第三章 栅格数据分析的基本模式.ppt
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《栅格数据模型》PPT课件
3. 栅格数据构造
〔５〕四叉树编码
根本思想：
是根据栅格数据二维空间分布的特点，将 空间区域按照4个象限进展递归分割〔 2n×2 n，且n>1〕，直到子象限的数值 单调为止，最后得到一棵四分叉的倒向 树。
➢P为游程
➢K为游程序号
➢适用于二值图像的表示
3. 栅格数据构造
〔２〕游程压缩编码构造 游程长度编码方法，数据多，且有重叠时，用游程压缩
编码可压缩数据量 游程编码能否压缩数据量，主要决定Байду номын сангаас栅格数据的性质
，通常可通过事先测试，计算图的数据冗余度Re
3. 栅格数据构造
〔２〕游程压缩编码构造
游程长度压缩编码步骤：
2. 常用栅格数据类型
❖其他图形文件
▪ TIFF、GeoTIFF、GIF、JPEG
❖特定软件的栅格数据
▪ Eadrs Image ▪ ArcGIS grid
3.栅格数据构造
〔１〕直接编码法 〔２〕游程长度编码 〔３〕块码 〔４〕链码 〔５〕四叉树
3. 栅格数据构造
〔１〕直接栅格编码构造 直接栅格编码构造，也可以理解为栅格矩阵构
栅格数据构造
4
栅格数据压缩
5
栅格数据转换与综合
1.栅格数据模型要素
一、概述 栅格数据模型是基于空间划分或铺盖的 空间被划分成大量规那么的或不规那么的
空间单元，称为象素(Cell或Pixel)，依行 列构成的单元矩阵叫栅格(Grid)
三角形 方格
CSUST
2.栅格数据模型
栅格数据模型
1.栅格数据模型要素
3. 栅格数据构造
〔３〕块码例如
02255555 22222555 22223355 00233355 00333353
栅格数据分析的基本模式
算术运算 指两层以上的对应网格值经加、减运算，而得到新的栅格 数据系统的方法。这种复合分析法具有很大的应用范围。图 6-4给出了该方法在栅格数据编辑中的应用例证。
基于栅格数据结构的叠加分析
B A
标号 A B 地貌 阳坡 阴坡
1
3
2
标号 1 2 3 标号 A1 A2 A3 B1 B2
植被 林地 农地 牧地 综合属性 阳坡 林地 阳坡 农地 阳坡 牧地 阴坡 林地 阴坡 农地
A1 A2
B1 A3
B2
复合运算方法
数学运算复合法 指不同层面的栅格数据逐网格按一定的数学法则进行 运算,从而得到新的栅格数据系统的方法。其主要类型有以 下几种:
1耕地 2园地 3林地 4居民点 5独立工矿 6水域 7未利用地
图
某镇土地利用现状图
4
4
6
4 4 6 4
图 空间聚类分析输出图形
4.1.2聚合分析
概念 聚合分析是根据预先设定的聚合条件，在同一 图层上进行数据类别的合并或转换，以实现空间地 域的兼并，从而将复杂的空间数据合并成预定的类 别 空间聚合的结果往往是将复杂的类别转换为较简单 的类别，大多数以小比例尺图形输出。当从大比例 尺图形向小比例尺图形转换时，常使用这种方法。
题图或地形图进行视觉复合，就可以直觉地解决某些“异物同
谱”分类问题，从而大大提高遥感分类精度。
遥感影像与专题地图的复合
C 专题图和数字高程图视觉复合
专题图通常用平面图来表示，而数字高程模型（ DEM ）
的立体彩色显示是具有高度真实感的，如果把各种专题图和数
字高程图复合生成立体专题图，可以大大增强视觉效果，便于 人们认识和研究自然资源。例如，把旅游图和数字高程图结合 生成立体旅游景观图，有利于人们观察景点分布和旅游路线选 择；再如将野生动物分布图与数字高程图结合，生成立体野生
栅格数据分析ppt课件
7 7
OutRas = MajorityFilter(InRas1)
二、常用栅格数据操作：焦点运算
二、常用栅格数据操作：分区运算
• 用于处理相同值或相似要素的像元分组。分区可以是连续 的或不连续的。其中连续分区包含的像元是空间上相连的， 而非连续分区包含像元的分隔区。
二、常用栅格数据操作：分区运算
• ZonalMax
二、常用栅格数据操作：分区运算
二、栅格数据操作：分区运算
二、栅格数据操作：全局运算
• 每个单元位置处的输出值都可能取决于各种输入 栅格数据集结合而成的所有单元。主要包括：欧 氏距离和加权距离。
二、常用栅格数据操作：全局运算
• 自然距离：量测直线距离或称为欧几里德 距离。
• 耗费距离：是指穿越自然距离的耗费。
一、栅格数据模型：存储模型
• 连续数据 • 定义：A continuous surface represents
phenomena where each location on the surface is a measure of the concentration level or its relationship from a fixed point in space or from an emitting source. Continuous data is also referred to as field, nondiscrete, or surface data.
