第四章 空间数据的处理及投影变换
arcgis数据更新变换
练习：数据更新变换1．背景：由于空间数据（包括地形图与DEM）都是分幅存储的，造成某一特定研究区域跨越了不同的图幅。
而当我们要获取有特定边界的研究区域时，就要对数据进行裁切、拼接、提取等操作，有时还要进行相应的投影变换。
2．目的：获取具有投影坐标系统的特定边界的DEM数据。
3．要求：通过两幅给定的DEM数据，提取出白水县县界范围内的DEM数据，并将数据转换成高斯克吕格投影系统。
通过练习，掌握数据提取、裁切、拼接及投影变换的方法。
4．数据：1幅1：25万矢量数据，为地理坐标系统，其中大地基准是D_North_American_1927,参考椭球体是Clarke 1866，这是Arcgis为Shapefile类型的数据假设的地理坐标系统（实验数据在Chapter4/Exercise1中）。
2幅1：25万DEM数据，为地理坐标系统，大地基准是D_Krasovsky_1940,参考椭球体是Krasovsky_1940。
图1 工作流程5．操作步骤：（1）白水县的行政范围的提取1）打开1：25万矢量数据（图2）。
图2 原始矢量数据2）利用Analysis Tools工具箱，Extract工具集中的Select工具，依据“name”字段，即SQL表达式设置为“"NAME" = '白水县'”，提取出白水县（图3）。
A.展开Analysis Tools工具箱，打开Extract工具集，双击Select，打开Select对话框。
B.在Input Features文本框中选择输入“E：/ChP4/Ex1/Vector”矢量数据。
C.在Output Feature Class文本框键入输出的数据的路径与名称“E：/ChP4/Ex1/vector_Select”。
D.单击Expression可选文本框旁边的按钮，打开Query Builder对话框，设置SQL表达式“"NAME" = '白水县'”。
《空间数据的处理》PPT课件
例如，在一幅地形图中，有等高线、道路、河流等多种线地物，尽管不
同地物有不同的线型、颜色，但是对于计算机系统而言，仍然难以对它
们进行自动区分）
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26
▪ 扫描矢量化以及处理流程
纸地图
扫描转换
拼接子图块
裁剪地图
矢量图编辑
矢量图合成
图像处理矢量化
地图信息处理流程图
精选课件ppt
返回
27
将栅格图像转换为矢量地图一般需要以下一系列步骤[Musavi 1988]： 1）图像二值化（Threshold） 2）平滑（Smooth） 图像平滑用于去除图像中的随机噪声，通常表现为斑点。 3）细化 细化将一条线细化为只有一个像素宽。 4）链式编码 链式编码将细化后的图像转换成为点链的集合，其中每个点链对应于一条弧 段。 5）矢量线提取 将每个点链转化成为一条矢量线。 除了上述五个步骤以外，还需要一些处理以方便图像矢量化过程，如图像拼接和 剪裁等等。
点 p，以及该像素直接相邻的 8 个像素点（下图），令：
p
像素周围的 8 个直接相邻像素
1）N(p)为 p 的邻点的数值的和； 2）图像像素联接数 T(p)，如果旋转着看像素周围的点，T(p)就 是 p 周围 8 个点从 0 变成 1 的次数，它反映了像素邻点的联接的块数
（下图）。
3）pW，pE，pS，pN 分别指像素左侧、右侧、下边、上边邻点的数 值。
▪ INTERSECTARCS命令可以计算弧段交叉 点数量以及在交叉点上添加节点
精选课件ppt
17
弧段捕捉容差
弧段捕捉容差值使得一条弧段的末端被捕捉到另一条已有的 弧段。左图示数字化弧段超延，因为超延部分小于弧段捕捉 容差值，该数字化弧段的末端被捕捉到已有的弧段
地理信息系统第四章数据采集与处理
疏林地 733
未成林林地 734
迹地 735
针叶树疏林地 7331
阔叶树疏林地 7332
标志编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
分类
1
属性数据的编码——编码方法 2
平原河
3
过渡河
山地河
• 多源分类编码法： 1
2 3
常年河
对于一个特定的分类时目令河标，根据诸多不同的
消失河
分类依据分别进行12 编码，各位数字代码之间并没有隶属通不航通关河 航河系。
地理数据库四种方式: 1.全部采用文件管理 2.文件结合关系数据库管理 3.全部采用关系数据库管理 4.重新设计具有空间数据和属 性数据管理和分析功能的数 据库系统（OO－DBMS）
