空间数据的转换与处理
空间数据的转换和处置
图4.19 数据格式转换工具
4.2 数据格式转换
基于文件旳空间数据类型涉及对多种GIS数据格式 旳支持，如coverage，shapefile，grid，image和 TIN。Geodatabase数据模型也能够在数据库中管理 一样旳空间数据类型。
表1 ArcGIS 中旳数据类型
• 基于文件旳 • 基于数据库旳空
• 4.2.2 数据格式转换
1. CAD数据旳转换 CAD数据是一种常用旳数据类型，例如大多数
旳工程图、规划图都是CAD格式。ArcGIS中旳要 素类，Shapefile数据能够转换成CAD数据，CAD数 据也能够转换成要素类和地理数据库。
4.2 数据格式转换
（1）数据输出CAD格式：将要素类或者要素层转换成CAD数据。 可利用Conversion Tools工具箱，To CAD 工具集中旳Export to CAD命令。
4.1 投影变换
单击
图标
图4.3 Define Projection对话框 图4.4 Spatial Reference属性对话框
4.1 投影变换
4.1.2 投影变换
投影变换（Project）是将一种地图投影转换为另 一种地图投影，主要涉及投影类型、投影参数或椭球 体 等 旳 变 化 。 在 ArcToolbox 旳 Data Management Tools工具箱,Projections and Transformations工具 集中分为栅格和要素类两种类型旳投影变换，其中对 栅格数据进行投影变换时，要进行重采样。
空间数据
间数据
Coverages Shapefiles Grids TINs
• Images（多 种格式旳）
Oracle Oracle with Spatial DB2 with its Spatial Type Informix with its Spatial Type SQL Server
地理信息系统概论-第三章
2024/7/17
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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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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。
空间数据工作原理
空间数据工作原理
空间数据是指通过遥感技术获取的地球表面的各种信息数据，包括地貌、植被、水文、气象、土壤等多方面的数据。
空间数据工作原理主要包括数据采集、数据处理和数据分析三个主要过程。
数据采集是指通过各种遥感传感器对地球表面进行观测，获取图像或其他数据。
其中，遥感传感器可以是激光雷达、微波雷达、红外相机等各种设备。
这些传感器会发射特定的电磁波或其他物理信号，接收返回的信号并记录下来。
通过这种方式，可以获取地表反射、吸收、辐射等信息，用于后续的数据处理。
数据处理是指对采集到的原始数据进行处理和整理，以提取出有用的信息。
首先，需要对原始数据进行几何校正，即将图像进行配准，消除由于传感器、测量平台等因素引起的误差。
然后，对图像进行辐射校正，根据传感器响应特性将图像转换为真实的辐射值。
接着，进行大气校正，消除由于大气吸收、散射等因素引起的影响。
最后，可以进行图像增强、特征提取等处理，将图像数据转换为可用于分析的数据形式。
数据分析是指对处理后的数据进行进一步分析和应用。
可以利用图像分类算法将图像中的不同对象进行分类，如识别土地利用类型、植被分布等。
同时，还可以进行地理信息系统（GIS）分析，将空间数据与其他地理信息进行关联和集成，以获取更全面的信息和洞察。
此外，还可以应用机器学习、人工智能等技术对数据进行模型建立和预测。
总之，空间数据工作原理包括采集、处理和分析三个主要过程，通过遥感技术获取地球表面信息并应用于各种领域。
ArcGIS_9_教程_第4章_空间数据的转换与处理
第4章 空间数据的转换与处理空间数据是GIS 的一个重要组成部分。
整个GIS 都是围绕空间数据的采集、加工、存储、分析和表现展开的。
原始数据往往由于在数据结构、数据组织、数据表达等方面与用户自己的信息系统不一致而需要对原始数据进行转换与处理，如投影变换，不同数据格式之间的相互转换，以及数据的裁切、拼接等处理。
以上所述的各种数据转换与处理均可以利用ArcToolbox 中的工具实现。
在ArcGIS9中，ArcToolbox 嵌入到了ArcMap 中。
本章就投影变换、数据格式转换、数据裁切、拼接等内容分别简单介绍。
4.1 投影变换由于数据源的多样性，当数据与我们研究、分析问题的空间参考系统（坐标系统、投影方式）不一致时，就需要对数据进行投影变换。
同样，在对本身有投影信息的数据采集完成时，为了保证数据的完整性和易交换性，要对数据定义投影。
以下就地图投影及投影变换的概念做简单介绍，之后分别讲述在ArcGIS 中如何实现地图投影定义及变换。
空间数据与地球上的某个位置相对应。
对空间数据进行定位，必须将其嵌入到一个空间参照系中。
因为GIS 描述的是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经纬网）可以作为空间数据的参照系统。
