1、土地信息系統(tǒng)LIS第五章第五章 土地信息處理土地信息處理5-15-1 坐標變換坐標變換5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯5-5-3 3 拓撲關(guān)系的自動建立拓撲關(guān)系的自動建立5-4 5-4 圖形的裁剪、合并圖形的裁剪、合并5-65-6空間插值空間插值5-5 5-5 數(shù)據(jù)壓縮與光滑數(shù)據(jù)壓縮與光滑一、編輯操作一、編輯操作二、關(guān)鍵算法二、關(guān)鍵算法一、點線拓撲關(guān)系自動建立一、點線拓撲關(guān)系自動建立二、多邊形拓撲關(guān)系自動建立二、多邊形拓撲關(guān)系自動建立一、圖形的裁剪一、圖形的裁剪二、圖形的合并二、圖形的合并一、邊界內(nèi)插一、邊界內(nèi)插二、趨勢面分析二、趨勢面分析三、局部內(nèi)插三、局部內(nèi)插四、移動平均法四、移動平均法一

2、、數(shù)據(jù)壓縮一、數(shù)據(jù)壓縮二、曲線光滑二、曲線光滑二、幾何糾正二、幾何糾正 一、圖幅數(shù)據(jù)的坐標變換一、圖幅數(shù)據(jù)的坐標變換三、地圖投影變換三、地圖投影變換 土地信息系統(tǒng)LIS一、圖幅數(shù)據(jù)的坐標變換一、圖幅數(shù)據(jù)的坐標變換(P112)(P112)1、比例尺變換、比例尺變換：乘系數(shù)：乘系數(shù)2、變形誤差糾正、變形誤差糾正： 通過控制點利用高次變換、二次變換和仿射變換加以改正通過控制點利用高次變換、二次變換和仿射變換加以改正3、坐標旋轉(zhuǎn)和平移、坐標旋轉(zhuǎn)和平移 即數(shù)字化坐標變換，利用仿射變換改正。即數(shù)字化坐標變換，利用仿射變換改正。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-1 5-1 坐標變換坐標變換( (

3、一一) )幾何變換幾何變換 （二）投影變換：（二）投影變換： 三種方法。三種方法。土地信息系統(tǒng)LIS二、幾何二、幾何變換變換 其中其中A A、B B代表二次以上高次項之和。上式是高次曲線方程，符合上式的變換稱為高代表二次以上高次項之和。上式是高次曲線方程，符合上式的變換稱為高次變換。式中有次變換。式中有1212個未知數(shù)個未知數(shù)，所以在進行高次變換時，需要有，所以在進行高次變換時，需要有6對以對以上上控制點的坐標和理論值，才能求出待定系數(shù)?？刂泣c的坐標和理論值，才能求出待定系數(shù)。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-1 5-1 坐標變換坐標變換1 1、高次變換、高次變換2 2、二次變換、

4、二次變換 當(dāng)當(dāng)不考慮不考慮高次變換方程中的高次變換方程中的A A和和B B時，則變成二次曲線方程，稱為二時，則變成二次曲線方程，稱為二次變換。二次變換適用于原圖有次變換。二次變換適用于原圖有非線性變形非線性變形的情況，至少需要的情況，至少需要5 5對對控制點的坐標及其理論值，才能解算待定系數(shù)。控制點的坐標及其理論值，才能解算待定系數(shù)。 土地信息系統(tǒng)LIS3 3、仿射變換、仿射變換 實質(zhì)是兩坐標系間的實質(zhì)是兩坐標系間的旋轉(zhuǎn)變換旋轉(zhuǎn)變換。設(shè)圖紙變形引起設(shè)圖紙變形引起x,yx,y兩個方向比例尺不同，當(dāng)兩個方向比例尺不同，當(dāng)x,y比例尺相同時比例尺相同時，為，為相似變換相似變換。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)

5、的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-1 5-1 坐標變換坐標變換特性：特性：直線變換后仍為直線；直線變換后仍為直線；平行線變換后仍為平行線；平行線變換后仍為平行線；不同方向上的長度比發(fā)生變化。不同方向上的長度比發(fā)生變化。 求解上式中的求解上式中的6個未知數(shù)個未知數(shù)，需不在一直線上的，需不在一直線上的3 3對對已已知控制點，由于誤差，需多余觀測，所以，用于圖幅定向知控制點，由于誤差，需多余觀測，所以，用于圖幅定向至少至少需要四對需要四對控制點?？刂泣c。土地信息系統(tǒng)LIS三、地圖投影變換三、地圖投影變換 1、解析變換法、解析變換法 1）反解變換法）反解變換法(又稱間接變換法又稱間接變換法) 第五章第五章 空間

