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第三章空间数据处理

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地理信息系统概论-第三章

地理信息系统概论-第三章


2024/7/17
22
高斯-克吕格投影的特点：
① 中央经线上没有任何变形，满足中央经线投影后保持长度 不变的条件；
② 除中央经线上的长度比为1外，其他任何点上长度比均大 于1；
③ 在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位 于投影带的边缘；
④ 在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于 赤道上。
局部比例尺： 由于投影中必定存在某种变形，地图仅能在某些点或线上保 持比例尺，其余位置的比例尺都与主比例尺不相同，即大于 或小于主比例尺。这个比例尺被称为局部比例尺。
一般地图上注明的比例尺是主比例尺，而对用于测量长度的
地图要采用一定的方式设法表示出该图的局部比例尺。这就
是在大区域小比例尺地图（小于1:1 000 000）上常见的图解
地形图上公里网横坐标前2位就是带号， 例如：1∶5万地形图上的坐标为（18576000， 293300），其中18即为带号。
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当地中央经线经度的计算
六度带中央经线经度的计算： 当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°， 例如：地形图上的横坐标为18576000，其所处的六度带的中 央经线经度为：6°×18－3°＝105°。
2、建立地图投影的目的： 采用某种数学法则，使空间信息在地球表面上的位置和地 图平面位置一一对应起来，以满足地图制图的要求。
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9
理解地图投影如何改变空间属性的一种简便方法：
观察光穿过地球投射到表面（称为投影曲面）上。 想像一下，地球表面是透明的，其上绘有经纬网。用一 张纸包裹地球。位于地心处的光会将经纬网投影到一张纸上 。现在，可以展开这张纸并将其铺平。纸张上的经纬网形状 与地球上的形状不同。 地图投影使经纬网发生了变形。
GIS空间数据处理与分析

GIS空间数据处理与分析

内边界
栅格单元(i,j)四角点坐标的计算:
X(i1,i2)=(j-1)*DX和J*DX Y(i1,i2)=(i-1)*DY和i*DY I,j:栅格单元行列值; DX,DY:栅格单元边长
⑴:识别内边界,并将内边界端点坐标置零. 判别方法: 判断与栅格单元某条边相邻的另一栅 格单元的值,若值小于零,则该边为内边界. 内边界端点坐标置零: 边界起点和终点坐标置零.
分区数据的方法就称为空间数据的内插。
第五节 空间数据的内插方法
1、点的内插：研究具有连续变化特征现象 的数值内插方法。
步骤： 数据取样；数据处内插；数据记录
第五节 空间数据的内插方法
2、区域的内插
研究根据一组分区的已知数据来推求
同一地区另一组分区未知数据的内插方法。
区域内插方法：
2.1 叠合法：认为源和目标区的数据是均匀 分布的，首先确定两者面积的交集，然后 计算出目标区各个分区的内插值。
1、遥感与GIS数据的融合：
遥感技术的优势 融合必要性 GIS技术的优势 遥感图像与图形的融合 融合方法： 遥感数据与DEM的融合 遥感数据与地图扫描图像的融合第三节 多源 Nhomakorabea间数据的融合
2、不同格式数据的融合
不同格式数据的融合方法主要有：
2.1基于转换器的数据融合：
一种软件的数据格式输出为交换格式，然后用于另
P3
P
0
x
判断点是否在多边形内，从该点向左引水平扫描线，计算此 线段与区域边界相交的次数，若为奇数，该点在多边形内；若为 偶数，在多边形外。利用此原理，直接做一系列水平扫描线，求 出扫描线和区域边界的交点，对每个扫描线交点按X值的大小进 行排序，其两相邻坐标点之间的射线在区域内。
第二节
第三章空间数据的组织与结构