而地球是一个不规则的球体，为了能够将其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，就必须将球面的地理坐标系统变换成平面的投图4.1椭球体表面投影到平面的微分梯形Y影坐标系统（图4.1）。
因此，运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上由地理坐标确定的点，在平面上有一个与它相对应的点。
地图投影的使用保证了空间信息在地域上的联系和完整性。
当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据。
投影转换的方法可以采用：1. 正解变换: 通过建立一种投影变换为另一种投影的严密或近似的解析关系式，直接由一种投影的数字化坐标x 、y 变换到另一种投影的直角坐标X 、Y 。
第四章 空间数据的转换与处理
2.在数据框属性中定义或改变投影
4.1.2 投影变换
1. Raster数据的投影变换
2. Feature 数据的投影变换
4.1.3 数据变换
数据变换是指对数据进行诸如放大、缩小、翻转、移动、 扭曲等几何位置、形状和方位的改变等操作。
对矢量数据的相应操作在ArcMap中编辑工具条的若干工具实现。 而栅格数据的相应操作则集中于ArcToolbox的“Projections and Transformations”工具集中。以下分别就栅格数据的翻转 （Flip）、镜像（Mirror）、重设比例尺（Rescale）、旋转 （Rotate）、移动（Shift）和扭曲（Warp）等分别介绍。 1．Flip（翻转） 2．Mirror（镜像） 3．Rescale（重设比例尺） 4．Rotate（旋转） 5．Shift（偏移） 6．Warp（扭曲/翘曲） （将栅格数据通过输入的控制点进行
地球椭球体表面是曲面，而地图通常是要绘制在平面 图纸上，因此制图时首先要把曲面展为平面，然而球面 是个不可展的曲面。 由于球面上任一点的位置是用地理坐标（纬度j、经度 l）表示，而平面上点的位置是用直角坐标（纵坐标x、 横坐标y）或极坐标（距离ρ角度δ）表示，所以要想将 地球表面上的点转移到平面上，必须采用一定的数学方 法来确定地理坐标与平面直角坐标或极坐标之间的关系。 这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学 方法，称为地图投影。
4.3.2 数据拼接
相对于上述的数据裁剪功能，ArcGIS同样提供了相关的工 具来对零散或者已经被分割的数据来进拼接操作。 数据拼接是指将空间相邻的数据拼接成为一个完整的目标 数据。因为研究区域可能是一个非常大的范围，跨越了若 干相邻数据，而空间数据是分幅存储的，因此要对这些相 邻的数据进行拼接。拼接的前提是矢量数据经过严格的接 边（关于数据接边的操作主要是在空间配准工具中进行。 在后面的章节中将会介绍）。空间数据拼接是空间数据处 理的重要环节，也是地理信息系统空间数据分析中经常需 要进行的操作。关于数据接边的操作在 Spatial Adjustment 工具中。
地球空间数据的格式转换与处理方法
地球空间数据的格式转换与处理方法随着科技的不断发展，地球空间数据的获取和利用变得愈发重要。
地球空间数据是指通过卫星、飞机等手段收集的有关地球表面和大气层的各种信息。
然而，不同数据源采用的格式和处理方法各不相同，因此我们需要进行格式转换和处理，以便更好地利用这些数据。
一、地球空间数据的格式转换1. 栅格数据转换栅格数据是以像元为单位进行表示的图像，常见的栅格数据格式有TIFF、JPEG等。
然而，不同的软件和设备可能采用不同的栅格数据格式，因此在进行数据处理时需要进行格式转换。
常用的格式转换工具有GDAL、ArcGIS等，通过这些工具我们可以将栅格数据转换为我们需要的格式，便于后续的分析和处理。
2. 矢量数据转换矢量数据是以点、线、面等几何要素进行表示的数据，常见的矢量数据格式有Shapefile、GeoJSON等。
在进行地理信息系统（GIS）分析时，我们常常需要将不同格式的矢量数据进行转换。
可以使用一些开源的软件如QGIS、ArcGIS等来进行格式转换，将矢量数据转换为我们需要的格式，以便进行进一步的分析和应用。
3. 多波段数据转换多波段数据是指通过遥感传感器获取的包含多个波段的数据，如卫星影像数据。
在进行地学研究和遥感应用时，我们常常需要对多波段数据进行处理和分析。
为了方便使用，我们可以将多波段数据转换为单波段数据，以便进行更深入的分析。
这可以通过使用一些遥感软件如ENVI、IDL等来实现。
二、地球空间数据的处理方法1. 数据预处理地球空间数据的预处理是指在进行数据分析之前，对数据进行清洗和校正的过程。
在数据采集过程中，可能会受到气象条件、传感器漂移等因素的影响，导致数据的不准确或无效。
因此，我们需要对数据进行预处理，以消除这些影响。
常见的数据预处理方法包括噪声去除、粗糙匹配等。
2. 数据融合数据融合是指将来自不同传感器或不同时间的数据进行融合，以提高数据的精度和准确性。
地球空间数据融合可以采用传感器级融合、特征级融合和决策级融合等方法。
数据转换及处理实验报告
数据转换及处理实验报告实习⼆空间数据的转换与处理实习内容1：某地区地块的拓扑关系建⽴背景：拓扑关系对于数据处理和空间分析具有重要意义，拓扑分析经常⽤于地块查询、⼟地利⽤类型更新等。
