地理信息系统-空间数据的处理
地理信息系统5-空间数据的处理
§5-3 拓扑关系的自动建立
5、岛的判断
单多边形被追踪两次
找出多边形互相包含的情况.
p1
p3
p2
1°、计算所有多边形的面积。
2°、分别对面积为正的多边形和面积为负的多边形排序。p1,p2,p3, -p1,-p2,-p3,
3°、从面积为正的多边形中，顺序取每个多边形，取完为止。若负面积多边形个数 为0，则结束。来自一、点线拓扑关系的自动建立
1、在图形采集和编辑中实时建立
弧段-结点表
结点-弧段表
Oid 起结点 终结点
a1 N1
N2
a2 N2
N3
Oid 弧段 号 N1 a1 N2 a1,a2 N3 a2
N2 a2 N1 a1
N3
(a)
N2 a2 N1 a1
N3
a3
Oid 起结点 终结点
a1 N1
N2
a2 N2
N3
一般，若结点容差设置合理，大多数结点能够吻合在一起， 但有些情况还需要使用前三种方法进行人工编辑。
§5-2 图形编辑
2）结点与线的吻合
在数字化过程中，常遇到一个结点与一个线
状目标的中间相交。由于测量或数字化误差，
它不可能完全交于线目标上，需要进行编辑，
称为结点与线的吻合。
C
编辑的方法： A、 结点移动，将结点移动到线目标上。 B、 使用线段求交； C、 自动编辑，在给定容差内，自动求交并吻合在一起。
§5-1 坐标变换
3、仿射变换
实质是两坐标系间的旋转变换。 设图纸变形引起x,y两个方向比例尺不同，当x,y比例尺相同时，为相似变换。
特性：
· · ·
求解上式中的6个未知数，需不在一直线上的3对已知控制点，由 于误差，需多余观测，所以，用于图幅定向至少需要四对控制点。
高效处理空间数据的技巧和方法
高效处理空间数据的技巧和方法1.空间数据的概念空间数据是指地理位置和空间关系的数据，它通常由地理信息系统（GIS）记录和管理。
空间数据可以是矢量数据（如点、线和面），也可以是栅格数据（如遥感影像）。
在处理和分析空间数据时，需要使用一些技巧和方法来提高效率和准确性。
2.数据采集和准备数据采集是空间数据处理的第一步。
为了高效处理空间数据，首先需要确保采集到的数据准确、完整和一致。
可以通过以下方法来实现：-使用高精度的地理定位设备进行采集，以确保位置信息的准确性。
-采用标准化的数据模型和分类体系，以保证数据的一致性。
-进行数据清洗和处理，去除错误和异常值，保证数据的完整性。
3.空间数据索引和查询一旦空间数据准备好，就需要对其进行索引和查询，以便进行进一步的分析和处理。
以下是一些提高空间数据索引和查询效率的技巧：-使用空间索引结构，如R树和四叉树，来加速空间数据的查询。
-优化空间查询语句，使用空间关系运算符（如相交、包含和距离）来减少查询时间。
-利用空间数据库的优化功能，如空间分区和并行计算，来提高查询效率。
4.空间数据分析和处理空间数据的分析和处理是利用空间数据进行空间统计、空间挖掘和空间建模的过程。
以下是一些提高空间数据分析和处理效率的方法：-使用合适的空间分析工具和算法，如缓冲区分析、网络分析和空间插值，来处理特定的空间问题。
-利用空间数据压缩和抽样技术，减少数据量和计算复杂度。
-使用地理计算引擎和并行计算技术，提高空间数据处理的速度和效率。
5.可视化和展示最后，空间数据处理的结果需要以可视化和人类可理解的形式展示出来，以便用户理解和使用。
以下是一些提高空间数据可视化和展示效果的技巧：-使用合适的地图投影和符号化方法，以展示空间数据的地理特征。
-利用交互式和动态的可视化工具，如地理信息系统和数据可视化软件，提供更多交互和操作功能。
-进行地图设计和图形艺术处理，以提高空间数据展示的美观度和易读性。
综上所述，高效处理空间数据需要综合运用数据采集和准备、空间数据索引和查询、空间数据分析和处理，以及可视化和展示等技巧和方法。
地理信息系统中的空间数据处理技术介绍
地理信息系统中的空间数据处理技术介绍地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用来捕捉、存储、管理、分析和展示地理空间数据的集成应用系统。
空间数据处理技术是GIS中最核心的部分，它主要涉及数据获取、数据存储、数据管理、数据分析和数据可视化等环节。
本文将详细介绍地理信息系统中常用的空间数据处理技术。
一、数据获取数据获取是地理信息系统中最重要的一环，目的是将真实世界的地理信息数据输入到GIS系统中。
常见的数据获取方式包括地面测量、卫星遥感、GPS测量和数字地形模型等。
地面测量是指通过实地勘测和测量仪器获取地理特征数据，例如，建筑物的位置、道路的形状等。
卫星遥感是利用卫星对地球表面进行拍摄和测量，获取高分辨率的遥感影像数据。
GPS测量则是通过全球定位系统获取地理位置信息，用于导航和定位。
数字地形模型是将地理地形数据以数字形式进行存储和处理，包括数字高程模型（DEM）和数字地面模型（DTM）。