六、数据分析环境
Mask Extent
Mask Extent
Result
课堂回顾
• 常用栅格分析操作（四种） • 重采样和聚合之间的区别？ • 地图代数 • NULL和零之间的区别？
OutRas = MajorityFilter(InRas1)
二、常用栅格数据操作：焦点运算
二、常用栅格数据操作：分区运算
• 用于处理相同值或相似要素的像元分组。分区可以是连续 的或不连续的。其中连续分区包含的像元是空间上相连的， 而非连续分区包含像元的分隔区。
二、常用栅格数据操作：分区运算
• ZonalMax
二、常用栅格数据操作：分区运算
二、栅格数据操作：分区运算
二、栅格数据操作：全局运算
• 每个单元位置处的输出值都可能取决于各种输入 栅格数据集结合而成的所有单元。主要包括：欧 氏距离和加权距离。
二、常用栅格数据操作：全局运算
• 自然距离：量测直线距离或称为欧几里德 距离。
• 耗费距离：是指穿越自然距离的耗费。
一、栅格数据模型：存储模型
• 连续数据 • 定义：A continuous surface represents
phenomena where each location on the surface is a measure of the concentration level or its relationship from a fixed point in space or from an emitting source. Continuous data is also referred to as field, nondiscrete, or surface data.
六、数据分析环境
Mask Extent
Mask Extent
Result
课堂回顾
• 常用栅格分析操作（四种） • 重采样和聚合之间的区别？ • 地图代数 • NULL和零之间的区别？
第三章 栅格数据分析的基本模式.ppt
面状图、线状图和点状图之间的复合
面状图与专题区域边界之间的复合
B 遥感信息和专题图的视觉复合
遥感信息和非遥感信息结合是地理信息系统和遥感相结合 的基础，遥感和地理信息系统所处理问题具有互补性。遥感图 上信息丰富，但缺乏行政区划界线等非遥感信息，这样不利于 区域分析。另外，在遥感分类中常常出现比较麻烦的“异物同 谱”现象。如荒草和牧草，果园和灌木等，从遥感角度看，因 为具有相同的光谱特性而无法区分，这时如把遥感分类图和专 题图或地形图进行视觉复合，就可以直觉地解决某些“异物同 谱”分类问题，从而大大提高遥感分类精度。
下面以工业厂址适宜性分析为例，来说明栅格叠置分析过程。
（1）选址分析： ①工业设施不允许位于自然保护区内；②起伏地形会增 加建筑造价，陡坡更不合适；③未利用用地或农用地相对 便宜；④购买居民区或现存工业区不可取，因为这不仅带 来高的代价，同时，还带来移民安置等问题，故尽可能选 择人口稀少地区；⑤交通便利。
1 1 1
E=|A-B|
11 1 11 1 11 1
C
11 1 13 1 11 1
F=D-E
复合运算方法
函数运算 指两个以上层面的栅格数据系统以某种函数关系作为复
合分析的依据进行逐网格运算，从而得到新的栅格数据系统 的过程。
这种复合叠置分析方法被广泛地应用到地学综合分析、 环境质量评价、遥感数字图像处理等领域中。
(b) 提取要素“2”的聚类结果
聚类分析示意图
下图是一幅某镇土地利用现状栅格图，设定条件可以 是：
E=（属性=“水域”）∧（面积≥1公顷）∧（水域邻接 居民地）
其输出的结果图如图4-2所示。 这类聚类条件的设定常用于位址规划。
1耕地 2园地 3林地 4居民点 5独立工矿 6水域 7未利用地
ArcGIS学习课件11.栅格数据分析
中国科学院计算技术研究所教育中心
在Arcmap文件，加载地图，使用（File）中export map，格式有PNG，emf，eps，pdf，jpg，bmp， svg，gif，tif等，自己设置大小和格式，write world file是自动配准，可以调整分辨率，pdf， svg，emf默认是300，其他为96，数字越高，输出 的文件越大，清晰度越高，图片大小地图窗口的尺 寸*分辨率，该工具只是针对当前地图窗口的内容
用Zonal Statistics函数 或则raster转为feature。
Page 33
5.2统计25度以上耕地的面积
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① 使用grid，slope([tingrid]) >= 25 计算符号后 面一定要有空格，空格有全角空格（中文下，全 角）、半角空格一定是半角
对输出的图层重命名（名字 = 后面是表达式）
Page 31
5.1影像面积统计