6.地理数据库建立
第三节 地图数字化
一、手扶跟踪数字化 数字化仪组成、数字化方式、操作步骤
二、扫描矢量化 扫描仪原理、处理流程、操作方式
地图投影变换
正解变换 反解变换 数值变换
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
空间数据处理的方法-压缩处理
数据压缩的目的
节省存贮空间 节省处理时间
空间数据处理的方法-压缩处理
数据压缩途径
压缩软件:原数据信息基本不丢失而且可以大大 节省存贮空间，缺点是压缩后的文件必须在解 压缩后才能使用
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6
树状河 平行河 筛状河 辐射河 扇形河 迷宫河
主〔要河〕流∶一级 支 流∶二级
《地理信息系统原理》第四章空间数据表达
3、弧段坐标文件：
弧段号
坐标系列（串)
a
x1,y1,X2,y2…,x5,y5
b
……
1、弧段文件：弧—面，弧—结点关系
弧段号
起点
终点
左多边形
右多边形
a
1
5
A
-
b
5
8
A
E
4、面文件
面号
弧段号
面积
周长
…
A
a,b,h
…
…
…
…
…
…
…
…
2、节点文件： 结点—链关系
点号
横坐标
02
（一）实体数据结构 只记录空间对象的位置坐标和属性信息，不记录拓扑关系。又称简单数据结构或面条（Spaghetti）结构。 存储： 独立存储：空间对象位置直接跟随空间对象； 点位字典：点坐标独立存储，线、面由点号组成 特征 数据按点、线、面为单元进行组织，数据结构直观简单； 公共边重复存储，存在数据冗余，难以保证数据独立性和一致性； 无拓扑关系，主要用于显示、输出及一般查询； 岛或洞只作为一个简单图形，没有与外界多边形的联系； 多边形分解和合并不易进行，邻域处理较复杂； 适用范围： 制图及一般查询，不适合复杂的空间分析 实例： ArcView的Shape文件 MapInfo的Tab文件
点用一个栅格单元表示；
02
PART 01
栅格数据模型
用离散的量化栅格值表示空间实体；
01
属性明确，位置隐含；
02
栅格边长决定了栅格数据的精度；
03
数据结构简单，易与遥感结合；
04
多层数据叠合操作简单；
05
GIS软件应用说明
摘自：南京师范大学地理科学学院GIS专业课程http://202.119.109.14/dky/index.htm《GIS软件应用》课程教材：《ArcGIS9地理信息系统空间分析方法》，科学出版社，2006参考教材：《ARCGIS 8 Desktop 地理信息系统应用指南》，清华大学出版社，2002软件：ArcGIS9.0GIS软件应用是地图学与地理信息系统本科专业的选修课程，课程总学时54，计2学分，周学时3，学时分配：讲授28学时，上机实践26学时。
一、课程特点实践性很强的课程，是GIS专业学生必须掌握的基本技能。
通过课堂上和课后的大量实例练习操作，让学生在熟练掌握GIS通用软件的基础上，理解GIS的基本原理和方法，提高解决实际问题的能力。
二、课程教学目标GIS软件应用课程以熟练掌握GIS常用软件位基本目标，通过该门课程的学习，使学生不仅掌握常用GIS软件的操作，加深对GIS基本原理的理解和领会，并能够熟练运用一种GIS软件完成地理空间数据的处理和分析。
三、课程内容以ArcGIS软件为基础，以数据分析处理由浅入深的主线，在介绍ARCGIS的基本操作的基础上着重讲述ArcGIS的空间分析功能模块，培养学生针对问题建模的思想，增加其解决实际问题的能力。
主要内容如下：∙ARCGIS应用基础（ArcMap、ArcCatalog、Geoprocessing等）∙空间数据的采集与组织（Shapefile、Coverage、Geodatabase）∙空间数据的转换与处理（ArcToolbox）∙数据的可视化表达∙矢量、栅格数据的空间分析∙三维分析∙地统计分析∙水文分析∙空间分析建模四、教学方法1.原理介绍：简要讲述GIS的基本原理和方法。
2.课堂演示：在每一个基本原理与方法之后，介绍软件部分相应的功能和方法。
3.屏幕动画：大量的课后练习采用屏幕动画的形式提供给同学，作为作业答案参考资料。
五、教学组织方式课堂讲授与上机实习相结合。
4空间数据处理(1)—空间数据坐标变换
变换区内的若干同名数字化点,采用插值法, 或待定系数法等,从
而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换.
