第五章空間數(shù)據(jù)獲取

1、第五章第五章 空間數(shù)據(jù)獲取和處理空間數(shù)據(jù)獲取和處理 空間數(shù)據(jù)獲取是地理信息系統(tǒng)建設(shè)首先要進(jìn)行的任空間數(shù)據(jù)獲取是地理信息系統(tǒng)建設(shè)首先要進(jìn)行的任務(wù)，它可以有多種實(shí)現(xiàn)方式包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遙感數(shù)據(jù)務(wù)，它可以有多種實(shí)現(xiàn)方式包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遙感數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字測(cè)量等等，其中已有地圖的數(shù)字化錄入，處理以及數(shù)字測(cè)量等等，其中已有地圖的數(shù)字化錄入，是被廣泛采用的手段，也是最耗費(fèi)人力資源的工作。是被廣泛采用的手段，也是最耗費(fèi)人力資源的工作。在在GISGIS中，錄入的內(nèi)容包括空間信息和非空間信息，前中，錄入的內(nèi)容包括空間信息和非空間信息，前者是錄入的主體。空間信息的錄入有兩種方式，即手者是錄入的主體?？臻g信息的錄入有兩

2、種方式，即手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化，本章具體介紹了兩種方扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化，本章具體介紹了兩種方式，以及相關(guān)的算法，如曲線近似擬合，柵格圖形細(xì)式，以及相關(guān)的算法，如曲線近似擬合，柵格圖形細(xì)化跟蹤等。化跟蹤等。 在圖形數(shù)據(jù)錄入完畢后，需要進(jìn)行各種處理，包括在圖形數(shù)據(jù)錄入完畢后，需要進(jìn)行各種處理，包括坐標(biāo)變換、拼接等等，其中最重要的是建立拓?fù)潢P(guān)系。坐標(biāo)變換、拼接等等，其中最重要的是建立拓?fù)潢P(guān)系。在拓?fù)浣⑦^程中，需要先對(duì)各種錯(cuò)誤修改，本章描在拓?fù)浣⑦^程中，需要先對(duì)各種錯(cuò)誤修改，本章描述了各種具體的錯(cuò)誤情形，最后則介紹了多邊形自動(dòng)述了各種具體的錯(cuò)誤情形，最后則介紹了多邊形自動(dòng)拓?fù)渖伤惴ā?/p>

3、拓?fù)渖伤惴ā，F(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界文字報(bào)告、文字報(bào)告、遙感圖象遙感圖象等等數(shù)字化儀數(shù)字化儀掃描儀掃描儀解析測(cè)圖儀解析測(cè)圖儀鍵盤鍵盤 等等編輯、接邊、分層、圖形與編輯、接邊、分層、圖形與屬性連接、加注記等屬性連接、加注記等空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源? ?如何采集如何采集? ?質(zhì)量如何質(zhì)量如何? ?1 1 概述概述1 概述n數(shù)據(jù)源的選擇n采集方法的確定n數(shù)據(jù)的進(jìn)一步編輯與處理q消除錯(cuò)誤q轉(zhuǎn)換q拓?fù)鋛n數(shù)據(jù)入庫數(shù)據(jù)采集在數(shù)據(jù)采集在GISGIS中的地位中的地位汽油數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)為處理線索 硬件軟件數(shù)據(jù) = 12 71.1 GIS1.1 GIS的數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)源1. 地圖資料普通地圖空間信息，專題地圖專題信

4、息，2. 遙感(RS)資料數(shù)據(jù)圖片3. 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料空間數(shù)據(jù)：數(shù)字測(cè)圖儀、GPS接受儀屬性數(shù)據(jù)：氣象氣候數(shù)據(jù)等Global Positioning SystemRemote Sensing4. 統(tǒng)計(jì)資料數(shù)字：人口、產(chǎn)值、收入、消費(fèi)文字：土地類型、勞動(dòng)力狀況、 受教育程度、污染情況1.1 GIS1.1 GIS的數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)源5.共享數(shù)據(jù)6.多媒體數(shù)據(jù)7.文本資料數(shù)據(jù)GIS的數(shù)據(jù)來源的數(shù)據(jù)來源分類表分類表第一手?jǐn)?shù)據(jù)第二手?jǐn)?shù)據(jù)非電子數(shù)據(jù)電子數(shù)據(jù)全站儀、GPS數(shù)據(jù) 地球物理、地球化學(xué) 遙感數(shù)據(jù)地圖 專題地圖 統(tǒng)計(jì)圖表平板測(cè)量數(shù)據(jù) 工程測(cè)量數(shù)據(jù) 筆記 航空、遙感相片 人口普查 社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查 各種統(tǒng)計(jì)資料

5、已建各種數(shù)據(jù)庫 GIS數(shù)據(jù)GIS的數(shù)據(jù)來源的數(shù)據(jù)來源特點(diǎn)特點(diǎn)GIS 空間數(shù)據(jù)地圖 存儲(chǔ)介質(zhì)、現(xiàn)勢(shì)性、投影轉(zhuǎn)換統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多媒體，輔助GIS 空間分析和查詢遙感、航空影象和數(shù)據(jù)遙感、航空影象和數(shù)據(jù) 分辨率、變形規(guī)律、糾正、解譯特征分辨率、變形規(guī)律、糾正、解譯特征地面測(cè)量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 格式、精度數(shù)據(jù)內(nèi)容與相應(yīng)設(shè)備數(shù)據(jù)內(nèi)容與相應(yīng)設(shè)備地圖地面測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料航空、遙感數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)多媒體坐標(biāo)幾何數(shù)字化儀掃描儀攝影測(cè)量鍵盤空間 數(shù)據(jù)庫編輯處理數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法：采集設(shè)備：采集設(shè)備野外測(cè)量：大平板、全站儀、野外測(cè)量：大平板、全站儀、GPS、移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)、移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng) 特特 點(diǎn)：精度高、效率較低點(diǎn)：精度高、

6、效率較低 適合范圍：小范圍適合范圍：小范圍GIS數(shù)據(jù)采集或局部數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)采集或局部數(shù)據(jù)更新1.2地圖數(shù)據(jù)類型地圖數(shù)據(jù)類型從數(shù)據(jù)獲取的層面上，地圖數(shù)據(jù)可以分為：空間數(shù)據(jù)（或圖形數(shù)據(jù)）空間數(shù)據(jù)（或圖形數(shù)據(jù)）語義數(shù)據(jù)語義數(shù)據(jù)(屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)) (一一)空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)是構(gòu)成地圖內(nèi)容要素的幾何圖形，為表空間數(shù)據(jù)是構(gòu)成地圖內(nèi)容要素的幾何圖形，為表示這些要素在二維平面上空間圖形的定位特征，示這些要素在二維平面上空間圖形的定位特征，常用一對(duì)平面直角坐標(biāo)（常用一對(duì)平面直角坐標(biāo)（X,Y）來表示，這種地）來表示，這種地圖數(shù)據(jù)稱為矢量數(shù)據(jù)；或用其通過柵格單元的左圖數(shù)據(jù)稱為矢量數(shù)據(jù)；或用其通過柵格單元的左

7、下角坐標(biāo)（行和列）來表示，稱此為柵格數(shù)據(jù)。下角坐標(biāo)（行和列）來表示，稱此為柵格數(shù)據(jù)。地圖要素圖形大致可以分為點(diǎn)、線、面三種基本地圖要素圖形大致可以分為點(diǎn)、線、面三種基本類型。類型。1.2地圖數(shù)據(jù)類型地圖數(shù)據(jù)類型面面可由環(huán)繞它們的線表示；也可以由其區(qū)可由環(huán)繞它們的線表示；也可以由其區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)表示；域內(nèi)的點(diǎn)表示；線線可離散化成為點(diǎn)的集合；可離散化成為點(diǎn)的集合；點(diǎn)點(diǎn)則能用一對(duì)平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)來確定。則能用一對(duì)平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)來確定。在實(shí)際應(yīng)用中，僅有坐標(biāo)數(shù)據(jù)是不夠的，必須在實(shí)際應(yīng)用中，僅有坐標(biāo)數(shù)據(jù)是不夠的，必須依照不同地圖要素的意義，通過特別的編碼加依照不同地圖要素的意義，通過特別的編碼加以區(qū)別