第三章空间数据的组织与结构

第三章空间数据的组织与结构空间数据的组织与结构是指如何有效地管理和存储大量的空间数据，并通过数据结构的设计来支持对空间数据的查询和分析。

本文将介绍空间数据的组织与结构的相关概念和技术，并探讨其在实际应用中的应用。

空间数据的组织与结构主要包括三个方面：空间数据模型、空间索引和空间数据存储。

空间数据模型是描述和表示空间数据的方法和规范。

常用的空间数据模型有欧几里得空间模型、栅格空间模型和矢量空间模型等。

欧几里得空间模型是最简单和常用的空间数据模型，它主要通过坐标系和几何对象来描述和表示空间数据。

栅格空间模型是将空间分为固定大小的网格单元，每个单元可以表示一个值或几何对象。

矢量空间模型是通过点、线、面等几何对象来表示空间数据。

不同的空间数据模型适用于不同的应用场景，选择合适的空间数据模型对于提高数据的可用性和处理效率非常重要。

空间索引是一种数据结构，用于加快对空间数据的查询和分析。

常用的空间索引方法有R树、四叉树和网格索引等。

R树是一种平衡树结构，可以将空间数据划分为不重叠的矩形区域，并将每个矩形区域关联一个叶子节点。

四叉树是一种二叉树结构，将空间数据划分为大小相等的四个象限，并将每个象限关联一个子节点。

网格索引是将空间数据划分为固定大小的网格单元，每个单元可以包含一个或多个空间数据对象。

空间索引可以将相邻的空间数据对象组织在一起，从而加快空间数据的查询和分析。

空间数据存储是指将大量的空间数据有效地存储在物理介质上。

常用的空间数据存储方法有关系型数据库、文件系统和专用数据库等。

关系型数据库是最常用的存储空间数据的方法，它可以通过表和索引来组织和管理多个空间数据对象。

文件系统是一种将空间数据以文件的形式存储在磁盘上的方法，它可以通过目录和文件名来组织和管理空间数据。

专用数据库是一种专门用于存储和处理空间数据的数据库管理系统，它提供了高效的空间数据存储和查询功能。

在实际应用中，空间数据的组织与结构对于地理信息系统、物流管理和地图导航等领域具有重要的意义。

第三章空间数据处理教材

第三章空间数据处理教材

实质上是将矢量图上点、线、面实体的坐标数据 转为规则的格网数据再给予填充。
坐标
(行列)=？
Hale Waihona Puke 栅格尺寸确定 矢量数据转换成栅格数据后，图形的几何精度必然要降 低，所以选择栅格尺寸的大小要尽量满足精度要求，使 之不过多地损失地理信息。为了提高精度，栅格需要细 化，但栅格细化，数据量将以平方指数递增，因此，精 度和数据量是确定栅格大小的最重要的影响因素。
1）按变形的性质
等角投影(Conformal projections) 等积投影(Equal area projections) 等距投影(Equidistant projections)
2）按构成方法分类
几何投影
按投影面的形状
方位投影(Azimuthal Projections) 圆柱投影(Cylindrical Projections) 圆锥投影(Conic Projections)
XUTM=0.9996 * X高斯 YUTM=0.9996 * Y高斯 这个公式的误差在1米范围内，完全可以接受。
兰勃特投影
设有一个圆锥，其轴与地轴一致，套在地球椭球体上，然后将 椭球体面的经纬线网按照等角的条件投影到圆锥面上，再把圆 锥面沿母线切开展平，即得到正轴等角圆锥投影的经纬网图形。 其中纬线投影成为同心圆弧，经线投影成为向一点收敛的直线 束。当圆锥面与椭球体上的一条纬圈相切时，称切圆锥投影， 见图（a）；当圆锥面相割于椭球面两条纬圈时，称割圆锥投 影，见图（b）。
③ 区域的填充 基于弧段数据的栅格化方法 基于多边形数据的栅格化方法
内点填充法 边界代数法 包含检验法
二、由栅格向矢量的转换——矢量化
从栅格单元转换到几何图形的过程称为矢 量化，矢量化过程要保证以下两点： 转换物体正确的外形
GIS三版总复习答案

GIS三版总复习答案

第一章绪论1、信息（Information）：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识，作为生产、建设、经营、管理、分析和决策的依据。

2、信息的特点1)信息的客观性2)信息的适用性3)信息的传输性4)信息的共享性3、数据：数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，用以定性或定量地描述事物的特征和状况。

4、数据处理：即对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算，以及分析、模拟和预测等操作。

5、数据与信息关系：信息与数据是不可分离的，即信息是数据的内涵，而数据是信息的表达。

也就是说数据是信息的载体。

6、地理信息：是地理数据所蕴含和表达的地理含义。

7、地理信息的特点:1）空间分布性2）具有多维结构的特征3）时序特征十分明显8、地理数据：是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

9、地理信息系统：是由计算机硬、软件和不同方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

10、简述GIS的构成。

它的的基本功能有哪些？硬件系统、软件系统、空间数据库、应用模型、用户基本功：数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理与变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编辑。

11、GIS与其它系统的区别 GIS有别于DBMS（数据库管理系统），GIS具有以某种选定的方式对空间数据进行解释和判断的能力，而不是简单的数据管理，这种能力使用户能得到关于数据的知识，因此，GIS是能对空间数据进行分析的DBMS，GIS必须包含DBMS。