6、數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-1 5-1 坐標變換坐標變換 假定假定原圖點的坐標為原圖點的坐標為x,y(稱為舊坐標稱為舊坐標)，新圖點的新圖點的坐標為坐標為X，Y(稱為稱為新坐標新坐標)，則由舊坐標變換為則由舊坐標變換為新坐標的基本方程式為：新坐標的基本方程式為：2）正解變換法）正解變換法(又稱直接變換法又稱直接變換法)土地信息系統(tǒng)LIS2 2、數(shù)值變換法、數(shù)值變換法 利用若干利用若干同名數(shù)字化點同名數(shù)字化點（對同一點在兩種投影中均（對同一點在兩種投影中均已知其坐標的點），采用插值法、有限差分法或多項式已知其坐標的點），采用插值法、有限差分法或多項式逼近的方法，即用逼近的方法，即用數(shù)值變換法數(shù)值

7、變換法來建立兩投影間的變換關(guān)來建立兩投影間的變換關(guān)系式。系式。 第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-1 5-1 坐標變換坐標變換例如，采用例如，采用二元三次多項式二元三次多項式進行變換進行變換: 通過選擇通過選擇10個以上個以上的兩種投影之間的共同點，并組成最小二乘法的條件式，的兩種投影之間的共同點，并組成最小二乘法的條件式，進行解算系數(shù)。進行解算系數(shù)。土地信息系統(tǒng)LIS5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯(P126)圖形編輯是一交互處理過程，圖形編輯是一交互處理過程， GISGIS具備的圖形編輯功能的要求是：具備的圖形編輯功能的要求是：1 1）具有）具有友好的人機界面友好的人機界面，即

8、操作靈活、易于理解、響應(yīng)迅速等；，即操作靈活、易于理解、響應(yīng)迅速等；2 2）具有對幾何數(shù)據(jù)和屬性編碼的）具有對幾何數(shù)據(jù)和屬性編碼的修改功能修改功能，如點、線、面的增加、刪除、，如點、線、面的增加、刪除、修改等；修改等；3 3）具有分層顯示和窗口操作功能具有分層顯示和窗口操作功能，便于用戶的使用。，便于用戶的使用。 第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理 圖形編輯又叫圖形編輯又叫數(shù)據(jù)編輯數(shù)據(jù)編輯、數(shù)字化編輯數(shù)字化編輯，是指對地圖資料數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進行編輯加工，其主要的目的是在改正數(shù)據(jù)差錯的是指對地圖資料數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進行編輯加工，其主要的目的是在改正數(shù)據(jù)差錯的同時，相應(yīng)地改正數(shù)字化資料的圖形

9、。同時，相應(yīng)地改正數(shù)字化資料的圖形。土地信息系統(tǒng)LIS一、編輯操作一、編輯操作1 1）結(jié)點吻合）結(jié)點吻合(Snap)(Snap) 或稱結(jié)點匹配、結(jié)點咬合，結(jié)點附和?；蚍Q結(jié)點匹配、結(jié)點咬合，結(jié)點附和。方法方法：A A、 結(jié)點移動結(jié)點移動，用鼠標將其它兩點移到另一點；，用鼠標將其它兩點移到另一點；B B、 鼠標拉框鼠標拉框，用鼠標拉一個矩形，落入該矩形內(nèi)的結(jié)點坐標通過求它們，用鼠標拉一個矩形，落入該矩形內(nèi)的結(jié)點坐標通過求它們的中間坐標匹配成一致；的中間坐標匹配成一致；C C、 求交點求交點，求兩條線的交點或其延長線的交點，作為吻合的結(jié)點；，求兩條線的交點或其延長線的交點，作為吻合的結(jié)點；D D、自

10、動匹配、自動匹配，給定一個，給定一個吻合容差吻合容差，或稱為咬合距，或稱為咬合距，在圖形數(shù)字化時或之后，在圖形數(shù)字化時或之后，將容差范圍內(nèi)的結(jié)點自動吻合成一點。將容差范圍內(nèi)的結(jié)點自動吻合成一點。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯 一般，若結(jié)點容差設(shè)置合理，大多數(shù)結(jié)點能夠吻合在一起，一般，若結(jié)點容差設(shè)置合理，大多數(shù)結(jié)點能夠吻合在一起，但有些情況還需要使用前三種方法進行人工編輯。但有些情況還需要使用前三種方法進行人工編輯。 1 1、結(jié)點的編輯、結(jié)點的編輯土地信息系統(tǒng)LIS2 2）結(jié)點與線的吻合）結(jié)點與線的吻合編輯的方法編輯的方法：A A、 結(jié)點移動結(jié)點移動，