⽬的：通过本例，掌握创建拓扑关系的具体操作流程，包括拓扑创建、拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作。
要求：在Topology数据集中导⼊两个shapefile ,建⽴该要素数据集的拓扑关系，进⾏拓扑检验，修改拓扑错误，并进⾏拓扑编辑。
数据：blocks.shp、parcels.shp，分别为某地区的总体规划和细节规划的地块⽮量数据，在data-1中。
操作步骤：流程如下：创建本地Geodatabase----创建数据集----导⼊两个shapefile⽂件----分别对两个要素类建⽴⼦类型----创建拓扑----拓扑检查----修改拓扑错误----拓扑编辑（1）创建Geodatabase在ArcCatalog树中，右键单击⽂件夹连接，单击连接⽂件夹，确定新建的Geodatabase存放的⽂件夹，右键选定的⽂件夹，新建⽂件地理数据库，输⼊所建的Geodatabase名称NewGeodatabase，在新建的Geodatabase上右键选择新建中的要素数据集，创建要素数据集。
在打开的新要素数据集对话框中，将数据集命名为Topology，单击下⼀步按钮，打开新建要素数据集对话框，单击导⼊按钮，为新建的数据集匹配坐标系统，选择Block.shp（已存在的shapefile⽂件），单击添加按钮，返回新建要素数据集对话框，这时要素数据集定义了坐标系统。
点击两次下⼀步，点击完成，这时就创建了名为Topology的要素数据集。
（2）向数据集中导⼊数据在ArcCatalog树中，右键单击Topology要素数据集，单击导⼊，选择要素类多个。
在打开的要素类⾄地理数据库（Geodatabase）(批量)对话框中，导⼊Block.shp 和Parcels.shp⽂件，点击添加，对居民地的地块建⽴拓扑。
GIS空间数据处理与分析
GIS空间数据处理与分析GIS（地理信息系统）是一种将空间数据进行处理与分析的技术。
通过将地理空间数据与属性数据相结合，可以帮助我们更好地理解地理现象并做出有效的决策。
下面将详细介绍GIS空间数据处理与分析。
首先，GIS的数据处理包括数据收集、数据整理、数据清洗和数据转换。
数据收集是指获取与分析目标相关的地理数据，可以通过现场调查、卫星遥感、航拍图像等方式获得。
数据整理是将收集到的数据进行统一的数据格式和数据结构，以便于后续的数据分析。
数据清洗是对数据进行检查和清理，处理可能存在的错误数据或缺失数据，以确保数据的准确性和完整性。
数据转换是将数据从一种格式或坐标系统转换为另一种格式或坐标系统，以便于与其他数据进行配合使用。
其次，GIS的空间数据分析涉及到空间查询、空间统计和空间模型等。
空间查询是指通过GIS软件对空间数据进行查询与检索，可以根据特定的条件查找到感兴趣的地理空间要素。
空间统计是对空间数据进行统计分析，可以通过GIS软件进行空间统计分析，以发现地理现象的分布规律和相互关系。
空间模型是一种基于空间数据的建模方法，可以通过GIS软件构建空间模型，用于预测未来的空间发展趋势和做出相应的决策。
在实际应用中，GIS空间数据处理与分析可以应用于各个领域。
例如，在城市规划领域，可以使用GIS技术对城市的空间发展进行模拟和预测，以制定合理的城市规划政策。
在环境保护领域，可以利用GIS技术对污染源的分布进行分析和评估，并提出相应的治理措施。
在交通管理领域，可以使用GIS技术对交通流量进行实时监测和交通拥堵状况进行分析，从而制定更加高效的交通管理策略。
综上所述，GIS空间数据处理与分析是一项重要的技术，可以帮助我们更好地理解地理现象并做出有效的决策。
通过数据处理可以确保数据的准确性和完整性，通过空间分析可以揭示地理现象的规律和关系，从而为各个领域的决策提供科学依据。
随着技术的不断发展，GIS的应用领域将会越来越广泛，对于推动社会经济的发展具有重要意义。
地理信息系统中的空间数据处理和分析
地理信息系统中的空间数据处理和分析地理信息系统（GIS）是一种运用计算机技术进行地理空间数据采集、存储、处理、分析、查询、管理和应用的工具。
它能够将空间数据以图形、表格、文字、图像等多种形式进行呈现和分析，为地理学、资源管理、环境保护、城市规划、农业、林业、水利等领域的决策和研究提供了重要的支持。
在GIS中，空间数据处理和分析是核心和关键环节。
它们不仅直接决定着GIS 的应用效果和价值，也涉及到GIS技术的发展和创新。
一、空间数据处理空间数据处理是将采集到的地理空间数据进行预处理、拓扑建模、数据转换、数据完整性检查、错误纠正和优化等一系列操作，以提高数据的精度、准确度、可用性和操作性。
空间数据处理方法包括：数据预处理、拓扑建模、数据转换、空间数据压缩和数据完整性检查等。
1、数据预处理数据预处理是指对采集到的数据进行清理、筛选、格式转换等一系列数据预处理工作。
由于数据来源广泛、数据格式复杂、数据质量不一、数据量大等原因，导致采集到的数据存在很多问题，如重复、缺失、不一致、错误、格式不规范等。
为了保证数据的质量和正确性，需要进行预处理。
2、拓扑建模拓扑是指地图要素之间的空间位置关系，如相邻、重叠、包含等。
拓扑建模就是根据地图要素之间的空间位置关系建立拓扑结构，以便进行空间分析和处理。
拓扑建模的方法主要有节点模型、边界模型和区域模型三种。
3、数据转换数据转换是指将不同格式、不同坐标系、不同精度、不同性质的数据进行转换，以便在同一地图上进行比较和分析。