GIS有别于MIS（管理信息系统），GIS要对图形数据和属性数据库共同管理、分析和应用，GIS 的软硬件设备要复杂、系统功能要强；MIS则只有属性数据库的管理，即使存贮了图形，也是以文件形式管理，图形要素不能分解、查询、没有拓扑关系。

第三章空间数据的组织与结构(二)

第三章空间数据的组织与结构(二)


24 25 8 6
3 4
5
多边形原始数据
多边形 A B
数据项
(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),(x5,y5),(x6,y6),(x7,y7),(x8,y8),(x9,y 9),(x1,y1) (x1,y1), (x9,y9), (x8,y8), (x17,y17), (x16,y16), (x15,y15),(x14,y14) ,(x13,y13), (x12,y12), (x11,y11),(x10,y10),(x1,y1)


栅格数据结构是一种影像数据结构，适用于遥 感图像的处理。它与制图物体的空间分布特征 有着简单、直观而严格的对应关系，对于制图 物体空间位置的可探性强，并为应用机器视觉 提供了可能性，对于探测物体之间的位置关系, 栅格数据最为便捷。 多边形数据结构的计算方法中常常采用栅格选 择方案，而且在许多情况下，栅格方案还更有 效。例如，多边形周长、面积、总和、平均值 的计算、从一点出发的半径等在栅格数据结构 中都减化为简单的计数操作。
c
d e f g h i j
16
19 15 15 1 8 16 31
8
5 19 16 15 1 19 31
E
O O D O A D B
B
E D B B B E C
弧段文件
弧段坐标文件
结点号 1 2
坐标 (x1,y1)
连接弧段 a,g
…… …… …… ……
结点文件
…… …… …… ……
……
22 23
24 25 8 6
3 4
5
B
C
D
EaΒιβλιοθήκη bcfg
h j
第三章 空间数据的处理——内插

第三章 空间数据的处理——内插


r s p r s 0
b
rs
x y
r
s
P为二元函数阶数，通常≥1
趋势面法

趋势面的阶数
p=0,水平面
f ( x, y)
r s p
r s 0 f (x，y)=b0 p=1,倾斜面 f(x,y)=b0+b1x+b2y p=2,二次曲面 f(x,y)=b0+ b1x+b2y +b3x2+b4xy+b5y2 p=3,复杂曲面常用三次 f(x,y)=b0+ b1x+b2y +b3x2+b4xy+b5y2 +b6x3+b7x2y+b8xy2+b9y3
318 b 0 67.270 b 5043 650 29007 23862 1 . 23862 20714 b 2 4445 800 . 377
- 0.163 0.002 0.000 - 0.168 0.000 0.002 67.270 - 10.094 5043.650 0.020 4445.800 0.347
5、空间数据的内插方法
6、图幅数据边沿匹配处理
z b n b x b y
0 1 2
xz b x b x
0 1
2
b2 xy
2 y 2b yx 1b y 0b zy

改成矩阵形势并代入数据
5 377 318
23.210 - 0.163 - 0.168
比 重 法 区 域 内 插 值 实 例 ：
5.0 5.0 5.0 5.0
第三章 空间数据模型

第三章 空间数据模型


分类 空间关系 非空间关系 时间关系 非空间属性 地理空间 空间要素
子类 超类 子部分 超部分
几何坐标
对象模型对空间要素的描述
场模型 • 也称域（field）模型，是把地理空间中的现象看作连续 也称域（ ）模型，是把地理空间中的现象看作连续 的变量或体，如大气污染程度、地表温度、土壤湿度、 变量或体 如大气污染程度、地表温度、土壤湿度、 地形高度以及大面积空气和水域的流速和方向等。 地形高度以及大面积空气和水域的流速和方向等。 • 场可分为二维或三维。二维场是在二维空间 2中任意给 在二维空间R 场可分 二维或三维。 场是在二维空间 定的一个空间位置上，都有一个表现某现象的属性值， 定的一个空间位置上，都有一个表现某现象的属性值， 场是在三维空间R 即A＝f(x，y)。三维场是在三维空间 3中任意给定一个 ＝ ， 。三维场是在三维空间 空间位置上，都对应一个属性值， 空间位置上，都对应一个属性值，即A＝f(x，y，z)。 ＝ ， ， 。
• 由于地理空间事物和现象的复杂性和人们 认识地理空间在观念和方法上的不同， 认识地理空间在观念和方法上的不同，墓 地里信息系统对空间实体的抽象方式也存 在一定的差别，或者说不同的学科或部门 在一定的差别， 可能对地理空间按照各自的认识和思维方 式来构造不同的模型。 式来构造不同的模型。
地理空间认知概念模式（ 地理空间认知概念模式（国际标准化组织地理信息 标准化委员会） 标准化委员会）
机器世界
用数据模型描述现实世界中的事物及其联系。 用数据模型描述现实世界中的事物及其联系。
1) 字段（field）或数据项（data item）： 字段（ ）或数据项（ ）： 标记实体属性的命名单位，是数据库中的最小信息单位。 标记实体属性的命名单位，是数据库中的最小信息单位。 2) 记录（record）：字段值的有序集合。 记录（ ）：字段值的有序集合 ）：字段值的有序集合。 3) 记录型 ： 字段名的有序集合。 字段名的有序集合。 4) 文件 ： 同类记录的集合。对应于实体集。 同类记录的集合。对应于实体集。
第3章 空间数据模型