总结
重点掌握 • 空间数据坐标变换的类型; • 几何纠正的方法及过程； • 投影转换及其类型; • 我国常用的地图投影方式; • 投影转换有哪些方法及应用情况
仿射变换原理如图所示设xxyy为数字化仪坐标xxyy为理论坐标mm11mm22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aa00bb00
4 空间数据处理
第一节 空间数据坐标变换
空间数据坐标变换类型： 几何纠正：主要解决数字化原图变形等原因引起的误差，并 进行几何配准。 坐标系转换：主要解决G1S中设备坐标同用户坐标的不一致
2.再输入 4个（或多个）控制 点的正确坐标 3.自动运算
TIC1 TIC4
例证 2 ：遥感影像图的纠正
1.遥感影像图的纠正通常选用同遥感影像图比例尺相同的地
形图或正射影像图作变换标准图，
2.在选择好变换方法后， 3.在被纠正的遥感影像图和标准图上分别采集同名地物点， （所选的点在图上应分布均匀、点位合适，通常选道路交叉 点、河流桥梁等固定设施点，以保证纠正精度。）
4.进行变换运算
二、投影转换
投影转换是将一种地图投影转换为另一种地图投影，主要 包括投影类型、投影参数或椭球体等的改变。
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。
1 地图投影的类型
圆柱投影
方位投影
圆锥投影
在上述投影中，由于辅助几何面与地球表面的关系位置
2 地图投影的转换方法
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。
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 。
地图投影,空间数据处理指导-实验4
实验四、空间数据处理一、实验目的1. 掌握空间数据处理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法，原理。
领会其用途。
2. 掌握地图投影变换的基本原理与方法。
3. 熟悉ArcGIS 中投影的应用及投影变换的方法、技术4. 了解地图投影及其变换在实际中的应用。
二、实验准备预备知识：ArcToolbox 是ArcGIS Desktop 中的一个软件模块。
内嵌在ArcCatalog 和ArcMap中，在ArcView、ArcEditor 和ArcInfo 中都可以使用。
ArcToolbox 具有许多复杂的空间处理功能，包括的工具有：● 数据管理● 数据转换● Coverage 的处理● 矢量分析● 地理编码● 统计分析空间间数据处理是基于已有数据派生新数据的一种方法。
是通过空间分析方法来实现的。
是基于矢量数据进行的，包括如下几种常用的操作：融合，剪切，拼接，合并（并集），相交（交集）。
地理坐标系（Geogrpahic Coordinate System）地理坐标系使用基于经纬度坐标的坐标系统描述地球上某一点所处的位置。
某一个地理坐标系是基于一个基准面来定义的。
基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面。
在ArcGIS 中基于这三个椭球，建立了我国常用的三个基准面和地理坐标系：● GCS_WGS1984 (基于WGS84 基准面)● GCS_BEIJING1954 (基于北京1954 基准面)● GCS_XIAN1980 (基于西安1980 基准面)投影坐标系（Projected Coordinate Systems）投影坐标系使用基于X,Y 值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。
这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。
投影坐标系由以下参数确定● 地理坐标系（由基准面确定，比如：北京54、西安80、WGS84）● 投影方法（比如高斯－克吕格、Lambert 投影、Mercator 投影）在ArcGIS 中提供了几十种常用的投影方法北京1954 投影坐标系和西安1980 坐标系都是应用高斯－克吕格投影，只是基准面、椭球、大地原点不同。
空间数据的处理
1、目的 • (1) 数据的净化; • (2)数据的规范化。
2、内容 • (1) 编辑处理； • (2) 变换处理； • (3) 编码和压缩处理; • (4) 数据的插值； • (5) 数据类型的转换。
返回
第二节 空间数据的编辑 • 1、概述
• 编辑是对输入的数据进行检查、改错、更 新及加工，以得到净化的数据。
• 将点(x, y)旋转角 • x=A.cos, y=A.sin • x*=A.cos(+ ) • =A.(cos.cos -sin.sin) • =x.con -y.sin • y*=A.sin( + ) • =A(sin.con +con.sin) • =x.sin +y.con • 矩阵为：
