空間數(shù)據(jù)處理(12)

1、w 第一節(jié)第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換w 第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換w 第三節(jié)第三節(jié) 多源空間數(shù)據(jù)的融合多源空間數(shù)據(jù)的融合w 第四節(jié)第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合空間數(shù)據(jù)的壓縮與綜合w 第五節(jié)第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插方法w 第六節(jié)第六節(jié) 空間拓?fù)潢P(guān)系的編輯空間拓?fù)潢P(guān)系的編輯第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的融合空間數(shù)據(jù)的融合一、遙感與一、遙感與GISGIS數(shù)據(jù)的融合數(shù)據(jù)的融合1 1、遙感圖像與線劃圖形的融合、遙感圖像與線劃圖形的融合 豐富的光譜信息、幾何信息、行政界線和屬性信豐富的光譜信息、幾何信息、行政界線和屬性信息，提高可視化效果。息，提高可視化

2、效果。2 2、遙感數(shù)據(jù)與、遙感數(shù)據(jù)與DEMDEM的融合的融合 有助于遙感影像的幾何校正與配準(zhǔn)。有助于遙感影像的幾何校正與配準(zhǔn)。3 3、遙感與柵格圖像的融合、遙感與柵格圖像的融合 發(fā)現(xiàn)快速變化的區(qū)域，進(jìn)行自動(dòng)更新。發(fā)現(xiàn)快速變化的區(qū)域，進(jìn)行自動(dòng)更新。二、不同格式數(shù)據(jù)的融合二、不同格式數(shù)據(jù)的融合n 空間數(shù)據(jù)格式主要有：空間數(shù)據(jù)格式主要有：ESRIESRI公司：公司：ARC/INFO CoverageARC/INFO Coverage、ARCShape ARCShape FilesFiles、E00E00； AutodeskAutodesk公司：公司：.DXF, .DWG.DXF, .DWG格式；格式

3、； MapinfoMapinfo公司公司：.MIF.MIF格式；格式；IntergraphIntergraph公司：公司： .DGN.DGN格式等。格式等。1 12 23 34 4常用軟件的空間數(shù)據(jù)格式常用軟件的空間數(shù)據(jù)格式 矢量矢量 交換格式文件交換格式文件 柵格柵格ARC/INFO Coverage E00 GridARCVIEW Shape GridMapinfo Tab Mif AutoCAD DWG DxfMapGIS .wt .wl .wpMicrostation DGN常用軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換常用軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換Arc/Info與ArcView Arc：arcshape Arc：shap

4、earcArc/Info與AutoCAD Arc：DXFarc Arc：ArcDXFArc/Info與Microstation Arc：IGDSArc Arc：ArcIGDSArc/Info與Mapinfo Arc：MifArc一、空間數(shù)據(jù)的壓縮一、空間數(shù)據(jù)的壓縮 空間數(shù)據(jù)的壓縮，即從所取得的數(shù)據(jù)集合S中抽出一個(gè)子集A，這個(gè)子集作為一個(gè)新的信息源，在規(guī)定的程度范圍內(nèi)最好地逼近原集合，而且具有最大的壓縮比a 式中：n為曲線的原點(diǎn)數(shù)；m為曲線經(jīng)壓縮后的點(diǎn)數(shù)。1man1 1、數(shù)據(jù)屬性的重新分類(lèi)、數(shù)據(jù)屬性的重新分類(lèi)2 2、空間圖形的化簡(jiǎn)：、空間圖形的化簡(jiǎn)： n意義：意義：數(shù)據(jù)壓縮與概化數(shù)據(jù)壓縮與概化矢

5、量數(shù)據(jù)概化矢量數(shù)據(jù)概化柵格數(shù)據(jù)重采樣?xùn)鸥駭?shù)據(jù)重采樣1MMU = 1公頃1MMU = 9公頃MMU：最小制圖單位n通過(guò)已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或通過(guò)已知點(diǎn)或分區(qū)的數(shù)據(jù)，推求任意點(diǎn)或分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為空間數(shù)據(jù)的分區(qū)數(shù)據(jù)的方法稱為空間數(shù)據(jù)的內(nèi)插內(nèi)插。w 內(nèi)插的理論基礎(chǔ)內(nèi)插的理論基礎(chǔ)在于對(duì)在于對(duì)空間相關(guān)性空間相關(guān)性的認(rèn)知。的認(rèn)知?？臻g相關(guān)性即對(duì)于地理上連續(xù)分布的現(xiàn)象，鄰近空間相關(guān)性即對(duì)于地理上連續(xù)分布的現(xiàn)象，鄰近點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)性點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)強(qiáng)，較遠(yuǎn)的點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)性，較遠(yuǎn)的點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)性弱弱或者或者無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)。這樣才能用未知點(diǎn)。這樣才能用未知點(diǎn)附近附近的已知數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，的已知數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，推測(cè)未知點(diǎn)處的