第3章 空间数据模型

– 现实世界许多地理事物和现象可以构成网络，如公路、 铁路、通讯线路、管道、自然界中的物质流、物量流 和信息流等
空间数据概念模型
• 网络是由一系列节点和环链组成的，与对象模型 没有本质的区别 • 网络模型可以看成对象模型的一个特例，它是由 点对象和线对象之间的拓扑空间关系构成的 • 空间数据概念模型归结为对象模型（或称要素模 型）和场模型（或称域模型）两类
空间数据概念模型
• 不规则多边形区。将平面区域划分为简单连通的多边形区 域，每个多边形区域的边界由一组点所定义；每个多边形 区域对应一个属性常量值，而忽略区域内部属性的细节变 化 • 不规则三角形区。将平面区域划分为简单连通三角形区域， 三角形的顶点由样点定义，且每个顶点对应一个属性值； 三角形区域内部任意位置的属性值通过线性内插函数得到 • 等值线。用一组等值线C1，C2，…，Cn，将平面区域划 分成若干个区域。每条等值线对应一个属性值，两条等值 线中间区域任意位置的属性是这两条等值线的连续插值
（a） 规则分布的点
（ b ） 不规则分布的 点
（c）规则矩形区
（d） 不规则多边形区
（e） 不规则三角形区
（f） 等值线
空间数据概念模型
• 网络模型
– 网络模型与对象模型类似，都是描述不连续的地理现 象，不同之处在于它需要考虑通过路径相互连接多个 地理现象之间的连通情况 – 网络是由欧式空间R2中的若干点及它们之间相互连接 的线（段）构成
地理空间与空间实体
• 属性特征
– 也称为非空间特征或专题特征，是与空间实体相联系 的、表征空间实体本身性质的数据或数量，如实体的 类型语义定义、量值等 – 类型
• 定性属性，如名称、类型、特性等 • 定量属性，如数量、等级等
第三章 空间数据结构

第三章 空间数据结构


（三）栅格数据的组织
数据文件 像元1
像元2 … 像元n
X坐标
数据文件
Y坐标
层1属性
层1
层2属性 ...
层n属性
层2 …
层n
像元1
X坐标
Y坐标 属性值
数据文件 层1
像元2 ...
像元n
多边 形1
属性值 像元1坐标
像元2坐标 … 像元n坐标
多边形2 ... 多边形n
层2 …
层n
（四）栅格结构的建立
一）建立途径
数据存储量大
（2）费尔曼链码 （边界编码）
将线状地物或区域边界表示为：由某一起始点 和某些基本方向上的单位矢量链组成。
前两个字母表示起点的行列号，从第三个数 字开始每个数字表示单位矢量的方向。
单位矢量的长度 为一个栅格单元， 后续点可能位于前 继点8个基本方向上。
7
0
1
6
2
5
4
3
（2）费尔曼链码 （边界编码）
三）栅格属性值的确定
4、重要性法
突出某些主要属性，只要在栅格中出现就把该属性作为 栅格属性
A
B
C
D
AABB AABB CDDB DDDD
三）栅格属性值的确定
5、百分比法
根据矩形区域内各地理要素所占面积的百分比数确定单 元的取值。
A
B
C
D
AABB AABB CDDB DDDD
（五）栅格数据编码方式
（3）游程（行程）编码
特点：属性的变化愈少，游程愈长，即压缩比的
大小与图的复杂程度成反比。
优点：数据压缩率高，易于实现叠加，检索和合
并运算。
缺点：适合类型区面积较大的专题图、遥感影像
黄杏元《地理信息系统概论》(第3版)章节题库-第三章至第四章【圣才出品】

黄杏元《地理信息系统概论》(第3版)章节题库-第三章至第四章【圣才出品】

第3章空间数据处理一、名词解释1．栅格数据压缩编码答：栅格数据压缩编码是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高传输、存储和处理效率的一种技术方法。