11、將結(jié)點移動到線目標上。，將結(jié)點移動到線目標上。B B、 使用線段求交使用線段求交；C C、 自動編輯自動編輯，在給定容差內(nèi)，自動求交并吻合在一起。，在給定容差內(nèi)，自動求交并吻合在一起。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯A AB BD DC CE E 在數(shù)字化過程中，常遇到一個結(jié)點與一個線在數(shù)字化過程中，常遇到一個結(jié)點與一個線狀目標的中間相交。由于測量或數(shù)字化誤差，狀目標的中間相交。由于測量或數(shù)字化誤差，它不可能完全交于線目標上，需要進行編輯，它不可能完全交于線目標上，需要進行編輯，稱為結(jié)點與線的吻合。稱為結(jié)點與線的吻合。3 3）需要考慮兩種情況）需要考慮

12、兩種情況 A、 要求坐標一致要求坐標一致，而不建立拓撲關(guān)系；如，而不建立拓撲關(guān)系；如 高架橋（不需打斷，直接移動）高架橋（不需打斷，直接移動） B、 不僅坐標一致，且要建立之間的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系；如不僅坐標一致，且要建立之間的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系；如 道路交叉口（需要打斷）道路交叉口（需要打斷）無結(jié)點無結(jié)點有結(jié)點有結(jié)點土地信息系統(tǒng)LIS4 4）清除假結(jié)點（偽結(jié)點）清除假結(jié)點（偽結(jié)點）第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯 有些系統(tǒng)要將這種有些系統(tǒng)要將這種假結(jié)點清除掉假結(jié)點清除掉（如（如ARC/INFOARC/INFO），即將目標），即將目標A A 和和B B合并成一條，

13、使它們之間不存在結(jié)點合并成一條，使它們之間不存在結(jié)點; ; 但有些系統(tǒng)但有些系統(tǒng)并不要求清除假結(jié)點并不要求清除假結(jié)點，如，如Geostar,Geostar,因為它們因為它們并不影響空間查詢、分析和制圖。并不影響空間查詢、分析和制圖。由由僅有兩個僅有兩個線目標相關(guān)聯(lián)的結(jié)點成為線目標相關(guān)聯(lián)的結(jié)點成為假結(jié)點假結(jié)點。A AB B土地信息系統(tǒng)LIS2 2、圖形編輯、圖形編輯 包括用鼠標增加或刪除一個點、線、面實體，移動、旋轉(zhuǎn)一個包括用鼠標增加或刪除一個點、線、面實體，移動、旋轉(zhuǎn)一個點、線、面實體。點、線、面實體。1）刪除和增加一個頂點）刪除和增加一個頂點 刪除頂點刪除頂點，在數(shù)據(jù)庫中不用整體刪除與目標有

14、關(guān)的數(shù)據(jù)，只是，在數(shù)據(jù)庫中不用整體刪除與目標有關(guān)的數(shù)據(jù)，只是在原來存儲的位置重寫一次坐標，拓撲關(guān)系不變。在原來存儲的位置重寫一次坐標，拓撲關(guān)系不變。 增加頂點增加頂點，則操作和處理都要復(fù)雜。不能在原來的存儲位置上，則操作和處理都要復(fù)雜。不能在原來的存儲位置上重寫，需要給一個新的目標標識號，在新位置上重寫，而將原來重寫，需要給一個新的目標標識號，在新位置上重寫，而將原來的目標刪除，此時需要做一系列處理，調(diào)整空間拓撲關(guān)系。的目標刪除，此時需要做一系列處理，調(diào)整空間拓撲關(guān)系。2）移動一個頂點）移動一個頂點 移動頂點只涉及某個點的坐標，不涉及拓撲關(guān)系的維護，較簡移動頂點只涉及某個點的坐標，不涉及拓撲關(guān)

15、系的維護，較簡單。單。3）刪除一段弧段）刪除一段弧段 復(fù)雜，先要把原來的弧段打斷復(fù)雜，先要把原來的弧段打斷,存儲上原來的弧段實際被刪除，存儲上原來的弧段實際被刪除，拓撲關(guān)系需要調(diào)整和變化拓撲關(guān)系需要調(diào)整和變化.第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯j jk kj jk ka ab bL3L3L1L1L2L2土地信息系統(tǒng)LIS3 3、數(shù)據(jù)檢查與清理、數(shù)據(jù)檢查與清理 數(shù)據(jù)檢查指拓撲關(guān)系的檢查數(shù)據(jù)檢查指拓撲關(guān)系的檢查，結(jié)點是否匹配，是否存在懸掛弧段，多邊形是否封閉，結(jié)點是否匹配，是否存在懸掛弧段，多邊形是否封閉，是否有假結(jié)點。是否有假結(jié)點。 要求系統(tǒng)能將有錯誤或不