• [x*, y*]=[x, y]. con sin
• 规则样条函数的近似值 Q(x,y)＝ 与薄板样条函数有相同 ∑Aidi2logdi+a+bx+cy 的局部趋势函数，但是 基本函数取不同形式：
式中τ是样条法中要用到的权重；d是待定值的点和控制点i 间的距离，c是常数0.577215；K0(d/τ)是修正的零次贝塞耳 (Besscl)函数．它可由一个多项式方程估计。τ值通常设为 0～0.5之间．因为更大的τ值会导致数据贫乏地区趋于过伸。 ARC/INFO和ArcView样条(thin-plate splines with tension)法表达式：
式中：ф是本张力法要用到的权重。如果ф的权重 被设为接近于0，则用张力法与基本薄板样条法得 到的估计值相似。ARC/INFO和ArcView采用的默 认ф值为0.1。
• 薄板样条函数及其变种适用于平滑和连续的面。
• 控制点个数确定之后，下一步就是控制点选择。
地理信息系统教程(考试重点)
地理信息系统教程第一章绪论1．信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。
具有采集、管理、分析和表达数据的能力。
2．地理信息系统：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题3．GIS与IS之间的区别：GIS是空间数据和属性数据的联合体。
4．GIS系统五个基本组成部分：⑴硬件系统，各种设备-物质基础；⑵软件系统，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；⑶数据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础；⑷应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；⑸应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在5．地理信息系统基本功能：⑴数据采集与编辑；⑵数据存储与管理；⑶数据处理和变换；⑷空间分析和统计；⑸产品制作与显示；⑹二次开发和编程6．地理信息系统应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库1．地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。
2．地理实体的特征：⑴属性特征——用以描述事物或现象的特性；⑵空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系；⑶时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化3．地理实体数据的类型：⑴属性数据——描述空间对象的属性特征的数据；⑵几何数据——描述空间对象的空间特征的数据；⑶关系数据——描述空间对象之间的空间关系的数据4．点：有特定位置；线：具有相同属性的点的轨迹，由一系列的有序坐标表示；面：对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。
由封闭曲线加内点来表示；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5．空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。
地理空间数据处理共37页
第四章地理空间数据处理
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第四章地理空间数据处理
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第四章地理空间数据处理
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第二节 地理空间数据插值
一、基本概念 二、整体插值法 三、局部插值法
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第四章地理空间数据处理
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第二节 地理空间数据插值
一、基本概念
1.概念 – 指通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的处 理及其方法。
2.必要性 – 自然环境恶劣，数据难以采集，或由于某种原因数据缺失 – 数据分布不均匀； – 转换格式或坐标校正等变化时，需要插值；
第三节 地理空间数据的三维处理
三、其他派生数据或地形分析 1.坡度和坡向 2.等值线 3.视线图 4.地形轮廓及其他