8、。以區(qū)別。1.2地圖數(shù)據(jù)類型地圖數(shù)據(jù)類型(二二)語義數(shù)據(jù)語義數(shù)據(jù)(屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù))語義數(shù)據(jù)又稱為非幾何數(shù)據(jù)，包括定性數(shù)據(jù)和定語義數(shù)據(jù)又稱為非幾何數(shù)據(jù)，包括定性數(shù)據(jù)和定量數(shù)據(jù)。定性數(shù)據(jù)用來描述要素的分類或?qū)σ亓繑?shù)據(jù)。定性數(shù)據(jù)用來描述要素的分類或?qū)σ剡M(jìn)行標(biāo)名。定量數(shù)據(jù)是說明要素的性質(zhì)、特征或進(jìn)行標(biāo)名。定量數(shù)據(jù)是說明要素的性質(zhì)、特征或強(qiáng)度的，例如距離、面積、人口、產(chǎn)量、收人、強(qiáng)度的，例如距離、面積、人口、產(chǎn)量、收人、流速，以及溫度和高程等。流速，以及溫度和高程等。對(duì)于語義數(shù)據(jù)，基本上是一個(gè)地理編碼問題。以對(duì)于語義數(shù)據(jù)，基本上是一個(gè)地理編碼問題。以科學(xué)的分類分級(jí)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)地理環(huán)境中各基科學(xué)的

9、分類分級(jí)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)地理環(huán)境中各基本實(shí)體及其聯(lián)系進(jìn)行編碼，以便唯一地對(duì)某一系本實(shí)體及其聯(lián)系進(jìn)行編碼，以便唯一地對(duì)某一系統(tǒng)中所有地圖要素進(jìn)行認(rèn)別和處理，這種功能不統(tǒng)中所有地圖要素進(jìn)行認(rèn)別和處理，這種功能不僅在用戶環(huán)境中而且在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)也是十分重僅在用戶環(huán)境中而且在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)也是十分重要的。要的。1.2地圖數(shù)據(jù)類型地圖數(shù)據(jù)類型一般來說編碼的一些基本要求包括：一般來說編碼的一些基本要求包括：要素類別要素類別如地名，實(shí)體類型及等級(jí)等；如地名，實(shí)體類型及等級(jí)等；要素特征（屬性）要素特征（屬性）每一要素可具有與它有聯(lián)系的每一要素可具有與它有聯(lián)系的大量的屬性值，它承載關(guān)于要素特征的信息；大量的屬性值，

10、它承載關(guān)于要素特征的信息；作用范圍的描述作用范圍的描述例如，一個(gè)區(qū)域的土壤類型；例如，一個(gè)區(qū)域的土壤類型；地理定義地理定義在某些情況下編碼可以是一個(gè)實(shí)體集合在某些情況下編碼可以是一個(gè)實(shí)體集合的間接參考，而集合中的每一個(gè)實(shí)體也會(huì)被它自身的地的間接參考，而集合中的每一個(gè)實(shí)體也會(huì)被它自身的地理代碼所說明，如水系、地質(zhì)層的編碼。理代碼所說明，如水系、地質(zhì)層的編碼。 分類編碼方法：分類編碼方法：u層次分類編碼層次分類編碼u多源分類編碼多源分類編碼1.2地圖數(shù)據(jù)類型地圖數(shù)據(jù)類型層次分類編碼層次分類編碼分類對(duì)象的從屬和層次關(guān)系分類對(duì)象的從屬和層次關(guān)系有明確的分類對(duì)象類別和嚴(yán)格的隸屬關(guān)系有明確的分類對(duì)象類別和

11、嚴(yán)格的隸屬關(guān)系電線架電線架715管線管線:7地下電力線地下電力線與電纜與電纜72電力線電力線71地下檢修井地下檢修井74管線管線73低壓低壓712電桿電桿713電塔電塔714不依比例不依比例7142依比例依比例7141高壓高壓7111.2地圖數(shù)據(jù)類型地圖數(shù)據(jù)類型多源分類編碼多源分類編碼按空間對(duì)象不同特性進(jìn)行分類并進(jìn)編碼按空間對(duì)象不同特性進(jìn)行分類并進(jìn)編碼代碼之間沒有隸屬關(guān)系，反映對(duì)象特性代碼之間沒有隸屬關(guān)系，反映對(duì)象特性具有較大的信息量，有利于空間分析具有較大的信息量，有利于空間分析河流特性分類與編碼河流特性分類與編碼通航情況通航情況通航：通航： 1不通航：不通航：2常年河：常年河：1時(shí)令河：時(shí)

12、令河：2消失河：消失河：3 1 km： 1 2 km： 2 5 km： 3 10 km：5流水季節(jié)流水季節(jié)河流寬度河流寬度河流長(zhǎng)度河流長(zhǎng)度河流深度河流深度 5 10 m ： 110 20 m： 220 30 m： 330 60 m： 460 120 m： 5120 300 m：6300 500 m：7500m： 8 50m： 61.3空間數(shù)據(jù)獲取與處理的基本流程空間數(shù)據(jù)獲取與處理的基本流程空間數(shù)據(jù)采集的基本內(nèi)容和流程鍵盤輸入掃描數(shù)字化成果數(shù)據(jù)交換遙感圖像處理攝影測(cè)量野外數(shù)據(jù)采集地圖數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源采集方法數(shù)據(jù)采集流程數(shù)據(jù)采集流程評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)計(jì)劃計(jì)劃

13、調(diào)查調(diào)查準(zhǔn)備準(zhǔn)備 收集收集編輯編輯 處理處理數(shù)字化數(shù)字化1.4空間數(shù)據(jù)采集的任務(wù)空間數(shù)據(jù)采集的任務(wù) 將現(xiàn)有的上述類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成將現(xiàn)有的上述類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GISGIS可以處理與接可以處理與接收收的數(shù)字形式，通常要經(jīng)過的數(shù)字形式，通常要經(jīng)過驗(yàn)證、修改、編輯驗(yàn)證、修改、編輯等等處理。處理。n空間數(shù)據(jù)采集方法q野外數(shù)據(jù)采集q地圖數(shù)字化q攝影測(cè)量方法q遙感圖像處理n屬性數(shù)據(jù)采集方法q屬性數(shù)據(jù)采集q分類編碼1.5數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法野外數(shù)據(jù)采集n平板測(cè)量（淘汰）n全數(shù)字測(cè)圖（全站儀）n空間定位測(cè)量（GPS）地圖數(shù)字化n 手扶跟蹤數(shù)字化n 掃描矢量化原始地圖掃 描柵格文件柵格編輯矢 量 化矢量文件矢量編

14、輯格式轉(zhuǎn)換GIS數(shù)據(jù)庫攝影測(cè)量方法遙感圖像處理遙感傳感平臺(tái)空間圖形數(shù)據(jù)的輸入方法空間圖形數(shù)據(jù)的輸入方法 數(shù)據(jù)輸入是將數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀形式并把數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入是將數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀形式并把數(shù)據(jù)寫入寫入GIS數(shù)據(jù)庫中的過程。數(shù)據(jù)輸入通常是數(shù)據(jù)庫中的過程。數(shù)據(jù)輸入通常是GIS建立的瓶頸建立的瓶頸問題。問題。經(jīng)驗(yàn)表明，建立數(shù)據(jù)庫的基本費(fèi)用通常是經(jīng)驗(yàn)表明，建立數(shù)據(jù)庫的基本費(fèi)用通常是GIS硬件和硬件和軟件的軟件的5倍至倍至10倍。倍。GIS數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)特征的空間位置描述特征的信息連接連接2 2、地圖數(shù)字化、地圖數(shù)字化 數(shù)字化是將地圖上的空間特征轉(zhuǎn)化成為數(shù)字化是將地圖上的空間特征轉(zhuǎn)化成為