编码方式有键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。

其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。

2．边界代数算法答：边界代数算法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法，它适合于将记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。

它不是逐点判断与边界的关系完成转换，而是根据边界的拓扑信息，通过简单的加减代数运算将边界位置信息动态地赋给各栅格点，实现了矢量格式到栅格格式的高速转换，而不需要考虑边界与搜索轨迹之间的关系，因此算法简单、可靠性好，各边界弧段只被搜索一次，避免了重复计算。

3．DIME文件答：DIME文件是美国人口普查局在1980年的人口普查中提出的双重独立地图编码文件。

它含有调查获得的地理统计数据代码及大城市地区的界线的坐标值，提供了关于城市街道、住址范围以及与人口普查局的列表统计数据相关的地理统计代码的纲要图。

在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。

4．空间数据内插答：空间数据内插是通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。

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。

一般情况下，空间位置越靠近已观测点的未观测点越有可能获得与实际值相似的数据，而空间位置越远的点则获得与实际值相似的数据的可能性越小。

5．坐标变换答：坐标变换是把一个坐标系下的空间对象转换到另一个坐标系下的过程，是空间实体的位置描述。

其实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，是空间数据处理的基本内容之一。

两个及以上的坐标转换时由极坐标相对参照确定维数空间。

6．仿射变换答：仿射变换是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。

是指在几何中，一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移，变换为另一个向量空间。

它的主要特性为：同时考虑到因地形突变而引起的实际比例尺在x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。

第三章 空间数据处理


平面方程为： zp=a0+a1x+a2y 只需要3个数据点即可。
z1=a0+a1x1+a2y1
z2=a0+a1x2+a2y2
z3=a0+a1x3+a2y3
z1 1 z 1 2 z 3 1
x1 x2 x3
y1 a 0 y 2 a 1 y 3 a 2
21 22.5 23 27 28 28.6 29 30.4 31 26 18 17
23 24 24 28 30 29 30 31 32 27 20 18
26.6 24.3
2、双线性多项式内插法
双线性内插多用于已经规则分布的数据内插。
用最邻近的四个已知点构成一个四边形块，并确定一 个双线性函数。
p1 p2
因此最少需要三个同名地点的坐标，列出6 个方程组。求出系数，得到两者的转换方程。
X1’= a0 +a1 x1+a2 y1 Y1’= b0 + b1 x1 + b2 y1 X2’= a0 +a1 x2+a2 y2 Y2’= b0 + b1 x2 + b2 y2 X3’= a0 +a1 x3+a2 y3 Y3’= b0 + b1 x3 + b2 y3 a0, a1, a2, b0 , b1, b2
压缩后由{A1，A2………Am}m个坐标子集组成。 则压缩比为： a=m/n ； a≤1
二、矢量数据压缩
V3 V2 V4
V5
V1
V6
（一）矢量数据压缩基本原理：道格拉斯—佩克算法 （1）用待压缩折线首尾两点连接为直线L。
（2）计算折线上各坐标点到直线的垂直距离。

第三章-空间数据模型

多 边 形 与 弧 段 ： P2 与 L3,L5,L2
2）邻接性： (同类元素之 间)
多边形之间、结点之间。
邻接矩阵
重叠：-- 邻接：1 不邻接： 0
P1 P2 P3 P4 P1 -- 1 1 1 P2 1 -- 1 0 P3 1 1 -- 0 P4 1 0 0 --
3）连通性：与邻接性相类似，指对弧段连接的判别，如用于网络 分析中确定路径、街道是否相通。
连通矩阵： 重叠：-- 连通：1 不连通：0
V1 V2 V3 …
V1 -- 1 0 V2 1 -- 1 V3 0 1 --
4）拓扑包含：指面状实体包含了哪些线、点或面状实体。
主要的拓扑关系：拓扑邻接、拓扑关联、拓扑包含。
P2
P1
P2
P3 P2
P1 P1
P2
拓扑关系的表达 拓扑关系具体可由4个关系表来表示： （1） 面--链关系： 面 构成面的弧段 （2） 链--结点关系： 链 链两端的结点 （3） 结点--链关系： 结点 通过该结点的链 （4） 链—面关系： 链 左面 右面
2 杨树 x1, y1；x2, y2；…； 林 xn, yn; x1, y1
3 松树 x1, y1；x2, y2；…； 林 xn, yn; x1, y1
空间对象的矢量数据模型
3.4 空间逻辑数据模型
二、栅格数据模型
在栅格数据模型中，点实体是一 个栅格单元（cell）或像元，线实体 由一串彼此相连的像元构成，面实 体则由一系列相邻的像元构成，像 元的大小是一致的。
象）
分类
子类/超类 等效
空间关系 非空间关系 时间关系
地理空间 空间要素
几何坐标
子部分 超部分
非空间属性