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第四章地理空间数据处理
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第三节 地理空间数据的三维处理
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第四章地理空间数据处理
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第三节 地理空间数据的三维处理
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第四章地理空间数据处理
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第三节 地理空间数据的三维处理
一、空间数据三维处理的基本概念
4.现代三维地形表达的5个层次 ① 数字高程模型；（高层次三维表达的基础） ② 数字地形模型；（如照片般的可视化地形）
③ 数字地面模型；（在数字地形模型上叠加真 实地物）
④ 虚拟现实的数字地面模型；（身临其境） ⑤ 虚拟现实/GIS数字地面模型。（与数据库挂
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第四章地理空间数据处理
12
第一节 GIS的地学基础
四、坐标变换(几何纠正或坐标校正) 含义：直角坐标之间的转换
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:
黄杏元《地理信息系统概论》(第3版)章节题库-第三章至第四章【圣才出品】
第3章空间数据处理一、名词解释1．栅格数据压缩编码答：栅格数据压缩编码是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高传输、存储和处理效率的一种技术方法。
编码方式有键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。
其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。
2．边界代数算法答：边界代数算法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法，它适合于将记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。
它不是逐点判断与边界的关系完成转换，而是根据边界的拓扑信息，通过简单的加减代数运算将边界位置信息动态地赋给各栅格点，实现了矢量格式到栅格格式的高速转换，而不需要考虑边界与搜索轨迹之间的关系，因此算法简单、可靠性好，各边界弧段只被搜索一次，避免了重复计算。
3．DIME文件答：DIME文件是美国人口普查局在1980年的人口普查中提出的双重独立地图编码文件。
它含有调查获得的地理统计数据代码及大城市地区的界线的坐标值，提供了关于城市街道、住址范围以及与人口普查局的列表统计数据相关的地理统计代码的纲要图。
在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。
4．空间数据内插答：空间数据内插是通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。
在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程称为内插。
一般情况下，空间位置越靠近已观测点的未观测点越有可能获得与实际值相似的数据，而空间位置越远的点则获得与实际值相似的数据的可能性越小。
5．坐标变换答：坐标变换是把一个坐标系下的空间对象转换到另一个坐标系下的过程，是空间实体的位置描述。
其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，是空间数据处理的基本内容之一。
两个及以上的坐标转换时由极坐标相对参照确定维数空间。
6．仿射变换答：仿射变换是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。
是指在几何中，一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移，变换为另一个向量空间。
它的主要特性为：同时考虑到因地形突变而引起的实际比例尺在x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。
空间数据的转换与处理
图4.15 Shift对话框 对
移动
移动（ 图4.16 移动（Shift）的图解表达 ）
4.1 投影变换