6、數(shù)據(jù)。推測(cè)未知點(diǎn)處的數(shù)據(jù)。n方法：方法：是從存在的觀測(cè)數(shù)據(jù)中找到一個(gè)是從存在的觀測(cè)數(shù)據(jù)中找到一個(gè)函函數(shù)關(guān)系式數(shù)關(guān)系式，使該關(guān)系式最好地逼近這些已，使該關(guān)系式最好地逼近這些已知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)函數(shù)關(guān)系式推求知的空間數(shù)據(jù)，并能根據(jù)函數(shù)關(guān)系式推求出區(qū)域范圍內(nèi)其它任意點(diǎn)或任意分區(qū)的值出區(qū)域范圍內(nèi)其它任意點(diǎn)或任意分區(qū)的值. .n分類(lèi)：分類(lèi)：點(diǎn)的內(nèi)插、多邊形分區(qū)的內(nèi)插點(diǎn)的內(nèi)插、多邊形分區(qū)的內(nèi)插點(diǎn)的內(nèi)插方法點(diǎn)的內(nèi)插方法點(diǎn)的點(diǎn)的空間空間內(nèi)插內(nèi)插分塊內(nèi)分塊內(nèi)插法插法線性內(nèi)插法線性內(nèi)插法雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法二元樣條函數(shù)內(nèi)插法二元樣條函數(shù)內(nèi)插法逐點(diǎn)內(nèi)逐點(diǎn)內(nèi)插法插法移動(dòng)擬合法移動(dòng)擬合法加權(quán)平均法加

7、權(quán)平均法克里金法克里金法整體內(nèi)整體內(nèi)插法插法N次多項(xiàng)式擬合法次多項(xiàng)式擬合法n數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型的建立一般包括的建立一般包括數(shù)據(jù)取樣數(shù)據(jù)取樣、數(shù)據(jù)內(nèi)插數(shù)據(jù)內(nèi)插和和數(shù)據(jù)精度分析數(shù)據(jù)精度分析等步驟等步驟（一）數(shù)據(jù)取樣（一）數(shù)據(jù)取樣l 1 1、隨機(jī)取樣方案、隨機(jī)取樣方案數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)選擇在地形線的坡度改變處，應(yīng)選擇在地形線的坡度改變處，或沿等高線在方向改變的地方。或沿等高線在方向改變的地方。l 2 2、當(dāng)按一定間距的、當(dāng)按一定間距的格網(wǎng)格網(wǎng)取樣時(shí)，需判斷格網(wǎng)密度是否合適。取樣時(shí)，需判斷格網(wǎng)密度是否合適。112112131112131()21(63)81(2)8hhhhhhhhhhhh hl 要在

8、數(shù)字高程模型精度要求的限度之內(nèi)，否則要縮短要在數(shù)字高程模型精度要求的限度之內(nèi)，否則要縮短格網(wǎng)間距。格網(wǎng)間距。h線性內(nèi)插值線性內(nèi)插值二次曲線內(nèi)插值二次曲線內(nèi)插值n 由于取樣的數(shù)據(jù)呈離散點(diǎn)分布形式，或者數(shù)據(jù)點(diǎn)雖由于取樣的數(shù)據(jù)呈離散點(diǎn)分布形式，或者數(shù)據(jù)點(diǎn)雖然按照格網(wǎng)排列，但格網(wǎng)的密度不能滿足使用的要然按照格網(wǎng)排列，但格網(wǎng)的密度不能滿足使用的要求，這樣就需要以數(shù)據(jù)點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行求，這樣就需要以數(shù)據(jù)點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行插值運(yùn)算插值運(yùn)算。n 插值運(yùn)算是要選擇一個(gè)合理的數(shù)學(xué)模型，利用已知插值運(yùn)算是要選擇一個(gè)合理的數(shù)學(xué)模型，利用已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)求出點(diǎn)的數(shù)據(jù)求出插值函數(shù)插值函數(shù)的的待定系數(shù)待定系數(shù)。（二）數(shù)據(jù)內(nèi)插（二）數(shù)據(jù)內(nèi)