第三章 空间数据模型PPT课件

从系统的角度来看，空间事物或实体的运动状态 （在特定时空中的性状和态势）和运动方式（运动 状态随时空变化而改变的式样和规律）不断发生变 化，系统的诸多组成要素（实体）之间又存在着相 互作用、相互制约的依存关系，表现为人口、物质、 能量、信息、价值的流动和作用，反映出不同的空 间现象和问题。
2
1．1概念
7
2．场模型
对于模拟具有一定空间内连续分布特点的现象来说， 基于场的观点是合适的。例如，空气中污染物的集 中程度、地表的温度、土壤的湿度水平以及空气与 水的流动速度和方向。根据应用的不同，场可以表 现为二维或三维。一个二维场就是在二维空间中任 何已知的地点上，都有一个表现这一现象的值。
8
场模型可以表示为如下的数学公式： z:s =z(s) 上式中，z为可度量的函数，s表示空间中的位置，因
值域维数
自变量
因变量
1
空间坐标（高程）
高度z处的气温
3空间坐标
地表高程
1
空间坐标
土壤的孔隙度
3
空 间 坐 标 （ λ , φ 经 纬 度 ，风速（三维矢量）
z高度）
3
9
空间坐标
压力张量
4
1
p压力面，t时间
潜温
3
∞
p压力面
时间序列的潜温
5
1
x,y,z,t时空坐标，λ波长 波长λ的电磁波在x,y,z,t处
11
2．1．2连续的、可微的、离散 的
如果空间域函数连续的话， 空间域也就是连续的，即 随着空间位置的微小变化， 其属性值也将发生微小变 化，不会出现像数字高程 模型中的悬崖那样的突变 值。只有在空间结构和属 性域中恰当地定义了“微 小变化”，“连续”的意 义才确切；

第三章 空间数据采集与处理练习

一、单选题1、对于离散空间最佳的内插方法是：A．整体内插法 B．局部内插法C．移动拟合法 D．邻近元法2、下列能进行地图数字化的设备是：A.打印机B.手扶跟踪数字化仪C.主机 D.硬盘3、有关数据处理的叙述错误的是：A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程B.数据处理是检验数据质量的关键环节C.数据处理是实现数据共享的关键步骤D.数据处理是对地图数字化前的预处理4、邻近元法是：A.离散空间数据内插的方法B.连续空间内插的方法C.生成DEM的一种方法D.生成DTM的一种方法5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是：A.邻近元法B.整体拟合技术C.局部拟合技术D.移动拟合法6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入：A.属性数据B.地图数据C.影象数据 D.DTM数据7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行：A.数据编辑B.数据变换C.数据更新 D.数据匹配8、下列属于地图投影变换方法的是：A.正解变换B.平移变换C.空间变换 D.旋转变换9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是：A.压缩软件B.消冗处理C.特征点筛选法 D.压缩编码技术10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。

A. 空间位置、专题特征、时间B. 空间位置、专题特征、属性C. 空间特点、变化趋势、属性D. 空间特点、变化趋势、时间11、以下哪种不属于数据采集的方式：A. 手工方式B.扫描方式C.投影方式 D.数据通讯方式12、以下不属于地图投影变换方法的是：A. 正解变换B.平移变换C.数值变换 D.反解变换13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C.数据层元数据D. 应用层元数据14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C. 说明元数据D. 分类元数据15、以下不属于遥感数据误差的是：A. 数字化误差B.数据预处理误差C. 数据转换误差D. 人工判读误差二、填空题1、数据处理涉及的内容很广泛，主要取决于和，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。

地理信息系统期末复习(1-3)

地理信息系统期末复习第一章导论第一节地理信息系统的基本概念一、数据与信息data）为便于交流、解释或处理，对信息的可再解释的形式化表示。

理解：泛指表示一个指定的值或条件的数字、符号（或字母）等。

数据是表示信息的，但这种表示要适合传输、分析和处理。

在数字通信中，常把数据当作信息的同义词。

information）关于客体（如事实、事件、事物、过程或思想，包括概念）的知识，在一定场合中具有特定的意义。

二、地理信息与地理信息系统geographic data）直接或间接关联着相对于地球的某个地点的数据。

（geographic information）关于那些直接或间接涉及相对于地球的某个地点的现象的信息。

GIS的操作对象是地理数据或空间数据。

P5-----Who？GIS空间数据（地理信息）的基本特征：空间特征、属性特征、时序或时间特征。

（1、2题的关系）P3------操作对象的特点GIS，7.132）在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布，以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析的计算机技术系统。