15、用數(shù)字形式表示數(shù)據(jù)的過程。在計(jì)算機(jī)中，用數(shù)字形式表示數(shù)據(jù)的過程。在計(jì)算機(jī)中，構(gòu)成一幅地圖的點(diǎn)、線、面各要素轉(zhuǎn)化為構(gòu)成一幅地圖的點(diǎn)、線、面各要素轉(zhuǎn)化為X X，Y Y 坐標(biāo)表示。單個(gè)坐標(biāo)代表一個(gè)點(diǎn)，一串坐坐標(biāo)表示。單個(gè)坐標(biāo)代表一個(gè)點(diǎn)，一串坐標(biāo)代表一條線，一條或多條線圍成一個(gè)區(qū)域標(biāo)代表一條線，一條或多條線圍成一個(gè)區(qū)域（面或多邊形）。所以數(shù)字化是獲取一系列（面或多邊形）。所以數(shù)字化是獲取一系列點(diǎn)和線的過程。點(diǎn)和線的過程。 （1 1） 什么是數(shù)字化？什么是數(shù)字化？n 數(shù)字化儀數(shù)字化數(shù)字化儀數(shù)字化 ARCEDIT, ADS, DIGITIZERn 掃描數(shù)字化掃描數(shù)字化 ARCSCANn 屏幕跟蹤數(shù)字化屏幕

16、跟蹤數(shù)字化n 格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) （2 2） 數(shù)字化的幾種方法數(shù)字化的幾種方法數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法：數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字化設(shè)備數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、攝影測(cè)量設(shè)備數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、攝影測(cè)量設(shè)備 特特 點(diǎn)：范圍大，速度快點(diǎn)：范圍大，速度快 使使 用用 范范 圍：大面積圍：大面積GIS數(shù)據(jù)采集、資源普查等數(shù)據(jù)采集、資源普查等數(shù)字化儀數(shù)字化儀掃描儀掃描儀數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化確定數(shù)字化路線確定數(shù)字化路線地圖預(yù)處理地圖預(yù)處理（3 3）什么是數(shù)字化儀）什么是數(shù)字化儀 數(shù)字化儀是一種重要的圖形輸入裝置，能方便地?cái)?shù)字化儀是一種重要的圖形輸入裝置，能方

17、便地實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)的輸入。數(shù)字化儀的規(guī)格一般有實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)的輸入。數(shù)字化儀的規(guī)格一般有A00A00、 A0A0、A1A1、A2A2、A3A3和和A4A4等等，包括三種：等等，包括三種：數(shù)字化板、鼠數(shù)字化板、鼠標(biāo)、與計(jì)算機(jī)的連線標(biāo)、與計(jì)算機(jī)的連線數(shù)字化儀示意圖 底座底座感應(yīng)板感應(yīng)板定標(biāo)器定標(biāo)器手扶跟蹤數(shù)字化方法手扶跟蹤數(shù)字化方法 工作原理手扶跟蹤數(shù)字化儀（手扶跟蹤數(shù)字化儀（Digitizer）數(shù)數(shù)字化字化有效區(qū)域手扶跟蹤數(shù)字化方法手扶跟蹤數(shù)字化方法數(shù)字化儀板面組成示意圖數(shù)字化儀板面組成示意圖第一步，選擇好的原始地圖第二步，規(guī)范好數(shù)字化過程第三步，準(zhǔn)備好數(shù)字化用圖（重要）第三步，準(zhǔn)備好數(shù)字化用圖（重

18、要）第四步，開始數(shù)字化 （4 4） 數(shù)字化獲取數(shù)據(jù)的步驟數(shù)字化獲取數(shù)據(jù)的步驟2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化(一一)手扶跟蹤數(shù)字化手扶跟蹤數(shù)字化 利用手扶跟蹤數(shù)字化儀可以輸入點(diǎn)地物、線地物以利用手扶跟蹤數(shù)字化儀可以輸入點(diǎn)地物、線地物以及多邊形邊界的坐標(biāo)。其具體的輸入方式與地理信及多邊形邊界的坐標(biāo)。其具體的輸入方式與地理信息系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)有關(guān)，另外一些息系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)有關(guān)，另外一些GIS系統(tǒng)也支持系統(tǒng)也支持用數(shù)字化儀輸入非空間信息，如等高線的高度，地用數(shù)字化儀輸入非空間信息，如等高線的高度，地物的編碼數(shù)值等等。物的編碼數(shù)值等等。n點(diǎn)方式點(diǎn)方式n流方式：距離流方式、時(shí)間流方式

19、流方式：距離流方式、時(shí)間流方式2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化(a)(b)距離流方式和時(shí)間流方式 2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化(二二)其它輸入方式其它輸入方式1）其它數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：）其它數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：其它格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換包括三種情形：其它格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換包括三種情形：n其它矢量格式數(shù)據(jù)（往往是由其它其它矢量格式數(shù)據(jù)（往往是由其它GIS軟件制訂）的軟件制訂）的轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換；n坐標(biāo)數(shù)據(jù)，往往表現(xiàn)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫表的形式；坐標(biāo)數(shù)據(jù)，往往表現(xiàn)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫表的形式；測(cè)站編碼測(cè)站編碼經(jīng)度經(jīng)度緯度緯度68013344107.229.868026785115.530.22.地圖數(shù)

20、字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化n位置描述信息，以關(guān)系數(shù)據(jù)表形式存取，同樣可以轉(zhuǎn)位置描述信息，以關(guān)系數(shù)據(jù)表形式存取，同樣可以轉(zhuǎn)換為不太精確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。換為不太精確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。 姓名姓名住址住址張三張三北京市海淀區(qū)北京市海淀區(qū)李四李四河北省石家莊市河北省石家莊市2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化2）鍵盤錄入：）鍵盤錄入：對(duì)于數(shù)據(jù)量較小、并且已知地物精確坐標(biāo)的情況下，可以對(duì)于數(shù)據(jù)量較小、并且已知地物精確坐標(biāo)的情況下，可以采用鍵盤錄入。此外鍵盤錄入也是錄入屬性數(shù)據(jù)的主要手采用鍵盤錄入。此外鍵盤錄入也是錄入屬性數(shù)據(jù)的主要手段。段。3）鼠標(biāo)錄入：）鼠標(biāo)錄入：如果不愿意手扶

21、跟蹤數(shù)字化，而掃描矢量化又難以識(shí)別地如果不愿意手扶跟蹤數(shù)字化，而掃描矢量化又難以識(shí)別地物時(shí)，可以使用鼠標(biāo)錄入，通常是將地圖掃描后，作為底物時(shí)，可以使用鼠標(biāo)錄入，通常是將地圖掃描后，作為底圖顯示在屏幕上，用鼠標(biāo)參照底圖進(jìn)行采點(diǎn)。由于鼠標(biāo)定圖顯示在屏幕上，用鼠標(biāo)參照底圖進(jìn)行采點(diǎn)。由于鼠標(biāo)定位不如數(shù)字化儀精確，所以一般用于輸入一些示意圖。位不如數(shù)字化儀精確，所以一般用于輸入一些示意圖。4）其它定點(diǎn)測(cè)量設(shè)備：）其它定點(diǎn)測(cè)量設(shè)備：目前目前GPS已經(jīng)成為流行的定位導(dǎo)航設(shè)備，它同樣可以為已經(jīng)成為流行的定位導(dǎo)航設(shè)備，它同樣可以為GIS提供矢量格式的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。其它的定點(diǎn)測(cè)量設(shè)備包括平板提供矢量格式的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。其

22、它的定點(diǎn)測(cè)量設(shè)備包括平板測(cè)圖儀等，使用這些設(shè)備，最重要的是要考慮精度問題測(cè)圖儀等，使用這些設(shè)備，最重要的是要考慮精度問題 2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化(三三)曲線離散化算法曲線離散化算法(壓縮算法壓縮算法) GIS系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)量是非常大的，要提高處理系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)量是非常大的，要提高處理速度必須進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，在滿足質(zhì)量的前提下提速度必須進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，在滿足質(zhì)量的前提下提供優(yōu)質(zhì)、高效的功能。供優(yōu)質(zhì)、高效的功能。n道格拉斯道格拉斯普克法普克法(DouglasPeucker)n垂距法垂距法n光欄法光欄法2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化(一一)道格拉斯

