3空间数据的处理(阅读)课件.ppt

1、3-5 3-5 空间数据处理空间数据处理图形编辑是一图形编辑是一交互处理过程交互处理过程，GISGIS对对图形编辑功能图形编辑功能的的要求要求是：是：1 1）具有）具有友好的人机界面友好的人机界面，即操作灵活、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，如点、线、面的增 加、删除、修改等；加、删除、修改等；3 3）具有）具有分层显示分层显示功能，便于用户的使用。功能，便于用户的使用。第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理 图形编辑是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加

2、工，图形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同时，相应地改正数字化资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。料的图形。三、图形编辑三、图形编辑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(MapInfo)；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的中间坐标中间坐标匹配成一致；匹配成

3、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，或称为咬合距咬合距，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。第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理一）结点的编辑一）结点的编辑三、图形编辑三、图形编辑2 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，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

4、；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。第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理A AB BD DC CE E 在数字化过程中，常遇到一个在数字化过程中，常遇到一个结点结点与一个与一个线线状目标状目标的的中间相交中间相交。由于测量或数字化误差，。由于测量或数字化误差，它它不可能不可能完全交于线目标上，需要进行完全交于线目标上，需要进行编辑编辑，称为称为结点与线的吻合结点与线的吻合。不及不及过头过头二二）顶点编辑顶点编辑 1 1）删除和增加一个顶点）删除和增加一个顶点2 2）移动一个顶点）移动一个顶点3 3）删除一段弧段

5、）删除一段弧段4）分割一段弧段为两段）分割一段弧段为两段 第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理j jk kj jk ka ab bL3L3L1L1L2L2a aL1L1a aL1L1L2L2三）多边形的分割三）多边形的分割第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理四）图形合并四）图形合并 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，需去去除除公共边界，属性合并。公共边界，属性合并。p pL1L1 A A去除去除公共边界公共边界属性属性合并合并p p A Ap p AP AP A

6、P A+P A P A+P L1 L3 L2 L1 L3 L2 L2 L1 L3 L2 L1 L3L2L2L3L3几个数字化图形的错误q 伪节点：将本应是一个整体的线段分割为两段的节点q 悬挂节点：本应重叠的节点没有重叠q 碎屑、条带多边形：相邻多边形共同边两次输入不重叠而形成的空隙、重复多边形q 不正规多边形：边界交叉重叠的多边形四、图幅接边四、图幅接边几何裂缝几何裂缝：指由数据文件边界分开的一个地物的两部分不能精确地衔接。：指由数据文件边界分开的一个地物的两部分不能精确地衔接。逻辑裂缝逻辑裂缝：同一地物地物：同一地物地物编码不同编码不同或具有或具有不同不同的的属性信息属性信息。第三章第三章

7、 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理2 2）几何接边）几何接边3 3）逻辑接边）逻辑接边接边接边1 1）识别或提取相邻图幅）识别或提取相邻图幅。-要求图幅编号合理要求图幅编号合理313233212223111213直接移动，突变直接移动，突变回缩回缩2-32-3个点个点减少突变减少突变 3-5 3-5 空间数据处理空间数据处理 数据变换问题q 数据变换：从一种数学状态转换到另一种数学状态v 坐标变换v 几何纠正v 投影变换q 数据重构：从一种数据格式转换到另一种数据格式v 矢量栅格v 栅格矢量解决空间数据的几何纠正和配准第三章第三章 空间数据的采集和处理空间数据的采集和处理3-5 3-5

8、 空间数据处理空间数据处理第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理变换公式ybyxax00ymyxmxcossinsincosyxyyxx3-5 3-5 空间数据处理空间数据处理第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理一、图幅数据的坐标变换一、图幅数据的坐标变换仿射变换公式4、仿射变换、仿射变换 是坐标系的平移、比例、旋转变换的综合变换是坐标系的平移、比例、旋转变换的综合变换 原坐标原坐标 O(x,y)仿射变换后坐标仿射变换后坐标 O(x,y)比例系数比例系数 m、n 平移距离平移距离 a、b 旋转角度旋转角度 xOx=ynxmbyynxmax)cos()sin()

9、sin()cos(00ybxbbyyaxaax2102103-5 3-5 空间数据处理空间数据处理第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理一、图幅数据的坐标变换一、图幅数据的坐标变换4、仿射变换、仿射变换 在实践中，地图的变形实际上可以引起坐标的平移、比例、旋转变形的综合结果，而这种综合变形的平移量、旋转角度、比例大小并不知道，因此可以采用上面的仿射变换来纠正地图变形，使变形后的坐标(x、y)还原为变形前的坐标(x、y)。为了获得仿射变换公式，需要确定公式中的 6 个参数。可以利用不在一条直线上的三个控制点的已知坐标值，带入上式，求得 6 个参数。ybxbbyyaxaax2102