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统计高程1900以下，1900-2000，和2000以上的 面积
1. 按上面的对栅格重分类Reclassfy
使用数据:11\fx\tingrid,操作看影像面积统计.exe
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5.1影像面积统计
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值的范围是含下不含上 右图是365 – 400 含义为value>=365 <400,“-”前后都有一
个空格
数据为:11\resample\tingrid
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Page 10
2、栅格的重分类NoData
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NoData是空，什么也没有（NULL）， 空不等于0，设置为nodata，输出为空
GIS空间分析第三章栅格数据分析
名称(Name): 每个栅格数据集必须有一个名称以 便在数据库中相互区分。所有对栅格数据集的访 问都是通过它的名称进行的，数据集的名称在所 有表达式中必须一致。
3.2 栅格数据分析的环境
在对栅格数据进行分析之前，需要设置分 析选项，主要包括：
结果输出的路径 分析范围 单元大小 在选择的单元上进行分析的分析掩膜
栅格数据的再分类（Reclassifying raster data）
输入离散型栅格
再分类栅格
类别数据的再分类需要用新值代替原来的值。例如，土地利
用类型可以根据适宜性的状况分为：低适宜 (1)、中适宜 (2)、 高适宜(3)。与适宜性无关的用地类型表示为空值。
•输入连续型栅格
•再分类栅格
连续型数据的再分类需要用新值代替一定范围的值。例如， 描述距离公路远近的栅格可以被分为三个距离带。
视域（Viewshed）
视域判别输入栅格中能够从一个或多个观 察点或线上可以看到的单元。在输出栅格 上，每个单元的值表示可以看到该点的观 察点的数量。
如果只有一个观察点，则能够被看到的栅 格单元被赋值为1。其它无法看到的栅格单 元被赋值为0。
观察点的要素类可以包含点或线。线的结 点或中间点将被看作是观察点。
坡向（Aspect）
坡向是指坡度的朝向，即某一单元对朝坡下的相 邻单元的方向。
在坡向栅格中的单元值是由0-360表示的方向。其 中，北为0，按顺时针的方向，90为东，180为南， 270为西。坡度为0（平地）的栅格单元，其坡向 值为-1。
坡向值为90的单元朝向 东方。由此顺坡而下， 就是向东而行。早晨太 阳升起时，该单元充满 阳光。晚上太阳西下， 则缺少阳光。
等高线（Contours）
GIS课件栅格数据模型
3.3 游程编码
游程编码是栅格数据的一种比较简单的保真压缩编 码方法。编码中，将栅格阵列中具有相同属性值的 邻近单元合并在一起，构成一个游程。
每个游程使用一对数字来表示(A,P)，其中A代表属
性值或属性值的指针，P 表示该游程最右端栅格的 列号。(注:还有一种游程编码P是行程的长度即重 复单元的个数)。
4
栅格像元赋值规则: 中心点法 面积优先法 重要性优先法
B O C
A
栅格像元大小确定: 大->粗，混合像元 小->冗余，数据量大、处理慢
5
大地坐标 空间数据参考:
地图投影 仿射变换(矩阵行列坐标到平面坐标的映射):
△x, 0, 0, -△y, x0, y0 分辨率(△x, △y) 矩阵左上角像元的坐标(x0, y0)
1 栅格数据模型的基本要素 2 栅格数据类型 3 栅格数据结构 4 常见栅格文件格式（GRID、TIFF） 5 矢量到栅格转换 6 栅格到矢量转换
1
源自 - 地理所鲁学军研究员 2
栅格数据(grid)支持地图几何代 数运算(map algebra)。包括:
数学运算 逻辑运算 关系运算 布尔运算 ……
0
00 04 04 44
4
48 0 4 88 8
2 44
24
8222400 04 0 04 44 4
48
0
4 88 8
44
2
24
8
2
2
010 011 100 101
000
110
012 013 102 103
120 121
020
030
130 122 123
210 211 200
212 213 300
矢量和栅格数据处理和分析教程PPT课件
5. 镶嵌至新栅格(MosaicToNewRaster)
2020年9月28日
1、merge 合并
merge可以合并点、线、面等要素类和 表，但必须是相同类型的。merge不处理 要素，只简单地把要素放到一个要素类里， 因此输出的要素类可能会有重叠或缝隙。
