、 亞洲圖：斜軸方位投影亞洲圖：斜軸方位投影 半球圖半球圖 東西半球圖：橫軸方位投影東西半球圖：橫軸方位投影 歐洲圖：彭納投影歐洲圖：彭納投影 國(guó)內(nèi)出版：等差分緯線多圓錐投影國(guó)內(nèi)出版：等差分緯線多圓錐投影 國(guó)外出版：摩爾威特投影國(guó)外出版：摩爾威特投影 地球儀：地球儀： 普通多圓普通多圓 錐投影錐投影 海海 圖：墨卡托投影圖：墨卡托投影中國(guó)圖中國(guó)圖 大洲圖大洲圖 高斯克呂格投影 這個(gè)投影是由德國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天 文學(xué)家高斯于19世紀(jì)20年代擬定，后經(jīng)

17、德 國(guó)大地測(cè)量學(xué)家克呂格于1912年對(duì)投影公 式加以補(bǔ)充，故稱為高斯克呂格投影 高斯克呂格投影在英美國(guó)家稱為橫軸墨 卡托投影或等角橫圓柱投影 角度沒(méi)有變形，中央經(jīng)線長(zhǎng)度比等于1沒(méi)有 長(zhǎng)度變形 距中央經(jīng)線愈遠(yuǎn)變形愈大 高斯克呂格投影 為了保證地圖的精度，采用分帶投影方法， 即將投影范圍的東西界加以限制，使其變形 不超過(guò)一定的限度，這樣把許多帶結(jié)合起來(lái)， 可成為整個(gè)區(qū)域的投影 在同一條經(jīng)線上，長(zhǎng)度變形隨緯度的降低而 增大，在赤道處為最大；在同一條緯線上， 長(zhǎng)度變形隨經(jīng)差的增加而增大，且增大速度 較快 在6度帶范圍內(nèi)，距離最大誤差達(dá)+0.14%， 面積最大達(dá)+0.27% 我國(guó)規(guī)定1：1萬(wàn)、1：2.5

18、萬(wàn)、1：5萬(wàn)、1： 10萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：50萬(wàn)比例尺地形圖， 均采用高斯克呂格投影 1：2.5至1：50萬(wàn)比例尺地形圖采用經(jīng)差6 度分帶，1：1萬(wàn)及以上比例尺地形圖采用 經(jīng)差3度分帶 6度帶是從0度子午線起，自西向東每隔經(jīng) 差6為一投影帶，全球分為60帶 3度帶，是從東經(jīng)1度30分的經(jīng)線開始，每 隔3度為一帶，全球劃分為120個(gè)投影帶 地圖投影變換方法 名稱地圖投影變換過(guò)程主要特點(diǎn) 反解變換法根據(jù)原有地圖投影的方程反解出原投影 點(diǎn)的地理坐標(biāo)經(jīng)度和緯度再代入新 的投影方程中求得該點(diǎn)在新投影下 的直角坐標(biāo)，也稱間接變換法 投影方法嚴(yán)密，不受制圖區(qū)域大小的影響， 可在任何情況下使用 正解變換法直

19、接確定原有地圖投影下點(diǎn)的直角坐標(biāo) 與新相應(yīng)直角坐標(biāo)的聯(lián)系，也稱直 接變換法 這種方法表達(dá)了編圖和制圖過(guò)程的數(shù)學(xué)實(shí)質(zhì)， 同時(shí)不同投影之間具有精確的對(duì)應(yīng)關(guān)系 綜合變換法這一方法將反解變換法與正解變換法結(jié) 合起來(lái)，通常是反解出原投影點(diǎn)的 地理坐標(biāo)之一，然后根據(jù)這一地理 坐標(biāo)與直角坐標(biāo)之一相配合求得新 投影下點(diǎn)的直角坐標(biāo) 在某些情況下，對(duì)某些投影間的變換采用這 種方法比單用正解變換法或反解變換法 要簡(jiǎn)便一些 數(shù)值變換法采用多項(xiàng)式數(shù)值逼近的方法，建立兩個(gè) 投影之間的直接關(guān)系，進(jìn)行投影點(diǎn) 的坐標(biāo)變換 這一方法主要用來(lái)解決原投影的解析式不知 道的情況，為了保證變換精度，應(yīng)用這 種方法一般不能進(jìn)行全部區(qū)域投影