9、插1、分塊內(nèi)插法、分塊內(nèi)插法 分塊內(nèi)插法是把整個(gè)內(nèi)插空間劃成若干分塊，分塊內(nèi)插法是把整個(gè)內(nèi)插空間劃成若干分塊，并對(duì)各分塊求出各自的并對(duì)各分塊求出各自的曲面函數(shù)曲面函數(shù)來(lái)刻畫(huà)曲面形態(tài)。來(lái)刻畫(huà)曲面形態(tài)。（1）線性內(nèi)插法）線性內(nèi)插法（2）雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法）雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法（3）二元樣條函數(shù)內(nèi)插法（雙三次多項(xiàng)式）二元樣條函數(shù)內(nèi)插法（雙三次多項(xiàng)式）（1 1）線性內(nèi)插法）線性內(nèi)插法y012線性內(nèi)插函數(shù)為：z=aa x+al 待定系數(shù)待定系數(shù)a0,a1,a2a0,a1,a2可以由已知點(diǎn)可以由已知點(diǎn)P1,P2,P3P1,P2,P3求得，進(jìn)而代入求得，進(jìn)而代入內(nèi)插點(diǎn)內(nèi)插點(diǎn)P P的平面坐標(biāo)的平面坐標(biāo)xp,yp

10、xp,yp之后，即可求出內(nèi)插高程之后，即可求出內(nèi)插高程Zp.Zp.y012線性內(nèi)插函數(shù)為：z=aa x+a0120120124042434242aaaaaaaaa0121688aaa (2,3)(2,3)1688168 28 324AAAzxy （2 2）雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法）雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插法yxy0123雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插函數(shù)為：z=aa x+aa（3 3）二元樣條函數(shù)內(nèi)插法（雙三次多項(xiàng)式）二元樣條函數(shù)內(nèi)插法（雙三次多項(xiàng)式）l將內(nèi)插點(diǎn)周?chē)膶?nèi)插點(diǎn)周?chē)?616個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)代入多項(xiàng)式，求個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)代入多項(xiàng)式，求出待定系數(shù)出待定系數(shù)a1-a16a1-a16。2、逐點(diǎn)內(nèi)插法、逐點(diǎn)內(nèi)插法 是以是以插值

11、點(diǎn)插值點(diǎn)為中心，定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合為中心，定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合周?chē)臄?shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的范圍隨插值點(diǎn)位置的變化周?chē)臄?shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的范圍隨插值點(diǎn)位置的變化而變化，因此又稱而變化，因此又稱移動(dòng)曲面法移動(dòng)曲面法。（1）移動(dòng)擬合法）移動(dòng)擬合法（2）加權(quán)平均法）加權(quán)平均法（反比距離加權(quán)法（反比距離加權(quán)法 IDW ）（3）克里金法）克里金法（1 1）移動(dòng)擬合法）移動(dòng)擬合法22AxBxyCyDxEyF二 次 多 項(xiàng) 式 來(lái) 擬 合 曲 面 ：z=RNAnARNn為搜索圓半徑；為數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均密度；為數(shù)據(jù)點(diǎn)總數(shù)；為總面積。l 如果落在搜索圓內(nèi)的點(diǎn)數(shù)大于如果落在搜索圓內(nèi)的點(diǎn)數(shù)大于n n則符合計(jì)算要求則符合計(jì)算

12、要求. .（2 2）加權(quán)平均法（反比距離加權(quán)法）加權(quán)平均法（反比距離加權(quán)法 IDWIDW）/iiznznniii=1i=1i曲面函數(shù)為：z=pp為落在搜索圓中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；為落在搜索圓中的第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的高程值；p 為第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)重。21=dpp是數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)重；d為待插點(diǎn)到數(shù)據(jù)點(diǎn)的距離。/iznniii=1i=1z=pp21=dp2224248iAd111111402430243225224248111111224248AZ29.47（3 3）克里金法）克里金法n普通克里金法普通克里金法 ( Kriging)( Kriging)w 該方該方 法法 最最 早早 是是 由由 法法 國(guó)國(guó) 地地