merge处理属性表时会把相同名字的字 段合成一个，不同名字的字段按原名字、 顺序全部加入输出要素类属性表中，原fid
2020年9月28日
工具箱
❖属性连接
2020年9月28日
空间连接
2020年9月28日
属性连接（join） excel
数据：10.数据
处理和分析\属 性连接.mxd
2020年9月28日
操作Excel三种情况
➢全部为空 ➢个别为空 ➢很多为空
数据: 10.数据处理和分析\宗地信息全部为空.xls\zd$ 10.数据处理和分析\宗地信息.xls\zd$
点
线
面
点
最近距离 最近距离 点在面内
线
最近距离 部分重合 线在面内
面
-
-
面在面内
可以用来计算点到直线（点）最小距离
2020年9月28日
二.裁剪
1. 单个裁剪 (CLIP) 2. 批量裁剪 (自己工具) 3. MXD文档裁剪（自己做的工具) 4. 影像的单个裁剪 5. 影像的批量裁剪（自己做的工具)
2020年9月28日
给零星地物赋所在图斑号
数据：10.数据处理和分析\空间连接.mxd
2020年9月28日
点的属性赋给ZD
数据:10.数据处理和分析\点的属性赋给面.mxd
2020年9月28日
看一个宗地内有几个地名点
数据:10.数据处理和分析\点的属性赋给面.mxd
2020年9月28日
1、merge 合并
merge可以合并点、线、面等要素类和 表，但必须是相同类型的。merge不处理 要素，只简单地把要素放到一个要素类里， 因此输出的要素类可能会有重叠或缝隙。
merge处理属性表时会把相同名字的字 段合成一个，不同名字的字段按原名字、 顺序全部加入输出要素类属性表中，原fid
2020年9月28日
工具箱
❖属性连接
2020年9月28日
空间连接
2020年9月28日
属性连接（join） excel
数据：10.数据
处理和分析\属 性连接.mxd
2020年9月28日
操作Excel三种情况
➢全部为空 ➢个别为空 ➢很多为空
数据: 10.数据处理和分析\宗地信息全部为空.xls\zd$ 10.数据处理和分析\宗地信息.xls\zd$
点
线
面
点
最近距离 最近距离 点在面内
线
最近距离 部分重合 线在面内
面
-
-
面在面内
可以用来计算点到直线（点）最小距离
2020年9月28日
二.裁剪
1. 单个裁剪 (CLIP) 2. 批量裁剪 (自己工具) 3. MXD文档裁剪（自己做的工具) 4. 影像的单个裁剪 5. 影像的批量裁剪（自己做的工具)
2020年9月28日
给零星地物赋所在图斑号
数据：10.数据处理和分析\空间连接.mxd
2020年9月28日
点的属性赋给ZD
数据:10.数据处理和分析\点的属性赋给面.mxd
2020年9月28日
看一个宗地内有几个地名点
数据:10.数据处理和分析\点的属性赋给面.mxd
栅格数据分析方法
GIS中栅格数据的分析模式***（建筑与城乡规划学院湖南湘潭411201）摘要：数据是地理信息系统的基础，强大的地理信息分析功能对数据有很高的要求。
与矢量数据相比，栅格数据具有其独特的一面，尤其在空间辅助决策部分要求不高的情况下,采用栅格地理信息系统。
其信息更加全面、内容更加具体、开发速度较快，是地理信息系统进一步的延伸。
本文从栅格数据出发，对栅格数据的结构、表示以及空间分析机制进行了简单阐述，并探讨了栅格数据在地形中的表示方法。
关键词：地理信息系统，栅格数据，地形表示0 引言地理信息系统(Geographic Information System，GIS)是一种具有采集空间数据并存储、管理、分析与表现空间信息的计算机系统。
采用GIS技术使高效管理具有空间分布特征的原始数据及其制图输出成为可能，并逐步成为现代企业管理和政府决策的有力助手[1, 2]。
数据是地理信息系统的血液，在现有的系统开发设计中，投入成本最大的便是数据处理，其投入费用占系统建立和维护的70%以上。
从应用的角度来看，近几年GIS的应用领域不断扩大，出现了大量成熟的商业GIS平台，空间数据的建设越来越受到重视。
基于空间数据基础设施的建设，人们开始了空间数据共享和互操作的研究。
但是多种数据格式的互相转换，均需要以栅格图像矢量化为前提。
在矢量化过程中，必然导致部分细微信息的缺失，数据转换误差等空间数据的不确定性问题[3]。
如何解决数据处理的高成本，减少项目周期，更多的恢复数据固有信息，已成为地理信息系统发展的至关重要问题。
采用栅格图像，取消矢量化数据的步骤是对GIS数据发展的一个尝试，目前国内仍没有相关的技术及应用。
通过对计算机数据结构及遥感图像处理等多方面的经验借鉴，融合了其它领域内的相关技术，适时应用到地理信息系统方面进行开发研制，由此积淀了一些基于栅格数据的地理信息系统技术体系，并得到了应用实践。
1.GIS中的栅格数据1.1栅格数据的结构组织基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的格网，在各个格网上给出相应的属性值来表示地理实体的的一种数据组织形式。