10、103-5 3-5 空间数据处理空间数据处理二、地图投影变换二、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)第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理 地图投影变换指两种不同地图投影系之地图投影变换指两种不同地图投影系之间的变换。假定间的变换。假定原图点原图点的坐标为的坐标为x,y(称为旧坐称为旧坐标标)，新图点新图点的坐标为的坐标为X，Y(称为新坐标称为新坐标)，则，则由旧坐标变换为新坐标的基本方程式为：由旧坐标变换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),(),(),(),(2211

11、gYyxfgXyxf3-5 3-5 空间数据处理空间数据处理2 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（对同一点在两种投影中均已知其坐标的点），采用插值法、种投影中均已知其坐标的点），采用插值法、多项式逼近的方法，即用多项式逼近的方法，即用数值变换法数值变换法来建立来建立两投影间的变换关系式。两投影间的变换关系式。第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理例如，采用例如，采用二元二次多项式二元二次多项式进行变换进行变换:通过选择通过选择6个以上个以上的两种投影之间的共同点，进行的两种投影之间的共同点，进行系数解算系数解算。3-5 3-5

12、空间数据处理空间数据处理五、空间数据的转换（重构）空间数据的转换指空间数据格式的转变，包括：q 相同数据结构不同组织形式间的转换 q 不同GIS软件数据格式的转换q 不同数据结构间的转换 第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理3-5 3-5 空间数据处理空间数据处理1.不同GIS系统数据的相互转变 GIS软件 内部数据文件 外部交换文件 MapInfo .tab .mid ArcInfo .shp .e00 AutoCAD .dwg .dxf GISGIS系统系统A A内部文件内部文件GISGIS系统系统A A外部交换文件外部交换文件GISGIS系统系统B B外部交换文件外部交

13、换文件GISGIS系统系统A A内部文件内部文件GISGIS系统系统A A内部文件内部文件标准空间数据标准空间数据交换文件交换文件GISGIS系统系统A A内部文件内部文件矢量点的栅格转换 矢量点落在哪个栅格中，那个珊格即代表该矢量点，其行列坐标（i，j）为：xmin第三章第三章 空间数据的采集与处理空间数据的采集与处理2 2、矢量向栅格转换、矢量向栅格转换(X,Y)矢量线段的栅格转换q矢量线段由直线元素构成，而直线由相邻的两点连接而成。所以，线段的转换可以分解为短小直线的转换，而直线的转换由直线两端点及其所跨越的区间确定。(Y2-Y1)/(X2-X1)1(Y2-Y1)/(X2-X1)1(Y2

14、-Y1)/(X2-X1)1q 水平线的方程：q 线段L的方程：)(212122xxxxyyyy),(22ji),(22yx),(11ji),(11yx1.,2,1,0)(1212maxinyniyyn212122)(xyyxxyyxnn=0n=0Y Yy ymaxmaxX xX xmax max n=1n=1n=2n=2n=n=11i矢量多边形数据的栅格转换 多边形是由线构成的，但不能以边界线的栅格表示来表达多边形，因为边界线的栅格表示表达的只是线段的属性，而表示多边形面域的属性。多边形的栅格转换一般采用内部点扩散算法、扫描法等。3、栅格向矢量的转换栅格点的矢量化 第三章第三章 空间数据的采集

15、与处理空间数据的采集与处理栅格原点（栅格原点（X X0 0,Y,Y0 0）Y YX XY YX X（I I5 5,J,J7 7）Y0.5)(IYyX0.5)(JXx00线状栅格影像的矢量化 处理过程：1.二值化；2.细化；3.跟踪跟踪 跟踪的目的是将经细化处理后的栅格数据，整理为从结点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储特征栅格点中心的坐标（作为线段的结点或中间点）。跟踪时，从图幅的左上角开始，先找到起始点；然后，从起始点开始，按顺时针或逆时针方向，根据八个邻域进行搜索，依次跟踪相邻点。并记录结点坐标，然后搜索闭曲线，直到完成全部栅格数据的矢量化。3.6 空间数据的质量l数据质量的基本概念

