GIS原理课件5.9三维空间数据处理
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《GIS原理第三章》PPT课件
扫描仪是一种图形 、图象输入设备， 可以快速地将图形 、图象输入计算机 系统，是目前发展 最快的数字化设备
四、影像处理和信息提取 生成栅格数据。
方式
五、数据通讯方式
精选PPT
5
第一节 数字采集方式
扫描仪与数字化仪各有其优势和缺点：
扫描 仪
数字化仪
速度快但数据精度较差
速度虽慢而采集数据的精 度高
扫描过程简单，易操作
操作较复杂
后续处理工作难度高、工 作量大
后续处理简单，数据量小
精选PPT
6
第一节 数字采集方式
一、 手工方式
二、手扶跟踪化数字方式 三、扫描方式
从遥感影像上 直接提取专题 信息。
四、影像处理和信息提取方式
五、数据通讯方式
精选PPT
7
第一节 数字采集方式
一、 手工方式
二、手扶跟踪化数字方式
三、扫描方式
五、数据通讯方式
精选PPT
3
第一节 数字采集方式
一. 手工方式
手扶跟踪数字化仪 是一种图形数字化
设备，是目前常用
二、手扶跟踪化数字方式 的地图数字化方式
三、扫描方式
生成矢量数据。
四、影像处理和信息提取方式
五、数据通讯方式
精选PPT
4
第一节 数字采集方式
一. 手工方式 二、手扶跟踪化数字方式 三、扫描方式
2、扫描数字化流程
（1）工作方式
快速全自动矢量化方法
– 对于简单图纸进行快速矢量化。在保证曲线精度的 情况下，对坐标数据点进行自动抽稀，从而大大减 少图形矢量化后的数据量。
精选PPT
25
二、扫描仪矢量化方法
2、扫描数字化流程
GIS(地理信息系统)空间分析课件
数量地理学的研究方法：
1 2 3
地理系统分析 随机数学方法 地理系统数学模拟
地理系统分析
地理系统分析是指扬弃地理事物繁琐的枝 节，抽象出地理事物在结构与功能上的主线，揭 示地理事物动态演变的方向与强度，预测其状态 变化和稳定性程度，将复杂、高级的地理系统简 化为次一级简单的系统，进而探讨地理要素之间 的数量关系。 一般是首先列出所研究等级系统的要素清 单，根据地理系统的实际绘出各要素的联系框图， 再以定量方法研究系统要素之间的关系。
0.00E+00 1988 1988
2004
20032019
2035 2018
2050
2033
2048
Year sustainable development mode economy fast developing mode natural development mode
(a)
1.40E+09 1.20E+09 1.00E+09 8.00E+08 6.00E+08 4.00E+08 2.00E+08 0.00E+00 1988 1988
irrigation area grassland increase build-up land increase grassland increase water decrease fuel demand difference between supply and demand wetland forestland fuel
传统地理学分析方法所采用的推理方式以经验 归纳型综合为主，以观察材料和事实为基础，由直 接的类推得出现实世界的结论，这一方法难以回避 特殊情况或解释者的主观好恶问题。 而数量地理学以理论演绎为主，整个研究过程 经历了提出假设、建立模式、检验假设和建立理论 四个步骤，符合感性－理性－实践这一认识的过程 规律。 与地理学传统的思维模式相比，地理数量方法 有着明显的优势（见下页）。
三维GIS空间数据模型PPT课件
15
1、单一实体
点实体用一组x、y坐标 表示
线实体用一组有序的x、 y坐标表示
面实体用一组首尾相同 的坐标表示。
（3，3）可用于表示一个点的位置。 （1，7），（3，5），（5，5），（5，3），（6，1），可用于表示一条线。 （3，10），（6，9），（7，10），（10，7），（9，5），（4，6），（3， 8），
第三章 空间数据模型
空间数据模型：指利用特定的数据 结构来表达空间对象的空间位置、 空间关系和属性信息；是对空间对 象的数据描述。
1
内容
第一节 空间实体的描述和分类和数据组织 第二节 矢量数据模型 第三节 栅格数据模型 第四节 三角网数据模型(TIN) 第五节 属性信息 第八节 面向对象的空间数据模型
④ 连通性：
线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等
9
3、面状实体
Area：面状实体也称为多边形，有明确的闭合 边界，而且其针对某个属性专题其内部特征是 均一的。在空间数据模型中可由一封闭曲线来 表示。面状实体有如下空间特性：
①面积；
②周长；
③内岛
④形状（锯齿状、凸凹性等）；
⑤重叠性与非重叠性。
⑥独 立 性 或 与 其 它 的 地 物 相 邻 ， 如 中 国及其周边国家；
19
4、多类信息的表示
空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性 或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信 息层(见下图)；
20
用于表示地理实体的数据模型
GIS的数据模型分为两大类：矢量数据模型和栅格数据模型。
10
4、立体状实体
Volume：立体状实体用于描述三维空间中 的现象与物体，它具有长度、宽度及高度 等属性。
1、单一实体
点实体用一组x、y坐标 表示
线实体用一组有序的x、 y坐标表示
面实体用一组首尾相同 的坐标表示。
（3，3）可用于表示一个点的位置。 （1，7），（3，5），（5，5），（5，3），（6，1），可用于表示一条线。 （3，10），（6，9），（7，10），（10，7），（9，5），（4，6），（3， 8），
第三章 空间数据模型
空间数据模型：指利用特定的数据 结构来表达空间对象的空间位置、 空间关系和属性信息；是对空间对 象的数据描述。
1
内容
第一节 空间实体的描述和分类和数据组织 第二节 矢量数据模型 第三节 栅格数据模型 第四节 三角网数据模型(TIN) 第五节 属性信息 第八节 面向对象的空间数据模型
④ 连通性：
线状实体包括线段、边界、链、弧段、网络等
9
3、面状实体
Area：面状实体也称为多边形，有明确的闭合 边界，而且其针对某个属性专题其内部特征是 均一的。在空间数据模型中可由一封闭曲线来 表示。面状实体有如下空间特性：
①面积；
②周长；
③内岛
④形状（锯齿状、凸凹性等）；
⑤重叠性与非重叠性。
⑥独 立 性 或 与 其 它 的 地 物 相 邻 ， 如 中 国及其周边国家；
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4、多类信息的表示
空间数据的分类，是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性 或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信 息层(见下图)；
20
用于表示地理实体的数据模型
GIS的数据模型分为两大类：矢量数据模型和栅格数据模型。
10
4、立体状实体
Volume：立体状实体用于描述三维空间中 的现象与物体，它具有长度、宽度及高度 等属性。
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程 三维分析 ppt课件
25
二、表面分析
1. 计算表面积与体积
（１）表面积的概念
与平面面积不同，表面 积是沿表面的斜坡计算的，考 虑到了表面高度的变化情况。 除非表面是平坦的，通常表面 积总是大于其二维底面积。
图9.20 表面积计算各参数示意图
ห้องสมุดไป่ตู้26
二、表面分析
（２）体积的概念
