第05章空间数据处理
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环境地理信息系统与空间分析
● 04
第4章 环境规划与风险评估
环境规划中的空 间布局分析
在环境规划中，空间布局分析是至关重要的一 环。通过环境敏感区划、生态红线划定以及土 地利用规划等手段，确保合理利用土地资源， 保护环境的同时实现可持续发展。
环境风险评估模型
污染扩散模型
生态服务价值评估模 型
评估环境污染的传播范围和影响衡量生态系统对人类的服务 价值
生态环境监测与保护
实时监测环境变化 精准预警生态风险
空间大数据的挖掘与应用
挖掘数据潜力 支持空间规划决策
EGIS的应用前景
EGIS将在未来的发展中发挥越来越重要的作用， 为智慧城市的建设提供技术支持和智能决策。 生态环境监测与保护方面，EGIS可以帮助保护 生态环境，提供有效的环境保护措施。空间大 数据的挖掘与应用将成为EGIS未来的发展方向， 通过对大数据的分析和利用，提升空间数据价 值，为社会发展提供更多可能性。
灾害风险评估模型
预测自然灾害可能带来的风 险
环境规划决策支持系统
空间多标准决策方法
综合考虑多种因素进行决策 保证决策结果的全面性
空间权重评估方法
确定不同因素的重要程度 为决策提供科学依据
空间优先排序模型
根据优先级对空间要素进行排序 有效进行规划决策
环境规划实践案例分析
城市气候适宜性评估
评估城市气候对居民的适宜程度
EGIS的应用前景
面向智慧城市的发展 提升城市管理效率
空间大数据的挖掘与 应用
发掘数据潜力
生态环境监测与保护 保护环境资源
EGIS的应用前景
面向智慧城市的发展
提升城市管理效率
生态环境监测与保护
保护环境资源
空间大数据的挖掘与应用
5地理信息系统的数据模型与空间数据库
29
关系模型
属性 实体 E1 E2
…
A1
V11 V12
…
A2
V21 V22
…
A3
V31 V32
…
…
… …
An
Vn1 Vn2
…
E3
V13
V23
V33
…
Em
V1m
V2m
V3m
…
…
Vn3
Vnm
30
关系1：边界关系 多边形 边号 (P) Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ 边 号 (E) a b e b c d 边 长 (L) 30 40 30 40 25 28
为“一对一联系”，记为“1:1”。例如省—省会。
一对多联系 如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零 个或多个）实体有联系，而E2中每个实体至多和E1 中一个实体有联系，那么称E1和E2的联系为“一对
多联系”，记为“1:N”。例如省和湖泊。
17
多对多联系 如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（ 零个或多个）实体有联系，反之亦然，那么称E1 和E2的联系为“多对多联系”，记为“M:N”。 例如地块—弧段。 关系数据库很难表达多对多联系，这时候必需进 行分解。
24
1) 层次模型
层次层次模型所表达的基本联系是一对多的关 系，它把数据按其自然的层次关系组织起来，以反 应数据之间的隶属关系。 层次模型的优点是模型层次分明、结构清晰， 较容易实现。尽管每个记录只有一个双亲，当从子 女查找双亲，只有唯一的结果，但查找比较麻烦， 需要大量的索引文件，而且某种属性值可能要重复 多次，导致数据冗余度增加，当对层次模型进行修 改时，只有当新记录有上属记录时才能插入。删除 一个记录其所有下属记录也同时被删除。
关系模型
属性 实体 E1 E2
…
A1
V11 V12
…
A2
V21 V22
…
A3
V31 V32
…
…
… …
An
Vn1 Vn2
…
E3
V13
V23
V33
…
Em
V1m
V2m
V3m
…
…
Vn3
Vnm
30
关系1：边界关系 多边形 边号 (P) Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ 边 号 (E) a b e b c d 边 长 (L) 30 40 30 40 25 28
为“一对一联系”，记为“1:1”。例如省—省会。
一对多联系 如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零 个或多个）实体有联系，而E2中每个实体至多和E1 中一个实体有联系，那么称E1和E2的联系为“一对
多联系”，记为“1:N”。例如省和湖泊。