二、数据存储数据存储是将获取的地理数据存储在GIS系统中的过程。
常见的数据存储格式包括矢量数据和栅格数据。
矢量数据采用点、线、面等几何要素来表示地理对象，常用的矢量数据格式有Shapefile、GeoJSON和KML等。
栅格数据则以像素网格的形式组织地理数据，常用的栅格数据格式有GeoTIFF和GRID 等。
此外，还存在一种混合数据格式，即矢量栅格数据，常用的混合数据格式有GeoJSON、GeoPackage和GML等。
三、数据管理数据管理是指对GIS系统中存储的地理数据进行组织、管理和维护的过程。
数据管理涉及数据的录入、编辑、更新等操作，以及数据的查询、索引和空间拓扑关系的维护等任务。
此外，数据管理还包括数据的备份、还原和安全性管理等方面。
常见的地理数据管理软件包括ArcGIS、QGIS和PostGIS等。
四、数据分析数据分析是GIS系统中最重要的应用环节之一，通过对地理数据的分析，可以提取出有价值的信息和知识，用于决策支持和问题解决。
地理信息系统中的空间数据分析方法和使用教程
地理信息系统中的空间数据分析方法和使用教程地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种集地理空间数据收集、存储、管理、分析和展示于一体的综合性工具。
其中，空间数据分析是GIS的核心功能之一，它帮助人们了解和解释地理现象，并为决策提供支持。
本文将介绍地理信息系统中的空间数据分析方法和使用教程。
一、空间数据分析方法1. 空间查询分析地理信息系统中的空间查询分析是通过对地理空间数据进行查询和筛选，从而获取特定的空间信息。
空间查询可以通过属性查询和空间关系查询实现。
属性查询是基于地理空间数据的属性，在数据库中执行条件查询。
空间关系查询是根据地理对象之间的空间关系，如相交、包含、邻近等进行查询分析。
2. 空间缓冲分析空间缓冲分析是一种常用的地理信息系统中的空间分析方法，它以某一地理空间对象为中心，根据设定的缓冲距离，生成一系列缓冲区域。
空间缓冲分析可以用于分析地理要素的覆盖范围、相互作用范围以及对环境的影响等。
3. 空间插值分析空间插值分析是通过已知的点数据，推算未知地点的数值。
它使用插值算法，根据给定的空间数据点，在空间上生成连续的表面。
空间插值分析用于补充缺失数据、推算未来趋势以及对地理现象进行模拟和预测。
4. 空间聚类分析空间聚类分析是通过对地理要素进行分类和聚类，揭示地理现象的空间集聚特征。
它可以帮助我们发现空间上的热点区域、人口分布密度等。
常用的空间聚类分析方法有基于密度的聚类方法和基于网格的聚类方法。
5. 空间统计分析空间统计分析是通过计算地理要素的空间分布和相互关系，揭示地理现象的统计特征。
它可以帮助我们理解地理数据的空间相关性、局部差异性和空间自相关性等。
常用的空间统计分析方法包括空间自相关分析、热点分析和空间回归分析等。
二、空间数据分析使用教程1. 数据准备在进行空间数据分析之前，首先需要对数据进行准备。
这包括收集和整理地理空间数据，将其转换为GIS所支持的数据格式，如shapefile、GeoJSON等。
地理信息系统的数据处理与空间分析技巧
地理信息系统的数据处理与空间分析技巧地理信息系统（Geographic Information System, GIS）是一种用于捕获、存储、管理、分析和显示各种地理信息的系统。
随着技术的不断发展，GIS 在各个领域的应用越来越广泛，包括城市规划、环境保护、交通管理、农业等。
在使用GIS进行地理数据处理和空间分析时，掌握一些技巧将可以提高工作效率和数据准确性。
本文将介绍一些地理信息系统的数据处理与空间分析技巧，帮助读者更好地应用GIS。
1. 数据获取与处理在进行地理数据分析之前，首先需要获取数据。
地理数据可以来源于各种渠道，包括卫星遥感、GPS采集、多源数据融合等。
使用GIS软件，可以通过导入不同格式的数据（如矢量数据、栅格数据）进行处理和分析。
在处理过程中，需要注意数据的合法性和准确性，及时修复和清洗错误的数据，确保数据的可靠性和一致性。
2. 数据编辑与整理数据编辑和整理是GIS中非常重要的环节。
在进行数据编辑时，应注意遵循一定的编辑原则，保证数据的完整性和一致性。
比如，在编辑矢量数据时，要注意节点的正确连接、面的合理划分等；在编辑栅格数据时，要根据特定要求进行栅格单元的分类和标注。
此外，在整理数据时，要根据具体需求进行数据的筛选和分类，生成符合分析要求的数据集。
3. 数据可视化数据可视化是GIS的一个重要功能，可以将复杂的地理数据以图形的形式展示出来，便于用户直观地理解和分析。
在进行数据可视化时，可以使用各种图表和图层叠加的方式，来展示地理数据的分布和特征。
此外，根据具体的需求，可以对地理数据进行符号化、渲染和标注等处理，增加可读性和表达力。