常见的数据转换方法有坐标转换、投影转换、格式转换等。
4、空间数据压缩空间数据压缩是指将空间数据进行压缩，以减小数据存储空间和提高数据传输效率。
常见的空间数据压缩方法有空间数据压缩算法、压缩尺度选择、压缩误差控制、贪心算法等。
5、数据完整性检查数据完整性检查是指对空间数据进行一系列检查，以保证数据的完整性和正确性。
数据完整性检查中包括了缺失检查、重复性检查、一致性检查、逻辑检查等工作。
空间数据的转换与处理
1.1定义投影
同时转换多 个文件 转换一个文件 转换栅格
Project 窗体
Project和Project Raster操作流程类似
一次处理多 个投影（这 个不经常用 到）
在栅格数据这么个问题： 选择Geographic Transformation时，可以选择 一种。
因为没有识别出坐标系，所以提示错误。
参数为 VALUE
参数为 COUNT
矢量数据向栅格数据的转换
原因：诸如行政边界、交通干线、土地利用 类型、土壤类型等数据都是用矢量数字化的方 法输入计算机或者以矢量数据的方式存在计算 机中，表现为点、线、多边形数据。但是，矢 量数据直接用于多种数据的复合分析等处理比 较复杂，特别是不同数据要在位置上一一配准， 寻找交点并进行分析。
矢量数据的拼接
Arctoolbox\Data managementtools \general\ append
在ArcCatalog下面提供了其他的工具：工具条->
右键->ArcView8x tools
数据处理
在实际应用研究中，根据研究区域的 特点，首先需要对空间数据进行处理， 以便获取需要的数据。主要包括：裁切、 拼接等，借助于ArcToolbox中的工具进 行多种空间数据处理操作。
数据的裁切
Tolerance是可选 项，用于确定容 差的大小
栅格数据的裁切，在 ArcToolBox中提供了 很多剪切方式，其中 最常用的是利用现有 的栅格或矢量数据裁 切栅格数据。
以Extract by Rectangle为例
Extraction area是可选 项，定义裁切矩形内 部还是外部的数据 （默认是内部 （INSIDE））
数据拼接
第七讲 空间数据处理汇总
心圆的直径，两经线间的 夹角与相应经差相等。
第一节
空间数据坐标变换
在上述投影中，由于辅助几何面与地球表面的关系位置不同，又分为:
正轴投影 正轴方位投影的投影面与地轴垂直，正轴圆柱和正轴圆锥投影，是使地轴 与圆柱轴和圆锥轴重合。 横轴投影 横轴方位投影是使投影面与赤道一直径垂直，横轴圆柱投影和圆锥投影， 是使圆柱和圆锥轴与赤道一直径重合。 斜轴投影 斜轴方位投影是使投影面与地球两极直径和赤道直径以外任一直径垂直， 斜轴圆柱投影和圆锥投影，是使圆柱轴和圆锥轴与地球两极直径和赤道直 径以外任一直径重合。
正轴切圆锥投影
正轴割圆锥投影
横轴切圆锥投影
横轴割圆锥投影
斜轴切圆锥投影
正轴切圆柱投影
正轴割圆柱投影
斜轴切圆柱投影
横轴切圆柱投影
横方位投影
正方位投影
斜方位投影
投影变形
经过投影的地图，不能与地球表面上相应 的距离或面积同时保持图形的完全相似， 也就是说，经过投影后，会产生长度、面 积、形状的变化，这就叫投影变形。它包 括长度变形，面积变形，角度变形。
仿射变换原理
空间数据坐标变换
如图所示，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，数字化仪原点 O'相对于理论坐标系原点平移了a0 0 + a1 x + a 2 y Y = b 0 + b 1 x + b2 y
第一节
Mp = ± √ ([ Δ x2 + Δ y2]/n)
其中， Δ x = X
理论值
- X
计算值
Δ y = Y理论值 - Y计算值
n 为数字化已知控制点的个数。
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
空间数据的转换与处理课件
空间数据可视化表达
06
可视化技术概述
01
可视化技术
通过图形、图像、动画等形式将空间数据转化为直观的 视觉表达，帮助用户更好地理解数据。
03
02
常用可视化工具
如ArcGIS、QGIS、Tableau等，这些工具提供了丰富 的地图制作和可视化功能，支持多种数据格式和地图投 影方式。
可视化技术的发展趋势
土地利用数据采集
通过卫星遥感、GIS等技术手段获取土地利用现状数据。
土地利用变化检测
对比不同时期的土地利用数据，发现土地利用变化情况。
变化原因与影响分析
分析土地利用变化的原因和影响，为土地资源管理和可持续发展 提供决策支持。
自然灾害风险评估
灾害数据收集
收集历史灾害数据、地理环境数据、社会经 济数据等。
空间数据采集与获取
02
数据来源与类型
数据源
全球定位系统（GPS）、遥感卫星、 地图、实地调查等。
数据类型
矢量数据（点、线、面）、栅格数据 （像素、网格）、文本数据等。
遥感技术应用
遥感原理
利用电磁波与地表物体相互作用后的 反射和辐射特性，获取地表信息。
遥感图像处理
包括辐射校正、几何校正、图像增强等。
在空间数据处理中，数据格式的转换是常见的一步。由于不同的软件和应用可能使用不同的数据格式，因此需要将数据从一 种格式转换为另一种格式，以便于统一处理和分析。常见的格式转换包括将Shapefile格式转换为GeoJSON格式，或者将DXF 格式转换为DWG格式等。
数据清洗与整理