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多对多联系 如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（ 零个或多个）实体有联系，反之亦然，那么称E1 和E2的联系为“多对多联系”，记为“M:N”。 例如地块—弧段。 关系数据库很难表达多对多联系，这时候必需进 行分解。
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1) 层次模型
层次层次模型所表达的基本联系是一对多的关 系，它把数据按其自然的层次关系组织起来，以反 应数据之间的隶属关系。 层次模型的优点是模型层次分明、结构清晰， 较容易实现。尽管每个记录只有一个双亲，当从子 女查找双亲，只有唯一的结果，但查找比较麻烦， 需要大量的索引文件，而且某种属性值可能要重复 多次，导致数据冗余度增加，当对层次模型进行修 改时，只有当新记录有上属记录时才能插入。删除 一个记录其所有下属记录也同时被删除。
《地理信息系统原理》第四章空间数据表达
链状双重独立式编码--拓扑数据结构
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
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
ArcGis Chapter05
第五章基于GIS的空间可达性测量及其在医疗服务中的应用可达性（或便捷度)是指从给定地点到其他地方工作、购物、娱乐或就医的方便程度。
可达性的重要性不言而喻。
资源或服务设施都是稀缺的，资源有效配置的决定性因素是消费者的可达性。
资源或服务设施的空间分布并不均衡，需要周密的规划布局以满足人们的需求。
弱势群体（比如低收入和少数民族集聚区）常常因为经济困难或交通方式短缺而不能得到某些服务或者丧失许多机会。
可达性已经成为一个社会公平问题，要达到社会平等就要求政府部门制定适宜的规划和有效的公共政策。
可达性决定于供需分布以及二者在空间上的联系，是区位分析的经典问题,也很适合用GIS 来解决。
本章重点阐述用GIS方法测量空间可达性。
第5.1节概述可达性相关概念，接下来用两种GIS方法来测量空间可达性：第5.2节介绍移动搜索法第5.3节介绍引力法。
第5.4节应用上述两种方法来测量芝加哥地区家庭医师的可达性。
第5.5节是讨论和结论。
5.1可达性问题可达性可以根据两种尺度（显性与隐性、空间与非空间）的不同组合而划分成四种类型：显性空间可达性、显性非空间可达性、隐性空间可达性、隐性非空间可达性（Khan, 1992）。
显性可达性是指对服务的实际消费，而隐性可达性是指对服务消费的可能性。
显性可达性可以通过消费者使用该服务设施的程度和满意度来体现，这可以通过调查得到。
研究者关注隐性可达性的更多研究成果是规划师和决策者用于评价现有服务系统以及谋求改进服务的策略。
空间可达性的着重于研究联系供需点之间的距离屏障或克服屏障的媒介，而非空间可达性重点在非地理性的要素（Joseph and Phillips, 1984）。
非空间可达性由许多人口结构和社会经济因素决定。
在一项关于就业便捷度的研究中，本书作者（Wang, 2001b）研究了种族、性别、工资、家庭结构、教育水平及住房情况等因素对上班族通勤时间及就业方便程度的影响。
在另一项关于医疗服务便捷度的研究中，王法辉和罗卫(Wang and Luo, 2005）将非空间变量分为如下几7778类：人口结构，如年龄、性别、种族等；社会经济因素，如贫困人口、女性主导家庭、住宅状况及收入水平等；居住环境类，如住房拥挤程度、缺乏基本公共设施的住宅单元数等；教育服务水平，如未获得中学教育的人数、英语交流障碍等；交通方便性，如无私车的家庭数等等。
ARCGIS教程第五章 相互位置查询、空间连接
第五章相互位置查询、空间连接1 相邻查询1．1点状图层和线状图层的相邻选择查询打开地图文档\gis_ex09\ex05\ex05.mxd，激活data frame1，显示出二个图层：点状图层“村庄”、线状图层“公路”（见图5-1）。
双击data frame1，调出Data Frame Properties 对话框，选General 标签，将Map Units（地图单位）改成Kilometers（千米），显示单位（Display Units）也设为Kilometers（千米），按“确定”键退出。
选择菜单Selection / Select By Location…，调出位置选择对话框：图5-1 data frame1 的显示I want to：Select features from 下拉选择，进行要素选择操作The following layers：√村庄勾选“村庄”，在该图层中选择要素That：are within a distance of 下拉选择，在一定距离内选择The features in this layer：公路下拉选择，用“公路”图层作为距离参照将上述操作合并起来意思是：I want to select features from the layer“村庄”that are within a distance of the layer “公路”，中文可解释成：从“村庄”里选要素，他们离开“公路”在一定距离之内。