16、正確的拓撲關(guān)系的點、線和面用不同的顏色和符號表示要求系統(tǒng)能將有錯誤或不正確的拓撲關(guān)系的點、線和面用不同的顏色和符號表示出來，以便于人工檢查和修改。出來，以便于人工檢查和修改。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯 數(shù)據(jù)清理數(shù)據(jù)清理則是用自動的方法清除空間數(shù)據(jù)的錯誤則是用自動的方法清除空間數(shù)據(jù)的錯誤. . 例如給定一個結(jié)點吻合的容差使該容差范圍內(nèi)的結(jié)點自動吻合在一起，并建立例如給定一個結(jié)點吻合的容差使該容差范圍內(nèi)的結(jié)點自動吻合在一起，并建立拓撲關(guān)系。給定懸掛弧段容差，將小于該容差的短弧自動刪除。在拓撲關(guān)系。給定懸掛弧段容差，將小于該容差的短弧自動刪除。在Arc

17、/infoArc/info中用中用Data Clean Data Clean 命令，在命令，在GeostarGeostar中選擇整體結(jié)點匹配菜單。中選擇整體結(jié)點匹配菜單。 4 4、撤消與恢復(fù)編輯、撤消與恢復(fù)編輯 Undo,RedoUndo,Redo功能是必要的。但功能的實現(xiàn)是困難的。當(dāng)撤消編輯，即恢復(fù)目標，功能是必要的。但功能的實現(xiàn)是困難的。當(dāng)撤消編輯，即恢復(fù)目標，要恢復(fù)目標的標識和坐標、拓撲關(guān)系。這一處理過程相當(dāng)復(fù)雜要恢復(fù)目標的標識和坐標、拓撲關(guān)系。這一處理過程相當(dāng)復(fù)雜. . 因此，有些因此，有些GISGIS不在圖形編輯時實時建立和維護拓撲關(guān)系，如不在圖形編輯時實時建立和維護拓撲關(guān)系，如Ar

18、c/InfoArc/Info等，而在等，而在圖形編輯之后，發(fā)圖形編輯之后，發(fā)Clean Clean 或或BuildBuild命令重新建立拓撲關(guān)系。這樣，在每次進行任何命令重新建立拓撲關(guān)系。這樣，在每次進行任何一次編輯，都要重新一次編輯，都要重新Clean Clean 或或BuildBuild，對用戶不便。，對用戶不便。N1N1N2N2A2A2N1N1N2N2A2A2土地信息系統(tǒng)LIS二、關(guān)鍵算法二、關(guān)鍵算法(P126)可設(shè)一可設(shè)一捕捉半徑捕捉半徑D(D(通常為通常為3 35 5個象素，這主要由屏幕的分辯率和屏幕的尺寸決定個象素，這主要由屏幕的分辯率和屏幕的尺寸決定) )。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)

19、的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯1 1、點的捕捉、點的捕捉設(shè)光標點為設(shè)光標點為S(x,y)S(x,y)，某一點狀要素的坐標為某一點狀要素的坐標為A(XA(X，Y)Y)若若S S和和A A的的距離距離d d小于小于D D則認為捕捉則認為捕捉成功成功，即認為，即認為找到找到的點是的點是A A，否則，否則失敗失敗，繼續(xù)搜索其它點。，繼續(xù)搜索其它點。乘方運算影響了搜索的速度，因此，把距離乘方運算影響了搜索的速度，因此，把距離d d的計算改為：的計算改為：捕捉范圍由捕捉范圍由圓改為矩形圓改為矩形，這可，這可大大加快大大加快搜索速度。搜索速度。 土地信息系統(tǒng)LIS2、線的捕捉、線的捕捉

20、 設(shè)光標點坐標為設(shè)光標點坐標為S(x,y)S(x,y)，D D為捕捉半徑，線的為捕捉半徑，線的坐標為坐標為(x1,y1),(x2,y2),(x1,y1),(x2,y2),(xn,yn)(xn,yn)。通過計算。通過計算S S到該線的每個直線段的距離到該線的每個直線段的距離d d。. . 若若min(d1,d2,min(d1,d2,dn-1)dn-1)D D，則認為光標，則認為光標S S捕捉到捕捉到了該條線，否則為未捕捉到。了該條線，否則為未捕捉到。 加快線捕捉的速度的方法：加快線捕捉的速度的方法：1 1）在實際的捕捉中，可每計算一個距離在實際的捕捉中，可每計算一個距離didi就進行就進行一次比