23、道格拉斯普克法普克法(DouglasPeucker)基本思路是：對(duì)每一條曲線的首末點(diǎn)虛連一條基本思路是：對(duì)每一條曲線的首末點(diǎn)虛連一條直線，求所有點(diǎn)與直線的距離，并找出最大距直線，求所有點(diǎn)與直線的距離，并找出最大距離值離值dmax，用，用dmax與限差與限差D相比：相比：若若dmaxD，這條曲線上的中間點(diǎn)全部舍去；，這條曲線上的中間點(diǎn)全部舍去；若若dmaxD，保留，保留dmax對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并以該對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并以該點(diǎn)為界，把曲線分為兩部分，對(duì)這兩部分重復(fù)點(diǎn)為界，把曲線分為兩部分，對(duì)這兩部分重復(fù)使用該方法。使用該方法。2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化

24、2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化(二二)垂距法垂距法垂距法的基本思路是：每次順序取曲線上的三個(gè)垂距法的基本思路是：每次順序取曲線上的三個(gè)點(diǎn)，計(jì)算中間點(diǎn)與其它兩點(diǎn)連線的垂線距離點(diǎn)，計(jì)算中間點(diǎn)與其它兩點(diǎn)連線的垂線距離d，并與限差并與限差D比較。若比較。若dD，則中間點(diǎn)去掉；若，則中間點(diǎn)去掉；若dD，則中間點(diǎn)保留。然后順序取下三個(gè)點(diǎn)繼續(xù)，則中間點(diǎn)保留。然后順序取下三個(gè)點(diǎn)繼續(xù)處理，直到這條線結(jié)束。處理，直到這條線結(jié)束。2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化(三三)光欄法光欄法光欄法的基本思想是：定義一個(gè)扇形區(qū)域，通過判斷曲光欄法的基本思想是：定義一個(gè)扇形區(qū)域，通過判斷曲線上的點(diǎn)在扇形外還

25、是在扇形內(nèi)，確定保留還是舍去。線上的點(diǎn)在扇形外還是在扇形內(nèi)，確定保留還是舍去。設(shè)曲線上的點(diǎn)列為設(shè)曲線上的點(diǎn)列為pi，i1，2，n，光欄口經(jīng)，光欄口經(jīng)為為d，可根據(jù)壓縮量的大小自己定義，則光欄法的實(shí)施，可根據(jù)壓縮量的大小自己定義，則光欄法的實(shí)施步驟可描述為：步驟可描述為：(1)連接連接p1和和p2點(diǎn)，過點(diǎn)，過p2點(diǎn)作一條垂直于點(diǎn)作一條垂直于p1p2的直線，在該垂線上的直線，在該垂線上取兩點(diǎn)取兩點(diǎn)a1和和a2，使，使a1p2a2p2d2，此時(shí)，此時(shí)a1和和a2為為“光欄光欄”邊界邊界點(diǎn)，點(diǎn)，p1與與a1、p1與與a2的連線為以的連線為以p1為頂點(diǎn)的扇形的兩條邊，這就定為頂點(diǎn)的扇形的兩條邊，這就定義

26、了一個(gè)扇形義了一個(gè)扇形(這個(gè)扇形的口朝向曲線的前進(jìn)方向，邊長(zhǎng)是任意的這個(gè)扇形的口朝向曲線的前進(jìn)方向，邊長(zhǎng)是任意的)。通過通過p1并在扇形內(nèi)的所有直線都具有這種性質(zhì)，并在扇形內(nèi)的所有直線都具有這種性質(zhì)，即即p1p2上各點(diǎn)到這上各點(diǎn)到這些直線的垂距都不大于些直線的垂距都不大于d/2。(2)若若p3點(diǎn)在扇形內(nèi)，則舍去點(diǎn)在扇形內(nèi)，則舍去p2點(diǎn)。然后連接點(diǎn)。然后連接p1和和p3，過，過p3作作p1p3的垂線，該垂線與前面定義的扇形邊交于的垂線，該垂線與前面定義的扇形邊交于c1和和c2。在垂線上找到。在垂線上找到b1和和b2點(diǎn)，使點(diǎn)，使p3b1p3b2d2，若，若b1或或b2點(diǎn)落在原扇形外面，則點(diǎn)落在原扇

27、形外面，則用用c1或或c2取代取代(中由中由c2取代取代b2)。此時(shí)用。此時(shí)用p1b1和和p1c2定義一個(gè)新的扇定義一個(gè)新的扇形，這當(dāng)然是口徑形，這當(dāng)然是口徑(b1c2)縮小了的縮小了的“光欄光欄”。(3)檢查下一節(jié)點(diǎn)，若該點(diǎn)在新扇形內(nèi)，則重復(fù)第檢查下一節(jié)點(diǎn)，若該點(diǎn)在新扇形內(nèi)，則重復(fù)第(2)步；直到發(fā)現(xiàn)步；直到發(fā)現(xiàn)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在最新定義的扇形外為止。有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在最新定義的扇形外為止。(4)當(dāng)發(fā)現(xiàn)在扇形外的節(jié)點(diǎn)，如圖中的當(dāng)發(fā)現(xiàn)在扇形外的節(jié)點(diǎn)，如圖中的p4，此時(shí)保留，此時(shí)保留p3點(diǎn)，以點(diǎn)，以p3作作為新起點(diǎn)，重復(fù)為新起點(diǎn)，重復(fù)13。如此繼續(xù)下去，直到整個(gè)點(diǎn)列檢測(cè)完為止。如此繼續(xù)下去，直到整個(gè)點(diǎn)列檢測(cè)

28、完為止。所有被保留的節(jié)點(diǎn)所有被保留的節(jié)點(diǎn)(含首、末點(diǎn)含首、末點(diǎn))，順序地構(gòu)成了簡(jiǎn)化后的新點(diǎn)列。，順序地構(gòu)成了簡(jiǎn)化后的新點(diǎn)列。2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.1數(shù)字儀數(shù)字化數(shù)字儀數(shù)字化(四四)幾種方法的比較幾種方法的比較n 大多數(shù)情況下道格拉斯大多數(shù)情況下道格拉斯普克法的壓縮算法普克法的壓縮算法較好，但必須在對(duì)整條曲線數(shù)字化完成后才能進(jìn)較好，但必須在對(duì)整條曲線數(shù)字化完成后才能進(jìn)行，且計(jì)算量較大；行，且計(jì)算量較大；n光欄法的壓縮算法也很好，并且可在數(shù)字化時(shí)光欄法的壓縮算法也很好，并且可在數(shù)字化時(shí)實(shí)時(shí)處理，每次判斷下一個(gè)數(shù)字化的點(diǎn)，且計(jì)算實(shí)時(shí)處理，每次判斷下一個(gè)數(shù)字化的點(diǎn)，且計(jì)算量較??；量較??；n垂距法

29、算法簡(jiǎn)單，速度快，但有時(shí)會(huì)將曲線的垂距法算法簡(jiǎn)單，速度快，但有時(shí)會(huì)將曲線的彎曲極值點(diǎn)彎曲極值點(diǎn)p值去掉而失真。值去掉而失真。2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法 (一一)掃描矢量化以及處理流程掃描矢量化以及處理流程 紙地圖紙地圖 掃描轉(zhuǎn)換掃描轉(zhuǎn)換 拼接子圖塊拼接子圖塊 裁剪地圖裁剪地圖 矢量圖編輯矢量圖編輯 矢量圖合成矢量圖合成 圖像處理矢量化圖像處理矢量化 2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法將柵格圖像轉(zhuǎn)換為矢量地圖一般需要以下一系列將柵格圖像轉(zhuǎn)換為矢量地圖一般需要以下一系列步驟：步驟：1）圖像二值化（）圖像二值化（Thre