4. 空间分析技巧空间分析是GIS的一项核心功能，可以帮助用户从地理空间的角度进行数据分析和决策支持。
在进行空间分析时，可以运用多种技巧和方法，如缓冲区分析、叠加分析、网络分析、空间插值等。
通过对地理数据的关系和属性进行分析，可以得出更深入的结论和规律，为决策提供科学依据。
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）是一种用于收集、存储、处理和分析地理空间数据的技术。
它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，并做出科学决策。
在本文中，我将介绍GIS空间数据处理与分析的基本原理和一些常见的应用。
其次，GIS空间数据分析是通过使用GIS工具和分析方法对地理空间数据进行探索和解释。
常见的GIS空间数据分析方法包括空间查询、空间统计、空间插值、空间模型和空间决策支持等。
空间查询是指根据地理位置的特征进行数据提取和查询，常用的空间查询包括邻近查询、包含查询和相交查询等。
空间统计是利用统计方法对地理空间数据进行分析，常用的空间统计方法包括聚类分析、热点分析和空间自相关分析等。
空间插值是通过已知的数据点推断未知的地理空间数据，常用的空间插值方法包括反距离加权和克里金插值等。
空间模型是通过建立地理空间数据之间的关系模型来进行分析，常用的空间模型包括回归模型和地理加权回归模型等。
空间决策支持是利用GIS技术对地理空间数据进行可视化和模拟，以支持决策制定和规划设计等工作。
最后，GIS空间数据处理与分析在许多领域有广泛的应用。
例如，在城市规划中，可以使用GIS技术对城市的用地、交通、环境等进行分析，以支持城市规划决策。
在环境监测中，可以利用GIS技术对大气污染、水污染和土壤污染等进行监测和分析，以支持环境保护工作。
在资源管理中，可以利用GIS技术对土地利用、林业、农业和水资源等进行评估和管理，以支持可持续发展。
在灾害管理中，可以利用GIS技术对自然灾害的风险评估、应急响应和恢复规划进行分析，以提高灾害管理的效能。
综上所述，GIS空间数据处理与分析是一种强大的工具，可以帮助我们更好地理解地理现象，指导决策制定，并提高工作效率。
随着GIS技术的不断发展和应用，相信在未来，GIS空间数据处理与分析将在各个领域发挥更重要的作用。
地理信息科学专业GIS应用实践中的空间数据处理与空间分析技术总结
地理信息科学专业GIS应用实践中的空间数据处理与空间分析技术总结地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种空间数据处理和分析的强大工具，它在地理信息科学专业的应用中扮演着重要角色。
本文将总结在GIS应用实践中，空间数据处理与空间分析技术的应用和重要性。
一、空间数据处理技术空间数据处理是GIS应用的基础，它涉及到数据的获取、存储、整理和处理等步骤。
在GIS应用实践中，空间数据处理技术主要包括数据获取和数据预处理两个方面。
1. 数据获取数据获取是GIS应用的第一步，主要包括地图扫描、遥感影像采集和全球卫星导航系统（GNSS）等手段。
地图扫描可以将纸质地图数字化，使其能够在GIS系统中进行分析。
遥感影像采集则通过卫星或无人机获取高分辨率的遥感影像数据，用于地理空间分析。
GNSS系统则可以采集地理信息，并具有高精度的位置定位功能。
2. 数据预处理数据预处理是指将原始数据进行格式转换、去噪和纠正等操作，以保证数据质量和准确性。
数据格式转换是将不同数据源的数据进行整合，使其具有一致的格式和结构。
数据去噪是通过滤波、插值等算法降低数据中的噪声和误差。
数据纠正则是对数据进行校正，修复获取过程中可能存在的误差。
二、空间分析技术空间分析技术是GIS应用的核心，它能够帮助我们理解地理空间的关系、发现地理规律，并为决策提供科学依据。
在GIS应用实践中，常用的空间分析技术包括空间查询、空间统计和空间建模等。
1. 空间查询空间查询是指对空间数据进行搜索和检索的过程，它可以帮助我们分析地理实体之间的关系。
常见的空间查询包括邻近查询、交叉查询和包含查询等。
通过空间查询，我们可以确定地理实体的位置和属性，并进行相关性分析。
2. 空间统计空间统计是利用统计学方法分析空间现象的分布规律和相关性。
常见的空间统计技术包括空间自相关分析、聚类分析和热点分析等。
通过空间统计，我们可以研究地理现象的空间分布特征，发现规律并进行推断。
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。
地理信息系统的构建与空间数据处理技术
地理信息系统的构建与空间数据处理技术随着科技的不断进步，地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）正逐渐成为现代社会不可或缺的一部分。