20、變換， 而是采用分塊變換 數(shù)值解析變換法將數(shù)值變換法與解析變換法結(jié)合起來(lái)， 采用多項(xiàng)式逼近方法，求出原投影 中點(diǎn)的地理坐標(biāo)，再代入新投影解 析式中求得新投影下的直角坐標(biāo) 類似于數(shù)值變換法，為了保證變換精度，同 樣應(yīng)采用分塊變換 地圖投影變換過(guò)程 確定和編輯控制點(diǎn) 確定原投影和參數(shù) 誤差計(jì)算 達(dá)到誤差要求 確定新投影和參數(shù) 地圖坐標(biāo)投影變換 誤差計(jì)算 能否繼續(xù)變換 結(jié)束 否是 否 是 初始化過(guò) 程 投影變換過(guò)程后處理過(guò) 程 是否轉(zhuǎn)換為無(wú)投影 反解變換 是 否 地形圖的分幅和編號(hào) 1：50萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：10萬(wàn)三種比例尺地形圖， 以1：100萬(wàn)地圖為基礎(chǔ)直接劃分 ，分別為4幅、 16幅、144

21、幅 每幅大于1：10萬(wàn)比例尺的地形圖，則以1：10萬(wàn) 圖為基礎(chǔ)進(jìn)行逐級(jí)劃分 一幅1：10萬(wàn)劃分四幅1：5萬(wàn)；一幅1：5萬(wàn)劃分 為四幅1：2.5萬(wàn)。在1：10萬(wàn)圖的基礎(chǔ)上劃分為 64幅1：1萬(wàn) 一幅1：1萬(wàn)地形圖又劃分為4幅1：5000地形圖 地形圖圖幅大小與圖幅間數(shù)量關(guān)系 比例尺 圖幅大小圖幅間的數(shù)量關(guān)系 經(jīng)度緯度 1：1006度4度1 1：503度2度41 1：251度30分1度1641 1：1030分20分1443641 1：515分10分5761441641 1：2.57.5分5分2304576641641 1:13分45秒2.5分9216230425664164 3.圖形裁剪、拼接與接

22、邊 一般是以圖幅為單位組織的數(shù)據(jù)，用戶使用數(shù)據(jù) 是無(wú)圖幅概念的，是以地理區(qū)域范圍為組織的 具備按地理區(qū)域范圍精確圖形裁剪數(shù)據(jù)的功能 具備按地理區(qū)域范圍精確圖形拼接數(shù)據(jù)的功能 由于在相鄰圖幅邊沿處的數(shù)據(jù)容易發(fā)生錯(cuò)位等， 必須借助一定的算法以及圖形編輯的手段對(duì)它們 進(jìn)行必要的圖形接邊 形成了一定地理區(qū)域范圍、物理上無(wú)縫的、沒(méi)有 整體拓?fù)潢P(guān)系的地理空間數(shù)據(jù) 圖形裁剪 按照給定矩形、橢圓、多邊形所圈定的地理區(qū)域 范圍進(jìn)行精確裁剪處理的過(guò)程 裁剪出的結(jié)果保留原有的屬性，只是坐標(biāo)發(fā)生了 變化 這個(gè)給定的矩形、橢圓、多邊形地理區(qū)域通常稱 為區(qū)域裁剪框 圖形裁剪方式有內(nèi)裁剪和外裁剪，其中內(nèi)裁剪是 指裁剪后保留

23、裁剪框內(nèi)的部分，外裁剪是指裁剪 后保留裁剪框外面的部分 圖形裁剪通常指內(nèi)裁剪 圖幅矩形裁剪框示意圖 內(nèi)裁剪方式外裁剪方式 執(zhí)行精確裁剪 保存裁剪數(shù)據(jù) 影像數(shù)據(jù)裁剪算法矢量數(shù)據(jù)裁剪算法格網(wǎng)數(shù)據(jù)裁剪算法 高斯坐標(biāo)圖幅裁剪框墨卡托坐標(biāo)圖幅裁剪框地理坐標(biāo)圖幅裁剪框 區(qū)域橢圓裁剪框區(qū)域矩形裁剪框區(qū)域多邊形裁剪框口 計(jì)算圖幅裁剪框 DLG數(shù)據(jù)DRG數(shù)據(jù)DOM數(shù)據(jù)DEM數(shù)據(jù)DMI數(shù)據(jù) 選擇裁剪數(shù)據(jù)源 確定區(qū)域裁剪框 轉(zhuǎn)換圖幅裁剪框 選擇裁剪算法 設(shè)置裁剪類型 裁剪算法 矢量矩形窗口裁剪算法：矢量裁剪法、 編碼裁剪法、中點(diǎn)分割裁剪法 矢量多邊形窗口裁剪算法：逐邊裁剪 法法、雙邊裁剪法 影像數(shù)據(jù)裁剪算法 格網(wǎng)數(shù)