课后习题1、什么是地理信息系统（GIS）？它与一般计算机应用系统有哪些异同点？(P4)答：在计算机软硬件支持下，把各种地理信息按照空间分布，以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析的计算机技术系统。

GIS脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。

但是，地理信息系统与这学科和系统之间既有联系又有区别：（1）GIS与机助制图系统。

机助制图是地理信息系统的主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。

地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。

一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。

（2）GIS与DBMS(数据库管理系统)。

第三章空间数据采集与处理练习资料

第三章空间数据采集与处理练习资料一、单选题1、对于离散空间最佳的内插方法是：A．整体内插法 B．局部内插法C．移动拟合法 D．邻近元法2、下列能进行地图数字化的设备是：A.打印机B.手扶跟踪数字化仪C.主机 D.硬盘3、有关数据处理的叙述错误的是：A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程B.数据处理是检验数据质量的关键环节C.数据处理是实现数据共享的关键步骤D.数据处理是对地图数字化前的预处理4、邻近元法是：A.离散空间数据内插的方法B.连续空间内插的方法C.生成DEM的一种方法D.生成DTM的一种方法5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是：A.邻近元法B.整体拟合技术C.局部拟合技术D.移动拟合法6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入：A.属性数据B.地图数据C.影象数据 D.DTM数据7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行：A.数据编辑B.数据变换C.数据更新 D.数据匹配8、下列属于地图投影变换方法的是：A.正解变换B.平移变换C.空间变换 D.旋转变换9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是：A.压缩软件B.消冗处理C.特征点筛选法 D.压缩编码技术10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。

A. 空间位置、专题特征、时间B. 空间位置、专题特征、属性C. 空间特点、变化趋势、属性D. 空间特点、变化趋势、时间11、以下哪种不属于数据采集的方式：A. 手工方式B.扫描方式C.投影方式 D.数据通讯方式12、以下不属于地图投影变换方法的是：A. 正解变换B.平移变换C.数值变换 D.反解变换13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C.数据层元数据D. 应用层元数据14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是：A. 实体元数据B.属性元数据C. 说明元数据D. 分类元数据15、以下不属于遥感数据误差的是：A. 数字化误差B.数据预处理误差C. 数据转换误差D. 人工判读误差二、填空题1、数据处理涉及的内容很广泛，主要取决于和，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。