30、shold）:從原始掃描圖像計(jì)從原始掃描圖像計(jì)算得到黑白二值圖像（算得到黑白二值圖像（Binary Image）。）。2）平滑（）平滑（Smooth）：圖像平滑用于去除圖像中）：圖像平滑用于去除圖像中的隨機(jī)噪聲，通常表現(xiàn)為斑點(diǎn)。的隨機(jī)噪聲，通常表現(xiàn)為斑點(diǎn)。3）細(xì)化：細(xì)化將一條線細(xì)化為只有一個(gè)像素寬，）細(xì)化：細(xì)化將一條線細(xì)化為只有一個(gè)像素寬，細(xì)化是矢量化過程中的重要步驟，也是矢量化的細(xì)化是矢量化過程中的重要步驟，也是矢量化的基礎(chǔ)?；A(chǔ)。2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法4）鏈?zhǔn)骄幋a：鏈?zhǔn)骄幋a將細(xì)化后的圖像轉(zhuǎn)換成為）鏈?zhǔn)骄幋a：鏈?zhǔn)骄幋a將細(xì)化后的圖像轉(zhuǎn)換成為點(diǎn)鏈的

31、集合，其中每個(gè)點(diǎn)鏈對(duì)應(yīng)于一條弧段。點(diǎn)鏈的集合，其中每個(gè)點(diǎn)鏈對(duì)應(yīng)于一條弧段。5）矢量線提取：將每個(gè)點(diǎn)鏈轉(zhuǎn)化成為一條矢量線。）矢量線提?。簩⒚總€(gè)點(diǎn)鏈轉(zhuǎn)化成為一條矢量線。每條線由一系列點(diǎn)組成，點(diǎn)的數(shù)目取決于線的彎每條線由一系列點(diǎn)組成，點(diǎn)的數(shù)目取決于線的彎曲程度和要求的精度。曲程度和要求的精度。除了上述五個(gè)步驟以外，還需要一些處理以方便除了上述五個(gè)步驟以外，還需要一些處理以方便圖像矢量化過程，如圖像拼接和剪裁等等，下面圖像矢量化過程，如圖像拼接和剪裁等等，下面對(duì)這些操作以及相關(guān)算法進(jìn)行描述。對(duì)這些操作以及相關(guān)算法進(jìn)行描述。 2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法(二二)

32、圖像拼接圖像拼接/裁剪裁剪 1）圖像拼接：以兩相鄰地圖圖像的部分重疊區(qū)為基礎(chǔ)，）圖像拼接：以兩相鄰地圖圖像的部分重疊區(qū)為基礎(chǔ)，把它們合成為一幅整圖的過程。分上下拼接和左右拼把它們合成為一幅整圖的過程。分上下拼接和左右拼接。以左右拼接為例，取左圖右邊緣一個(gè)矩形區(qū)域接。以左右拼接為例，取左圖右邊緣一個(gè)矩形區(qū)域A，取右圖左邊緣一個(gè)矩形區(qū)域取右圖左邊緣一個(gè)矩形區(qū)域B，如果，如果A和和B有一定的重有一定的重疊區(qū)，可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的匹配。疊區(qū)，可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的匹配。2）圖像裁剪）圖像裁剪把一幅圖像裁成兩兩相鄰的規(guī)則圖塊的過程稱為地圖把一幅圖像裁成兩兩相鄰的規(guī)則圖塊的過程稱為地圖裁剪。圖像裁剪

33、非常簡(jiǎn)單，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)不裁剪。圖像裁剪非常簡(jiǎn)單，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)不同的硬件配置確定采用和不采用圖像裁剪技術(shù)。同的硬件配置確定采用和不采用圖像裁剪技術(shù)。(三三)圖像細(xì)化預(yù)處理二值圖像平滑圖像細(xì)化預(yù)處理二值圖像平滑 由于線不光滑以及掃描、由于線不光滑以及掃描、攝像系統(tǒng)分辨率的限制，攝像系統(tǒng)分辨率的限制，使得一些曲線目標(biāo)帶來多使得一些曲線目標(biāo)帶來多余 的 小 分 支 （ 即 毛 刺 噪余 的 小 分 支 （ 即 毛 刺 噪聲）；此外，還有孔洞和聲）；此外，還有孔洞和凹陷噪聲凹陷噪聲。曲線目標(biāo)越寬，曲線目標(biāo)越寬，提取骨架和去除輪廓所需提取骨架和去除輪廓所需的次數(shù)也越多，因此噪聲的次數(shù)也越多

34、，因此噪聲影響也越大。影響也越大。2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法為了去除毛刺噪聲的影響，可以采用如下圖所示的為了去除毛刺噪聲的影響，可以采用如下圖所示的33模板進(jìn)行處理。處理的過程是：按點(diǎn)陣格式掃描圖像上模板進(jìn)行處理。處理的過程是：按點(diǎn)陣格式掃描圖像上每一像素，只要圖像相應(yīng)區(qū)域與圖中的模板（包括其三每一像素，只要圖像相應(yīng)區(qū)域與圖中的模板（包括其三次次900旋轉(zhuǎn)所形成的模板）匹配，則判定為毛刺，對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)所形成的模板）匹配，則判定為毛刺，對(duì)應(yīng)于模板中心的像素?cái)?shù)值變?yōu)槟０逯行牡南袼財(cái)?shù)值變?yōu)?。 000010去毛刺模板，去毛刺模板，X為任意數(shù)值為任意數(shù)值 2.

35、地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法為了去除孔洞及凹陷噪聲，我們采用如圖所示的模板進(jìn)行為了去除孔洞及凹陷噪聲，我們采用如圖所示的模板進(jìn)行處理，只要圖像對(duì)應(yīng)區(qū)域與該模板（包括其三次處理，只要圖像對(duì)應(yīng)區(qū)域與該模板（包括其三次900旋轉(zhuǎn)）旋轉(zhuǎn)）匹配，則區(qū)域中心點(diǎn)數(shù)值變?yōu)槠ヅ?，則區(qū)域中心點(diǎn)數(shù)值變?yōu)?。X1X101去孔洞凹陷模板去孔洞凹陷模板 2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法(四四)圖像細(xì)化（圖像細(xì)化（Thinning） 線細(xì)化，就是不斷去除曲線上不影響連通性線細(xì)化，就是不斷去除曲線上不影響連通性的輪廓像素的過程，對(duì)細(xì)化的一般要求是：的

36、輪廓像素的過程，對(duì)細(xì)化的一般要求是：保證細(xì)化后曲線的連通性保證細(xì)化后曲線的連通性細(xì)化結(jié)果是原曲線的中心線細(xì)化結(jié)果是原曲線的中心線保留細(xì)線端點(diǎn)保留細(xì)線端點(diǎn)細(xì)化算法介紹：令細(xì)化算法介紹：令1）N(p)為為p的鄰點(diǎn)的數(shù)值的和；的鄰點(diǎn)的數(shù)值的和；2）圖像像素聯(lián)接數(shù)）圖像像素聯(lián)接數(shù)T(p)，如果旋轉(zhuǎn)著看像，如果旋轉(zhuǎn)著看像素周圍的點(diǎn)，素周圍的點(diǎn)，T(p)就是就是p周圍周圍8個(gè)點(diǎn)從個(gè)點(diǎn)從0變成變成1的次數(shù)，它反映了像素鄰點(diǎn)的聯(lián)接的塊數(shù)。的次數(shù)，它反映了像素鄰點(diǎn)的聯(lián)接的塊數(shù)。3）pW，pE，pS，pN分別指像素左側(cè)、右側(cè)、分別指像素左側(cè)、右側(cè)、下邊、上邊鄰點(diǎn)的數(shù)值。下邊、上邊鄰點(diǎn)的數(shù)值。 p2.地圖數(shù)字化地圖