6.扭曲 （Warp）： 是指将栅格 数据通过输 入的控制点 进行多项式 变换。利用 Warp命令， 对数据进行 扭曲变换。
图4.17 Warp对话框 对
原数据
三次多项式
二次多项式 一次多项式
扭曲（ 图4.18 扭曲（Warp）的图解表达 ）
4.2 数据格式转换
图4.22 Feature to Raster对话框 对话框
图4.23 Feature to Raster图解表达 图解表达
4.2 数据格式转换
• 4.2.2 数据格式转换
1. CAD数据的转换 CAD数据是一种常用的数据类型，例如大多数 的工程图、规划图都是CAD格式。ArcGIS中的要 素类，Shapefile数据可以转换成CAD数据，CAD数 据也可以转换成要素类和地理数据库。
4.2 数据格式转换
• 4.2.1 数据结构转换
地理信息系统的空间数据结构主要有栅格结构 和矢量结构，这两种数据结构是模拟地理信息的两种 不同的方法。在地理信息系统中栅格数据与矢量数据 各具特点与适用性，为了在一个系统中可以兼容这两 种数据，以便有利于进一步的分析处理，常常需要实 现两种结构的转换。
图4.30 Extract by Mask对话框 对话框
图4.31 Extract by Mask的图解表达 的图解表达
4.3 数据处理
• 4.3.2 数据拼接
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 量数据经过了严格的接边，关于数据接边的操作在 Spatial Adjustment工具中。所以空间数据拼接是空 间数据处理的重要环节，也是地理信息系统空间数据 分析中经常必须的操作。
地理信息系统原理与应用4 空间数据获取和处理1.4 第四章 数据的处理和集成
第四章 空间数据的获取与处理
4.1 空间数据的获取 4.1.2 空间数据的采集
1.图形数据的采集 2.属性数据的采集
对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直接键 入或文件、表格、数据库导入。 对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性 数据，则必须进行编码输入。
人口普查 社会经济调查 各种统计资料
统计图表
文件 统计数据 实验数据
电子数据 地全球站物仪遥理、感、G数地P据S球数化据学已建G各IS种数数据据库
野外调查的原始记录等
4.1.1 数据源的种类
确定应用哪些类型的数据是由系统的功能确定。
土地的适宜性和承载力的信息系统： 地形、土壤类型、降雨、地下水位、运输条件等。
第四章 空间数据的 获取与处理
复习：
地理信息系统 GIS的组成
GIS是由计算机硬件、软件和不 同方法组成的系统，该系统设计 支持空间数据的采集、管理、处 理、分析、建模和显示，以便解 决复杂的规划和管理问题。
系统管理操作人员
系系 空间 统 统 数据 硬 软
件件
复习：
空间数据特征
空间位置 属性特征 时态特征
<1 m ： 1 1 ~ 2 m： 2 2 ~ 5 m： 3 5 ~ 20 m： 4 20 ~ 50 m：5 >50m： 6
5 ~ 10 m ： 1 10 ~ 20 m： 2 20 ~ 30 m： 3 30 ~ 60 m： 4 60 ~ 120 m： 5 120 ~300 m：6 300 ~500 m：7 >500m： 8
登记部分 分类部分 控制部分
第四章 空间数据的获取与处理
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练习 4
1.空间数据处理（融合、合并、剪切、交叉、合并）
2.设置地图投影及投影变换
空间数据处理 (1)
第1步裁剪要素 (2)
第2步拼接图层 (3)
第3步要素融合 (4)
第4步图层合并 (6)
第5步图层相交 (7)
定义地图投影 (9)
第6步定义投影 (9)
第7步投影变换――地理坐标系－>北京1954坐标系转换－>西安80坐标系 (10)
补充：图层相减，计算面积 (11)
空间数据处理
●数据：云南县界.shp; Clip.shp西双版纳森林覆盖.shp 西双版纳县界.shp
●步骤：
将所需要的数据下载后，解压到到 e:\gisdata,
设定工作区:在ArcMap中 执行菜单命令：<工具>－><选项>，在“空间处理”选项页里，点
击“环境变量”按钮，在环境变量对话框
中的常规设置选项中，设定“临时工作空
间”为 e:\gisdata
第1步 裁剪要素
◆在ArcMap中，添数据GISDATA\云南县界.shp，添加数据GISDATA\Clip.shp （Clip 中有四
个要素）
◆激活Clip图层。
选中Clip图层中的一个要素，注意确保不要选中“云南县界”中的要素！
点击打开ArcToolbox，
指定输出要素类路径及名称，这里请命名
为“云南县界_Clip1”
指定输入类：云南县界
指定剪切要素：Clip（必须是多边形要素）