《栅格数据分析》课件
回归分析
04
CHAPTER
栅格数据的应用领域
地理信息系统（GIS）是栅格数据分析的重要应用领域之一。栅格数据在GIS中用于表示地形、地貌、植被分布、土地利用等空间信息，帮助进行空间分析和决策。
GIS利用栅格数据分析进行地图制作、空间查询、地形分析、土地利用规划等任务，为城市规划、资源管理、环境保护等领域提供支持。
详细描述
总结词
栅格数据分析的基本流程包括数据预处理、空间分析、信息提取和结果输出等步骤。
详细描述
栅格数据分析的基本流程包括数据预处理、空间分析、信息提取和结果输出等步骤。数据预处理包括对原始数据进行格式转换、坐标系转换、噪声去除等操作，以保证数据的准确性和可靠性。空间分析包括对栅格数据进行重分类、叠加分析、缓冲区分析的数据中提取有用的信息，如地形起伏、植被分布等。最后，将分析结果进行可视化展示和输出，为用户提供直观的分析结果。
城市规划与管理是栅格数据分析的重要应用领域之一。栅格数据可以用于表示城市人口分布、建筑分布、交通流量等城市信息。
通过栅格数据分析，可以辅助城市规划设计，优化城市空间布局，提高城市管理效率，促进城市可持续发展。
VS
农业与土地资源管理也是栅格数据分析的重要应用领域之一。栅格数据可以用于表示土地利用类型、土壤类型、农作物生长状况等农业信息。
栅格数据分析是地理信息系统（GIS）和遥感领域的重要分支，对于地理信息处理、资源环境监测、城市规划等领域具有重要意义。
总结词
随着遥感技术的发展和地理信息系统（GIS）的广泛应用，栅格数据分析已经成为地理信息系统（GIS）和遥感领域的重要分支。栅格数据分析能够提供更准确、更全面的地理信息处理和资源环境监测手段，对于城市规划、环境保护、灾害监测等领域具有重要意义。
04
CHAPTER
栅格数据的应用领域
地理信息系统（GIS）是栅格数据分析的重要应用领域之一。栅格数据在GIS中用于表示地形、地貌、植被分布、土地利用等空间信息，帮助进行空间分析和决策。
GIS利用栅格数据分析进行地图制作、空间查询、地形分析、土地利用规划等任务，为城市规划、资源管理、环境保护等领域提供支持。
详细描述
总结词
栅格数据分析的基本流程包括数据预处理、空间分析、信息提取和结果输出等步骤。
详细描述
栅格数据分析的基本流程包括数据预处理、空间分析、信息提取和结果输出等步骤。数据预处理包括对原始数据进行格式转换、坐标系转换、噪声去除等操作，以保证数据的准确性和可靠性。空间分析包括对栅格数据进行重分类、叠加分析、缓冲区分析的数据中提取有用的信息，如地形起伏、植被分布等。最后，将分析结果进行可视化展示和输出，为用户提供直观的分析结果。
城市规划与管理是栅格数据分析的重要应用领域之一。栅格数据可以用于表示城市人口分布、建筑分布、交通流量等城市信息。
通过栅格数据分析，可以辅助城市规划设计，优化城市空间布局，提高城市管理效率，促进城市可持续发展。
VS
农业与土地资源管理也是栅格数据分析的重要应用领域之一。栅格数据可以用于表示土地利用类型、土壤类型、农作物生长状况等农业信息。
栅格数据分析是地理信息系统（GIS）和遥感领域的重要分支，对于地理信息处理、资源环境监测、城市规划等领域具有重要意义。
总结词
随着遥感技术的发展和地理信息系统（GIS）的广泛应用，栅格数据分析已经成为地理信息系统（GIS）和遥感领域的重要分支。栅格数据分析能够提供更准确、更全面的地理信息处理和资源环境监测手段，对于城市规划、环境保护、灾害监测等领域具有重要意义。
【精品】地理信息系统-栅格数据结构概要PPT课件汇编
2233
第二十三页，共37页。
4. 四叉树编码(biān mǎ)（Quad tree Encoding）
四叉树概述：一种可变分辨率的非均匀网格系统。 基本思想：将一幅栅格数据层或图像等分为四部分，逐
块检查其格网属性值（或灰度）；如果某个子区的所有 格网值都具有相同的值，则这个子区就不再继续分割， 否则还要把这个子区再分割成四个子区；这样依次地分 割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。 最上面的一个结点(jié diǎn)叫做根结点(jié diǎn)，它对应 于整个图形。 不能再分的结点(jié diǎn)称为叶子结点(jié diǎn)，可能落 在不同的层上，该结点(jié diǎn)代表子象限单一的代码， 所有叶子结点(jié diǎn)所代表的方形区域覆盖了整个图形。 从上到下，从左到右为叶子结点(jié diǎn)编号，最下面的 一排数字表示各子区的代码。 为了保证四叉树分解能不断的进行下去，要求图形必须 为2n×2n的栅格阵列。n 为极限分割次数，n＋1是四叉树 最大层数或最大高度.