13、理理 數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 家家 GeorgesMatheron GeorgesMatheron 和南非礦山工程師和南非礦山工程師 D G Krige D G Krige 提出的優(yōu)提出的優(yōu)化插值方法，用于礦山勘探。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于以化插值方法，用于礦山勘探。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于以統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)學(xué)作為堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，可以克服內(nèi)插中誤差難以分析作為堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，可以克服內(nèi)插中誤差難以分析的問(wèn)題。可以對(duì)誤差做出逐點(diǎn)的理論估計(jì)，從而它也不會(huì)的問(wèn)題?？梢詫?duì)誤差做出逐點(diǎn)的理論估計(jì)，從而它也不會(huì)產(chǎn)生邊界效應(yīng)產(chǎn)生邊界效應(yīng)( ( 相對(duì)與回歸分析而言相對(duì)與回歸分析而言) ) 。缺點(diǎn)是計(jì)算量大，。缺點(diǎn)是計(jì)算量大，變異函數(shù)需

14、要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定。變異函數(shù)需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定。n協(xié)克里金法協(xié)克里金法 ( CoKriging) 是針對(duì)多個(gè)具有空間相關(guān)性的空間變量進(jìn)行估計(jì)的克里是針對(duì)多個(gè)具有空間相關(guān)性的空間變量進(jìn)行估計(jì)的克里金方法。該方法可以利用幾個(gè)空間變量之間的相關(guān)性，對(duì)其金方法。該方法可以利用幾個(gè)空間變量之間的相關(guān)性，對(duì)其中一個(gè)或多個(gè)變量進(jìn)行空間估計(jì)，提高估算的精度。中一個(gè)或多個(gè)變量進(jìn)行空間估計(jì)，提高估算的精度。 n協(xié)克里金法協(xié)克里金法 ( CoKriging) 如：如：HevesiHevesi發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)，年平均降水量年平均降水量與與高程高程的相關(guān)性，并的相關(guān)性，并得到其相關(guān)系數(shù)達(dá)到了得到其相關(guān)系數(shù)達(dá)到了 0.75 0.75

15、 的結(jié)果。因此，可以將高程作的結(jié)果。因此，可以將高程作為第二因素引入降水量的空間插值中?？紤]高程影響的克里為第二因素引入降水量的空間插值中?？紤]高程影響的克里金估值方法可以表示為金估值方法可以表示為: : 在研究區(qū)內(nèi)隨即選取在研究區(qū)內(nèi)隨即選取n n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，設(shè)這些點(diǎn)的圖上高程值個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，設(shè)這些點(diǎn)的圖上高程值為為z zi i，其對(duì)應(yīng)的插值數(shù)據(jù)值為，其對(duì)應(yīng)的插值數(shù)據(jù)值為zzi i，它們之差用，它們之差用z zi i z zi i - - z zi i表示。則：表示。則：w 算術(shù)平均值為算術(shù)平均值為w 標(biāo)準(zhǔn)差為標(biāo)準(zhǔn)差為w z zi i原始數(shù)據(jù)比例尺等高距的原始數(shù)據(jù)比例尺等高距的1/31/3（三）數(shù)據(jù)

16、精度分析（三）數(shù)據(jù)精度分析疊置法、比重法疊置法、比重法疊置法疊置法135 3/7+302/6=25v ststssstssU avtsUsatss為目標(biāo)區(qū)各分區(qū)的序號(hào)；為源區(qū)各分區(qū)的序號(hào)；為分區(qū) 的已知統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；為 區(qū)與 區(qū)相交的面積；為 區(qū)的面積。s st ts sa atstsU Us s()/ssiss tss tstisssiUrUaUavrr當(dāng) 為密度數(shù)據(jù)時(shí)，則先要將密度數(shù)據(jù)乘以面積 ，得出絕對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，然后在將計(jì)算結(jié)果除以目標(biāo)分區(qū)單元t的面積，其計(jì)算公式為：121122=sstssststssssssssUU avU aUUUUU如果為比值，如男性占人口的百分比，則內(nèi)插公式為：式中