数据清洗与整理是去除数据中的错误、异 常和不一致性，以及整理数据使其符合特定 标准的过程。
数据分类
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。
空间数据的转换
数据交换文件 GIS A GIS A
内部文件 外部文件
GIS B 外部文件
GIS B 内部文件
数据交换标准
Open GIS Internet
2023/3/15
2
1、互操作含义
指异构环境下两个或两个以上 实体 1 的实体，尽管它们实现的语言、 数据 执行的环境和基于的模型不同， 功能 但它们可以互相通信和协作，以 完成某一特定任务，这些实体包 括程序、对象、系统运行环境等。
认识抽象
信息世界 概念模型
现实世界
2023/3/15
机器世界 数据模型
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一、空间数据模型
1、定义 数据模型：是数据库系统中关于数据和
联系的逻辑组织的形式表示。
是对现实世界部分现象的抽象，它描述了 数据的基本结构及其相互之间的关系和在数据 上的各种操作。
2023/3/15
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2、数据建模的步骤
数据建模是指把现实世界的数据组织为有用且能反映 真实信息的数据集的程。分为三步：
4
3、Open GIS规范
2023/3/15
1、 含义：
OGIS，也叫开放式地理数据交换规程，它是由开放地 理信息系统协会（Open GIS Consortium）制定的一系 列开放标准和接口。Open GIS规范是OGC规范的最高层 次，是利用软件统一地表示地理数据和地理处理的规范 系统。
2、目的：
在传统GIS软件与高带宽的异构地学处理环境中架起 一座桥梁，具体通过信息基础设施，把地理空间数据和 地理处理资源集成到主流的计算机技术中，促使可互操 作的商业地理信息处理软件的广泛应用。
5
4、 多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，是 OpenGIS出现的基础
空间数据的转换与处理
3、地图投影—地图投影的变形
用地图投影的方法将球面展开为平面，虽然 可以保持地域上的联系和完整性，但它们与球 面上的经纬度网线形状并不一致。即投影后， 地图上的经纬度网线发生了变形，同样根据地 理坐标展绘在地图上的各种要素，也必然随着 变形。
3、地图投影—地图投影的变形问题
• 为什么要进行空间数据的转换与处理？
– 为什么进行投影？
温故而知新
1、地图投影---理论基础
1、地图
地图是按一定的法则，以二维形式在平面上表示地理空间中的要素信息
的图形或图像，包括位置及其上的特征。地图具有严格的数学基础、符号
系统、文字注记等
由于地图本身的尺寸与其描述的地理空间范围之间是不同 的，因此，通常说地图具有某种比例尺。所谓地图比例尺，指 的是地图上的距离与地面上相应距离之比。
地图投影的变形示意
4、地图投影—地图投影的分类
按变形性质分类： 等角投影：角度变形为零。 等积投影：面积变形为零。 任意投影：长度、角度和面积都存在变形。
经投影后地图上所产生的长度变形、角度变形和 面积变形是相互联系相互影响的：等积与等角互斥； 任意投影不能等角和等积；等积投影角度变形大，等 角投影面积变形大。
比例尺分类
大比例尺：大于和等于1：10万的地图 中比例尺：大于1：100万和小于1：10万的地图 小比例尺： 1：100万和更小比例的地图
地球椭面是曲面，但地图是平面，因此需要用一定的数 学方法把大地坐标系转化为某投影面上的平面直角坐标系。 GIS用各种平面坐标系统去描绘地球，而每种平面坐标均基 于特殊的地图投影。
高斯－克吕格投影是由高斯于19世纪20年代拟定， 后经克吕格补充而形成的一种地图投影方式。
属于横轴等角切圆柱投影。这种投影是将椭圆柱 面套在地球椭球的外面，并与某一子午线相切（此子 午线叫中央子午线或中央经线），椭圆柱的中心轴通 过地球椭球的中心，然后用等角条件将中央子午线东 西两侧各一定经差范围内的地区投影到柱面上，并将 此柱面展成平面，即获得高斯投影
不同时间序列的空间数据的标准化处理
不同时间序列的空间数据的标准化处理
不同时间序列的空间数据的标准化处理可以通过以下步骤进行：
1. 数据收集：收集不同时间序列的空间数据，例如地理坐标、温度、气压等数据。
2. 数据预处理：对收集到的数据进行预处理，包括数据清洗、去除异常值等。
3. 数据标准化：对预处理后的数据进行标准化处理，常用的标准化方法有如下几种：
- 最小-最大标准化（Min-Max Scaling）：将数据缩放到给定
的最小值和最大值之间，通常是[0, 1]或[-1, 1]之间。
- z-score标准化（Z-score Scaling）：将数据转换为均值为0，标准差为1的分布，公式为：(x - mean) / std。
- 小数定标标准化（Decimal Scaling）：将数据除以一个适当的基准值，使得数据的绝对值小于1，例如除以一个常量值
10^n。
- 标准化向量（Vector Normalization）：将向量数据转化为
单位长度的方向向量，例如使用欧几里得距离进行标准化。
- 其他方法：根据具体情况选择适当的标准化方法，如对数
转换、区间分段等。