2200 第二十页，共37页。
3. 链式数据编码（Chain Encoding，弗里曼Freeman）
链式编码主要是记录线状地物和面状地物的边界。它把线状 地物和面状地物的边界表示为：由某一起始点开始并按某些 基本方向确定的单位矢量链。基本方向可定义为：东＝0，东 南＝l，南＝2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北＝6，东北＝7 等八个基本方向。
1199
第十九页，共37页。
2.游程(yóu chénɡ)长度编码（Run-Length Encoding）
优点： 栅格加密时，数据量不会明显增加，压缩效率高，最大
限度保留原始栅格结构， 编码(biān mǎ)解码运算简单，且易于检索、叠加、合并等
第二十三页，共37页。
4. 四叉树编码(biān mǎ)（Quad tree Encoding）
四叉树概述：一种可变分辨率的非均匀网格系统。 基本思想：将一幅栅格数据层或图像等分为四部分，逐
块检查其格网属性值（或灰度）；如果某个子区的所有 格网值都具有相同的值，则这个子区就不再继续分割， 否则还要把这个子区再分割成四个子区；这样依次地分 割，直到每个子块都只含有相同的属性值或灰度为止。 最上面的一个结点(jié diǎn)叫做根结点(jié diǎn)，它对应 于整个图形。 不能再分的结点(jié diǎn)称为叶子结点(jié diǎn)，可能落 在不同的层上，该结点(jié diǎn)代表子象限单一的代码， 所有叶子结点(jié diǎn)所代表的方形区域覆盖了整个图形。 从上到下，从左到右为叶子结点(jié diǎn)编号，最下面的 一排数字表示各子区的代码。 为了保证四叉树分解能不断的进行下去，要求图形必须 为2n×2n的栅格阵列。n 为极限分割次数，n＋1是四叉树 最大层数或最大高度.
2200 第二十页，共37页。
3. 链式数据编码（Chain Encoding，弗里曼Freeman）
链式编码主要是记录线状地物和面状地物的边界。它把线状 地物和面状地物的边界表示为：由某一起始点开始并按某些 基本方向确定的单位矢量链。基本方向可定义为：东＝0，东 南＝l，南＝2，西南＝3，西＝4，西北＝5，北＝6，东北＝7 等八个基本方向。
1199
第十九页，共37页。
2.游程(yóu chénɡ)长度编码（Run-Length Encoding）
优点： 栅格加密时，数据量不会明显增加，压缩效率高，最大
限度保留原始栅格结构， 编码(biān mǎ)解码运算简单，且易于检索、叠加、合并等
【精编】栅格数据的信息复合分析PPT课件
层次分析法(AHP)
AHP方法把相互关联的要素按隶属关系分为若干 层次，请有经验的专家对各层次各因素的相 对重要性给出定量指标，利用数学方法综合 专家意见给出各层次各要素的相对重要性权 值，作为综合分析的基础。例如要比较n个因 素 定 用 果 它y它 a可 应i＝j表们 用 满{示y在 矩 足l，y：阵zi中与yA2的y，＝J对比…(aZ重，ij的)n，y*影nn每}表响对次示之目取，比标两A，Z叫个的全成因影部对素响比比y，较i和矩确结y阵J，， aij>0,aji=1/aij (i,j=1,2,...n)
模型：所谓模型，就是将系统的各个要素，通过适当的筛选， 用一定的表现规则描写出来的简明的映象。通常表达了某 个系统的发展过程或发展结果。
地学模型：是用来描述地理系统各个要素之问相互关系和客 观规律的，它用信息的、语言的、数学的或其它表达形式， 通常反映地学过程及其发展趋势或结果。是在对系统所描 述的具体对象与过程，进行大量专业研究的基础上，总结 出来的客观规律的抽象或模拟。地学模型也称为专题分析 模型。
应用
跟踪某些地理分布的变 化，如人口变迁、土地 类型变化等。
简化复杂目标的模型建 立等
几何量算
几何量算对点、线、面、体4类目标物而言， 其含义不同的：
点状目标：坐标； 线状目标：长度、曲率、方向； 面状目标：面积、周长等； 体状目标：表面积、体积等。
几何量算
n 维匀质空间广义距离公式
空间分析技术发展及存在问题
空间分析技术发展
各种地图应用（医学应用） 定量分析空间对象的分布模式 地理空间本身特征、空间决策过程、时空演化过程等
空间分析发展存在问题
地图的直观性，忽视地图信息的解析性和复杂性，缺 少对地图应用的研究
栅格数据的存储方法或格式数字高程模型PPT课件
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✓ 矢量化
三个基本要素： 栅格线的细化——最好细化到只占据一个像元宽度 矢量线提取——决定独立线段的起、止点的过程 拓扑关系重建——将栅格图像中提取出来的线条连接， 及显示数字化错误。
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✓ 栅格与矢量数据的综合
使用栅格影像作为显示背景 二值扫描文件用于现状或面状要素的屏幕数字化 数字高程模型用作提取等高线等地形特征 矢量数据作为处理卫星影像的辅助信息