为此还要定距离：√Apply a buffer to the features 公路勾选，要产生公路的邻近范围of：0.5Kilometers 键盘输入距离值，下拉选择距离单位（千米）图5-2 离开公路0.5 千米范围内的村庄上述操作的意思是邻近公路的范围是0.5 千米，按Apply 键继续。
离开公路0.5 公里范围内的村庄全部选出，这些点要素进入选择集，改变了显示颜色（见图5-2），按Close 键，关闭选择条件对话框。
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
在城市发展、气候变化、 人口迁移等领域有广泛应 用，为政策制定和规划提 供决策支持。
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
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
第05章 地理系统要素间的相关分析与回归分析
3、相关系数的显著性检验
当要素之间的相关系数求出之后，还需要对所求得的相关系数进行检验。 这里的相关系数是根据要素之间的样本值计算出来的，它随着样本数的多少
或取样方式的不同而不同，因此它只是要素之间的样本相关系数，只有通过
检验，才能知道它的可信度。 一般情况下，相关系数的检验，是在给定的置信水平下，通过查相关系数 检验的临界表完成的。 在表中，左边的f值称为自由度，其数值为f = n - 2，这里的n是样本数；上 方的α代表不同的置信水平；表内的数值代表不同的置信水平下相关系数ρ = 0的临界值，即rα ；公式 只有α 。 一般而言，当 | r | r0.1 时，则认为两要素不相关，这时的样本相关系数就 不能反映两要素之间的关系。
r
( x x)( y y) ( x x) ( y y ) x y xy n ( x ) ( y ) [ x ][ y n n
i i 2 2 i i 2 2 2
1 2 l xx x x n
2
2
]
l xy l xx l yy
中国石油大学（华东）地球科学与技术学院
6
计 量 地 理 学 - 第五章 地理系统要素间的相关分析与回归分析
2、地理要素相关程度的度量
由于地理相关基本类型的不同，因而度量地理相关程度的指标也各异，现 分述如下： 简单直线相关程度的度量 在一般情况下，当探讨两个地理要素间为直线相关时，就要研究 它们之间的相关程度和相关方向。所谓相关程度，就是要研究它 们之间的相互关系是否密切；所谓相关方向，又可分为两种，即 正相关和负相关。正相关是表示两个要素之间呈同方向变化的相 关，也就是y值随x的增加而变大或随x的减少而变小；负相关是 表示两个要素之间呈反方向变化的相关，即y值随x的增加而变小 或随x的减少而变大。而用量度量直线相关程度和方向的指标， 就是相关系数。公式如下：
第05章 磁盘文件与目录管理
-B 块大小值
-h -H -i -k | -m
-l
--no-sync -P --sync
只显示本机的文件系统。
取得使用量数据前不进行sync操作（默认)。 使用 POSIX 输出格式。 取得使用量数据前先进行sync操作。
-t 指定的文件系统类型
-T -x指定的文件系统类型Βιβλιοθήκη 只显示指定类型的文件系统信息。
如果计算机系统采用多配置启动，则在硬盘上一般至少有一 个vfat或ntfs类型的文件系统，那就是Windows系统下的C盘， 但是从参考示例3看不到该文件系统，这是因为它还没有安装 （挂接）！
参考示例4： 安装windows系统C盘的文件系统，列出所有文件系统的名称， 执行命令： [root@localhost root]# mount /dev/hda1 /mnt/winc [root@localhost root]# df –aT 显示结果：
参考示例2： 检查所有文件系统的使用情况，并以便于阅读的方式输 出，执行命令： [stu@localhost stu]$ df –ah 显示结果：
文件系统 /dev/hda2 none usbdevfs none none /dev/sda1 容量 已用 可用 已用% 挂载点 7.7G 6.3G 1.1G 86% / 0 0 0 /proc 0 0 0 - /proc/bus/usb 0 0 0 - /dev/pts 62M 0 62M 0% /dev/shm 32M 22M 9.6M 70% /mnt/udisk