4. 标准化后的数据分析：对标准化后的数据进行分析，包括统计分析、数据挖掘等，以便更好地理解和利用数据。
注意：不同时间序列的空间数据可能具有不同的特点和分布，因此选择合适的标准化方法是非常重要的。
此外，标准化后的数据应该结合实际应用的需求进行进一步处理和分析。
如何进行测绘数据的空间参考与转换
如何进行测绘数据的空间参考与转换在现代社会，空间数据成为各个领域的重要资源，如城市规划、交通规划、环境管理等。
而测绘数据则是空间数据的基础，因此，如何进行测绘数据的空间参考与转换成为了一个重要的问题。
本文将从测绘数据的空间参考与转换的概念、必要性以及常用的转换方法等方面进行探讨。
一、测绘数据的空间参考与转换概念测绘数据的空间参考与转换是指在测绘过程中，将地理实体点的坐标、属性与一个已知系统的坐标母线体系相联系的过程。
具体来说，空间参考是指测绘数据与地理坐标系统进行联系，确定地理坐标系的基准、坐标系的类型以及坐标变换的方法。
而转换是指将测绘数据从一种坐标系转换到另一种坐标系，实现不同坐标系之间的数据互用。
二、测绘数据的空间参考与转换的必要性测绘数据的空间参考与转换具有重要的实际意义和必要性。
首先，不同测绘数据存在着不同的坐标参考系统，如果不进行转换，会导致数据不一致，无法进行有效的数据分析和比较。
其次，测绘数据往往涉及到不同的地区和不同的时间段，由于地壳运动、测量误差等原因，数据的坐标参考系统可能存在差异，因此进行空间参考与转换是必要的。
此外，现代测绘数据往往与遥感数据、地理信息系统数据进行结合，而遥感数据、地理信息系统数据往往采用不同的坐标系，因此进行空间参考与转换也是确保数据协同的必要手段。
三、测绘数据空间参考与转换的方法常用的测绘数据的空间参考与转换方法有：静态转换、动态转换以及参数转换。
1. 静态转换静态转换是指通过坐标变换参数将数据从一个坐标系统转换到另一个坐标系统，但不考虑地壳运动等因素对转换结果的影响。
静态转换方法包括坐标平移、坐标旋转、坐标缩放等。
坐标平移是指通过坐标的加、减操作将测绘数据转换到目标坐标系统中。
坐标旋转是指通过角度的加、减操作将坐标进行转换，主要用于调整坐标系之间的角度差异。
坐标缩放是指通过坐标的乘、除操作将坐标进行转换，用于调整坐标系之间的比例差异。
静态转换方法简单、易于操作，适用于小区域内的数据转换。
FME中文教程范文
FME中文教程范文FME是一款强大的空间数据转换和处理软件，它可以将不同格式的空间数据进行转换、整合和分析。
本文将为您提供一份FME中文教程，帮助您快速上手使用FME进行数据处理。
首先，让我们了解一下FME的基本概念和术语。
FME即"Feature Manipulation Engine"，特性操纵引擎的缩写。
在FME中，将空间数据称为Feature，每个Feature包含几何信息和属性信息。
几何信息描述了Feature的形状和位置，属性信息描述了Feature的特征和属性。
FME的工作空间是数据处理的基本单位。
工作空间由多个转换器（Transformer）组成，每个转换器执行不同的数据转换或处理操作。
转换器可以连接在一起，形成数据处理的流程。
FME提供了大量的转换器，可以满足各种数据处理需求。
接下来，我们将以一个简单的示例来介绍FME的使用方法。
假设我们有两个数据集，一个是Shapefile格式的道路数据，另一个是CSV格式的车辆数据。
我们的目标是分析车辆密度在不同道路段的分布情况。
首先，将Shapefile和CSV文件分别导入到FME中。
在FME Workbench中，点击"添加读取者"按钮，并选择对应的数据源和文件路径。
然后，分别选择“Shapefile Reader”和“CSV Reader”作为读取转换器，并连接到后续的转换器。
接下来，我们需要对车辆数据进行空间连接，以计算车辆密度。
在FME中，可以使用“SpatialRelator”转换器来进行空间连接操作。
将“SpatialRelator”转换器拖入工作空间中，并将道路数据连接到“Source”输入端口，车辆数据连接到“Destination”输入端口。
根据需要，可以设置空间连接的条件和连接方式。
完成空间连接后，我们可以使用“Aggregator”转换器计算每个道路段上的车辆数。
将“Aggregator”转换器拖入工作空间中，并将空间连接的结果连接到“Input”输入端口。
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西安科技大学测量系 空间参考属性对话框 图4.4
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地理坐标系统利用地球表面的经纬度表示； 投影坐标系统利用数学换算将三维地球表面 上的经纬度坐标转换到二维平面上。
ARCGIS 图4.5 Browse for Coordinate System对话框 应用 西安科技大学测量系
数据变换是指对数据进行诸如放大、缩 小、翻转、移动、扭曲等几何位置、形 状和方位的改变等操作。对矢量数据的 相应操作在ArcMap中Editor工具条的若 干工具实现。而栅格数据的相应操作则 集中于ArcToolbox的 Projections and Transformations 工具集中。
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第四章 空间数据的转换与处理