21、較，若一次比較，若didiD D，則捕捉成功，不需再進行下，則捕捉成功，不需再進行下面直線段到點面直線段到點S S的距離計算了。的距離計算了。2 2）把不可能被光標捕捉到的線，用簡單算法去除。把不可能被光標捕捉到的線，用簡單算法去除。3 3）對于線段也采用類似的方法處理。對于線段也采用類似的方法處理。4 4）簡化距離公式：簡化距離公式： 點點S(x,y)S(x,y)到直線段到直線段(x1,y1),(x2,y2)(x1,y1),(x2,y2)的距離的距離d d的的計算公式為：計算公式為： 第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯簡化為：簡化為：土地信息系統(tǒng)LIS

22、3 3、面的捕捉、面的捕捉 實際上就是判斷光標點實際上就是判斷光標點S(x,y)S(x,y)是否在多邊形內(nèi)，若在多是否在多邊形內(nèi)，若在多邊形內(nèi)則說明捕捉到。邊形內(nèi)則說明捕捉到。 判斷點是否在多邊形內(nèi)的算法主要有判斷點是否在多邊形內(nèi)的算法主要有垂線法垂線法或或轉(zhuǎn)角法。轉(zhuǎn)角法。 垂線法垂線法的基本思想是從光標點引垂線的基本思想是從光標點引垂線( (實際上可以是任意實際上可以是任意方向的射線方向的射線) )，計算與多邊形的交點個數(shù)。，計算與多邊形的交點個數(shù)。 若交點個數(shù)為奇數(shù)則說明該點在多邊形內(nèi)；若交點個數(shù)若交點個數(shù)為奇數(shù)則說明該點在多邊形內(nèi)；若交點個數(shù)為偶數(shù)，則該點在多邊形外。為偶數(shù)，則該點在多邊

23、形外。 加快速度的方法：加快速度的方法：1 1）找出該多邊形的外接矩形，若光標點落在該矩形中，才找出該多邊形的外接矩形，若光標點落在該矩形中，才有可能捕捉到該面，否則放棄對該多邊形的進一步計算和有可能捕捉到該面，否則放棄對該多邊形的進一步計算和判斷。判斷。2 2）對不可能有交點的線段應(yīng)通過簡單的坐標比較迅速去除。對不可能有交點的線段應(yīng)通過簡單的坐標比較迅速去除。3 3）運用計算交點的技巧。運用計算交點的技巧。 第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-2 5-2 圖形編輯圖形編輯土地信息系統(tǒng)LIS1 1、鏈的組織、鏈的組織1 1）找出在鏈的中間相交的情況，自動切成新鏈；）找出在鏈的中間相交

24、的情況，自動切成新鏈；2 2）把鏈按一定順序存儲，并把鏈按順序編號。）把鏈按一定順序存儲，并把鏈按順序編號。2 2、結(jié)點匹配、結(jié)點匹配1 1） 把一定限差內(nèi)的鏈的端點作為一個結(jié)點，其坐標值取把一定限差內(nèi)的鏈的端點作為一個結(jié)點，其坐標值取多個端點的平均值。多個端點的平均值。2 2）對結(jié)點順序編號。）對結(jié)點順序編號。 3 3、檢查多邊形是否閉合、檢查多邊形是否閉合通過判斷一條鏈的端點是否有與之匹配的端點來進行通過判斷一條鏈的端點是否有與之匹配的端點來進行. .5-3 5-3 拓撲關(guān)系的自動建立拓撲關(guān)系的自動建立第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理多邊形不閉合的原因：多邊形不閉合的原因：1 1

25、）由于結(jié)點匹配限差的問題，造成應(yīng)匹配的端由于結(jié)點匹配限差的問題，造成應(yīng)匹配的端點未匹配；點未匹配；2 2）由于數(shù)字化誤差較大，或數(shù)字化錯誤，這些由于數(shù)字化誤差較大，或數(shù)字化錯誤，這些可以通過圖形編輯或重新確定匹配限差來確定?？梢酝ㄟ^圖形編輯或重新確定匹配限差來確定。3 3）還可能這條鏈本身就是懸掛鏈，不需參加多還可能這條鏈本身就是懸掛鏈，不需參加多邊形拓撲，這種情況下可以作一標記，使之不參邊形拓撲，這種情況下可以作一標記，使之不參加下一階段拓撲建立多邊形的工作。加下一階段拓撲建立多邊形的工作。土地信息系統(tǒng)LIS4 4、建立多邊形、建立多邊形 1 1）概念）概念a a、順時針方向構(gòu)多邊形、順時針