地理信息系统以空间地理数据为基础，通过采集、存储、处理和分析这些数据，为人们提供有关地球表面的有关信息。
本文将探讨地理信息系统的构建方法以及其中涉及的空间数据处理技术。
一、地理信息系统的构建地理信息系统的构建包括四个主要步骤：数据采集、数据存储、数据处理和数据分析。
1. 数据采集数据采集是地理信息系统构建的基础，它可以通过多种方式进行，如遥感、测绘、GPS定位等。
其中，遥感技术能够通过卫星影像获取大范围的地理空间数据，提供全面的地理信息。
测绘则利用测量仪器对地球表面进行实地测量，获取精确的地理数据。
而GPS定位则通过定位系统获取特定地点的坐标信息。
2. 数据存储数据存储是地理信息系统中十分关键的一环，它需要提供稳定、高效的存储方案。
常见的数据存储方式包括数据库、文件系统和云存储。
数据库能够以结构化的方式存储大量数据，并提供快速的查询和访问功能。
文件系统则将地理数据以文件的形式存储，便于组织和管理。
而云存储则可以将地理数据存储在云端，实现高可用性和灵活性。
3. 数据处理在地理信息系统中，数据处理是对采集到的原始地理数据进行处理和转换的过程。
其中最常见的数据处理操作包括数据清洗、数据融合和数据转换。
数据清洗是指对采集到的地理数据进行去噪和纠错，保证数据的完整性和准确性。
数据融合则是将采集到的多源数据进行整合，以获取更全面的地理信息。
数据转换则是将原始地理数据进行格式转换，以适应不同的地理信息系统。
4. 数据分析数据分析是地理信息系统的核心功能，通过对地理数据进行分析，可以揭示地理现象的规律和趋势。
常见的地理数据分析方法包括空间查询、空间关联和空间模型。
空间查询是指通过设定条件对地理数据进行搜索和筛选，以获取特定区域的地理信息。
新大地理信息系统课件第3章 空间数据的处理
第1节 空间数据的坐标变换
二、几何纠正
仿射变换的特性： 平行线变换后仍为平行线 不同方向上的长度比发生变化
第1节 空间数据的坐标变换
大地坐标系
❖ （1）54年北京坐标系 在东北黑龙江边境上同苏联大地网联测，通过大地坐标计算，推算出北京点 的坐标，北京坐标系是苏联42年坐标系的延伸，其原点在苏联普尔科沃。
第1节 空间数据的坐标变换
一、图幅数据的坐标变换
1.比例尺变换———乘系数
几 2. 变形误差改正——通过控制点利用高次变换、二次变换和仿射变
何
换加以改正
纠 正
3. 坐标旋转和平移 —即数字化坐标变换，利用相似变换、仿射变换
改正
4. 投影变换—————三种方法:正解变换、反解变换、数值变换
a
+
+
c
比b
令：a1 = m1cosφ，a2 = – m2sinφ，b1 = m1sinφ，b2 = m2cosφ
X = a0 + a1x + a2y Y = b0 + b1x +数，理论上只需要3个不在同一直线上的已知点，即可以求出理论解 事实上，由于图纸变形等在区域上分布的不均匀性，实际应用更多的是利用多于3个已知点的数据， 由最小二乘法求解，其目的是在面上得到更广泛的代表性
第3章 空间数据的处理
内容回顾
❖ mapinfo的组成、基本功能、文件结构、表操 作以及与外部软件系统的数据交换；
❖ 第二章中介绍了空间数据的特征、表达方式、 两种典型空间数据结构的特点、拓扑关系、 栅格压缩编码、空间数据结构的建立等知识。
主要内容 第一节 空间数据的坐标变换 第二节 空间数据结构的转换 第三节 多源空间数据的融合 第四节 空间数据的压缩与综合 第五节 空间数据的内插方法 第六节 图幅数据边沿匹配处理
地理信息系统中的空间数据分析方法与使用教程
地理信息系统中的空间数据分析方法与使用教程地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行整合、管理、分析和展示的工具。
在GIS中，空间数据分析是一项重要的功能，它可以帮助用户在研究和决策过程中更好地理解和利用地理空间数据。
本文将介绍地理信息系统中常用的空间数据分析方法和使用教程。
一、空间数据分析方法1. 空间查询和空间关联分析：空间查询是GIS中最基础的分析方法之一，可以根据用户设定的条件查询地理空间数据，例如查询某个区域范围内的地块、建筑物或其他地理要素。
空间关联分析则是通过比较两个或多个地理要素之间的空间关系来进行分析，例如判断某个地块是否位于某个行政区域内。
2. 空间插值和空间推测：空间插值技术可以根据已知点的属性值，推断未知点的属性值，从而实现空间数据的补全和预测。
例如，在气象领域中，可以通过插值方法预测某个地区的气温和降雨量。
空间推测则是通过已知要素的空间分布模式来推断其他地理要素的分布模式。
3. 空间统计和空间模型分析：空间统计方法用于分析地理要素之间的空间关系，并进行统计计算。
例如，利用空间统计分析可以研究疾病的空间聚集现象，了解其在不同地理区域的分布特点。
空间模型分析则是利用数学模型来描述和解释地理要素之间的空间关系，例如地理回归模型可以用于分析地理要素之间的因果关系。
