地理信息系统导论.ppt

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1、地理信息系统导论第六章空间数据获取1．地图数字化1．1概述随着技术的发展，人们对地图的要求进一步提高。由于传统纸地图效率、速度和精度很低，因此难以适应现代和未来科技发展。而通过GIS工具，可以把纸地图经过一系列处理而转换成可以在屏幕上显示的电子化地图，可以满足人们使用地图的新的要求。矢量电子地图定义：当纸地图经过计算机图形图像系统光——电转换量化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件，这种与纸地图相对

2、应的计算机数据文件称为矢量化电子地图。1．地图数字化矢量电子地图优点：计算距离和标注地名符号快速准确；可对地图局部放大、全图缩小和移动显示、漫游功能很强；分层显示地图；可以以图元为单位进行信息编缉修改，人机交互画线标注符号文字，删除地图上多余的信息；1．地图数字化矢量电子地图优点：可以通过计算机网络进行电子地图传递，提供信息共享，传递的速度快，保密性强；如果能有效解决地图符号自动分割和识别问题，则能实现地图的智能矢量化。相同信息量下文件相对要小，图越复杂表现越明显；1．地图数字化1．2地图数据类型1）空间数据（

3、或图形数据）空间数据是构成地图内容要素的几何图形。为表示这些要素在二维平面上空间图形的定位特征，常用一对平面直角坐标（X,Y）来表示，这种地图数据称为矢量数据；或用其通过栅格单元的左下角坐标（行和列）来表示，称此为栅格数据。地图要素图形大致可以分为点、线、面三种基本类型。1．地图数字化2）属性数据语义数据又称为非几何数据，包括定性数据和定量数据。定性数据用来描述要素的分类或对要素进行标名。定量数据是说明要素的性质、特征或强度的，例如距离、面积、人口、产量、收人、流速，以及温度和高程等．1．地图数字化1．3数字化

4、仪数字化1．3．1手扶跟踪数字化尽管手扶跟踪数字化工作量非常繁重，但是它仍然是目前最为广泛采用的将已有地图数字化的手段。利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标。其具体的输入方式与地理信息系统软件的实现有关。1．地图数字化(a)距离流方式：当前接收的点与上一点距离超过一定阈值，才记录该点；(b)时间流方式：按照一定时间间隔对接收的点进行采样。1．地图数字化图6-1：距离流方式和时间流方式1．地图数字化采用时间流方式录入时，一个优点是当录入曲线比较平滑时，录入人员往往移动游标比较快，这样记录

5、点的数目少；而曲线比较弯曲时，游标移动较慢，记录点的数目就多。而采用距离流方式时，容易遗漏曲线拐点，从而使曲线形状失真。所以在保证曲线的形状方面，时间流方式要优于距离流方式。1．地图数字化其它的矢量数据录入方式：1）其它数据转换：其它格式数据的转换包括三种情形：（1．1）其它矢量格式数据（2．2）坐标数据（2．3）位置描述信息2）键盘录入：3）鼠标录入：4）其它定点测量设备：1．地图数字化表6-1：测站信息表（部分）6-2：企业员工信息表（部分）1．地图数字化1．3．2曲线离散化算法在数字化过程中，需要对曲线进

6、行采样简化，即在曲线上取有限个点，将其变为折线，并且能够在一定程度上保持原有的形状。下面介绍Douglas-Peucker算法（图6-2）。1）在曲线首尾两点A、B之间连接一条直线段AB，该直线称为曲线的弦；2）得到曲线上离该直线段距离最大的点C，并计算其与AB的距离d；3）比较该距离与预先给定阈值ε的大小，如果小于ε，则将该直线段作为曲线的近似，该段曲线处理完毕；4）如果距离大于阈值，则用C将曲线分为两段AC和BC，并分别对两段曲线进行1-3步的处理。5）当所有曲线都处理完毕后，依次连接各个分割点形成的折线，

7、即可以作为曲线的近似。很明显，该算法是一个递归算法。1．地图数字化图6-2：曲线的离散算法1．地图数字化1．4扫描矢量化及常用算法1．4．1扫描矢量化以及处理流程由于手扶跟踪数字化需要大量的人工操作，使得它成为以数字为主体的应用项目瓶颈。扫描技术的出现无疑为空间数据录入提供了有力的工具。常见的地图扫描处理的过程如图6-3所示。1．地图数字化图6-3：地图信息处理流程图在扫描后处理中，需要进行栅格转矢量的运算，一般称为扫描矢量化过程。1．地图数字化将栅格图像转换为矢量地图一般需要以下一系列步骤：1）图像二值化（T

8、hreshold）2）平滑（Smooth）3）细化4）链式编码5）矢量线提取1．地图数字化1．4．2图像拼接/裁剪1）图像拼接以两相邻地图图像的部分重叠区为基础，把它们合成为一幅整图的过程叫做图像拼接，分上下拼接和左右拼接。以左右拼接为例，取左图右边缘一个矩形区域A，取右图左边缘一个矩形区域B，如果A和B有一定的重叠区，可以利用计算机实现自动的匹配，其拼接算法如下：1．地图数字化（1．