体积指表面与某指定高 度的平面（参考平面）之间的 空间大小，按照参考平面的上 下关系分为两部分，分别是平 面之上的体积或平面之下的体 积。
18
一、表面创建
（2） TIN表面的创建
通常TIN是从多种矢量数据源中创建的。可以用点、线与多 边形要素作为创建TIN的数据源。 1）点集：它是TIN的基本输入要素，决定了TIN表面的基本形 状。
图9.15 点集图
19
一、表面创建
2）隔断线
它可以是具有高度的线，也可以是没有高度的线。 在TIN中构成一条或多条三角形的边序列。隔断线即可 用来表示自然要素，如山脊线、溪流，也可以用来创建 要素如道路。
图9.43 表面长度示意图
41
二、表面分析
ArcGIS中表面长度的计算：
图9.44 表面长度计算对话框
42
三、ArcScene三维可视化
1. 要素的立体显示
在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须 被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。
两种方式：
➢具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三维可 视化；
第九章 三维分析
1
主要内容
• 表面创建 • 表面分析 • ArcScene三维可视化 • 数据转换
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
二、表面分析
1. 计算表面积与体积
（１）表面积的概念
与平面面积不同，表面 积是沿表面的斜坡计算的，考 虑到了表面高度的变化情况。 除非表面是平坦的，通常表面 积总是大于其二维底面积。
图9.20 表面积计算各参数示意图
ห้องสมุดไป่ตู้26
二、表面分析
（２）体积的概念
体积指表面与某指定高 度的平面（参考平面）之间的 空间大小，按照参考平面的上 下关系分为两部分，分别是平 面之上的体积或平面之下的体 积。
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一、表面创建
（2） TIN表面的创建
通常TIN是从多种矢量数据源中创建的。可以用点、线与多 边形要素作为创建TIN的数据源。 1）点集：它是TIN的基本输入要素，决定了TIN表面的基本形 状。
图9.15 点集图
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一、表面创建
2）隔断线
它可以是具有高度的线，也可以是没有高度的线。 在TIN中构成一条或多条三角形的边序列。隔断线即可 用来表示自然要素，如山脊线、溪流，也可以用来创建 要素如道路。
图9.43 表面长度示意图
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二、表面分析
ArcGIS中表面长度的计算：
图9.44 表面长度计算对话框
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三、ArcScene三维可视化
1. 要素的立体显示
在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须 被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。
两种方式：
➢具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三维可 视化；
第九章 三维分析
1
主要内容
• 表面创建 • 表面分析 • ArcScene三维可视化 • 数据转换
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
三维GIS课件(三维空间数据及其获取方法
纸 质 地 图
扫 描 转 化
拼 接 子 图 块
几 何 校 正
矢 量 图 编 辑
2.1.3 地表3D空间数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
1、GPS测量技术 具有代表性的系统：欧洲的“伽利略系统”、俄罗斯 的“GLONASS卫星系统” 。
20
中国地质大学（武汉）信息工程学院
我国自行研制的导航卫星系统——北斗双星导航定 位系统，通过全天候跟踪GPS卫星，免费向用户提供 星历文件。该系统具有快速定位、短报文通信、精 密授时3大功能，并具有以下优势：
是
高精度扫 描目标区 域 拍摄照片 是否扫描 完毕 否
外业测量结束
搬站，回到第 一步
点云数据
点云数据
颜色数据 32
• （2）内业处理
噪 声 去 除
采 样
生 成 网 格
生 成 轮 廓
构 造 格 栅
曲 面 拟 合
纹 理 映 射
建 模 完 成
点云数据
三角网格数据
光滑 曲面
带颜色信息的 光滑曲面
4、SAR与InSAR技术
2
2.1 数据获取方法
中国地质大学（武汉）信息工程学院
2.1.1
GIS空间数据获取方法分类
1、空间数据的野外获取方式
（1）点方式：天文测量、罗盘定位、惯性测量、大地 测量、工程测量、矿井测量、GPS技术、钻孔勘探、 物理勘探技术等；
3
中国地质大学（武汉）信息工程学院
（2）面方式：摄影测量、遥感技术、激光扫描技术、集 成传感技术； （3）体方式：CT扫描、3D地震技术等
4
2、空间数据的室内获取方式
中国地质大学（武汉）信息工程学院
GIS地理信息系统空间分析ppt课件
CAD）的一个最主要的功能特征，也是各 类综合性地学分析模型的基础或构件。
y
2
空间分析功能的类型
按照 Goodchild 提出的空间分析框架，可以 将空间分析方法分为以下两种类型：
产生式分析：空间叠加分析，缓冲区分析，数 字地面模型分析，空间网络分析，空间统计分 析等；
咨询式分析：空间集合分析，空间数据查询等。
如果线状图层为道路网，叠加的结果可以得到每个多边形内的道路网密度， 内部的交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形之间的相互 交通量。
y
15
线与多边形叠加示意图
y
16
多边形与多边形的叠加
概念 处理过程 ARC/INFO中空间叠加分析
空间叠加(Identify;Intersect;Union) 要素提取(Clip;Erasecov;Split) 要素合并(Disslove,Reselect) 图层数据的合并与分解(Mapjoin;Split) 图层更新(Upda多边形与多边形的叠加概念
多边形叠加将两个或多 个多边形图层进行叠加 产生一个新多边形图层 的操作 ，用以解决地 理变量的多准则分析、 区域多重性的模拟分析、 地理特征的动态变化分 析，以及图幅要素的更 新、图幅的拼接和区域 信息的提取等。
y
18
多边形与多边形的处理过程
几何求交过程：首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交 点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对 象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形对象一一对应 的属性表。
y
10
点状图、线状图和面状图之间的叠加显示
y
11
遥感影像叠加
y
12
数字高程模型（DEM）叠加显示立体专题图
y
2
空间分析功能的类型
按照 Goodchild 提出的空间分析框架，可以 将空间分析方法分为以下两种类型：
产生式分析：空间叠加分析，缓冲区分析，数 字地面模型分析，空间网络分析，空间统计分 析等；
咨询式分析：空间集合分析，空间数据查询等。
如果线状图层为道路网，叠加的结果可以得到每个多边形内的道路网密度， 内部的交通流量，进入、离开各个多边形的交通量，相邻多边形之间的相互 交通量。