4. 空间多目标决策分析：在GIS中，空间多目标决策分析是一种辅助决策的方法，可以根据用户设定的目标和约束条件，通过空间分析方法来评估和比较不同方案的优劣。
例如，在城市规划中，可以利用空间多目标决策分析来评估不同用地方案对城市环境和社会经济的影响。
二、空间数据分析的使用教程1. 数据准备：在进行空间数据分析之前，首先需要准备好所需的地理空间数据，包括矢量数据和栅格数据。
矢量数据包括点、线、面等要素的坐标和属性信息，栅格数据则是由像素组成的网格数据。
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。
第四章 空间数据的处理
矩阵为：
[x*, y*]=[x, y]. con sin -sin con
2.几何纠正
几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系 转换和图纸变形误差的改正。现有的几种商业GIS 软件一般都具有仿射变换、相似变换、二次变换 等几何纠正功能。
仿射变换与相似变换相比较，前者是假设地 图印变形而引起的实际比例尺在x和y方向都不相 同，因此，具有图纸变形的纠正功能。
a0
α
O`
b0
X
坐标变换原理
式中，设 a1 = m1cosα ， b1 = -m1sinα a2 = m2sinα ， b2= m2cosα 则上式可以简化为： X = a 0 + a 1x + a 2y Y = b 0 + b1x + b 2y 上式中含有6个参数a0、a1、a2、b0、b1、b2， 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，才能求得上述6个待 定参数。但在实际应用中，通常利用4个以上的点来 进行几何纠正。下面按最小二乘法原理求解待定参 数：
第四节
多元空间数据的融合
GIS技术经过近40年的发展和应用，已经积累 了大量的数据资源。但是，由于地理数据的多语义 性、多时空型、多吃毒性、获取手段的多样性、存 储格式的不同以及数据模型与数据结构的差异等，， 导致多元数据的产生，给数据的继承和信息共享困 难。为了实现空间数据的共享，特别是随因特网的 发展、数字地球的兴起和GIS应用的日益深入，多 元数据的融合已成为GIS设计者和用户的共同要求。
3.4.4 删除公共边界
第三节
空间数据的坐标变换
多种坐标体系并存会给查询、分析带来不 便，尤其是叠加、拼图，这便引出了空间数据 的坐标转换的概念。空间数据坐标转换的实质 时间里两个平面点之间的一一对应的关系，包 括几何纠正和投影转换，它们是空间数据处理 的基本内容之一。
地理信息系统教程(第4章 空间数据处理 2011-05-09)
3、投影变换
假定原图点的坐标为x,y(称为旧坐 标)，新图点的坐标为X，Y(称为新坐 标)，则由旧坐标变换为新坐标的基 本方程式为： 1、解析变换法 2、数值变换法 3、数值解析变换法
§4-3 空间数据格式转换
一、矢量向栅格转换
点：简单的坐标变换 线：线的栅格化 面：线的栅格化 +面填充 （一）线的栅格化 1、DDA法(数字微分分析法) 2、Bresenham算法 （二）面(多边形)的填充方法 1、内部点扩散法（种子扩散法） 2 3、边界代数法
a a a a a a b
a
576654323 … 优点：链码可有效地存贮压缩栅格数据，便于面积、长度、转折方向 和边界、线段凹凸度的计算。 缺点：不易做边界合并，插入操作、编辑较困难（对局部修改将改变 整体结构）。区域空间分析困难，相邻区域边界被重复存储。
第四章空间数据的处理
§4-4 空间数据的压缩处理
§4-3 空间数据格式转换
二、栅格向矢量转换
方法一，实际应用中大多数采用人工矢量化法，如扫描矢量化，该 法工作量大，成为GIS数据输入、更新的瓶颈问题之一。
方法二，程序转化转换（全自动或半自动）
过程为：
遥感影象图 分 类 图 扫描 二值化
栅格分类图
原始线划图
边界 提取 预 处 理
二值化 细化
编 辑
内插
外推
1、局部内插法 利用局部范围内的已知采样 点的数据内插出未知点的数据。
1）线性内插
将内插点周围的3个数据点的数据值带入多项式，即可解算出系数a0、a1、a2 。
2）双线性多项式内插
将内插点周围的4个数据点的数据值带入 多项式，即可解算出系数a0、a1、a2、a3 。 当数据是按正方形格网点布置:
《地理信息系统》第五章空间数据处理
05
空间数据处理应用案例
城市规划与设计
城市规划方案评估
通过空间数据处理，对城市规划 方案进行环境影响评估，确保规 划方案符合可持续发展要求。
城市交通规划
利用空间数据处理技术，分析城 市交通流量、路网结构等信息， 优化城市交通布局和道路设计。
异常值处理
识别并处理异常值，如缺失、 异常大或异常小的数据。