17、：，和分別為某一現(xiàn)象局部與整體的絕對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。比重法比重法w 比重法是根據(jù)比重法是根據(jù)平滑密度函數(shù)平滑密度函數(shù)的原理，將源區(qū)的統(tǒng)的原理，將源區(qū)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)從同性質(zhì)改變?yōu)榉峭再|(zhì)，而非同性質(zhì)代計(jì)數(shù)據(jù)從同性質(zhì)改變?yōu)榉峭再|(zhì)，而非同性質(zhì)代表著一般社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的普遍特點(diǎn)。表著一般社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的普遍特點(diǎn)。比重法的內(nèi)插過(guò)程：比重法的內(nèi)插過(guò)程：(a)(a)(b)(b)(c)(c)(d)(d)第六節(jié)第六節(jié) 空間拓?fù)潢P(guān)系的編輯空間拓?fù)潢P(guān)系的編輯C4N4C8C6C7N6C10N3C3N1C2N2C1C5N5C9N7圖圖2-14 2-14 矢量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本元素矢量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本元素節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)弧段弧段多邊形多邊形島島表表2

18、-8 2-8 拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的弧段文件弧段文件構(gòu)成構(gòu)成w 如果依照上述順序連接的多邊形不能首尾呼應(yīng)，或者出現(xiàn)記錄缺損或記錄多余等情況，同樣也表示弧段文件有錯(cuò)，必須改正出錯(cuò)的記錄。直到所有節(jié)點(diǎn)都經(jīng)過(guò)編輯和改正，才能將弧段文件用于數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。習(xí)題：w 數(shù)據(jù)壓縮的定義？數(shù)據(jù)壓縮的定義？w 點(diǎn)的內(nèi)插有哪些方法？點(diǎn)的內(nèi)插有哪些方法？1、為什么需要圖幅拼接？、為什么需要圖幅拼接？數(shù)字化過(guò)程經(jīng)常把一幅圖數(shù)字化過(guò)程經(jīng)常把一幅圖分成幾部分?jǐn)?shù)字化。分成幾部分?jǐn)?shù)字化。標(biāo)準(zhǔn)的地形圖是分幅的。標(biāo)準(zhǔn)的地形圖是分幅的。數(shù)字化邊界調(diào)整2 2、圖幅拼接步驟：、圖幅拼接步驟：（1）邏輯一致性的處理；）邏輯一致性的處

19、理；（2）識(shí)別和檢索相鄰圖幅；）識(shí)別和檢索相鄰圖幅；（3）相鄰圖幅邊界點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配；）相鄰圖幅邊界點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配；（4）相同屬性多邊形公共邊界的刪除；）相同屬性多邊形公共邊界的刪除；（5）連續(xù)圖幅數(shù)據(jù)文件的建立。）連續(xù)圖幅數(shù)據(jù)文件的建立。w 由于人工操作的失誤，兩個(gè)相鄰圖幅的空間數(shù)據(jù)由于人工操作的失誤，兩個(gè)相鄰圖幅的空間數(shù)據(jù)庫(kù)在接合處可能出現(xiàn)庫(kù)在接合處可能出現(xiàn)邏輯裂隙邏輯裂隙。 如：一個(gè)多邊形在一幅圖層中具有屬性如：一個(gè)多邊形在一幅圖層中具有屬性A A，而在，而在另一幅圖層中屬性為另一幅圖層中屬性為B B，此時(shí)，必須使用交互編輯，此時(shí)，必須使用交互編輯的方法，使兩相鄰圖斑的屬性相同，的方法，使兩相鄰圖斑的屬性相同，取得邏輯一取得邏輯一致性。致性。111213212223313233將待拼接的圖幅數(shù)據(jù)按圖幅進(jìn)行將待拼接的圖幅數(shù)據(jù)按圖幅進(jìn)行編號(hào)編號(hào)，編號(hào)為編號(hào)為2 2位數(shù)，其中十位數(shù)，其中十位數(shù)指示圖幅的橫向順序，個(gè)位數(shù)指示縱向順序。位數(shù)指示圖幅的橫向順序，個(gè)位數(shù)指示縱向順序。當(dāng)進(jìn)行橫向圖幅拼接時(shí)，就將十位數(shù)編號(hào)相同的圖幅數(shù)據(jù)收當(dāng)進(jìn)行橫向圖幅拼接時(shí)，就將十位數(shù)編號(hào)相同的圖幅數(shù)據(jù)收集在一起；進(jìn)行縱向圖幅拼接時(shí)，將個(gè)位數(shù)編號(hào)相同的圖幅收集在一起；進(jìn)行縱向圖幅拼接時(shí)，將