y
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线与多边形叠加示意图
y
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多边形与多边形的叠加
概念 处理过程 ARC/INFO中空间叠加分析
空间叠加(Identify;Intersect;Union) 要素提取(Clip;Erasecov;Split) 要素合并(Disslove,Reselect) 图层数据的合并与分解(Mapjoin;Split) 图层更新(Upda多边形与多边形的叠加概念
多边形叠加将两个或多 个多边形图层进行叠加 产生一个新多边形图层 的操作 ，用以解决地 理变量的多准则分析、 区域多重性的模拟分析、 地理特征的动态变化分 析，以及图幅要素的更 新、图幅的拼接和区域 信息的提取等。
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多边形与多边形的处理过程
几何求交过程：首先求出所有多边形边界线的交点，再根据这些交 点重新进行多边形拓扑运算，对新生成的拓扑多边形图层的每个对 象赋一多边形唯一标识码，同时生成一个与新多边形对象一一对应 的属性表。
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点状图、线状图和面状图之间的叠加显示
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遥感影像叠加
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数字高程模型（DEM）叠加显示立体专题图
GIS系列PPT演示文稿
元数据的主要作用
帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档 提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络(clearing house)及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据 提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息 帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断 提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。
计算机地图制图与GIS
地理信息系统的发展最初是从计算机地图制图和地籍管理起步的。对于所有的GIS，地图是一个中心，它既是输入数据的来源，又是系统输出的一种形式 。地理信息系统既提供信息服务(如查询、检索)，又提供综合分析(空间分析、系统分析)，它的博才(资源和技术)取胜和运筹帷幄的优势是计算机地图制图所不及的。计算机地图制图为地理信息的时空分布和产品输出提供了先进的手段，但对于区域综合、方案优选和战略决策等重大目标的管理只能依赖于地理信息系统。
开放的地理数据互操作规范OpenGIS
OpenGIS(Open Geodata Interoperation Specification,OGIS-开放的地理数据互操作规范)由美国OGC(OpenGIS协会，OpenGIS Consortium)提出。OGC是一个非赢利性组织，目的是促进采用新的技术和商业方式来提高地理信息处理的互操作性(Interoperablity)，OGC会员主要包括GIS相关的计算机硬件和软件制造商（包括ESRI, Intergraph,MapInfo等知名GIS软件开发商），数据生产商以及一些高等院校，政府部门等，其技术委员会负责具体标准的制定工作。
测量数据的误差 地图数字化数据的误差 遥感数据误差
测量数据的误差
帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据，建立数据文档 提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、数据内容、数据质量、数据交换网络(clearing house)及数据销售等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据 提供通过网络对数据进行查询检索的方法或途径，以及与数据交换和传输有关的辅助信息 帮助用户了解数据，以便就数据是否能满足其需求作出正确的判断 提供有关信息，以便用户处理和转换有用的数据。
计算机地图制图与GIS
地理信息系统的发展最初是从计算机地图制图和地籍管理起步的。对于所有的GIS，地图是一个中心，它既是输入数据的来源，又是系统输出的一种形式 。地理信息系统既提供信息服务(如查询、检索)，又提供综合分析(空间分析、系统分析)，它的博才(资源和技术)取胜和运筹帷幄的优势是计算机地图制图所不及的。计算机地图制图为地理信息的时空分布和产品输出提供了先进的手段，但对于区域综合、方案优选和战略决策等重大目标的管理只能依赖于地理信息系统。
开放的地理数据互操作规范OpenGIS
OpenGIS(Open Geodata Interoperation Specification,OGIS-开放的地理数据互操作规范)由美国OGC(OpenGIS协会，OpenGIS Consortium)提出。OGC是一个非赢利性组织，目的是促进采用新的技术和商业方式来提高地理信息处理的互操作性(Interoperablity)，OGC会员主要包括GIS相关的计算机硬件和软件制造商（包括ESRI, Intergraph,MapInfo等知名GIS软件开发商），数据生产商以及一些高等院校，政府部门等，其技术委员会负责具体标准的制定工作。
测量数据的误差 地图数字化数据的误差 遥感数据误差
测量数据的误差
GIS地理信息系统空间数据结构ppt课件
数据库
独立编码
点: ( x ,y )
线: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( xn , yn ) 面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( x1 , y1 )
标识码 属性码 存储方法
点位字典
空间对象编码; 唯一; 连接空间和属性数据
点: 点号文件 线: 点号串 面: 点号串
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3、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
4、拓扑关系的意义：
对于数据处理和GIS空间分析具有重要的意义，因为： 1）拓扑关系能清楚地反映实体之间的逻辑结构关系，它比几何关系具有更大的稳 定性，不随地图投影而变化。 2）有助于空间要素的查询，利用拓扑关系可以解决许多实际问题。如某县的邻接 县，--面面相邻问题。又如供水管网系统中某段水管破裂找关闭它的阀门，就需要 查询该线（管道）与哪些点（阀门）关联。 3）根据拓扑关系可重建地理实体。
距离（大地线）（沿地球大圆经过两个城市中心的距离）。
（二）拓扑关系
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（二）拓扑关系
1、定义 2、种类 3、拓扑关系的表达 4、意义
1、定义： 指图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。
将橡皮任意拉伸，压缩，但不能扭转或折叠。
拓扑变换 （橡皮变换）
非拓扑属性（几何） 两点间距离
一点指向另一点的方向
第三章 空间数据结构
§3-1空间实体及其描述 §3-2矢量数据结构 §3-3栅格数据结构
;.