格式转换
将不同格式的数据统一转换为 GIS可识别的格式，如 Shapefile、GeoJSON等。
坐标系转换
将数据从一种坐标系转换到另 一种坐标系，以适应不同的地
理环境和应用需求。
数据转换
投影转换
将地理数据从一种投影方式转换为另 一种投影方式，如从地理坐标系转换 为墨卡托投影。
将不同时间点的数据进行融合，以获得时 间序列数据或动态数据。
空间数据融合
特征提取与融合
将不同空间范围或不同分辨率的数据进行 融合，以提高空间数据的覆盖范围和精度 。
从多源数据中提取共同特征并进行融合， 以实现特征匹配和识别。
数据压缩与编码
数据压缩
通过算法减少数据的大小，以节省存储空间 和提高传输效率。
编码参数设置
根据实际情况调整编码参数，以获得最佳的 压缩效果和精度。
编码方式选择
根据数据的性质和应用需求选择合适的编码 方式，如矢量编码、栅格编码等。
解压缩与解码
对压缩后的数据进行解压缩和解码，以恢复 原始数据。
03
空间数据基本处理
地图数字化
地图数字化是将纸质或实物地 图转换为数字格式的过程，便 于计算机处理和地理信息系统
如何使用地理信息系统进行空间数据处理
如何使用地理信息系统进行空间数据处理地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种用于收集、存储、管理、分析和展示地理数据的工具。
它可以帮助我们更好地理解和利用空间数据，从而提供更可靠、准确的决策依据。
本文将论述如何使用GIS进行空间数据处理，包括数据采集、数据管理、数据分析和数据可视化等方面。
一、数据采集在使用GIS进行空间数据处理之前，首先需要采集地理数据。
数据的采集可以基于多种手段，如通过测量、遥感、GPS等。
其中，遥感技术可以获取大面积、高分辨率的地理数据，其遥感图像可以作为GIS的底图。
二、数据管理数据管理是GIS的核心任务之一。
它涉及到数据的组织、存储和更新。
在GIS 中，空间数据和属性数据是不可或缺的两个组成部分。
空间数据包括点、线、面等地理要素的位置和形状信息，而属性数据则包括这些地理要素的属性信息。
通过GIS软件，可以将这些数据进行整合，并建立数据库以便于管理和查询。
三、数据分析数据分析是GIS的重要功能之一，它可以通过空间分析和属性分析来揭示地理数据之间的关系和趋势。
空间分析可以帮助我们发现地理要素之间的邻近关系、交叉关系和分布规律。
属性分析则可以通过对属性数据的统计、分类和计算等操作，得出更深入的结论和推论。
数据分析在城市规划、环境评估、资源管理等领域具有广泛的应用。
四、数据可视化数据可视化是将数据以图形化的方式展示出来，以便于人们理解和分析。
在GIS中，数据可视化可以通过地图制作、图表绘制等方式实现。
通过地图制作，我们可以将空间数据以地图的形式展示出来，从而更直观地呈现出地理要素的分布和变化趋势。
通过图表绘制，我们可以将属性数据以柱状图、饼图等方式展示出来，以便于比较和分析。
五、应用案例使用GIS进行空间数据处理的应用案例有很多。
以城市规划为例，GIS可以帮助规划师分析城市的人口分布、道路网络、公共设施等信息，从而制定更合理的城市规划方案。
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
测绘技术中的地理信息系统与空间数据处理
测绘技术中的地理信息系统与空间数据处理地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一门综合利用测量、地理学、计算机科学等技术手段来获取、管理、分析和显示地理空间数据的学科。
在现代测绘技术领域，GIS扮演着重要的角色，它不仅可以为测绘人员提供空间数据的处理和分析工具，还能为决策者提供更多有效的空间信息。
本文将主要从GIS技术在测绘中的应用以及空间数据处理方面进行探讨。
一、GIS在测绘中的应用1. 空间数据采集和处理：GIS不仅可以方便地采集和存储测绘所需的空间数据，还可以对这些数据进行处理和分析。
通过GIS技术，测绘人员可以将采集到的测量数据和其他相关信息结合起来，绘制出具有空间属性的地图。
这不仅有助于提高测绘的准确性和效率，还能提供更多有用的空间信息。
2. 三维地图绘制：GIS技术可以将不同层次的地理信息集成在一幅图中，形成三维地图。
通过三维地图，不仅可以直观地展示地理对象在空间分布上的特征，还可以实时观察地理现象的变化和发展趋势。
这对于城市规划、土地利用等领域的决策者来说，具有重要的意义。
3. 空间分析和决策支持：GIS可以利用存储在数据库中的空间数据进行空间分析，即通过对空间数据的处理和分析，得出一定的结论和预测结果。
这些结论和结果可以为决策者提供参考，帮助其制定科学合理的决策。
例如，在城市规划中，可以借助GIS技术对不同方案进行比较和评估，从而选择出最优的规划方案。