37、數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (a)T=0 (b)T=0 (c)T=1 (d)T=1 (e)T=2 (f)T=2 (g)T=2 (h)T=3 (i)T=4 像素聯(lián)結(jié)像素聯(lián)結(jié)數(shù)數(shù)2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法算法步驟如下算法步驟如下Zhang-Suen，1984： 1：對(duì)于柵格圖像中的每個(gè)點(diǎn)：對(duì)于柵格圖像中的每個(gè)點(diǎn)p，進(jìn)行如下操作：，進(jìn)行如下操作：如果如果2 N(p) 6

38、并且并且T(p)=1并且并且pNpSpE=0并且并且pWpEpS=0，則標(biāo)志，則標(biāo)志p點(diǎn)；點(diǎn)；2：將所有被標(biāo)志的柵格點(diǎn)賦值為：將所有被標(biāo)志的柵格點(diǎn)賦值為0，如果沒有被標(biāo)，如果沒有被標(biāo)志的點(diǎn)，則算法結(jié)束；志的點(diǎn)，則算法結(jié)束；3：對(duì)于柵格圖像中的每個(gè)點(diǎn)：對(duì)于柵格圖像中的每個(gè)點(diǎn)p，進(jìn)行如下操作：，進(jìn)行如下操作：如果如果2 N(p) 6并且并且T(p)=1并且并且pNpSpW=0并并pWpEpN=0則標(biāo)志則標(biāo)志p點(diǎn)；點(diǎn)；4：將所有被標(biāo)志的柵格點(diǎn)賦值為：將所有被標(biāo)志的柵格點(diǎn)賦值為0，如果沒有被標(biāo)志的點(diǎn)，則算法結(jié)束；如果沒有被標(biāo)志的點(diǎn)，則算法結(jié)束；5：轉(zhuǎn)到第一步：轉(zhuǎn)到第一步 2.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2

39、掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法線狀地物細(xì)化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法(五五)鏈碼（弗里曼碼）鏈碼（弗里曼碼）n 鏈碼是由鏈碼是由弗里曼弗里曼（FreemanFreeman）提出的用曲線出發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)和）提出的用曲線出發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)和線的斜率來描述二值線圖形的一種方法。圖線的斜率來描述二值線圖形的一種方法。圖a a所示是鏈碼所示是鏈碼的 八 個(gè) 方 向 及 它 們 的 序 號(hào) 。 圖的 八 個(gè) 方 向 及 它 們 的 序 號(hào) 。 圖 b b 的 細(xì) 線 的 鏈 碼 為的 細(xì) 線 的 鏈 碼 為(3,0)21100066567(3,0)21100066567，其中（，其中（3,

40、03,0）為起始點(diǎn)坐標(biāo)，之后的）為起始點(diǎn)坐標(biāo)，之后的數(shù)值序列描述了方向。數(shù)值序列描述了方向。n 任意一條細(xì)線都可用鏈碼序列表示為下式：任意一條細(xì)線都可用鏈碼序列表示為下式： C Ca a1 1a a2 2.a.an n，0a0ai i77 如果始點(diǎn)如果始點(diǎn)a1a1和終點(diǎn)和終點(diǎn)anan重合，則說明曲線是閉合的。重合，則說明曲線是閉合的。 37650p412(a)(b)0123452.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法37650p412(a)(b)012345(3,0)211000665672.地圖數(shù)字化地圖數(shù)字化2.2掃描矢量化及常用算法掃描矢量化及常用算法(六六

41、)矢量線生成矢量線生成掃描矢量化的最后一步是生成矢量線，可以很方掃描矢量化的最后一步是生成矢量線，可以很方便地將鏈?zhǔn)骄幋a的每一條鏈轉(zhuǎn)換成為一條矢量線。便地將鏈?zhǔn)骄幋a的每一條鏈轉(zhuǎn)換成為一條矢量線。自然地，彎曲的矢量線比直線需要更多的點(diǎn)，這自然地，彎曲的矢量線比直線需要更多的點(diǎn)，這還取決于要求的精度。在矢量線生成過程中，可還取決于要求的精度。在矢量線生成過程中，可以使用以使用Douglas-Peucher算法。算法。3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.1圖形坐標(biāo)變換圖形坐標(biāo)變換在地圖錄入完畢后，經(jīng)常需要進(jìn)行投影變換，得在地圖錄入完畢后，經(jīng)常需要進(jìn)行投影變換，得到經(jīng)緯度參照系下的地圖。

42、對(duì)各種投影進(jìn)行坐標(biāo)到經(jīng)緯度參照系下的地圖。對(duì)各種投影進(jìn)行坐標(biāo)變換的原因主要是輸入時(shí)地圖是一種投影，而輸變換的原因主要是輸入時(shí)地圖是一種投影，而輸出的地圖產(chǎn)物是另外一種投影。進(jìn)行投影變換有出的地圖產(chǎn)物是另外一種投影。進(jìn)行投影變換有兩種方式，一種是利用多項(xiàng)式擬合，類似于圖像兩種方式，一種是利用多項(xiàng)式擬合，類似于圖像幾何糾正；另一種是直接應(yīng)用投影變換公式進(jìn)行幾何糾正；另一種是直接應(yīng)用投影變換公式進(jìn)行變換。變換。3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.1圖形坐標(biāo)變換圖形坐標(biāo)變換(一一)基本變換基本變換基本變換包括：平移、旋轉(zhuǎn)和縮放?；咀儞Q包括：平移、旋轉(zhuǎn)和縮放。3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間

43、數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.1圖形坐標(biāo)變換圖形坐標(biāo)變換(二二)仿射變換（仿射變換（Affine Tranformation）如果綜合考慮圖形的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，則其坐標(biāo)變換式如果綜合考慮圖形的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，則其坐標(biāo)變換式如下：如下：YXTTYXYXcossinsincos) , (YXTTYXdcbaYX) , (后者被稱為二維的仿射變換（后者被稱為二維的仿射變換（Affine Transformation），），仿射變換在不同的方向可以有不同的壓縮和擴(kuò)張，可以將仿射變換在不同的方向可以有不同的壓縮和擴(kuò)張，可以將球變?yōu)闄E球，將正方形變?yōu)槠叫兴倪呅吻蜃優(yōu)闄E球，將正方形變?yōu)槠叫兴倪呅?3.2柵格數(shù)據(jù)

44、重采樣?xùn)鸥駭?shù)據(jù)重采樣 n 重采樣是柵格數(shù)據(jù)空間分析中處理柵格分辨率匹配問題的常用數(shù)據(jù)處理方法 n 進(jìn)行空間分析時(shí)，用來分析的數(shù)據(jù)資料由于來源不同，經(jīng)常要對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行何糾正、旋轉(zhuǎn)、投影變換等處理，在這些處理過程中都會(huì)產(chǎn)生重采樣問題 3.2柵格數(shù)據(jù)重采樣?xùn)鸥駭?shù)據(jù)重采樣n最鄰近像元法 直接取與P(x，y)點(diǎn)位置最近像元N的值作為該點(diǎn)的采樣值： I（P） = I（N）N為最近點(diǎn)，其坐標(biāo)值為: xN = INT（x + 0.5） yN = INT（y + 0.5）INT表示取整。3.2柵格數(shù)據(jù)重采樣?xùn)鸥駭?shù)據(jù)重采樣n雙線性插值法 根據(jù)最鄰近的四個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，確定一個(gè)雙線性多項(xiàng)式： yaaaaxZ1)1 (1

45、11001003.2柵格數(shù)據(jù)重采樣?xùn)鸥駭?shù)據(jù)重采樣n雙三次卷積法 當(dāng)推廣到雙三次多項(xiàng)式時(shí)，采用分塊方式，每一分塊可以定義出一個(gè)不同的多項(xiàng)式曲面，當(dāng)n次多項(xiàng)式與其相鄰分塊的邊界上所有n-1次導(dǎo)數(shù)都連續(xù)時(shí)，稱之為樣條函數(shù) 在數(shù)據(jù)點(diǎn)為方格網(wǎng)的情況下，采用三次曲面來描述格網(wǎng)內(nèi)的內(nèi)插值時(shí)，待定點(diǎn)內(nèi)插值Zp為： 3233323130232221201312111003020100321)1 (yyyaaaaaaaaaaaaaaaaxxxZp （6.8 3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3圖形拼接圖形拼接在對(duì)底圖進(jìn)行數(shù)字化以后，由于圖幅比較大或者在對(duì)底圖進(jìn)行數(shù)字化以后，由于圖幅比較大或者使用小