1
《GIS空间分析》课件
GIS空间分析的定 义和重要性
GIS空间分析的主 要方法和技术
GIS空间分析的应 用领域和案例
GIS空间分析的发 展趋势和挑战
智能化：GIS空间分析将更加智能化，能够自动识别和分析空间数据 实时化：GIS空间分析将更加实时化，能够实时获取和分析空间数据 集成化：GIS空间分析将更加集成化，能够与其他领域进行集成分析 云化：GIS空间分析将更加云化，能够利用云计算技术进行大规模空间数据分析
添加标题
应用领域：GIS空间分析广泛应用于城市规划、交通规划、环境评估、资源管理、灾害预警等领域。
添加标题
技术发展：随着计算机技术、网络技术、大数据技术的不断发展，GIS空间分析的技术和方法也在不断更 新和优化，为解决实际问题提供了更加强大的支持。
空间数据的获取和处理 空间数据的分析和建模 空间数据的可视化和展示 空间数据的应用和实践
空间优化：通过GIS分析，优化空 间布局，提高资源利用效率
空间规划：通过GIS分析，进行空 间规划，实现可持续发展
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
决策支持：利用GIS分析，为决策 者提供科学依据，提高决策准确性
风险评估：利用GIS分析，进行风 险评估，降低灾害损失
案例背景：某城市需要进行城 市规划与设计
热力图：将地理 信息数据以热力 图的形式展示， 便于分析数据分 布和变化
动态可视化：将 地理信息数据以 动态形式展示， 便于分析数据变 化和趋势
空间模型：描述地理空间特征和关系的数学模型 空间模拟：通过计算机模拟地理空间现象的过程 空间模型与模拟的应用：城市规划、交通规划、环境规划等 空间模型与模拟的发展趋势：智能化、可视化、集成化
MapInfo：专业的GIS软件， 提供丰富的空间分析工具， 如空间统计、空间查询等。
GIS课程(空间数据处理)
• 空间分析则主要采用栅格数据结构，有利于加快系统的运行速度 和分析应用的进程
因此，在地理信息系统中，需要进行数据结构的转换。
一、由矢量向栅格的转换
矢量向栅格转换处理的根本任务： 通过就是把点、线或面的矢量数据，转换成对应的栅格数据。这 一过程称为栅格化。
栅格化首先要建立矢量数据的平面坐标系和栅格行列坐标系 之间的对应关系。
2 墨卡托(Mercator)投影
属于等角正切圆柱投影。
特点:
1、无角度变形，但面积变 形较大。
2、经线和纬线是两组相互 垂直的平行直线，经线间隔 相等，纬线间隔由赤道向两
极逐渐扩大。 3、保持方向和相对位置的
正确。
墨卡托投影（正轴等角圆柱投影）
墨卡托投影（正轴等角圆柱投影） 墨卡托投影常用来制作航海图和航空图
9876543210
0 1 23 45 678 9
0 12 34 56 78 9
X,Y =460M0i,n2X30,M0inY=100d0x,1,d0y00=1000,1000
0 1 23 45 678 9
I
Y d y
1300 1000
1
0 12 34 5 67 89
φ =f1 (x,y) λ =f2 (x,y)
代入目标地图的投影方程即有：
X = f3[f1(x,y), f2(x,y)] Y =f4[f1(x,y), f2(x,y)]
这就是地图投影反解变换的数学模型。
２、反解变换
(φ，λ) X = f3(φ，λ)
Y =f4(φ，λ )
φ =f1 (x,y) λ =f2 (x,y)
就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（λ， φ）与平面上对应点的平面坐标（x，y）之间的函
因此，在地理信息系统中，需要进行数据结构的转换。
一、由矢量向栅格的转换
矢量向栅格转换处理的根本任务： 通过就是把点、线或面的矢量数据，转换成对应的栅格数据。这 一过程称为栅格化。
栅格化首先要建立矢量数据的平面坐标系和栅格行列坐标系 之间的对应关系。
2 墨卡托(Mercator)投影
属于等角正切圆柱投影。
特点:
1、无角度变形，但面积变 形较大。
2、经线和纬线是两组相互 垂直的平行直线，经线间隔 相等，纬线间隔由赤道向两
极逐渐扩大。 3、保持方向和相对位置的
正确。
墨卡托投影（正轴等角圆柱投影）
墨卡托投影（正轴等角圆柱投影） 墨卡托投影常用来制作航海图和航空图
9876543210
0 1 23 45 678 9
0 12 34 56 78 9
X,Y =460M0i,n2X30,M0inY=100d0x,1,d0y00=1000,1000
0 1 23 45 678 9
I
Y d y
1300 1000
1
0 12 34 5 67 89
φ =f1 (x,y) λ =f2 (x,y)
代入目标地图的投影方程即有：
X = f3[f1(x,y), f2(x,y)] Y =f4[f1(x,y), f2(x,y)]
这就是地图投影反解变换的数学模型。
２、反解变换
(φ，λ) X = f3(φ，λ)
Y =f4(φ，λ )
φ =f1 (x,y) λ =f2 (x,y)
就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（λ， φ）与平面上对应点的平面坐标（x，y）之间的函
地理信息系统(GIS)-空间数据处理与转换
由栅格向矢量的转换
线状栅格数据矢量化
① 二值化
② 二值图像的预处理
③ 细化
1）剥皮法 2）骨架法
④ 跟踪
⑤ 拓扑化
面状栅格数据矢量化
双边界直接搜索算法 (Double Boundary Direct Finding - DBDF)
基本思路：通过边界 提取将边界弧段的左 右多边形信息保存在 边界点或结点上。
面状栅格数据矢量化
• 边界线搜索与拓扑信息生成
边界搜索由一个结点开始，选定与之相邻的任意一个边界 点或结点进行搜索。首先记录边界点两个多边形编号作为 被搜索边界的左右多边形，搜索的方向由当前点的进入方 向和下一步走向来确定：
aa
如图，若该边界点由下方搜索到的，则进
入点为下方，搜索方向则只能为右方，其
矢量数据转栅格数据 栅格数据转矢量数据
由矢量向栅格的转换
• 点的栅格化
设A为矢量图层中任一点，则该点在矢量和栅格数据中 分别表示为(x,y)和(I,J)
I
1
Y0 Y DY
J
1
X X0 DX
J
0 '( X0,Y0 )
y I
x
A
DX,DY分别表示栅格单元的宽和高
当栅格单元为正方形时，DX=DY
若没有，则本条线的追踪结束， 转(1)进行下条线的追踪。
③ 把搜索点移到新取的点上，转 (2)
拓扑化
• 为了存储拓扑信息，需找出线的端点和结点，以及 孤立点
⑴ 孤立点：8邻城中没有为1的象元 ⑵ 端点：8邻城中只有一个为1的象元 ⑶ 结点：8邻城中有三个或三个以上为1的象元
• 在追踪时加上以上信息，即可建立矢量数据的空间 拓扑关系。
1 10 00 1 0
GIS课程(第五章空间数据处理)
N1 A2
N2
N1 A2
N2
第五章 空间数据的处理
§5-2 图形编辑
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
二、关键算法
1、点的捕捉 设光标点为S(x,y)， 某一点状要素的坐标为A(X，Y) 可设一捕捉半径D(通常为3～5个象素，这主要由屏幕的分辩率和屏幕的尺寸决定)。 若S和A的距离d小于D则认为捕捉成功，即认为找到的点是A，否则失败，继续搜索其它点。
0
D
4
8
C
12
层2 边长2
1
A
4
F
15 GB
层3 边长1
Peano码 0 0 1 4 8 15
Side 4 2 1 1 2 1
空间对象 E D A F C B,G
建立了索引文件后的图形编辑，不仅要修改原始的空间数据，而且要修改相关 的索引文件。
第五章 空间数据的处理
§5-3 拓扑关系的自动建立
N2 a2
GIS
一、编辑操作 1、结点的编辑
1）结点吻合(Snap) 或称结点匹配、结点咬合，结点附和。