24、據(jù)裁剪算法 圖形拼接 以圖幅為單位組織的地理空間數(shù)據(jù)，它們 各自以圖幅的左下角點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)組織數(shù) 據(jù) 雖然在地理區(qū)域范圍內(nèi)它們邏輯上是一個(gè) 整體，物理上還是個(gè)松散的結(jié)構(gòu)不是整體 將地理區(qū)域范圍內(nèi)若干圖幅不同但相互關(guān) 聯(lián)的多幅圖數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)一，在物理 上拼接成一個(gè)整體 DLG數(shù)據(jù)DRG數(shù)據(jù)DOM數(shù)據(jù)DEM數(shù)據(jù)DMI數(shù)據(jù) 選擇拼接數(shù)據(jù)源 區(qū)域橢圓拼接框區(qū)域矩形拼接框區(qū)域多邊形拼接框口 確定區(qū)域拼接框 橢圓外接矩形左下點(diǎn)多邊形外接矩形左下點(diǎn)矩形左下點(diǎn) 確定拼接框原點(diǎn) 物理拼接方式邏輯拼接方式 執(zhí)行數(shù)據(jù)拼接 保存拼接數(shù)據(jù) 確定拼接類型 影像數(shù)據(jù)拼接算法矢量數(shù)據(jù)拼接算法格網(wǎng)數(shù)據(jù)拼接算法 選擇拼接算法

25、 矢量數(shù)據(jù)拼接算法 算出拼接框左下角點(diǎn)地理坐標(biāo) 算出每一幅圖左下角點(diǎn)地理坐標(biāo) 圖內(nèi)相對(duì)坐標(biāo)加上該左下角點(diǎn)坐標(biāo)，得到 每幅圖絕對(duì)坐標(biāo) 每幅圖絕對(duì)坐標(biāo)減去拼接框左下角點(diǎn)地理 坐標(biāo) 數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)號(hào)組織，存儲(chǔ)在一個(gè)文件中 圖形接邊 經(jīng)過(guò)圖形裁剪和圖形拼接處理后，形成了 一定地理區(qū)域范圍、物理上具有整體關(guān)系 的數(shù)據(jù) 由于相鄰圖幅邊沿處的數(shù)據(jù)容易發(fā)生錯(cuò)位 借助一定的圖形接邊算法和圖形編輯的手 段對(duì)它們進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)接邊 形成物理上真正無(wú)縫的地理空間數(shù)據(jù) 圖形接邊示意 (a ) (b ) (c ) 圖形接邊原理圖 圖形接邊 幾何接邊：采用自動(dòng)接邊、圖形編輯接 邊兩種方式 屬性接邊：采用自動(dòng)接邊、圖形編輯接 邊

26、兩種方式 幾何關(guān)系接邊：主要是針對(duì)面，取出多 余的弧段和面標(biāo)示點(diǎn) 幾何關(guān)系接邊 4.圖形編輯 主要作用：使地理要素的幾何位置、 屬性數(shù)據(jù)、拓?fù)潢P(guān)系發(fā)生改變 主要功能：捕捉、增加、刪除、修改 地理要素目標(biāo) 主要功能 捕捉目標(biāo)（點(diǎn)、線、多邊形） 增加目標(biāo)（點(diǎn)、線、多邊形） 刪除目標(biāo)（點(diǎn)、線、多邊形） 編輯目標(biāo)屬性（點(diǎn)、線、多邊形） 修改目標(biāo)：相交、延長(zhǎng)、縮短、平移、復(fù) 制、合并、拆分、旋轉(zhuǎn) 增加目標(biāo) 幾何圖形：點(diǎn)、直線、折線、平行線、三 點(diǎn)弧、曲線、弧、矩形、園角矩形、多邊 形、平行四邊形、兩點(diǎn)園、三點(diǎn)園、園心 園、橢圓、斜橢圓 屬性：增加目標(biāo)屬性表 修改目標(biāo) 幾何圖形：修剪、延伸、打斷、炸碎、曲