46、型數(shù)字化儀時(shí)，難以將研究區(qū)域的底圖以使用小型數(shù)字化儀時(shí)，難以將研究區(qū)域的底圖以整幅的形式來完成，這是需要將整個(gè)圖幅劃分成整幅的形式來完成，這是需要將整個(gè)圖幅劃分成幾部分分別輸入。在所有部分都輸入完畢并進(jìn)行幾部分分別輸入。在所有部分都輸入完畢并進(jìn)行拼接時(shí)，常常會(huì)有邊界不一致的情況，需要進(jìn)行拼接時(shí)，常常會(huì)有邊界不一致的情況，需要進(jìn)行邊緣匹配處理邊緣匹配處理 (a)(b)(c)(a)(a)拼接前；拼接前；（b b）拼接中的邊緣不匹配）拼接中的邊緣不匹配(c)(c)調(diào)整后的拼接結(jié)果調(diào)整后的拼接結(jié)果3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.4拓樸生成拓樸生成在圖形數(shù)字化在圖形數(shù)字化無論是手扶跟蹤

47、數(shù)字化還是掃描矢量無論是手扶跟蹤數(shù)字化還是掃描矢量化化完成后，對(duì)于大多數(shù)地圖需要建立拓?fù)?，以正確判完成后，對(duì)于大多數(shù)地圖需要建立拓?fù)?，以正確判別地物之間的拓?fù)潢P(guān)系。在別地物之間的拓?fù)潢P(guān)系。在GIS數(shù)據(jù)管理中，拓?fù)潢P(guān)系可數(shù)據(jù)管理中，拓?fù)潢P(guān)系可以定義以下內(nèi)容：以定義以下內(nèi)容：1）區(qū)域，如果多邊形數(shù)據(jù)）區(qū)域，如果多邊形數(shù)據(jù)DIME數(shù)據(jù)模型，每個(gè)多邊形可數(shù)據(jù)模型，每個(gè)多邊形可以用一組封閉的線來表示，而不需要記錄封閉線上的所有以用一組封閉的線來表示，而不需要記錄封閉線上的所有點(diǎn)，避免兩次記錄相鄰多邊形的公共邊界，這樣減少了數(shù)點(diǎn)，避免兩次記錄相鄰多邊形的公共邊界，這樣減少了數(shù)據(jù)冗余。據(jù)冗余。2）鄰接性，另

48、一種可以用拓?fù)涿枋龅膶傩允嵌噙呅沃g的）鄰接性，另一種可以用拓?fù)涿枋龅膶傩允嵌噙呅沃g的相互鄰接性。相互鄰接性。3）連通性，連通性是指對(duì)弧段連接的判別，連通性的建立）連通性，連通性是指對(duì)弧段連接的判別，連通性的建立和表現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)。和表現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)。拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)關(guān)系表關(guān)系表雙重獨(dú)立編碼（雙重獨(dú)立編碼（DIMEDIME） eb表中數(shù)字前負(fù)號(hào)為相反方向dc41325ABC76Daa: 結(jié)點(diǎn)號(hào)A: 多邊形號(hào)1: 弧段號(hào)弧段數(shù)字化方向弧-面拓?fù)浠《巫竺嬗颐?AO2AB3CA4OC5CD6BD7BO結(jié)點(diǎn)-弧拓?fù)浣Y(jié)點(diǎn)弧a1,3,4b2,3,5c1,2,7d4,5,7e6面-弧拓

49、撲面號(hào)弧數(shù)弧號(hào)A3-1,-2,3B42,-7,5,-6C3-3,-5,4D163.4拓樸生成拓樸生成弧-結(jié)點(diǎn)拓?fù)浠《纹瘘c(diǎn)終點(diǎn)1ca2bc3ba4da5dB6ee7dc3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成(一一)圖形修改圖形修改ESRI定義了以下判斷錄入圖形是否正確的六個(gè)準(zhǔn)則，可以定義了以下判斷錄入圖形是否正確的六個(gè)準(zhǔn)則，可以幫助發(fā)現(xiàn)拓?fù)溴e(cuò)誤。幫助發(fā)現(xiàn)拓?fù)溴e(cuò)誤。1）所有錄入的實(shí)體都能夠表現(xiàn)出來；）所有錄入的實(shí)體都能夠表現(xiàn)出來；2）沒有輸入額外的實(shí)體；）沒有輸入額外的實(shí)體；3）所有的實(shí)體都在正確的位置上，并且其形狀和大小正確；）所有的實(shí)體都在正確的位置上，并且其形狀

50、和大小正確；4）所有具有連接關(guān)系的實(shí)體都已經(jīng)連上；）所有具有連接關(guān)系的實(shí)體都已經(jīng)連上；5）所有的多邊形都有且只有一個(gè)標(biāo)志點(diǎn)以識(shí)別它們；）所有的多邊形都有且只有一個(gè)標(biāo)志點(diǎn)以識(shí)別它們；6）所有的實(shí)體都在邊界之內(nèi)）所有的實(shí)體都在邊界之內(nèi)上述的準(zhǔn)則，特別是第五和第六條，只是針對(duì)上述的準(zhǔn)則，特別是第五和第六條，只是針對(duì)ESRI的的ARC/INFO軟件而言，其它的軟件而言，其它的GIS軟件由于具體實(shí)現(xiàn)的不軟件由于具體實(shí)現(xiàn)的不同，可能會(huì)有差異。同，可能會(huì)有差異。 3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成造成數(shù)字化錯(cuò)誤的具體原因包括：造成數(shù)字化錯(cuò)誤的具體原因包括：1）遺漏某些實(shí)體；

51、）遺漏某些實(shí)體；2）某些實(shí)體重復(fù)錄入；）某些實(shí)體重復(fù)錄入；3）定位的不準(zhǔn)確）定位的不準(zhǔn)確。數(shù)字化儀分辨率可以造成定位誤差，但是人的因素是數(shù)字化儀分辨率可以造成定位誤差，但是人的因素是位置不準(zhǔn)確的主要原因，如手扶跟蹤數(shù)字化過程中手位置不準(zhǔn)確的主要原因，如手扶跟蹤數(shù)字化過程中手的抖動(dòng)，兩次錄入之間圖紙的移動(dòng)都可以使位置不準(zhǔn)的抖動(dòng)，兩次錄入之間圖紙的移動(dòng)都可以使位置不準(zhǔn)確；更重要的，在手扶跟蹤數(shù)字化過程中，難以實(shí)現(xiàn)確；更重要的，在手扶跟蹤數(shù)字化過程中，難以實(shí)現(xiàn)完全精確的定位，例如在水系的錄入中（圖完全精確的定位，例如在水系的錄入中（圖6-14），），將支流的終點(diǎn)恰好錄入在干流上基本上是不可能的將支流

52、的終點(diǎn)恰好錄入在干流上基本上是不可能的（圖（圖6-14-a），更常見的是圖（），更常見的是圖（b）和（）和（c）所示的兩）所示的兩種情況。種情況。3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成(a)實(shí)際地物(b)不及(c)過頭3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成錯(cuò)誤主要形式：錯(cuò)誤主要形式：1）偽節(jié)點(diǎn)（）偽節(jié)點(diǎn)（Pseudo Node），偽節(jié)點(diǎn)使一條完整），偽節(jié)點(diǎn)使一條完整的線變成兩段（圖的線變成兩段（圖15），造成偽節(jié)點(diǎn)的原因常常），造成偽節(jié)點(diǎn)的原因常常是沒有一次錄入完畢一條線。是沒有一次錄入完畢一條線。 偽節(jié)點(diǎn)3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間

