柵格和矢量數據結構的選擇和轉換專題培訓課件

柵格和矢量數據結構的選擇和轉換(2)§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換本節(jié)重點：矢量與柵格數據結構各自的特點多邊形的矢量數據結構向柵格數據結構轉換柵格數據結構向矢量數據結構轉換的過程

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舉例說明多邊形的矢量數據結構向柵格數據結構轉換的幾種常用方法?作業(yè)§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換

一、兩種數據結構的比較(P94)返回休息§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換柵格數據矢量數據

優(yōu)點1.數據結構簡單；2.

空間數據的疊置和組合十分容易方便；3.

各類空間分析很容易進行；4.

數學建摸方便;5.

技術開發(fā)費用低。1.表示數據精度高；2.嚴密的數據結構,數據量?。?.用網絡連接法能完全描述拓撲關系；4.圖形輸出精確美觀；5.圖形和屬性數據的恢復、更新、綜合都能實現。6.它是面向目標的,不僅能表達屬性編碼,而且能方便地記錄每個目標的具體的屬性描述信息缺點1.

圖形數據量大；2.

用大象元減少數據量時,可識別現象信息量受損失；3.

地圖輸出不精美；4.

難以建立網絡關系；5.

投影變換花的時間多。1.

數據結構復雜；2.

很難用疊置方法與柵格圖形進行組合；3.

顯示和繪圖費用高,特別是高質量的繪圖,彩色繪圖和暈線圖等；4.

數學模擬比較困難；5.

技術復雜,多邊形內的空間分析不容易實現。矢量數據向柵格數據的轉換將矢量格式的點、線、面實體轉換為規(guī)則單元這個過程稱為柵格化。

1.矢量與柵格坐標關系2.基本要素的轉換點的轉換。將點的矢量坐標轉換成柵格坐標數據中的行列值i和j,從而得到所在柵格元素的位置。其中: 行數 列數§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換

二、兩種數據結構的相互轉換返回休息線的轉換。實質是完成相鄰兩點之間直線的轉換。其過程如下：1)利用點轉換法，將A、B分別轉換成柵格數據，求出相應的柵格行列值；2)由上述行列值求出直線所在行列值的范圍；3)確定直線經過的中間柵格點；步驟：第一步:求出相應I行中心處同直線相交的y值；第二步:用直線方程求出對應y值的點的x值；第三步:求出相應i行的列值j；§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換

面的轉換(P167)①內部點擴散算法（重點）②復數積分算法③射線算法（重點）④掃描算法⑤邊界代數算法（難點）⑥弧長法（重點）返回休息§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換

①內部點擴散算法該算法由每個多邊形一個內部點（種子點）開始，向其八個方向的鄰點擴散，判斷各個新加入點是否在多邊形邊界上，如果是邊界上，則該新加入點不作為種子點，否則把非邊界點的鄰點作為新的種子點與原有種子點一起進行新的擴散運算，并將該種子點賦以該多邊形的編號。

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②復數積分算法對全部柵格陣列逐個柵格單元地判斷該柵格歸屬的多邊形編碼，判別方法是由待判點對每個多邊形的封閉邊界計算復數積分，對某個多邊形，如果積分值為2i，則該待判點屬于此多邊形，賦以多邊形編號，否則在此多邊形外部，不屬于該多邊形。返回休息§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換

③射線算法射線算法可逐點判斷數據柵格點在某多邊形之外或在多邊形內，由待判點向圖外某點引射線，判斷該射線與某多邊形所有邊界相交的總次數，如相交偶數次，則待判點在該多邊形外部，如為奇數次，則待判點在該多邊形內部（圖7-12）。采用射線算法，要注意的是：射線與多邊形邊界相交時，有一些特殊情況會影響交點的個數，必須予以排除（圖7-13）。返回休息

圖7-12：射線算法圖7-13：射線算法的特殊情況返回休息

為此，我們采取“左閉右開”（或上閉下開）的原則。左閉右開，即在射線左邊的邊與該射線相交時交點有效，應計數；而在右邊的邊與該射線相交時交點無效，不計數；當射線與多邊形的某邊重合時不做求交運算。上閉下開，即在直線的交點處，掃描線上面的邊與該掃描線相交時交點有效，應計數；而在掃描線下面的邊與該掃描線相交時交點無效，不計數。

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④掃描算法掃描算法是射線算法的改進，將射線改為沿柵格陣列列或行方向掃描線，判斷與射線算法相似。掃描算法省去了計算射線與多邊形邊界交點的大量運算，大大提高了效率。返回休息§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換⑤邊界代數算法(P169)

矢量向柵格轉換的關鍵是對矢量表示的多邊形邊界內的所有柵格賦予多邊形的編碼,形成柵格數據陣列,為此需要逐點判斷與邊界的關系,邊界代數算法不必逐點判斷與邊界的關系即可完成矢量向柵格轉換。實現邊界代數算法填充的前是已知組成多邊形邊界的拓撲關系，即沿邊界前進方向的左右多邊形號。§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換

⑤邊界代數算法(P169)

邊界代數算法的基本思想:對每幅地圖的全部具有左右多邊形編號的邊界弧段,沿其前進的方向逐個搜索,當邊界上行時,將邊界線位置與左圖框之間的網格點加上一個值=(左多邊形編號-右多邊形編號);當邊界下行時,將邊界線位置與左圖框之間的網格點加上一個值=(右多邊形編號-左多邊形編號);當邊界平行柵格行行走時,不做運算。返回休息§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換

⑤邊界代數算法(P168)

邊界代數多邊形填充算法是一種基于積分思想的矢量格式向柵格格式轉換算法，它適合于記錄拓撲關系的多邊形矢量數據轉換為柵格結構。(如下圖是單個多邊形的轉換)返回休息

⑤邊界代數算法

如右圖：多個多邊形的轉換返回休息⑥弧長法這種方法要求多邊形由有向邊組成，即規(guī)定沿多邊形的走向其左側或右側為多邊形的內部．方法是以被測點為圓心作單位圓，將全部有向邊向單位圓作徑向投影，并計算其在單位圓上弧長的代數和．若代數和為０，則被測點在多邊形外；若代數和為２π，則被測點在多邊形內．§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換§5-8柵格與矢量數據結構的選擇與轉換

從柵格單元轉換到圖形幾何的過程稱為矢量化。矢量化過程中，達到某個單元值與周圍均不同，則該單元代表一個點。如果具有某一屬性值的單元是連續(xù)的可將它們搜索出來，并細化處理,取中間的單元連接成的位置作為一條線。對面狀圖形的處理要復雜一些。

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多邊形(面實體)的柵格數據向矢量數據的轉換實質上就是將空間具有相同屬性代碼的柵格象元集合表示為以邊界弧段以及邊界的拓撲信息所確定的多邊形區(qū)域。它需要經歷四個基本過程：

多邊形邊界提取邊界線追蹤拓撲關系生成去除多余點及曲線圓滑返回休息雙邊界直接搜索法基本思想:通過邊界提取,將左右多邊形信息保存在邊界點上,每條邊界弧段由兩個并行的邊界鏈組成,以分別記錄該邊界弧段的左右多邊形編號。