查找文件并非都要从根目录开始。操作系统为了 加快文件检索的速度设立了当前目录，所谓当前目录就 是用户当前所在的工作目录，当你用cd命令切换到某个 目录时该目录就是你的当前工作目录。因此，假定用户 知道要找的文件或目录是在当前目录以下的某个目录中 时，就可以从当前目录开始查找。从当前目录开始到目 标文件或目录为止所经过的各级子目录通路，称为相对 路径。路径上的各级子目录之间也是用“/‖分隔，例如， 用户当前目录的绝对路径是/home/stu/zxj，要查找的文件 是在zxj目录下的cprogram/hello.c，则查找该文件的相对 路径就是cprogram/hello.c；若要查找cprogram目录，则 其相对路径就是cprogram，即该目录名。当使用相对路 径查找时，第一个目录名前不能加上斜杠“/‖，否则操作 系统会认为从根目录开始查找。
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第五章 地理信息系统的 数据处理
主讲教师： 晁 怡
chaoyi@
5.1.2 图形数据编辑
为什么要进行编辑 进行哪些编辑
中国地质大学信息工程学院
晁 怡
第五章 地理信息系统的数据处理
5.1 数据编辑
5.1.1 窗口操作 5.1.2 图形数据编辑 5.1.3 属性数据编辑
消除图纸变形或数字化过程中 所产生的随机误差
线性变换
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二次变换
二次变换和高次变换适用于原图有非线性变形的情况
高次变换
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同素变换 （一次变换）
特性：
· 直线变换后仍为直线，但同一线段上长度比不是常数； · 平行线变换后为直线束；
· 同一线束中经同一割线的交叉比保持不变；
· 通过同一割线上相应各点的线束的交叉比保持不变。
用于校正由于纸张伸缩和地图定向引起的系统误差
中国地质大学信息工程学院 晁 怡
仿射变换 （一次变换）
仿射变换：允许图形角度变形，但保留线的平行性.。
大多数GIS软件采用仿射变换. 是一种一次变换。 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，用于图幅定向或坐标变换至少需 要四对控制点。
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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
C
E
A
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。
例：
1°从P1开始，起始链定为P1P2,从P2点算起，P1P2最右边的链为 P2P5；从P5算起，P2P5最右边 的链为P5P1,...形成的多边形为 P1P2P5P1。 2°从P1开始，以P1P5为起始链，形成的多边形为P1P5P4P1。 3°从P1开始，以P1P4为起始链,形成的多边形为P1P4P3P2P1。 4° 这时P1为结点的所有链均被使用了两次，因而转向下一个 结点P2，继续进行多边形追踪，直至所有的结点取完。共可追 踪出五个多边形，即A1、A2、A3、A4、A5。
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几何变换----仿射变换的变形
1、比例尺变换（图形缩放） 2、坐标旋转 3、坐标平移
weird polygon
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5.1.2 图形数据编辑
1、图元捕捉
点的捕捉
线的捕捉
面的捕捉
2、编辑操作 3、图幅接边
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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) 可设一捕捉半和屏幕的尺寸决定)。
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5、岛的判断
单多边形被追踪两次
p1 p3
p2
找出多边形互相包含的情况.
1°、计算所有多边形的面积。
单多边形是由单条链或由多条链顺序构 成的，不与其它多边形相交的多边形
2°、分别对面积为正的多边形和面积为负的多边形排序。 3°、从面积为正的多边形中，顺序取每个多边形，取完为止。 4°、找出该多边形所包含的所有面积为负的多边形，并把这些面积为负的多边形加 入到包含它们的多边形中，转3°。 正面积多边形包含的负面积多边形是关键.
