地理信息系统第四章 空间数据的处理

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1、第四章空间数据的处理    本章概述：通过前面的课程，我们学习了GIS的数据源、数据结构、数据模型、数据编码、数据质量控制等等有关GIS数据的基本知识。由于数据获取方法的不同和对数据用途的不同要求，我们所采集的GIS数据往往存在问题、错误或者不符合用途要求的情况，这些数据必须通过数据处理才能达到应用的要求。本章将介绍空间数据处理的基本内容、途径和算法。§4.1矢量数据拓扑关系的自动建立    矢量数据拓扑关系在空间数据的查询与分析中非常重要，矢量数据拓扑关系自动建立的算法是GIS中的关键算法之一，这里介绍其实现的基本

2、步骤和要点。§4.2矢量数据的图形编辑    图形编辑是纠正数据采集错误的重要手段，其基本的功能要求是：具有友好的人机界面；具有对几何数据和属性编码的修改功能；具有分层显示和窗口功能。图形编辑的关键是点、线、面的捕捉。§4.3空间数据的坐标变换    图形编辑只能消除数字化产生的明显误差，而图纸变形产生的误差难以改正，因此要进行几何纠正。几何纠正常用的有高次变换、二次变换和仿射变换。§4.4空间数据的压缩处理    矢量数据压缩的目的是删除冗余数据，减少数据的存贮量，节省存贮空间，加快后继处理的速度。矢量方法有道格拉

3、斯——普克法(Douglas—Peucker)、垂距法、光栏法、并对几种方法进行比较。栅格数据的压缩包括直接栅格编码、游程长度（行程）编码、四叉树编码。§4.5空间数据的结构变换    介绍矢量——栅格转换和栅格——矢量转换。矢量─栅格转换有线的栅格化方法、和面(多边形)的栅格化方法。线的栅格化方法包括DDA法(数字微分分析法)、Bresenham算法。面(多边形)的栅格化方法包括内部点扩散法、扫描法、和边填充算法。栅格数据到矢量数据转换的一般过程可描述为：二值化、二值图像的预处理、细化、追踪、拓扑化。§4.6空间数

4、据的插值方法    在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程称为内插；在已观测点的区域外估算未观测点的数据的过程称为外推。常用的内插方法有：边界内插、趋势面分析、局部内插、移动平均法。§4.7图像数据的处理方法    一幅图像经过生成、复制、扫描、传输、变换后，由于多种因素的影响，图像的质量不能满足要求，这时就需要进行图像增强处理。图像增强的目的是改善图像的效果，以更适应人眼的观察或计算机的处理。基本的图像增强方法有：灰度级的修整、空域处理、频域处理。§4.8空间数据的更新处理    GIS的生命力将最终取决于其空

5、间数据库的现势性，遥感数据是GIS的重要信息源和数据更新的手段。全球卫星定位系统(GPS)作为一种新型的定位数据的采集和更新手段，具有高精度、高效益、全天候、低成本、高灵活性、实时性等特有的优势，因而在GIS中具有重要的应用价值。§4.1矢量数据拓扑关系的自动建立    矢量数据拓扑关系在空间数据的查询与分析中非常重要，矢量数据拓扑关系自动建立的算法是GIS中的关键算法之一，下面介绍其实现的基本步骤和要点。矢量数据自动拓扑的步骤可分为以下几部分：一、链的组织    找出在链的中间相交，而不是在端点相交的情况，自动切成

6、新链；把链按一定顺序存储，然后把链按顺序编号。二、结点匹配    结点匹配是指把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取多个端点的平均值。三、检查多边形是否闭合    检查多边形是否闭合可以通过判断一条链的端点是否有与之匹配的端点来进行。四、建立多边形    建立多边形是矢量数据自动拓扑中最关键的部分，由于其算法比较复杂。先介绍了几个基本概念：顺时针方向构多边形、最靠右边的链、多边形面积的计算，然后介绍其实现的过程。五、岛的判断    论述多边形之间的一种关系。岛的判断即指找出多边形互相包含的情况，也即寻找多边形

7、的连通边界。六、确定多边形的属性    多边形以内点标识。内点的属性常赋于多边形。 矢量数据拓扑关系在空间数据的查询与分析中非常重要，矢量数据拓扑关系自动建立的算法是GIS中的关键算法之一，下面介绍其实现的基本步骤和要点。矢量数据自动拓扑的步骤可分为以下几步：一、链的组织    找出在链的中间相交(图4-1-1左图)，而不是在端点相交(图4-1-2右图)的情况，自动切成新链；把链按一定顺序存储，如按最大或最小的x或y坐标的顺序，这样查找和检索都比较方便，然后把链按顺序编号。 图4-1-1二、结点匹配    结点匹配是

8、指把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取多个端点的平均值，如图4-1-2。然后，对结点顺序编号。 图4-1-2三、检查多边形是否闭合    检查多边形是否闭合可以通过判断一条链的端点是否有与之匹配的端点来进行。如图4-1-3，弧a的端点P没有与之匹配的端点，因此无法用该条链与其它链组成闭合多边形。多边形不闭合的原因可能是由于结点匹配限差