27、 線光滑、重采樣、連接、鏡像、偏移、改 變線方向、島洞多邊形、畫線分割多邊形、 畫面分割多邊形、增加結(jié)點(diǎn)、編輯結(jié)點(diǎn)、 旋轉(zhuǎn)、定位復(fù)制等 屬性：修改相應(yīng)目標(biāo)屬性 5.拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)建立 人工建立拓?fù)潢P(guān)系 拓?fù)淝板e(cuò)誤數(shù)據(jù)的圖形編輯 拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)建立 拓?fù)潢P(guān)系錯(cuò)誤自動(dòng)檢查 拓?fù)淝靶鑸D形編輯的圖形 (a)實(shí)際地物 (b)不及 (c)過(guò)頭 偽節(jié)點(diǎn) (a)正常多邊形(b)不正規(guī)多邊形 拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)生成框圖 拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)生 成軟件 數(shù)據(jù)預(yù)處理斷開鏈目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿嫱負(fù)?數(shù)據(jù)預(yù)處理 數(shù)據(jù)預(yù)處理 讀入數(shù)據(jù)找出數(shù)據(jù)的最值結(jié)點(diǎn)位置精度檢 查 斷開鏈目標(biāo) 采用手扶跟蹤數(shù)字化或掃描數(shù)字化，主要 以點(diǎn)和線的方式進(jìn)行跟蹤采集

28、 按照要求，線在交點(diǎn)處應(yīng)斷開，但為了采 集作業(yè)的方便性和連續(xù)性，通常在交點(diǎn)處 不進(jìn)行線的斷開處理 為了確?？臻g關(guān)系的正確性，就必須進(jìn)行 自相交線的求交處理 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?建立弧段兩端 點(diǎn)的柵格索引 對(duì)給定索引中 的點(diǎn)進(jìn)行匹配 利用匹配的節(jié) 點(diǎn)坐標(biāo)更新弧 段端點(diǎn)坐標(biāo) 網(wǎng)絡(luò)弧段關(guān)系 的形成 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖刹襟E 建立弧段兩端點(diǎn)的柵格索引：計(jì)算分區(qū)的 單位塊的大小，建立弧段端點(diǎn)的分區(qū)索引 對(duì)給定索引中的點(diǎn)進(jìn)行匹配：求出兩點(diǎn)間 距離小于限差的點(diǎn)，求出它們的平均坐標(biāo) 利用匹配的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)更新弧段端點(diǎn)坐標(biāo)： 利用匹配的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)取代該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的所 有弧段的端點(diǎn)坐標(biāo) 網(wǎng)絡(luò)弧段關(guān)系的形成：利用上面已計(jì)算的 結(jié)果

29、，求算網(wǎng)絡(luò)弧段之間的關(guān)系 面拓?fù)浣?面拓?fù)?去掉孤立節(jié) 點(diǎn)和懸邊 計(jì)算每個(gè)節(jié) 點(diǎn)關(guān)聯(lián)的弧 段方向角 多邊形的自 動(dòng)形成 多邊形包含 島嶼的判斷 面拓?fù)渖刹襟E 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系所生成的節(jié)點(diǎn)和弧段， 建立所有節(jié)點(diǎn)的集合和弧段的集合 孤立節(jié)點(diǎn)和懸邊對(duì)于構(gòu)成多邊形都是無(wú)用 的，在建立面拓?fù)渲皯?yīng)先去掉 計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的弧段與X軸正向的夾角， 并排序 以起始弧段L的尾結(jié)點(diǎn)N為起始搜索點(diǎn)，通 過(guò)結(jié)點(diǎn)的弧段記錄表，讀出與該結(jié)點(diǎn)相連 的所有弧段Li，以及該弧段的方向角 搜索出最小方向角所對(duì)應(yīng)的弧段，并將該 弧段作為搜索的后繼弧段，繼續(xù)搜索。直 至結(jié)點(diǎn)N為末弧段的終點(diǎn)，一個(gè)多邊形搜索 完畢 所有多邊形已自動(dòng)生成 多邊形包含島嶼的判斷：利用多邊形相交 的判斷方法 按拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表填入具體數(shù)據(jù) 寫入數(shù)據(jù)文件 1 2 3 4 5 6 A B C D A 3 2 1 B 4 6 1 C 2 5 4 D 3 6 5 節(jié) 點(diǎn) 表 ， 其 中 對(duì) 于 每 個(gè) 節(jié) 點(diǎn) 記 錄 了 順 時(shí) 針 方 向 排 序 的 相 連 的 弧 段 I II III 2 4 5 B C A (a) I (b) (c) 1 拓?fù)潢P(guān)系錯(cuò)誤自