最后得到一颗四分叉的倒立树。
A
A
A
A
A
B
B
B
AABB来自AAB
B
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线性四叉树
只记录叶结点的位置，深度（节点所在层数）和属性。 地址码/定位码/Morton码 （四进制或十进制）
• 四叉树可有效地存储面状数据，尤其是仅包含少数类别时； • 四叉树是一种有效的空间检索方法。
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=0
RASTER
=1
=2
=3
Grid
面
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1、栅格像元大小的确定：
像元的大小决定了栅格数据模型的分辨率Resolution 。 栅格数据中栅格像元尺寸越小，分辨率越高。
像元太大，忽略较小图斑，造成信息丢失，无法表示精确位置。 像元越小，分辨率愈高，数据量愈大（按分辨率的平方指数增加），
关于栅格数据的信息 • 数据结构、区域范围、格网单元大小、光谱波段数， 每一像元的比特数
也包括统计文件、色彩文件等
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第四节 栅格数据压缩
数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项 技术。分为： 无损压缩：在编码过程中信息没有丢失，经过解码可恢复原有的 信息。——常用来分析或产生新的数据 有损压缩：为最大限度压缩数据，在编码中损失一些认为不太重 要的信息，解码后，这部分信息无法恢复。——常用于背景影像 处理而不是分析
✓ 矢量化
三个基本要素： 栅格线的细化——最好细化到只占据一个像元宽度 矢量线提取——决定独立线段的起、止点的过程 拓扑关系重建——将栅格图像中提取出来的线条连接， 及显示数字化错误。
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✓ 栅格与矢量数据的综合
使用栅格影像作为显示背景 二值扫描文件用于现状或面状要素的屏幕数字化 数字高程模型用作提取等高线等地形特征 矢量数据作为处理卫星影像的辅助信息
最后得到一颗四分叉的倒立树。
A
A
A
A
A
B
B
B
AABB来自AAB
B
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线性四叉树
只记录叶结点的位置，深度（节点所在层数）和属性。 地址码/定位码/Morton码 （四进制或十进制）
• 四叉树可有效地存储面状数据，尤其是仅包含少数类别时； • 四叉树是一种有效的空间检索方法。
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=0
RASTER
=1
=2
=3
Grid
面
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1、栅格像元大小的确定：
像元的大小决定了栅格数据模型的分辨率Resolution 。 栅格数据中栅格像元尺寸越小，分辨率越高。
像元太大，忽略较小图斑，造成信息丢失，无法表示精确位置。 像元越小，分辨率愈高，数据量愈大（按分辨率的平方指数增加），
关于栅格数据的信息 • 数据结构、区域范围、格网单元大小、光谱波段数， 每一像元的比特数
也包括统计文件、色彩文件等
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第四节 栅格数据压缩
数据压缩是将数据表示成更紧凑的格式以减少存储空间的一项 技术。分为： 无损压缩：在编码过程中信息没有丢失，经过解码可恢复原有的 信息。——常用来分析或产生新的数据 有损压缩：为最大限度压缩数据，在编码中损失一些认为不太重 要的信息，解码后，这部分信息无法恢复。——常用于背景影像 处理而不是分析
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遥感影像与专题地图的复合
C 专题图和数字高程图视觉复合
专题图通常用平面图来表示，而数字高程模型（DEM） 的立体彩色显示是具有高度真实感的，如果把各种专题图和数 字高程图复合生成立体专题图，可以大大增强视觉效果，便于 人们认识和研究自然资源。例如，把旅游图和数字高程图结合 生成立体旅游景观图，有利于人们观察景点分布和旅游路线选 择；再如将野生动物分布图与数字高程图结合，生成立体野生 动物分布图，可以帮助动物学家对野生动物群体生存环境的研 究。
A 点、线和面状图之间的复合
通过点线和面状图的相互复合，寻求特征信息在空间上的 关联性。在这里强调的是复合图之间的关系，而不是强调生成
新的目标。如要了解居民点与污染区空间位置关系，就可以把 居民点图和污染分区图进行点与面的视觉复合。直觉上可以看 到各个居民点的污染轻重。