原始数据往往由于在数据结构、数
据组织、数据表达等方面与用户需求 不一致而需要进行转换与处理。本章 分别介绍ArcGIS中数据的投影变换、 数据格式转换以及数据裁切与拼接等 内容。
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4.1 投影变换
地球是一个不规则的球体，为能够将其表面ARCGIS 应用
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2．要素类(Feature)数据的投影变换
1)选择Data Management Tools | Projections and Transformations | Feature | Project工具，打开Project| 对话框。 2) 选择进行投影变换的矢 量数据。 3) 键入输出矢量数据的路 径与名称。
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3．数值变换
根据两种投影在变换区内的若干同名数字化
点，采用插值法、有限差分法、最小二乘法、
有限元法和待定系数法等，从而实现由一种投
影坐标到另一种投影坐标的变换。
目前，大多数GIS软件是采用正解变换法完成 不同投影之间的转换，并支持常见投影之间的 转换。
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2) 选择投影变换的栅格数据。 3)在Output raster文本框键入输 出的栅格数据的路径与名称。 4)单击 图标，打开Spatial Reference属性对话框(图4.9)， 定义输出数据的投影。
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图4.9 Spatial Reference
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X／Y Domain
在对话框的X／Y Domain界
面下，可以设置坐标的范围及
坐标值所需要的精度。
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重采样
5)变换栅格数据的投影类型，需 要重采样数据。 Resampling technique用以选择 栅格数据在新的投影类型下的重 采样方式，默认状态是 NEAREST，即最邻近采样法。 6)Output cell size定义输出数据 的栅格大小，默认状态下与原数 据栅格大小相同；支持直接设定 栅格大小；或通过选择某栅格数 据来定义栅格大小，则输出数据 的栅格大小与该数据相同。 7)单击OK按钮，完成操作。
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2)在Input raster文本框中选择需进行翻转变换的数据。 3)在Output raster文本框中键入输出文件的路径和名称 4)单击OK按钮，完成操作(图4.12)。
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图4.11 Flip对话框 西安科技大学测量系
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旋转180°
图4.12 翻转（Flip）的图解表达
内容显示在乎面上，就必须将球面地理坐标系
统变换到平面投影坐标系统(图4.1)。因此，运 用地图投影方法，建立地球表面上和平面上点 的函数关系，使地球表面上由地理坐标确定的 点，在平面上有一个与它相对应的点。地图投
影的使用保证了空间信息在地域上的连续性和
完整性。
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2)在Input raster文本框中 选择需进行重设比例尺的 数据。 3)在Output raster文本框中 键人输出文件的路径和名 称。 4)在X scale factor文本框 设置数据在工方向上的比 例系数，值必须大于0。 5)在Y scale factor文本框 设置数据在y方向上的比 例系数，值必须大于0。 6)单击OK按钮，完成操 作(图4.16)。
变换时，要进行重采样处理。
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1．栅格(Raster)数据的投影变换
1)选择 Data Management Tools | Projections and Transformations |Raster| Project Raster工具，打开Project Raster对话框(图4.8)。
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2．镜像(Mirror)
指将栅格数据沿通过数据中心点的垂直轴线，进行左右翻转。 1) Data Management Tools | Projections and Transformations | Raster | Mirror工具打开Mirror对话框(图4.13)。
3．重设比例尺(Rescale)