26、方向構(gòu)多邊形：指多邊形是在鏈的右側(cè)。：指多邊形是在鏈的右側(cè)。b b、最靠右邊的鏈、最靠右邊的鏈：指從鏈的一個端點出發(fā)，在這條：指從鏈的一個端點出發(fā)，在這條鏈的方向上最右邊的第一條鏈，實質(zhì)上它也是左邊最鏈的方向上最右邊的第一條鏈，實質(zhì)上它也是左邊最近鏈。近鏈。a a的最右邊的鏈為的最右邊的鏈為d d c c、多邊形面積的計算、多邊形面積的計算 5-3 5-3 拓撲關(guān)系的自動建立拓撲關(guān)系的自動建立第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理 當(dāng)多邊形由順時針方向構(gòu)成時，面積為正；反之，面積為負。當(dāng)多邊形由順時針方向構(gòu)成時，面積為正；反之，面積為負。土地信息系統(tǒng)LIS2 2）建立多邊形的基本過程）建立

27、多邊形的基本過程 1 1 順序取一個結(jié)點為起始結(jié)點，取完為止；取過該結(jié)點的任一條鏈作為起始鏈。順序取一個結(jié)點為起始結(jié)點，取完為止；取過該結(jié)點的任一條鏈作為起始鏈。2 2 取這條鏈的另一結(jié)點，找這個結(jié)點上，靠這條鏈最右邊的鏈，作為下一條鏈。取這條鏈的另一結(jié)點，找這個結(jié)點上，靠這條鏈最右邊的鏈，作為下一條鏈。3 3 是否回到起點：是，已形成一多邊形，記錄之，并轉(zhuǎn)是否回到起點：是，已形成一多邊形，記錄之，并轉(zhuǎn)4 4；否，轉(zhuǎn)；否，轉(zhuǎn)2 2。4 4取起始點上開始的，剛才所形成多邊形的最后一條邊作為新的起始鏈，轉(zhuǎn)取起始點上開始的，剛才所形成多邊形的最后一條邊作為新的起始鏈，轉(zhuǎn)2 2；若；若這條鏈已用過兩次

28、，即已成為兩個多邊形的邊，則轉(zhuǎn)這條鏈已用過兩次，即已成為兩個多邊形的邊，則轉(zhuǎn)1 1。5-3 5-3 拓撲關(guān)系的自動建立拓撲關(guān)系的自動建立第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理例：例：1 1從從P P1 1開始，起始鏈定為開始，起始鏈定為P P1 1P P2 2, ,從從P P2 2點算起，點算起，P P1 1P P2 2最右邊的最右邊的鏈為鏈為P P2 2P P5 5；從；從P P5 5算起，算起，P P2 2P P5 5最右邊最右邊 的鏈為的鏈為P P5 5P P1 1,.,. .形成的形成的多邊形為多邊形為P P1 1P P2 2P P5 5P P1 1。2 2從從P P1 1開始，以

29、開始，以P P1 1P P5 5為起始鏈，形成的多邊形為為起始鏈，形成的多邊形為P P1 1P P5 5P P4 4P P1 1。3 3從從P P1 1開始，以開始，以P P1 1P P4 4為起始鏈為起始鏈, ,形成的多邊形為形成的多邊形為P P1 1P P4 4P P3 3P P2 2P P1 1。4 4 這時這時P P1 1為結(jié)點的所有鏈均被使用了兩次，因而轉(zhuǎn)向下為結(jié)點的所有鏈均被使用了兩次，因而轉(zhuǎn)向下一個結(jié)點一個結(jié)點P P2 2，繼續(xù)進行多邊形追蹤，直至所有的結(jié)點取完。，繼續(xù)進行多邊形追蹤，直至所有的結(jié)點取完。共可追蹤出五個多邊形，即共可追蹤出五個多邊形，即A A1 1、A A2 2、

30、A A3 3、A A4 4、A A5 5。土地信息系統(tǒng)LIS5 5、島的判斷、島的判斷 找出多邊形互相包含的情況找出多邊形互相包含的情況. .1 1、計算所有多邊形的面積。、計算所有多邊形的面積。2 2、分別對面積為正的多邊形和面積為負的多邊形排序。、分別對面積為正的多邊形和面積為負的多邊形排序。3 3、從面積為正的多邊形中，順序取每個多邊形，取完為止。若負面積多邊形個數(shù)、從面積為正的多邊形中，順序取每個多邊形，取完為止。若負面積多邊形個數(shù)為為0 0，則結(jié)束。，則結(jié)束。4 4、找出該多邊形所包含的所有面積為負的多邊形，并把這些面積為負的多邊形加、找出該多邊形所包含的所有面積為負的多邊形，并把這