又如旅游者在确定旅游线路时，可把该地区的旅游景点图、 地形、交通和旅游者位置进行信息复合，从而帮助旅游者确定 旅游线路等。
叠加分类模型用于多要素综合分类，以划分最小地理景观单 元，进一步可进行综合评价以确定各景观单元的等级序列。
叠加分析的定义
• 叠加是把分散在不同层上的空间、属性信息按 相同的空间位置叠加到一起，合为新的一层。 叠合过程往往是对空间信息和对应的属性信息 作集合的交、并、差、余运算，也可再进一步 对属性作其他的数学运算。
(b) 提取要素“2”的聚类结果
聚类分析示意图
下图是一幅某镇土地利用现状栅格图，设定条件可以 是：
E=（属性=“水域”）∧（面积≥1公顷）∧（水域邻接 居民地）
其输出的结果图如图4-2所示。 这类聚类条件的设定常用于位址规划。
1耕地 2园地 3林地 4居民点 5独立工矿 6水域 7未利用地
图 某镇土地利用现状图
专题地图与数字高程模型复合
遥感影像与DTM复合
3.2 栅格数据的信息复合分析
3.2.2 叠加分析模型
根据参加复合的栅格数据层不同类别的空间关系重新划分空 间区域，每个空间区域内各空间点的属性组合一致。
叠加结果生成新的数据层，该数据层图形数据记录了重新划 分的区域，而属性数据库结构中则包含了原来的几个参加复 合的数据层的属性数据库中所有的数据项。
OR关系：结果将土层厚度大于50厘米，或者土壤 为红壤的土壤单元显示出来；
XOR：结果将土层厚度小于50厘米，或者土壤不是 红壤的土壤单元显示出来；
NOT:如结果是将土层厚度大于50厘米，但土壤不 是红壤的土壤单元显示出来；
基于栅格数据B
地貌 阳坡 阴坡
1 3
a: >=3 b: <3
(a)
(b)
栅格数据的聚合
C: 2,3 D: 1,4
(a)
(b)
栅格数据的聚合
1耕地 2园地 3林地 4居民点 5独立工矿 6水域 7未利用地
耕地、园地、林地、水域农用地；居民点、独立工矿建设用地 未利用地未利用土地
聚类、聚合分析应用
栅格数据的聚类聚合分析处理法在数字地形模型及 遥感图象处理中的应用是十分普遍的。 例如，由数字高程模型转换为数字高程分级模型便 是空间数据的聚合，而从遥感数字图象信息中提取 其一地物的方法则是栅格数据的聚类
面状图、线状图和点状图之间的复合
面状图与专题区域边界之间的复合
B 遥感信息和专题图的视觉复合
遥感信息和非遥感信息结合是地理信息系统和遥感相结合 的基础，遥感和地理信息系统所处理问题具有互补性。遥感图 上信息丰富，但缺乏行政区划界线等非遥感信息，这样不利于 区域分析。另外，在遥感分类中常常出现比较麻烦的“异物同 谱”现象。如荒草和牧草，果园和灌木等，从遥感角度看，因 为具有相同的光谱特性而无法区分，这时如把遥感分类图和专 题图或地形图进行视觉复合，就可以直觉地解决某些“异物同 谱”分类问题，从而大大提高遥感分类精度。
3.2 栅格数据的信息复合分析
3.2.1视觉信息复合
1、概念 视觉信息复合是将统一地区的统一比例尺的不
同含义的图形图像进行叠合显示在屏幕上或结果图件上， 以便判断不同地理实体的空间关系，从而获取更多的空间
信息。
视觉信息复合中，不改变各图层数据结构，也不形成新的 数据，只给用户带来视觉效果，用于目视分析。
逻辑判断复合法 设有A、B、C三个层面的栅格数据，一般可以用布尔逻
辑算子以及运算结果的文氏图（见图6-3）表示其一般的运 算思路和关系
逻辑关系运算例
例：有土壤厚度（大于50厘米）和土壤类型（红壤 和其他类型）两个二值化图层，不同的逻辑运算结 果如下：
AND关系：结果是将土层厚度大于50厘米，且土 壤为红壤的土壤单元显示出来；
复合运算方法
逻辑判断复合法
• 空间逻辑运算
为讨论方便将空间图层A，B定义为二值图象 1、空间逻辑并（或）运算； A∪B =X X∈A 或 X∈ B 2、空间逻辑交（与）运算； A∩B = X X∈A 且 X∈B 3、空间逻辑差运算； A - B =X X∈A 且 X∈B 4、空间包含； AB
复合运算方法
4
4
6
4
46
4
图 空间聚类分析输出图形
4.1.2聚合分析
概念 聚合分析是根据预先设定的聚合条件，在同一 图层上进行数据类别的合并或转换，以实现空间地 域的兼并，从而将复杂的空间数据合并成预定的类 别
空间聚合的结果往往是将复杂的类别转换为较简单 的类别，大多数以小比例尺图形输出。当从大比例 尺图形向小比例尺图形转换时，常使用这种方法。
2
A1 B1 B2 A2 A3
标号 1 2 3
植被 林地 农地
牧地
标号 A1 A2 A3 B1 B2
综合属性 阳坡 林地 阳坡 农地 阳坡 牧地 阴坡 林地 阴坡 农地
复合运算方法
数学运算复合法 指不同层面的栅格数据逐网格按一定的数学法则进行
运算,从而得到新的栅格数据系统的方法。其主要类型有以 下几种:
第3章 栅格数据分析的基本模式
3.1 栅格数据的聚类、聚合分析 3.2 视觉信息复合分析 3.3 追踪分析 3.4 栅格数据的窗口分析
3.1栅格数据的聚类、聚合分析
3.1.1聚类分析
概念 空间聚类是根据预先设定的聚类条件，使符合 条件的区域输出在图上，不符合条件的区域为空白。
（a） 栅格数据系统样图