二、空间数据处理1. 空间数据模型：空间数据模型是GIS技术的基础，它描述了地理空间对象和其属性在计算机中的表示方式。
目前，常用的空间数据模型有面状模型、点状模型和线状模型。
不同的空间数据模型对应不同的空间对象和属性，可以满足不同领域的需求。
2. 空间数据拓扑关系：空间数据拓扑关系是指空间对象之间的位置关系和连接关系。
常见的空间数据拓扑关系有相邻关系、包含关系、相交关系等。
通过对空间数据的拓扑关系进行处理和分析，可以得到更多有关空间对象的信息，为决策提供参考。
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地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
2）四叉树索引
线性四叉树和层次四叉树都可以用来进行空间索引。 A、线性四叉树，先采用Morton或Peano码，再根 据空间对象覆盖的范围进行四叉树分割。 4
F
1 A
0 D 2
B、层次四叉树，需要记录中间结点和父结点与子 结点之间的指针，若某个地物覆盖了哪个中间结 点，还要记录该空间对象的标识。 层1 0 E 边长4
4、撤消与恢复编辑
Undo,Redo功能是必要的。但功能的实现是困难的。当撤消编辑，即恢复目标， 要恢复目标的标识和坐标、拓扑关系。这一处理过程相当复杂. 因此，有些GIS不在图形编辑时实时建立和维护拓扑关系，如Arc/Info等，而在 图形编辑之后，发Clean 或Build命令重新建立拓扑关系。这样，在每次进行任何 一次编辑，都要重新Clean 或Build，对用户不便。
有结点
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
4）清除假结点（伪结点）
B 由仅有两个线目标相关联的结点成为假结点。 A
有些系统要将这种假结点清除掉（如ARC/INFO），即将目标A 和B合并成一 条，使它们之间不存在结点; 但有些系统并不要求清除假结点，如Geostar,因为它们并不影响空间查询、 分析和制图。
GIS
三、地图投影变换
假定原图点的坐标为x,y(称为旧坐标)， 新图点的坐标为X，Y(称为新坐标)，则 由旧坐标变换为新坐标的基本方程式为：
1、解析变换法 1）反解变换法(又称间接变换法)
2）正解变换法(又称直接变换法)
第五章 空间数据的处理
§5-1 坐标变换
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
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。
乘方运算影响了搜索的速度，因此，把距离d的计算改为：
捕捉范围由圆改为矩形，这可大大加快搜索速度。
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
2、线的捕捉
设光标点坐标为S(x,y)，D为捕捉半径，线的 坐标为(x1,y1),(x2,y2),…(xn,yn)。通过计算S到 该线的每个直线段的距离d。. 若min(d1,d2,…dn-1)＜D，则认为光标S捕捉到了 该条线，否则为未捕捉到。 加快线捕捉的速度的方法：
jkL3来自第五章 空间数据的处理
§5-2 图形编辑
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
3、数据检查与清理
数据检查指拓扑关系的检查，结点是否匹配，是否存在悬挂弧段，多边形是否封闭， 是否有假结点。 要求系统能将有错误或不正确的拓扑关系的点、线和面用不同的颜色和符号表示出 来，以便于人工检查和修改。 数据清理则是用自动的方法清除空间数据的错误. 例如给定一个结点吻合的容差使该容差范围内的结点自动吻合在一起，并建立 拓扑关系。给定悬挂弧段容差，将小于该容差的短弧自动删除。在Arc/info中用 Data Clean 命令，在Geostar中选择整体结点匹配菜单。
特性： · 直线变换后仍为直线； · 平行线变换后仍为平行线； · 不同方向上的长度比发生变化。 求解上式中的6个未知数，需不在一直线上的3对已知控制点，由 于误差，需多余观测，所以，用于图幅定向至少需要四对控制点。 返回
第五章 空间数据的处理
§5-1 坐标变换
地 理 信 息 系 统 原 理
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。
第五章 空间数据的处理
§5-2 图形编辑
地 理 信 息 系 统 原 理
2、数值变换法
利用若干同名数字化点（对同一点在两种投影中均 已知其坐标的点），采用插值法、有限差分法或多项式 逼近的方法，即用数值变换法来建立两投影间的变换关 系式。
例如，采用二元三次多项式进行变换:
通过选择10个以上的两种投影之间的共同点，并组成最小二乘法的条件式，进行 解算系数。