31、些面積為負的多邊形加入到包含它們的多邊形中，轉(zhuǎn)入到包含它們的多邊形中，轉(zhuǎn)3 3。正面積多邊形包含的負面積多邊形是關(guān)鍵正面積多邊形包含的負面積多邊形是關(guān)鍵. .1 1、找出所有比該正面積多邊形面積小的負面積多邊形。、找出所有比該正面積多邊形面積小的負面積多邊形。2 2、用外接矩形法去掉不可能包含的多邊形。即負面積多邊形的外接矩形不和該正、用外接矩形法去掉不可能包含的多邊形。即負面積多邊形的外接矩形不和該正面積多邊形的外接矩形相交或被包含時，則不可能為該正面積多邊形包含。面積多邊形的外接矩形相交或被包含時，則不可能為該正面積多邊形包含。3 3、取負面積多邊形上的一點，看是否在正面積多邊形內(nèi)，若在內(nèi)

32、，則被包含；若、取負面積多邊形上的一點，看是否在正面積多邊形內(nèi)，若在內(nèi)，則被包含；若在外，則不被包含。在外，則不被包含。 6 6、確定多邊形的屬性、確定多邊形的屬性多邊形以內(nèi)點標識。內(nèi)點與多邊形匹配后多邊形以內(nèi)點標識。內(nèi)點與多邊形匹配后, ,內(nèi)點的屬性常賦于多邊形內(nèi)點的屬性常賦于多邊形. . 5-3 5-3 拓撲關(guān)系的自動建立拓撲關(guān)系的自動建立第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理單多邊形被追蹤兩次單多邊形被追蹤兩次 p1p1p2p2p3p3p1,p2,p3, -p1,-p2,-p3,p1,p2,p3, -p1,-p2,-p3,土地信息系統(tǒng)LIS一、圖形的裁剪一、圖形的裁剪-開窗處理開窗處

33、理（P123P123） 1、概念、概念：指用戶以給定的空間范圍（窗口），進行空間數(shù)據(jù)的提取，包括窗指用戶以給定的空間范圍（窗口），進行空間數(shù)據(jù)的提取，包括窗口內(nèi)的空間實體及其屬性。口內(nèi)的空間實體及其屬性。2、方式、方式： 正窗正窗：提取窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)。：提取窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)。 開負窗開負窗：提取窗口外的數(shù)據(jù)子集。：提取窗口外的數(shù)據(jù)子集。 矩形窗和多邊形窗。矩形窗和多邊形窗。5-4 5-4 圖形的裁剪、合并圖形的裁剪、合并第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理二、二、圖圖形合并形合并-數(shù)據(jù)文件合并數(shù)據(jù)文件合并 一幅圖內(nèi)的多層數(shù)據(jù)合并在一起一幅圖內(nèi)的多層數(shù)據(jù)合并在一起; ; 或?qū)⑾噜彽亩喾鶊D的同一層

34、數(shù)據(jù)合并或?qū)⑾噜彽亩喾鶊D的同一層數(shù)據(jù)合并. . 涉及到空間拓撲關(guān)系的重建。對于多邊形，由于同一個目標在兩幅圖內(nèi)已形成獨立涉及到空間拓撲關(guān)系的重建。對于多邊形，由于同一個目標在兩幅圖內(nèi)已形成獨立的多邊形，合并時，需去除公共邊界，屬性合并，具體算法，刪去共同線段。的多邊形，合并時，需去除公共邊界，屬性合并，具體算法，刪去共同線段。 實際處實際處理過程是先刪除兩個多邊形，解除空間關(guān)系后，刪除公共邊，再重建拓撲。理過程是先刪除兩個多邊形，解除空間關(guān)系后，刪除公共邊，再重建拓撲。p pL1L1p p A AA Ap pL1L1p p A AA Ap pL1L1p p A AA A去除去除公共邊界公共邊界

35、屬性屬性合并合并土地信息系統(tǒng)LIS一、一、數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮（P133P133） 1、 DouglasDouglasPeuckerPeucker第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-5 5-5 數(shù)據(jù)壓縮與光滑數(shù)據(jù)壓縮與光滑圖形顯示輸出圖形顯示輸出數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮光滑光滑矢量數(shù)據(jù)壓縮矢量數(shù)據(jù)壓縮柵格數(shù)據(jù)壓縮柵格數(shù)據(jù)壓縮 壓縮效果好，但必須在對壓縮效果好，但必須在對整條曲線數(shù)字化完成后才能整條曲線數(shù)字化完成后才能進行，且計算量較大；進行，且計算量較大；土地信息系統(tǒng)LIS2 2、垂距法、垂距法每次順序取曲線上的每次順序取曲線上的三個點三個點，計算，計算中間中間點點與其它兩點連線