方法：
A、 结点移动，用鼠标将其它两点移到另一点； B、 鼠标拉框，用鼠标拉一个矩形，落入该矩形内的结点坐标通过求它们 的中间坐标匹配成一致；
C、 求交点，求两条线的交点或其延长线的交点，作为吻合的结点；
D、自动匹配，给定一个吻合容差，或称为咬合距，在图形数字化时或之后， 将容差范围内的结点自动吻合成一点。
图形编辑是一交互处理过程， GIS具备的图形编辑功能的要求是：
1）具有友好的人机界面，即操作灵活、易于理解、响应迅速等；
2）具有对几何数据和属性编码的修改功能，如点、线、面的增加、删除、修改等； 3）具有分层显示和窗口操作功能，便于用户的使用。
MAPGIS应用教程第五章空间数据的转换与处理PPT课件
6
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第五章 空间数据的转换与处理
误差校正步骤
MAPGIS进行误差校正流程无论是自动误差校正还是交 互误差校正，其步骤大致是相仿，具体流程如图5-1所示。
误差校正系统
打开文件
打开控制点 设置控制点参数 选择采集文件
实际值 理论值
自动误差校正
选择采集文件 自动采集控制点 选择采集文件 自动采集控制点
第五章 空间数据的转换与处理 教学目的与要求
• 教学目的： 空间数据的转换与处理
• 教学要求： 掌握空间数据的误差校正方法步骤 掌握空间数据投影变换方法 掌握图形裁剪的基本方法
1
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第五章 空间数据的转换与处理 重点与难点
• 教学内容：空间数据误差校正 投影变换 图形裁剪
• 重点：误差校正、投影变换、图形裁剪 • 难点：误差校正、投影变换、图形裁剪
9
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第五章 空间数据的转换与处理 误差校正步骤
• 3.设置控制点参数 • 在“控制点”下拉菜单中选择“设置控制点参数”选项，系
统会弹出如图5-2所示对话框。
提供了实际值和理论 值两个选项，
这一选项在交互误差 校正时必须选择，而 在自动误差校正时记 住一定不要选中。
图5-2 控制点参数设置对话框
ห้องสมุดไป่ตู้
10
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第五章 空间数据的转换与处理 误差校正步骤
4.选择采集文件
• 决定哪个文件用于采集控制点数据，可以是点、线文件。
5.添加校正控制点
• 利用此选项完成图形中控制点实际值的采集，同时完成理论值的输入 。对于控制点当然可以通过控制点下拉菜单中的相关选项对他进行相 应的编辑处理和浏览工作。
GIS(地理信息系统)空间分析课件
总结词
研究人口分布与经济活动的空间 关联性，分析经济发展对人口分 布的影响，为区域经济发展提供 决策支持。
4. 成果应用
将分析结果应用于区域经济发展 规划、城市规划和人口管理等领 域。
自然灾害风险评估与应急响应案例
1. 数据准备
收集地质、气象、历史灾害等 数据，建立灾害数据库。
3. 应急响应
根据风险评估结果，制定应急 预案和救援措施，优化资源配 置。
叠加分析
将不同图层进行叠加，通过比较 和组合不同图层的属性信息，进 行分类、统计和综合评价。
统计分析
利用统计学原理和方法，对空 间数据进行处理和分析，挖掘 空间数据的内在规律和特征。
03
空间数据查询与可视化
空间数据查询
空间数据检索
01
根据地理坐标、属性信息等条件，快速定位和获取相关空间数
据。
多源数据融合
栅格数据
混合数据
同时包含矢量数据和栅格数据的空间 数据类型，兼具矢量数据和栅格数据 的优点，能够更好地满足复杂空间分 析的需求。
以网格形式表示地理空间，每个网格 单元代表一定地理区域，数据结构简 单，易于处理和分析。
空间分析基本概念
01
02
03
空间关系
指地理实体之间的相对位 置关系、拓扑关系、距离 关系等，是空间分析的基 础。
在空间自相关分析中，需要构建空间权重矩阵，以描述区 域单元之间的空间关系，常用的空间权重矩阵包括邻接矩 阵、距离矩阵等。
空间分布特征分析
空间分布类型
空间分布特征分析用于描述地理现象的空间分布类型，包括集中 型、分散型、均衡型等，以揭示地理现象的空间分布规律。
空间分布指数
通过计算各种空间分布指数，如集中度、分散度、均衡度等，对地 理现象的空间分布特征进行定量描述。
GIS空间数据结构课件
椭球体与基准面之间的关系是一对多的关 系，也就是基准面是在椭球体基础上建立 的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭 球体能定义不同的基准面，如前苏联的 Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基 准面都采用了Krassovsky椭球体，但它们 的基准面显然是不同的。
我国3个椭球体参数如下
3）对数据处理信息的说明，如量纲的转换等；
4）对数据转换方法的描述；
5）对数据库的更新《G、IS空集间数据成结构等》PP的T课件说明。
3、元数据的主要作用
1）帮助数据生产单位有效地管理和维护空间数据、 建立数据文档，并保证即使其主要工作人员离退 时，也不会失去对数据情况的了解；
2）提供有关数据生产单位数据存储、数据分类、 数据内容、数据质量、数据交换网络及数据销售 等方面的信息，便于用户查询检索地理空间数据；
《GIS空间数据结构》PPT课件
2、1980年中国国家大地坐标系，具体参数 为：
赤道半径（a）＝6378140.0000000000m 极半径（b）＝6356755.2881575287m 地球扁率（f）＝（a－b）/a＝1/298.257 1980年中国国家大地坐标系的大地原点，
设在陕西省泾阳县永乐镇，称西安原点。
《GIS空间数据结构》PPT课件
二、矢量数据的特点
➢ 可以利用拓扑数据作为工具，重建地理实体。 例如建立封闭多《G边IS空形间数据，结构实》P现PT课道件 路的选取，进行 最佳路径的计算等等。
2．3 空间数据的计算机表示
以ARC/INFO矢量数据模型的系统为例 ➢ 首先，从逻辑上将空间数据抽象为不同的专题或层 。
《GIS空间数据结构》PPT课件
其次，将一个专题层的地理要素或实体分解 为点、线或面状目标 。每个目标的数据由 定位数据、属性数据和拓扑数据组成。具 有相同的分类码的同类目标组成类型，— 类或相近的若干类构成数据层，若干数据 层构成图幅，全部数据组成数据库。
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东华理工大学 吴静
逐点插入算法的基本步骤可归纳为：
◼ ( 1)建立初始三角网 ◼ ( 2)定位三角形 ◼ ( 3)确定影响域 ◼ ( 4)影响域内的三角网重构 ◼ ( 5)调整数据结构 ◼ ( 6)返回第二步，直至所有的节点都加入
为止。
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◼ (1)建立初始三角网:求出给定点集的包容 盒BOX (Xmin, Ymin, Xmax, Ymax)， 将包容盒沿对角线剖分为两个初始三角 形，然后按以下步骤迭代，直到所有的 数据点被处理。
唯一性。 ⚫ 具有凸多边形的外壳：三角网最外层的边界形
成一个凸多边形的外壳。
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四、局部优化处理（ LOP ）
在任何三角剖分准则下得到的TIN，只要用 LOP（Local optimal procedure，局部优化过程） 法则进行优化处理，就能得到唯一的DT三角网 络。
基本思路:运用DT三角网的空外接圆性质对两个 有公共边的三角形组成的四边形进行判断，如果 其中一个三角形的外接圆中含有第四个顶点，则 交换四边形的对角线。