依次选中Clip主题中其它三个要素，重复以上的操作步骤， 完成操作后将得到共四个图层（“云南县界_Clip1” , “云南县界_Clip2”，“云南县界_Clip3”，“云南县界_Clip4”
）。
第2步 拼接图层
◆在ArcMap中新建地图文档，加载你在剪切要素操作中得到的 四个图层
◆点击打开ArcToolbox
在ArcToolbox中执行“追加”命令
输出要素：设定为 云南县界_Clip1,
输入要素：依次添加其它三个图层 右键点击图层“云南县界_Clip1”，在出现的右键菜单中执行“数据”->”导出数据”
指定导入数据的路径和名称:YNOK.shp
通过以上操作我们就完成了将4个图层拼接为一个图层的处理。
新建一地图文档，加载数据YNOK.shp，查看图层及打开其属性表看看与“云南县界”中的属性表有何区别。
第3步 要素融合
◆在拼接图层的基础上继续
◆执行“融合”命令
◆输入要素：指定为YNOK
融合字段：选择为“所属州”，将根据这个字段的值对要素进行融合，YNOK图层中“所属州”相同的要素将合并成一个要素
以上操作，根据指定字段的值，对现有图层中的要素进行融合，产生新的图层――YNOK_Dissovle,打开并查看其属性表
类似地，重复以上过程，并将融合字段指定为：CHINESE ，看看结果有何不同
第4步 图层合并
◆在ArcMap中新建一个地图文档，加载数据 GISDATA\西双版纳森林覆盖.shp 和 GISDATA\西
双版纳县界.shp
◆调整图层顺序，将西双版纳县界置于下方
◆打开ArcToolbox，在ArcToolbox执行“联合”命令(analysis tools\overly\union)
◆在联合对话框中
输入要素：依次添加 “西双版纳森林覆盖”“西双版纳县界”两个图层
输出要素类：设置为 Union.shp
查看输出要素类：Union的的属性表，并检查属性 “Type”，其中为“Y”的表示有植被覆盖的区域，右键点击图层Union,修改属性－>符号 （设置为唯一值图例，字段设置为TYPE）
思考题：勐海县的总面积是多少平方公里？其中有森林覆盖的区域面积是多少？没有森林覆盖的区域面积是多少？
第5步 图层相交
◆在图层合并练习的基础继续
◆在ArcToolbox中，执行“相交”命令
◆在“相交对话框”中
输入要素：依次添加 “西双版纳森林覆盖”“西双版纳县界”两个图层
输出要素类：设置为 Intersect.shp
查看 输出要素类InterSect，并与“西双版纳森林覆盖”及“图层合并”操作所得结果――“Union”进行比较，并进一步思考这类操作适合求解哪一些现实问题。
定义地图投影
第6步 定义投影
（1） 在ArcMap中新建地图文档，添加第4步成生成的图层:Union.shp
（2） 在TOC中，右键点击图层“Union”，查看属性,在属性对话框中，点击“源”选项页，查看这图层是什么坐标系
（3） 打开ArcToolbox，执行命令“定义投影”命令
在定义投影对话框中，选择要素类：Union，点击坐
标系输入框右边的按钮，
在出现的“空间参考属性”对话框中，选择一个地理坐标系，GCS_BEJING_1954
（注意：前提是我们已知道图层Union是使用北京1954地理坐标系）
点击“选择按钮”，从预定义的坐标系中选择（坐标系统\Geographic Coordinate Systems\Asia\Beijing 1954.prj）
（4） 在TOC中，右键点击图层“Union”，查看属性,在属性对话框中，点击“源”选项页，查看这个图层的坐标系是否已经被指定为“北京1954地理坐标系”
第7步 投影变换――地理坐标系－>北京1954坐标系转换－>西安80坐标系
（1） 在第6步的基础上进行
（2） 打开ArcToolbox，执行命令“定义投影”命令
（3） 在“投影”对话框中，依次设定输入要素类为――Union ，输出要素类为――
Union_PRJ_BJ54.shp , 输出坐标系选择为――“BEJING_1954_GK_ZONE_17N ” 从预定义的坐标系中选择（坐标系统\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954\Beijing 1954 GK Zone 17N.prj ）
（4） 确定后，完成由地理坐标系GCS_BEJING_1954 到 投影坐标系
BEJING_1954_GK_ZONE_17N 的变换。
补充：图层相减，计算面积(可选)
第4步中要求，没有森林覆盖的区域面积是多少？
提示：
（1）基于第4步的结果，
用图层相减功能求出没有
植被的区域，
得到一个图层，检查此图
层的坐标系是否已是投影
坐标系（地图单位是
米？），如果不是则将其转
换为投影坐标系
（2）查找ArcMap中的联
机帮助，以了解如何计算
多边形的面积
提示：用字段计算器
面积单位是什么？如何转换成平方公里？。