第五章 空间数据的处理
为加速检索，需要分层建索引，主要方法有格网索引和四叉树索引。 1）格网索引 a、每个要素在一个或多个网格中 b、每个网格可含多个要素 c、要素不真正被网格分割 ， 空间索引 格网号 空间对象 (Peano或Morton)
对象索引
空间对象
格网号 (Peano或Morton )
第五章 空间数据的处理
§5-2 图形编辑
1）在实际的捕捉中，可每计算一个距离di就进行 一次比较，若di＜D，则捕捉成功，不需再进行下 面直线段到点S的距离计算了。
2）把不可能被光标捕捉到的线，用简单算法去除。 3）对于线段也采用类似的方法处理。 4）简化距离公式： 点S(x,y)到直线段(x1,y1),(x2,y2)的距离d的计 算公式为：
第五章 空间数据的处理
§5-3 拓扑关系的自动建立
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
二、多边形拓扑关系自动建立 1、链的组织 1）找出在链的中间相交的情况，自动切成新链； 2）把链按一定顺序存储，并把链按顺序编号。 2、结点匹配 1） 把一定限差内的链的端点作为一个结点，其坐标值取 多个端点的平均值。 2）对结点顺序编号。 3、检查多边形是否闭合 通过判断一条链的端点是否有与之匹配的端点来进行. 多边形不闭合的原因： 1）由于结点匹配限差的问题，造成应匹配的端 点未匹配；
一般，若结点容差设置合理，大多数结点能够吻合在一起， 但有些情况还需要使用前三种方法进行人工编辑。
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
2）结点与线的吻合
D
在数字化过程中，常遇到一个结点与一个线 状目标的中间相交。由于测量或数字化误差， 它不可能完全交于线目标上，需要进行编辑， 称为结点与线的吻合。 B E
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
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
地 理 信 息 系 统 原 理
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
2、图形编辑
包括用鼠标增加或删除一个点、线、面实体，移动、旋转一个 点、线、面实体。 1）删除和增加一个顶点 删除顶点，在数据库中不用整体删除与目标有关的数据，只是 在原来存储的位置重写一次坐标，拓扑关系不变。 增加顶点，则操作和处理都要复杂。不能在原来的存储位置上 重写，需要给一个新的目标标识号，在新位置上重写，而将原来 的目标删除，此时需要做一系列处理，调整空间拓扑关系。 2）移动一个顶点 移动顶点只涉及某个点的坐标，不涉及拓扑关系的维护，较简 单。 3）删除一段弧段 复杂，先要把原来的弧段打断,存储上原来的弧段实际被删除， 拓扑关系需要调整和变化. a L1 b L2 j k
第五章 空间数据的处理
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
一、图幅数据的坐标变换 一、编辑操作 二、关键算法
§5-1 坐标变换 §5-2 图形编辑
二、几何纠正
三、地图投影变换 一、点线拓扑关系自动建立
一、图形的裁剪 二、图形的合并 三、图幅接边
§5-3 拓扑关系的自动建立 §5-4 图形的裁剪、合并 与图幅接边 §5-5 空间插值
1、比例尺变换：乘系数 2、变形误差改正： 通过控制点利用高次变换、二次变换和仿射变换加以改正 3、坐标旋转和平移 即数字化坐标变换，利用仿射变换改正。
4、投影变换：
三种方法。
返回
第五章 空间数据的处理
§5-1 坐标变换
地 理 信 息 系 统 原 理
GIS
二、几何纠正
1、高次变换
其中A、B代表二次以上高次项之和。上式是高次曲线方程，符合上式的变换称为高 次变换。式中有12个未知数，所以在进行高次变换时，需要有6对以上控制点的坐标 和理论值，才能求出待定系数。
简化为：
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
3、面的捕捉
实际上就是判断光标点S(x,y)是否在多边形内，若在多 边形内则说明捕捉到。 判断点是否在多边形内的算法主要有垂线法或转角法。 垂线法的基本思想是从光标点引垂线(实际上可以是任意 方向的射线)，计算与多边形的交点个数。 若交点个数为奇数则说明该点在多边形内；若交点个数 为偶数，则该点在多边形外。 加快速度的方法：
二、多边形拓扑关系自动建立 一、边界内插 二、趋势面分析 三、局部内插 四、移动平均法 一、矢量向栅格 二、栅格向矢量
一、数据压缩 二、曲线光滑
§5-6 数据压缩与光滑 §5-7 空间数据格式转换
第五章 空间数据的处理