❖ 作业
❑1、简述点在多边形内的判断方法。 ❑2、简述多边形拓扑关系的自动建立。 ❑3、面矢量数据向栅格数据转换方法有几种，以边
界代数法进行简述。
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B
C
F ( X ,Y ) F ( X 3,Y3 ) 0
备选扩展点
在这些可能被扩展的点中，找出对扩展边张角最 大的点，就是要扩展的点。
东华理工大学 吴静
• 重复与交叉的检测。任意一边最多只能是两个 三角形的公共边。 记下每一边扩展的次数，若有一条边用过两次， 则此次扩展无效。
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形成第一个三角形
东华理工大学 吴静
2. 生成初始三角形。 在数据中任取一点A，该点一般位于数据点的 几何中心附近，寻找距离此点最近的点B，两者 相连构成初始基线AB。利用空外接圆准则或张 角最大准则，在数据中寻找第三个点C，从而 形成第一个Delaunay三角形ABC。
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如，采用张角最大准则
( ) cos C = a2 + b2 − c2 2ab
数学形态算法
VIPs算法 循环迭代算法 层次三角形算法
特征线算法 探测优化算法
东华理工大学 吴静
一、三角网生长算法
三角网生成算法就是从一个“源”开始，逐步 形成覆盖整个数据区域的三角网。
从生长过程角度看，可以分为： ⚫ 收缩生长算法
先形成整个数据域的数据边界（凸壳），并 以此为源头，逐步缩小以形成整个三角形。 ⚫ 扩张（递归）生长算法 从一个三角形开始向外层层扩展，最终形成 覆盖整个区域的三角网。
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◼ ( 4)影响域内的三角网重构:删除影响域内 的三角形，依据Delaunay准则，在影响 域内重新联网。方法很简单，只需将影 响域的各边界与当前插入点顺次连接(如 图1c)，所得三角化结果即为D-三角网。
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◼ ( 5)调整数据结构，新生成三角形的数据 先填充被删除三角形的数据，余者添加 在数组尾部；
东华理工大学 吴静
◼ 原理容易理解，算法的实现也比较简单， 但大部分时间都是在大量离散数据点中 搜寻给定基线符合要求的邻域点，而且 每次找点都要遍历整个离散数据点，极 大地降低了构网速度。
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递归生长算法的扩展：角度判别法建立TIN 1、将原始数据分块，以便检索所处理三角形 邻近的点，而不必检索全部数据。 数据分块方法：将整个区域分成等间隔的格 网，然后将数据点按格网存贮 。
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三、Delaunay三角剖分 在空外接圆准则、最大最小角准则下进行
的三角剖分，简称为DT。
东华理工大学 吴静
DT三角剖分的特性： ⚫ 最接近：以最近邻的三点形成三角形，且各
线段(三角形的边)皆不相交。 ⚫ 可最大限度避免狭长三角形的出现； ⚫ 不管从何处开始构成，都能保持三角网络的
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三角网生长算法的基本步骤: ◼ 首先从所采集的离散点集V中选择任意点P1
作为起始点，查找距离此点最近的点P2， 然后连接P1P2作为基线; ◼ 在基线的右边应用Delaunay法则（空外接 圆准则或张角最大准则）搜寻第三点生成 Delaunay三角形; ◼ 以三角形的两条新边(从基线起始点到第三 点及第三点到基线终点)作为新的基线; ◼ 重复该过程直至所有的基线处理完毕。
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在TIN中，对三角形的几何形状有严格的要求： ⚫ 尽量接近正三角形； ⚫ 保证最近的点形成三角形； ⚫ 三角形网络是唯一的；
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1. 空外接圆准则 在TIN中，过每个三角形的外接圆均不包 含点集中的其余任何点。
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◼ 2. 张角最大准则(最小距离和准则)即顶点 到基边两端点的距离和为最小。这样产 生的三角形具有严格的空椭圆特点，即 在以基边的两个端点为节点，以顶点到 节点的距离和为限制的椭圆范围内不存 在其他数据点。
➢ 三维空间数据模型应用于地表的高程值、降雨量、土 壤的酸碱度等
➢ 三维空间数据模型可用规则和不规则三角网表达 ➢ 规则格网涉及到格网点属性值的内插 ➢ 不规则三角网涉及到构网
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❖9.1 不规则三角构网 ❖9.2 TIN的建立
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❖9.1 不规则三角构网
一、基本概念 二、TIN的三角剖分准则 三、Delaunay三角剖分 四、局部优化处理（ LOP ）
东华理工大学 吴静
一、基本概念 不规则三角网（Triangulated Irregular Network ），简称TIN，是将离散采样点按 一定的规则连接成覆盖整个研究区域的互不 交叉、互不重叠的三角形网来表示地形表面 。
东华理工大学 吴静
TIN形成的基本思路
考虑到各种测量手段所获取的数据一般具有单 值性的特点或者可以分片处理，所以将三维数据点 投影至平面上构建三角剖分，然后在三角形的顶点 叠加上所对应的高程值，从而形成空间三角形平面。
第五章 空间数据处理
东华理工大学 吴静
本章内容：
1. 空间数据处理的基本算法 2. 图形编辑的主要内容 3. 拓扑关系的建立 4. 图形裁剪与合并 5. 图幅接边 6. 坐标变换 7. 地图投影 8. 矢量栅格数据的转换 9. 三维空间数据的处理 本章重点与作业
东华理工大学 吴静
9. 三维空间数据处理
三角化
附加高程
不规则分布数据点 东华理工大学 吴静
TIN的特点
具有可变分辨率，也就是说在地形变化复 杂的地方，数据点分布比较密，三角形形 状较小且密集，而在地形变化平缓的地方， 数据点稀疏，三角形大且稀疏。
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二、TIN的三角剖分准则
对于平面上n个离散点，其平面坐标为(xi，yi)， i＝1，2，…，n，将其中的三点构成最佳三角形， 使每个离散点都成为三角形的顶点。
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扩展生成第二个三角形
直接建立狄洛尼三角网
❑首先找出离散点集中相距最短的两 点，连接两点成为D-TIN的初始基线
❑然后按D-TIN的判断法则找出包含此 基线的Delaunay三角形的第3端点， 该端点位于基线右测
❑连接新点与原来两点形成两条新边 ❑再按D-TIN的判断法则找出包含此两
边的另外两个Delaunay三角形的第3 端点 ❑依次循环处理所有的新边，直到所 有离散点均成为D-TIN的端点
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二、逐点插入法
是一种动态构网过程，新的插入点会导致 已有三角网的改变。
