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第三章 空间数据的处理 学习目标：理解几何纠正，空间数据的内插方法，空间数据的压缩与综合理解和掌握空间数据结构之间的转换，多源空间数据的融合了解图幅数据边沿匹配处理重点：矢量向栅格的转换和栅格向矢量的转换。 难 点：矢量与栅格数据之间的转换第一页，共九十二页。第三章 空间数据的处理数据处理是指对数据进行收集、筛选、排序、归并、转换、存储、检索、计算、以及分析、模拟和预测等等操作，涉及的内容广泛，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。数据变换指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正、投影转换和辐射纠正等，以解决空间数据的几何配准。数据重构指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换、格式变换、类型替换等，以解决空间数据在结构、格式和类型上的统一，实现多元和异构数据的联接与融合。数据提取指对数据进行某种有条件的提取，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以解决不同用户对数据的特定需求。第二页，共九十二页。第三章 空间数据的处理第一节 空间数据的变换第二节 空间数据结构的转换第三节 多元空间数据的融合第四节 空间数据的压缩与重分类第五节 空间数据的内插方法第六节 空间拓扑关系的编辑第三页，共九十二页。第一节 空间数据的变换空间数据坐标系转换的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。几何纠正几何纠正是指对数字化原图数据进行的坐标系转换和图纸变形误差的改正，以实现与理论值的一一对应关系；几何纠正的方法包括仿射变换、相似变换、二次变换和高次变换等。第四页，共九十二页。仿射变换 仿射变换是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。它的主要特征为：同时考虑到地图因变形而引起的实际比例尺在x和y方向上都不相同，因此具有图纸变形的纠正功能。坐标变换原理：Yy 如图，设x,y为数字化仪坐标，X,Y为理论坐标，m1 、 m2 为地图横向和纵向的实际比例尺，两坐标系夹角为α ，数字化仪原点O’相对于理论坐标系原点平移了a0、b0。xα a0O’b0OX第五页，共九十二页。： ? 第六页，共九十二页。根据图形变换原理，得出坐标变换公式：式中，设则上式可简化为第七页，共九十二页。 由简化式中可以看到含有6个参数，要实现仿射变换，需要知道不在同一直线上的3对控制点的数字化坐标及其理论值，才能求得6个待定参数。但实际上常采用多于3个以上的点来进行几何纠正。通常采用最小二乘法原理来求解待定参数： 设 、 表示转换坐标与理论坐标之差，则有第八页，共九十二页。 按照 和 的条件，可得到两组法方程： 和式中：n为控制点个数；x、y为控制点的数字化坐标；X、Y为控制点的理论坐标。由上面法方程，通过消元法，可求出六个待定参数第九页，共九十二页。仿射变换举例第十页，共九十二页。二次多项式 第十一页，共九十二页。投影转换投影转换是指当系统使用来自不同地图投影的图形数据时，需要将该投影的数据转换为所需要投影的坐标数据；投影转换的方法包括：正解变换反解变换数值变换由一种投影的坐标 (x,y)反解出地理坐标（B,L) ，然后再将地理坐标代入另一种投影公式中，求出该投影下的直角坐标（X,Y)，从而实现由一种投影坐标到另一种投影坐标的变换（x,y X,Y）。根据两种投影在变换区内若干同名的坐标点，采用插值法、有限差分法、待定系数法等，实现不同投影之间的转换。通过建立两个投影的解析关系式，直接把一种投影坐标 ( x , y ) 变换成另一种投影的坐标 (X，Y）第十二页，共九十二页。矢量与栅格数据结构比较第二节 空间数据结构的转换优　　点缺　　点矢量数据结构1.便于面向现象(土壤类、土地利用单元等)；2.数据结构紧凑、冗余度低；3.有利于网络分析；4.图形显示质量好、精度高。1.数据结构复杂；2.软件与硬件的技术要求比较高；3.多边形叠合等分析比较困难；4.显示与绘图成本比较高。栅格数据结构1.数据结构简单；2.空间分析和地理现象的模拟均比较容易；3.有利于与遥感数据的匹配应用和分析；4.输出方法快速，成本比较低廉。1.图形数据量大；2.投影转换比较困难；3.栅格地图的图形质量相对较低；4.现象识别的效果不如矢量方法。第十三页，共九十二页。应用原则 数据采集采用矢量数据结构，有利于保证空间实体的几何精度和拓扑特性的描述； 空间分析则主要采用栅格数据结构，有利于加快系统数据的运行速度和分析应用的进程。第十四页，共九十二页。由矢量向栅格的转换矢量向栅格转换处理的根本任务就是把点、线或面的矢量数据转换成对应的栅格数据，即栅格化。根据转换处理时，基于弧段数据文件和多边形数据文件的不同，分别采用不同的算法。矢量数据转换成栅格数据后，