16、l空间数据质量问题的来源l空间数据质量控制3.6.1 数据质量的基本概念l准确性（Accuracy）l精度（Precision）l空间分辨率（Spatial Resolution）l比例尺（Scale）l误差（Error）l不确定性（Uncertainty）准确性（Accuracy）l记录值（测量或观察值、计算值、估计值）与它的真实值之间的接近程度。l准确度高，是指系统误差较小，这时测量数据的平均值偏离真值较少。l单个的观察或测量的准确性的估计可以通过与可获得的最准确的测量值进行比较。l准确性可用误差来衡量。已知两点距离真值1000公里，测量均值1001公里，误差1公里。精度（Precisio

17、n）l对现象描述的详细程度 l精度低的数据并不一定准确度也低 精度高的数据并不一定准确度也高 例如：真值 1304 精度 0.01的测量值 1308.75 精度 1 的测量值 1305l超出一个测量仪器的已知准确度的高精度数字在效率上是冗余的。例如：误差 0.1 则 精度超过 0.1（如 0.09、0.08.）的数据是冗 余的误差（Error）l记录值（测量或观察值）与它的真实值之间的差值。l偶然误差：同一条件下多次测量的值的差异；偶然误差反映测 量值的精度；当测量次数无限增多的情况下，其均 值的偶然误差趋于零 l系统误差：偶然误差为零的测量值与真值的差指l测量误差为偶然误差与系统误差之和不确

18、定性（Uncertainty）l空间位置的不确定性：指GIS中某一被描述物体与其地理上真实物体位置上的差别。l属性不确定性：指某一物体在GIS中被描述的属性与其真实的属性之差别。l时域不确定性：指在描述地理现象时，时间描述上的差错。l数据的不完整性：指对于给定的目标，GIS没有尽可能完全地表达该物体。空间分辨率（Spatial Resolution）l分辨率是两个可测量数值之间最小的可辨识的差异。如果分辨率为 0.01，下面两个数值可辨识吗？13.03/13.035l空间分辨率可以看作是能够记录变化的最小距离。地图上能够分离的两点间的最小距离，小于分辨率的距离在地 图上无法表示。l人的视觉分辨

19、率和设备物理分辨率之间存在差异。在数字化地图上的空间分辨率可以大大高于人的视觉分辨率，通过放大，可以看到更细节的东西；而视觉分辨不清的并不等于数字化地图的空间分辨率低。比例尺（Scale）l比例尺是地图上一个记录的距离和它所表现的“真实世界”距离之间的比例。地图的比例尺将决定地图上一条线的长度所表现的地面的距离 地面实际距离=图上距离 /比例尺l地图上，能够表现的最小线宽所代表的实际距离，就是该地图的空间分辨率。例如 1：10000地图上，如果 0.05mm是最小线宽，其代表的实际距离 0.5 m就是地图的空间分辨率3.6.2 空间数据质量问题的来源l空间现象自身存在的不稳定性l空间现象的表达

20、l空间数据处理中的误差l空间数据使用中的误差 空间数据的形式表达到空间数据的生成过程；空间数据的处理变换过程 空间数据的应用过程。空间现象自身存在的不稳定性l空间现象在空间上的不确定性：指在空间位置分布上的不确定性变化l空间现象在时间上的不确定性：指在时间段上的游移性l空间现象在属性上的不确定性：表现为属性类型划分的多样性，非数值型属性值表达的不精确性空间现象的表达l主观因素：对地理现象的抽象表达过程受到人的认识的影响；数据采集中的测量方法以及测量精度的选择等受到人类自身的认识和表达的影响l客观因素：用于获取各种原始数据的各种测量仪器都有一定的设计精度空间数据处理中的误差l投影变换l地图数字化

21、和扫描后的矢量化处理l数据格式转换l数据抽象l建立拓扑关系l数据叠加操作和更新l数据集成处理l数据的可视化表达l数据处理过程中误差的传递和扩散空间数据使用中的误差l数据的解释：对于同一空间数据来说，不同用户对它的内容的解释和理解可能不同 如何理解 建筑物面积 200平方米？l缺少数据的说明：缺少对某一地区不同来源的空间数据的说明 例如，表达土地使用类型分布的空间数据必须有数据采集时间的说明。3.6.3 空间数据质量控制l传统的手工方法(人工比较方法)l元数据方法(通过元数据了解跟踪数据的形成过程)l地理相关法 数据质量控制是个复杂的过程，要控制数据质量应从数据质量产生和扩散的所有过程和环节入手，分别用一定的方法减少误差。空间数据质量控制常见的方法有：