其基本思想为:先在包含所有数据点的一个 多边形中建立初始三角网，然后将余下的点逐 一插入，采用LOP算法或Watson的空外接圆算 法优化确保其成为D-三角网。
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• 向外扩展的处理。若从顶点为A(X1,Y1), B(X2,Y2), C(X3,Y3)的三角形之AB边向外扩展， 应取位于直线AB与C异侧的点
AB直线方程为
A
F(X ,Y) = (Y2 −Y1)(X − X1) − (X2 − X1)(Y −Y1) = 0
若备选点C之坐标为（X，Y）
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◼ ( 2)定位三角形:从点集中取出一点,在己 建立的三角网中找到包含该点的三角形， 如图1 ( a) 。
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◼ ( 3)确定影响域:从包含该点的三角形开始， 依据三角形记录的拓扑信息利用空外接 圆检测，找出外接圆包含当前插入点的 三角形集，三角形集的外边界即是要寻 找的影响域，如图1 (b)。
◼ 一点到基边的张角最大
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3. 最大最小角准则 在两相邻三角形形成的凸四边形中，这两三角 形中的最小内角一定大于交换凸四边形对角线 后所形成的两三角形的最小内角。
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一般而言，应尽量保持三角网的唯一性，即在 同一准则下，由不同的位置开始建立三角形网 络，其最终的形状和结构应该是相同的。
◼ ( 6)返回第二步，直至所有的节点都加入 为止。
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本章重点与作业
❖ 重点
❑掌握空间数据处理的方法,重点包括:曲线简化、点 在多边形内判断、数据检查与清理的概念、多边形 拓扑关系的自动建立、图幅接边的内容、矢量数据 与栅格数据相互转换方法
❑了解曲线拟合、图形裁剪、空间内插的概念与分类
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C3
cos Ci
=
ai2
+ bi2 − c2 2ai bi
A
C = maxCi
C2 C1
与A点距 离最近的
点
B
则C为该三角形
第三顶点
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3.扩展形成三角网
由第一个三角形向外扩展，将全部离散点构 成三角网，并保证三角网中没有重复和交叉 的三角形。
逐点插入算法的基本步骤可归纳为：
◼ ( 1)建立初始三角网 ◼ ( 2)定位三角形 ◼ ( 3)确定影响域 ◼ ( 4)影响域内的三角网重构 ◼ ( 5)调整数据结构 ◼ ( 6)返回第二步，直至所有的节点都加入
为止。
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◼ (1)建立初始三角网:求出给定点集的包容 盒BOX (Xmin, Ymin, Xmax, Ymax)， 将包容盒沿对角线剖分为两个初始三角 形，然后按以下步骤迭代，直到所有的 数据点被处理。
唯一性。 ⚫ 具有凸多边形的外壳：三角网最外层的边界形
成一个凸多边形的外壳。
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四、局部优化处理（ LOP ）
在任何三角剖分准则下得到的TIN，只要用 LOP（Local optimal procedure，局部优化过程） 法则进行优化处理，就能得到唯一的DT三角网 络。
基本思路:运用DT三角网的空外接圆性质对两个 有公共边的三角形组成的四边形进行判断，如果 其中一个三角形的外接圆中含有第四个顶点，则 交换四边形的对角线。
❖ 作业
❑1、简述点在多边形内的判断方法。 ❑2、简述多边形拓扑关系的自动建立。 ❑3、面矢量数据向栅格数据转换方法有几种，以边
界代数法进行简述。
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B
C
F ( X ,Y ) F ( X 3,Y3 ) 0
备选扩展点
在这些可能被扩展的点中，找出对扩展边张角最 大的点，就是要扩展的点。
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• 重复与交叉的检测。任意一边最多只能是两个 三角形的公共边。 记下每一边扩展的次数，若有一条边用过两次， 则此次扩展无效。
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形成第一个三角形
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2. 生成初始三角形。 在数据中任取一点A，该点一般位于数据点的 几何中心附近，寻找距离此点最近的点B，两者 相连构成初始基线AB。利用空外接圆准则或张 角最大准则，在数据中寻找第三个点C，从而 形成第一个Delaunay三角形ABC。
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如，采用张角最大准则
( ) cos C = a2 + b2 − c2 2ab
数学形态算法
VIPs算法 循环迭代算法 层次三角形算法
特征线算法 探测优化算法
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一、三角网生长算法
三角网生成算法就是从一个“源”开始，逐步 形成覆盖整个数据区域的三角网。
从生长过程角度看，可以分为： ⚫ 收缩生长算法
先形成整个数据域的数据边界（凸壳），并 以此为源头，逐步缩小以形成整个三角形。 ⚫ 扩张（递归）生长算法 从一个三角形开始向外层层扩展，最终形成 覆盖整个区域的三角网。
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◼ ( 4)影响域内的三角网重构:删除影响域内 的三角形，依据Delaunay准则，在影响 域内重新联网。方法很简单，只需将影 响域的各边界与当前插入点顺次连接(如 图1c)，所得三角化结果即为D-三角网。
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◼ ( 5)调整数据结构，新生成三角形的数据 先填充被删除三角形的数据，余者添加 在数组尾部；
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◼ 原理容易理解，算法的实现也比较简单， 但大部分时间都是在大量离散数据点中 搜寻给定基线符合要求的邻域点，而且 每次找点都要遍历整个离散数据点，极 大地降低了构网速度。
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递归生长算法的扩展：角度判别法建立TIN 1、将原始数据分块，以便检索所处理三角形 邻近的点，而不必检索全部数据。 数据分块方法：将整个区域分成等间隔的格 网，然后将数据点按格网存贮 。
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三、Delaunay三角剖分 在空外接圆准则、最大最小角准则下进行
的三角剖分，简称为DT。
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DT三角剖分的特性： ⚫ 最接近：以最近邻的三点形成三角形，且各