指将栅格数据按照指定比例分别沿X轴和y轴放大或缩小。 选择Data Management Tools | Projection sand Transformations | Raster | Rescale工具，打开Rescale对话框(图4.15)。
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重采样
2) 选择需进行旋转的数据。 3) 键入输出文件的路径和名称。 4) 设置旋转的角度。 5)Pivot point为可选项，设置旋 转中心点的x、y坐标，默认状态 的旋转中心点是所输入栅格数据 的左下角点。 6)旋转栅格数据，需要进行重采 样。可选项默认状态是 NEAREST，即最邻近采样。 7)单击OK按钮，完成操作(图 4.18)。
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定义地理坐标系统
定义地理坐标系统包括 定义或选择参考椭球体、
定义测量单位
起算经线。
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定义投影坐标系统
定义投影坐标系统，需要选择 投影类型、设置投影参数及测 量单位等。因为投影坐标系统 是以地理坐标系统为基础的， 在定义投影坐标系统时，还需 要选择或新建一个地理坐标系 统。 单击New按钮，打开如图 4.6所示的New Geographic Coordinate System对话框， 新建地理坐标系统。
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1．翻转(Flip)
将栅格数据沿通过数据中心点的水平轴线，进行上下翻转。 1)选择Data Management Tools | Projections and Transformations | Raster | Flip工具，打开Flip对话框。
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借助ArcToolbox中Projections and
Transformations工具集中的工具(图 4.2)，可以实现定义及变换数据的空 间参照系统，以及栅格数据的多种 变换，例如翻转（Flip)、旋转 (Rotate)和移动(Shift)等操作。
图4.2
投影变换工具
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图4.18 旋转(Rotate)的图解表达 西安科技大学测量系
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5．移动(Shift)
指将栅格数据分别沿X轴和y轴移动指定的距离。 1)选择D M T | Projection sand Transformations | Raster | Shift 工具，打开Shift对话框(图4.19)。
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定义输出数据的投影
4)单击Output Coordinate system文本框旁边的图标， 打开Spatial Reference 属 性对话框，定义输出数据 的投影。 5)单击OK按钮，完成操作。
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4.1.3 数据变换
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设置在x，y方向的移动距离
2) 选择需进行移动的数据。 3) 键入输出文件的路径和名称。 4) 设置在x方向的移动距离。 5) 设置在y方向的移动距离。 6)Input snap raster为可选项， 可以浏览确定某一栅格数据， 与结果数据合并。 7)单击OK按钮， 完成操作(图4.20)。
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图4.15 西安科技大学测量系
Rescale对话框
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ARCGIS 应用 图4.16 重设比例尺(Rescale)的图解表逆 西安科技大学测量系
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4. 旋转(Rotate)
指将栅格数据沿着指定的中心点旋转指定角度。 1)选择D MT | P T | Raster | Rotate工具，打开Rotate对话框。
图4.l 椭球体表面投影到平面的微分梯形 西安科技大学测量系
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1．正解变换
通过建立一种投影变换为另一种投影的 严密或近似的解析关系式，直接由一种 投影的数字化坐标x、y变换到另一种投 影的直角坐标X、Y。
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2．反解变换
即由一种投影的坐标反解出地理坐标 (x、y→B、L)，然后再将地理坐标代入 另一种投影的坐标公式中(B、L→X、 Y)，从而实现由一种投影坐标到另一种 投影坐标变换(x、y→X、Y)。