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射线算法可逐点判断数据栅格点在 某多边形之外或在多边形内，由待 判点向图外某点引射线，判断该射 线与某多边形所有边界相交的总次 数，如相交偶数次，则待判点在该 多边形外部，如为奇数次，则待判 点在该多边形内部（图1）。 采用射线算法，要注意的是：射线 与多边形边界相交时，有一些特殊 情况会影响交点的个数，必须予以 排除（图2）。
当a0b0取不同值时，m1m2取不同值 时
第三章空间数据处理
§2 空间数据结构的转换
第三章空间数据处理
矢量向栅格的转换
1。基于弧段数据的栅格化方法 （1）数据管理 将要建立的栅格数据体划分为数据段，
将每个数据段获数据带建立相应的矢量数 据文件。
（2）转换计算 采样扫描线与有关弧段相交，求交点坐标 并排序，把坐标转换为栅格数据文件的行 列号，逐段生成栅格数据。
第三章 空间数据的处理
• 数据变换：
从一种数学状态到另一种数学状态的变换：几何纠正、投影转换 和辐射纠正。 解决空间数据的几何匹配问题。
• 数据重构：
从一种格式到另一种格式的变换：结构转换、格式转换和类型替 换。 解决空间数据结构、格式和类型上的统一，实现多源和异构数据的融合。
数据提取：
对数据进行某种条件的提取，包括类型、窗口提取和空间插值等， 解决不同需求。
第三章空间数据处理
多边形栅格转矢量的双边界搜索算 法
基本思想是通过边界提取，将左右多边形 信息保存在边界点上，每条边界弧段由两 个并行的边界链组成，分别记录该边界弧 段的左右多边形编号。边界线搜索采用2*2 栅格窗口，在每个窗口内的四个栅格数据 的模式，可以唯一地确定下一个窗口的搜 索方向和该弧段的拓扑关系，极大地加快 了搜索速度，拓扑关系也很容易建立
第三章空间数据处理
• 复数积分算法 对全部栅格阵列逐个栅格单元地判断该栅格
归属的多边形编码，判别方法是由待判点 对每个多边形的封闭边界计算复数积分， 对某个多边形，如果积分值为2r，则该待 判点属于此多边形，赋以多边形编号，否 则在此多边形外部，不属于该多边形。
第三章空间数据处理
• 射线算法和扫Βιβλιοθήκη 算法扫描算法是射线算法的改 进，将射线改为沿栅格阵 列的列或行方向扫描线， 判断与射线算法相似。扫 描算法省去了计算射线与 多边形边界交点的大量运 算，大大提高了效率。
第三章空间数据处理
• 边界代数算法（BAF-Boundary Algebra Filling）
边界代数多边形填充算法是一种基于积分思想的矢 量格式向栅格格式转换算法，它适合于记录拓扑 关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。图7-15 表示转换单个多边形的情况，多边形编号为a，模 仿积分求多边形区域面积的过程，初始化的栅格 阵列各栅格值为零，以栅格行列为参考坐标轴， 由多边形边界上某点开始顺时针搜索边界线，当 边界上行时（图7-15-a），位于该边界左侧的具 有相同行坐标的所有栅格被减去a；当边界下行时 （图7-15-b），该边界左边（前进方向看为右侧） 所有栅格点加一个值a，边界搜索完毕则完成了多 边形的转换。
第三章空间数据处理
单个多边形的转换
第三章空间数据处理
事实上，每幅数字地图都是由多 个多边形区域组成的，如果把不 属于任何多边形的区域（包含无 穷远点的区域）看成编号为零的 特殊的多边形区域，则图上每一 条边界弧段都与两个不同编号的 多边形相邻，按弧段的前进方向 分别称为左、右多边形， 可以证明，对于这种多个多边形 的矢量向栅格转换问题，只需对 所有多边形边界弧段作如下运算 而不考虑排列次序：当边界弧段 上行时，该弧段与左图框之间栅 格增加一个值（左多边形编号减 去右多边形编号）；当边界弧段 下行时，该弧段与左图框之间栅 格增加一个值（右多边形编号减 去左多边形编号）。两个多边形 转换过程如图7-16所示。
步骤 栅格格式向矢量格式转换通常包括以下四个基本步骤： 1. 多边形边界提取：采用高通滤波将栅格图像二值化或以特殊值标识边界点； 2. 边界线追踪：对每个边界弧段由一个结点向另一个结点搜索，通常对每个已
知边界点需沿除了进入方向的其他7个方向搜索下一个边界点，直到连成边界 弧段； 3. 拓扑关系生成：对于矢量表示的边界弧段数据，判断其与原图上各多边形的 空间关系，以形成完整的拓扑结构并建立与属性数据的联系； 4. 去除多余点及曲线圆滑：由于搜索是逐个栅格进行的，必须去除由此造成的 多余点记录，以减少数据冗余；搜索结果，曲线由于栅格精度的限制可能不 够圆滑，需采用一定的插补算法进行光滑处理，常用的算法有：线形迭代法； 分段三次多项式插值法；正轴抛物线平均加权法；斜轴抛物线平均加权法； 样条函数插值法。
第三章空间数据处理
基于多边形数据的栅格化方法
• 内部点扩散算法 该算法由每个多边形一个内部点（种子点）开始，向其八 个方向的邻点扩散，判断各个新加入点是否在多边形边界 上，如果是边界上，则该新加入点不作为种子点，否则把 非边界点的邻点作为新的种子点与原有种子点一起进行新 的扩散运算，并将该种子点赋以该多边形的编号。重复上 述过程直到所有种子点填满该多边形并遇到边界停止为止。 扩散算法程序设计比较复杂，并且在一定的栅格精度上， 如果复杂图形的同一多边形的两条边界落在同一个或相邻 的两个栅格内，会造成多边形不连通，这样一个种子点不 能完成整个多边形的填充。
第三章空间数据处理
• 检验夹角之和 与交点相似，
第三章空间数据处理
栅格格式向矢量格式的转换
第三章空间数据处理
目的 • 分析处理结果的输出 • 数据压缩
第三章空间数据处理
基于图像数据的矢量化方法
• 二值化
• 细化
• 跟踪
第三章空间数据处理
栅格格式向矢量格式的转换
• 多边形栅格格式向矢量格式转换就是提取以相同的编号的栅格集合表示的多 边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示由多个小直线段组成的矢量格式 边界线的过程。
第三章空间数据处理
§1 空间数据的左臂变换
• 建立两个面之间的一一对应关系。
比例尺变换 变形误差消除 投影类型转换 坐标旋转和平移
第三章空间数据处理
几何纠正中的仿射变换
• 实质上为因图件变形引起实际比例尺在x、 y方向的变化不相同
X=a0+(m1cosα)x+(m2sin α)y Y=b0-(m1sinα)x+(m2cosα)y