53、數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成2）懸掛節(jié)點(diǎn)（）懸掛節(jié)點(diǎn)（Dangling Node），如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)只），如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)只與一條線相連接，那么該節(jié)點(diǎn)稱為懸掛節(jié)點(diǎn)，懸與一條線相連接，那么該節(jié)點(diǎn)稱為懸掛節(jié)點(diǎn)，懸掛節(jié)點(diǎn)有多邊形不封閉（圖掛節(jié)點(diǎn)有多邊形不封閉（圖6-16-a）、不及和過頭）、不及和過頭（圖（圖6-14-b，圖，圖6-14-c），節(jié)點(diǎn)不重合（圖），節(jié)點(diǎn)不重合（圖6-16-b）等幾種情形。等幾種情形。3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成3）“碎屑碎屑”多邊形或多邊形或“條帶條帶”多邊形（多邊形（Sliver Polygon）。條帶多邊形（圖）。條帶多邊

54、形（圖6-17）一般由于重復(fù)錄）一般由于重復(fù)錄入引起，由于前后兩次錄入同一條線的位置不可能入引起，由于前后兩次錄入同一條線的位置不可能完全一致，造成了完全一致，造成了“碎屑碎屑”多邊形。另外，由于用多邊形。另外，由于用不同比例尺的地圖進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，也可能產(chǎn)生不同比例尺的地圖進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，也可能產(chǎn)生“碎碎屑屑”多邊形。多邊形。3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成4）不正規(guī)的多邊形（）不正規(guī)的多邊形（Weird Polygon）不正規(guī)的多邊形（圖不正規(guī)的多邊形（圖6-18）是由于輸入線時(shí)，點(diǎn)的）是由于輸入線時(shí)，點(diǎn)的次序倒置或者位置不準(zhǔn)確引起的。在進(jìn)行拓?fù)渖涡虻怪没?/p>

55、者位置不準(zhǔn)確引起的。在進(jìn)行拓?fù)渖蓵r(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生成時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生“碎屑碎屑”多邊形多邊形 (a)正常多邊形(b)不正規(guī)多邊形3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成(二二) 建立拓樸關(guān)系建立拓樸關(guān)系建立拓?fù)潢P(guān)系，主要是關(guān)注實(shí)體之間的連接、相鄰關(guān)建立拓?fù)潢P(guān)系，主要是關(guān)注實(shí)體之間的連接、相鄰關(guān)系，而節(jié)點(diǎn)的位置、弧段的具體形狀等非拓?fù)鋵傩詣t系，而節(jié)點(diǎn)的位置、弧段的具體形狀等非拓?fù)鋵傩詣t不影響拓?fù)涞慕⑦^程。不影響拓?fù)涞慕⑦^程。1）多邊形拓?fù)潢P(guān)系的建立）多邊形拓?fù)潢P(guān)系的建立如果使用如果使用DIME或者類似的編碼模型，多邊形拓?fù)潢P(guān)或者類似的編碼模型，多邊形拓?fù)潢P(guān)系的表達(dá)需要

56、描述以下實(shí)體之間的關(guān)系：系的表達(dá)需要描述以下實(shí)體之間的關(guān)系：多邊形的組成弧段；多邊形的組成弧段；弧段左右兩側(cè)的多邊形，弧段兩端的節(jié)點(diǎn)；弧段左右兩側(cè)的多邊形，弧段兩端的節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)相連的弧段。節(jié)點(diǎn)相連的弧段。多邊形拓?fù)涞慕⑦^程實(shí)際上就是確定上述的關(guān)系。多邊形拓?fù)涞慕⑦^程實(shí)際上就是確定上述的關(guān)系。3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成圖圖6-19中共有中共有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，以個(gè)節(jié)點(diǎn)，以A、B、C、D表示；表示；6條弧段，條弧段，用數(shù)字表示；以及用數(shù)字表示；以及I、II、III三個(gè)多邊形（圖三個(gè)多邊形（圖6-19-a）。首）。首先定義以下概念：先定義以下概念：由于弧段是有方

57、向的，算法中將弧段由于弧段是有方向的，算法中將弧段S的起始節(jié)點(diǎn)稱的起始節(jié)點(diǎn)稱為首節(jié)點(diǎn)為首節(jié)點(diǎn)Ns(S)，而終止節(jié)點(diǎn)為尾節(jié)點(diǎn)，而終止節(jié)點(diǎn)為尾節(jié)點(diǎn)NE(S)；考慮到弧段的方向性，沿弧段前進(jìn)方向，將其相鄰的考慮到弧段的方向性，沿弧段前進(jìn)方向，將其相鄰的多邊形分別定義為左多邊形和右多邊形多邊形分別定義為左多邊形和右多邊形PL(S)和和PR(S)。在建立拓?fù)渲?，首先將所有弧段的左右多邊形（在?shí)現(xiàn)在建立拓?fù)渲?，首先將所有弧段的左右多邊形（在?shí)現(xiàn)中，可以用多邊形的編碼表示）都設(shè)置為空；然后對(duì)每個(gè)中，可以用多邊形的編碼表示）都設(shè)置為空；然后對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算與其相連弧段的在連接處的角度，并進(jìn)行排序節(jié)點(diǎn)計(jì)算與其

58、相連弧段的在連接處的角度，并進(jìn)行排序（圖（圖6-19-b）（注意，這個(gè)排序是循環(huán)的）。建立拓?fù)涞模ㄗ⒁?，這個(gè)排序是循環(huán)的）。建立拓?fù)涞乃惴ㄈ缦拢核惴ㄈ缦拢?3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成 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)于每節(jié)點(diǎn)表， 其中對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)記錄了順時(shí)個(gè)節(jié)點(diǎn)記錄了順時(shí)針方向排序的相連針方向排序的相連的弧段的弧段 I II III 2 4 5 B C A (a) I (b) (c) 1 1 2 3 4 5 6 A B C D I II III 1 2 3 4 5

59、 6 A B C D I II III 1 2 3 4 5 6 A B C D I II III 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)于每節(jié)點(diǎn)表， 其中對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)記錄了順時(shí)個(gè)節(jié)點(diǎn)記錄了順時(shí)針方向排序的相連針方向排序的相連的弧段的弧段 (b) 結(jié)點(diǎn)-弧拓?fù)浣Y(jié)點(diǎn)弧A3,2,1B4,6,1C2,5,4D3,6,5弧-結(jié)點(diǎn)拓?fù)浠《纹瘘c(diǎn)，終點(diǎn)1A,B2C,A3D,A4B,C5C,D6B,D弧-多邊形拓?fù)浠《巫笥?23456面-弧拓?fù)涿嫣?hào)弧數(shù)弧號(hào)IIIIII3.空間數(shù)據(jù)錄入后的處理空間數(shù)據(jù)錄入后的處理 3.3拓樸生成拓樸生成（1）得到第一條弧段）得到第一條弧段

60、S，并設(shè)置為當(dāng)前弧段；，并設(shè)置為當(dāng)前弧段；（2）判斷）判斷PL(S)和和PR(S)是否為空。如果都非空，轉(zhuǎn)到第一是否為空。如果都非空，轉(zhuǎn)到第一步，當(dāng)所有弧段處理完畢后，算法結(jié)束；步，當(dāng)所有弧段處理完畢后，算法結(jié)束；（3）如果左多邊形為空，則創(chuàng)建一個(gè)新的多邊形）如果左多邊形為空，則創(chuàng)建一個(gè)新的多邊形P，多邊，多邊形的第一條弧段為當(dāng)前弧段，并設(shè)置形的第一條弧段為當(dāng)前弧段，并設(shè)置PL(S)=P，設(shè)置搜尋起，設(shè)置搜尋起始節(jié)點(diǎn)為始節(jié)點(diǎn)為N0=Ns(S)，搜尋當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為，搜尋當(dāng)前節(jié)點(diǎn)為NC=NE(S)。如果右多。如果右多邊形為空，則創(chuàng)建一個(gè)新的多邊形邊形為空，則創(chuàng)建一個(gè)新的多邊形P，多邊形的第一條弧，多邊