36、的與其它兩點連線的垂線距離垂線距離d d，并與，并與限差限差D D比較。若比較。若d dD D，則中間點，則中間點去掉去掉；若若d dD D，則中間點，則中間點保留保留。然后順序取下。然后順序取下三個點繼續(xù)處理，直到這條線結(jié)束。三個點繼續(xù)處理，直到這條線結(jié)束。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-5 5-5 數(shù)據(jù)壓縮與光滑數(shù)據(jù)壓縮與光滑 3、光欄法、光欄法 定義一個定義一個扇形區(qū)域扇形區(qū)域，通過判斷曲線上的點在扇形外還是在，通過判斷曲線上的點在扇形外還是在扇形內(nèi)，確定保留還是舍去。扇形內(nèi)，確定保留還是舍去。壓縮算法好，可在數(shù)字化時實時處理，每次判斷下一個數(shù)字化的點，且計算量較?。粔嚎s算

37、法好，可在數(shù)字化時實時處理，每次判斷下一個數(shù)字化的點，且計算量較?。?算法簡單，速度快，但算法簡單，速度快，但有時會將曲線的彎曲極值有時會將曲線的彎曲極值點點p p值去掉而失真。值去掉而失真。土地信息系統(tǒng)LIS二、曲線光滑（擬合二、曲線光滑（擬合） 是假象曲線為一組離散點，尋找形式較簡單、性能良好的曲線解析式。是假象曲線為一組離散點，尋找形式較簡單、性能良好的曲線解析式。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-5 5-5 數(shù)據(jù)壓縮與光滑數(shù)據(jù)壓縮與光滑插值方式插值方式：曲線通過給定的離散點。如拉格朗日插值，三次樣條曲線：曲線通過給定的離散點。如拉格朗日插值，三次樣條曲線逼近方式逼近方式：曲

38、線盡量逼近給定離散點。如貝塞爾和：曲線盡量逼近給定離散點。如貝塞爾和B B樣條曲線。樣條曲線。土地信息系統(tǒng)LIS空間插值空間插值: （P153P153）內(nèi)插內(nèi)插: :在已觀測點的區(qū)域內(nèi)估算未觀測點的數(shù)據(jù)的過程；在已觀測點的區(qū)域內(nèi)估算未觀測點的數(shù)據(jù)的過程；外推外推: :在已觀測點的區(qū)域外估算未觀測點的數(shù)據(jù)的過程在已觀測點的區(qū)域外估算未觀測點的數(shù)據(jù)的過程. .-預(yù)測。預(yù)測。第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-65-6空間插值空間插值一、邊界內(nèi)插一、邊界內(nèi)插 首先假定任何重要的變化都發(fā)生在區(qū)域的邊界上，邊界首先假定任何重要的變化都發(fā)生在區(qū)域的邊界上，邊界內(nèi)的變化則是均勻的、同質(zhì)的。內(nèi)的變化

39、則是均勻的、同質(zhì)的。 邊界內(nèi)插的方法之一是邊界內(nèi)插的方法之一是泰森多邊形法泰森多邊形法。 （P89P89）泰森多邊形法的泰森多邊形法的基本原理基本原理是，未知點的是，未知點的最佳值最佳值由由最鄰近最鄰近的的觀測值產(chǎn)生。觀測值產(chǎn)生。 內(nèi)插內(nèi)插外推外推土地信息系統(tǒng)LIS二、趨勢面分析二、趨勢面分析 是一種是一種多項式回歸多項式回歸分析技術(shù)。多項式回歸的基本思想是用多項式表示線或面，按最分析技術(shù)。多項式回歸的基本思想是用多項式表示線或面，按最小二乘法原理對數(shù)據(jù)點進行擬合，擬合時假定數(shù)據(jù)點的空間坐標小二乘法原理對數(shù)據(jù)點進行擬合，擬合時假定數(shù)據(jù)點的空間坐標X X、Y Y為獨立變量，而為獨立變量，而表示特征值的表示特征值的Z Z坐標為因變量。坐標為因變量。1 1、當(dāng)數(shù)據(jù)為一維時，、當(dāng)數(shù)據(jù)為一維時，1 1）線性回歸線性回歸: :第五章第五章 空間數(shù)據(jù)的處理空間數(shù)據(jù)的處理5-65-6空間插值空間插值2 2）二次或高次多項式：）二次或高次多項