线段(三角形的边)皆不相交。 ⚫ 可最大限度避免狭长三角形的出现； ⚫ 不管从何处开始构成，都能保持三角网络的
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三角网生长算法的基本步骤: ◼ 首先从所采集的离散点集V中选择任意点P1
作为起始点，查找距离此点最近的点P2， 然后连接P1P2作为基线; ◼ 在基线的右边应用Delaunay法则（空外接 圆准则或张角最大准则）搜寻第三点生成 Delaunay三角形; ◼ 以三角形的两条新边(从基线起始点到第三 点及第三点到基线终点)作为新的基线; ◼ 重复该过程直至所有的基线处理完毕。
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在TIN中，对三角形的几何形状有严格的要求： ⚫ 尽量接近正三角形； ⚫ 保证最近的点形成三角形； ⚫ 三角形网络是唯一的；
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1. 空外接圆准则 在TIN中，过每个三角形的外接圆均不包 含点集中的其余任何点。
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◼ 2. 张角最大准则(最小距离和准则)即顶点 到基边两端点的距离和为最小。这样产 生的三角形具有严格的空椭圆特点，即 在以基边的两个端点为节点，以顶点到 节点的距离和为限制的椭圆范围内不存 在其他数据点。
➢ 三维空间数据模型应用于地表的高程值、降雨量、土 壤的酸碱度等
➢ 三维空间数据模型可用规则和不规则三角网表达 ➢ 规则格网涉及到格网点属性值的内插 ➢ 不规则三角网涉及到构网
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❖9.1 不规则三角构网 ❖9.2 TIN的建立
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❖9.1 不规则三角构网
一、基本概念 二、TIN的三角剖分准则 三、Delaunay三角剖分 四、局部优化处理（ LOP ）
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一、基本概念 不规则三角网（Triangulated Irregular Network ），简称TIN，是将离散采样点按 一定的规则连接成覆盖整个研究区域的互不 交叉、互不重叠的三角形网来表示地形表面 。
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TIN形成的基本思路
考虑到各种测量手段所获取的数据一般具有单 值性的特点或者可以分片处理，所以将三维数据点 投影至平面上构建三角剖分，然后在三角形的顶点 叠加上所对应的高程值，从而形成空间三角形平面。
第五章 空间数据处理
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本章内容：
1. 空间数据处理的基本算法 2. 图形编辑的主要内容 3. 拓扑关系的建立 4. 图形裁剪与合并 5. 图幅接边 6. 坐标变换 7. 地图投影 8. 矢量栅格数据的转换 9. 三维空间数据的处理 本章重点与作业
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9. 三维空间数据处理
三角化
附加高程
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TIN的特点
具有可变分辨率，也就是说在地形变化复 杂的地方，数据点分布比较密，三角形形 状较小且密集，而在地形变化平缓的地方， 数据点稀疏，三角形大且稀疏。
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二、TIN的三角剖分准则
对于平面上n个离散点，其平面坐标为(xi，yi)， i＝1，2，…，n，将其中的三点构成最佳三角形， 使每个离散点都成为三角形的顶点。
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扩展生成第二个三角形
直接建立狄洛尼三角网
❑首先找出离散点集中相距最短的两 点，连接两点成为D-TIN的初始基线
❑然后按D-TIN的判断法则找出包含此 基线的Delaunay三角形的第3端点， 该端点位于基线右测
❑连接新点与原来两点形成两条新边 ❑再按D-TIN的判断法则找出包含此两
边的另外两个Delaunay三角形的第3 端点 ❑依次循环处理所有的新边，直到所 有离散点均成为D-TIN的端点
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二、逐点插入法
是一种动态构网过程，新的插入点会导致 已有三角网的改变。
其基本思想为:先在包含所有数据点的一个 多边形中建立初始三角网，然后将余下的点逐 一插入，采用LOP算法或Watson的空外接圆算 法优化确保其成为D-三角网。
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• 向外扩展的处理。若从顶点为A(X1,Y1), B(X2,Y2), C(X3,Y3)的三角形之AB边向外扩展， 应取位于直线AB与C异侧的点
AB直线方程为
A
F(X ,Y) = (Y2 −Y1)(X − X1) − (X2 − X1)(Y −Y1) = 0
若备选点C之坐标为（X，Y）
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◼ ( 2)定位三角形:从点集中取出一点,在己 建立的三角网中找到包含该点的三角形， 如图1 ( a) 。
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◼ ( 3)确定影响域:从包含该点的三角形开始， 依据三角形记录的拓扑信息利用空外接 圆检测，找出外接圆包含当前插入点的 三角形集，三角形集的外边界即是要寻 找的影响域，如图1 (b)。
◼ 一点到基边的张角最大
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3. 最大最小角准则 在两相邻三角形形成的凸四边形中，这两三角 形中的最小内角一定大于交换凸四边形对角线 后所形成的两三角形的最小内角。
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一般而言，应尽量保持三角网的唯一性，即在 同一准则下，由不同的位置开始建立三角形网 络，其最终的形状和结构应该是相同的。
◼ ( 6)返回第二步，直至所有的节点都加入 为止。
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本章重点与作业
❖ 重点
❑掌握空间数据处理的方法,重点包括:曲线简化、点 在多边形内判断、数据检查与清理的概念、多边形 拓扑关系的自动建立、图幅接边的内容、矢量数据 与栅格数据相互转换方法
❑了解曲线拟合、图形裁剪、空间内插的概念与分类
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C3
cos Ci
=
ai2
+ bi2 − c2 2ai bi
A
C = maxCi
C2 C1
与A点距 离最近的
点
B
则C为该三角形
第三顶点
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3.扩展形成三角网
由第一个三角形向外扩展，将全部离散点构 成三角网，并保证三角网中没有重复和交叉 的三角形。