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5.3.2 空间数据的误差校正
二次变换
高次变换
一次变换
消除图纸变形或数字化过程中 所产生的随机误差 线性变换
4~7个控制点：用双线性变换 8~19个控制点：二次变换
20~49个控制点：三次变换
50个控制点以上：用四次变换 控制点增加，位置精度增加，但计算量加大
晁 怡
第五章 地理信息系统的数据处理
5.1 数据编辑 5.2 多边形自动生成
5.2.1 弧段邻接关系建立
5.2.2 环的生成 5.2.3 确定多边形之间的包含关系
5.3 空间数据的误差分析和校正 5.4 空间数据的压缩与光滑 5.7 栅格数据与矢量数据的互相转换
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j
k
L1
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5.1.2 图形数据编辑
1、图元捕捉 2、编辑操作 3、图幅接边
逻辑接边 几何接边
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图幅接边
逻辑接边：同一地物地物编码不同或具有不同的属性信息，如公路的宽度， 等高线高程等。 几何接边： 1、识别或提取相邻图幅。 2、几何接边
无结点
需要考虑两种情况
A、 要求坐标一致，而不建立拓扑关系；如 高架桥（不需打断，直接移动）
B、 不仅坐标一致，且要建立之间的空间关联关系；如 道路交叉口（需要打断）
有结点
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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。
接边 人 工 接 边
31
21 11
32
22 12
33
23 13
回缩2-3个点 直接移动突变
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减少突变
晁 怡
接边处理
图幅接边前原始数据
图幅接边后数据
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5.1.3 属性数据编辑
属性数据的输入、增加、修改等操作
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1°、找出所有比该正面积多边形面积小的负面积多边形。
2°、用外接矩形法去掉不可能包含的多边形。即负面积多边形的外接矩形不和该正 面积多边形的外接矩形相交或被包含时，则不可能为该正面积多边形包含。 3°、取负面积多边形上的一点，看是否在正面积多边形内，若在内，则被包含；若 在外，则不被包含。
6、确定多边形的属性
简化为：
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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。
多边形以内点标识。内点与多边形匹配后,内点的属性常赋于多边形.
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第五章 地理信息系统的数据处理
5.1 数据编辑 5.2 多边形自动生成 5.3 空间数据的误差分析和校正
5.3.1
空间数据的误差分析
5.3.2
空间数据的误差校正
5.4 空间数据的压缩与光滑
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。
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。
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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。.
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4、建立多边形
1° 顺序取一个结点为起始结点，取完为止；取过该结点的任一条链作为起始链。 2° 取这条链的另一结点，找这个结点上，靠这条链最右边的链，作为下一条链。
3° 判断是否回到起点：是，已形成一多边形，记录之，并转4°；否，转2°。
4° 取起始点上开始的，刚才所形成多边形的最后一条边作为新的起始链，转2°； 若这条链已用过两次，即已成为两个多边形的边，则转1°。
加快速度的方法：
1）找出该多边形的外接矩形，若光标点落在该 矩形中，才有可能捕捉到该面，否则放弃对该多 边形的进一步计算和判断。
2）对不可能有交点的线段应通过简单的坐标比 较迅速去除。
3）运用计算交点的技巧。
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5.1.2 图形数据编辑
1、图元捕捉
2、编辑操作
删除、增加、修改、移动、复制、咬合……
5.2 多边形自动生成
拓扑关系建立
手工建立 自动建立
自动建立面域、弧段及其节点之间的拓扑关系
多采用弧段跟踪法
1）链的组织 2）节点匹配
步骤：
3）检查多边形是否闭合 4）建立多边形
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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。
5.2 多边形自动生成
5.3 空间数据的误差分析和校正 5.4 空间数据的压缩与光滑 5.5 图形变换 5.6 图幅拼接处理 5.7 栅格数据与矢量数据的互相转换
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5.1.1 窗口操作
开窗显示
裁剪技术
关键是判断空间实体是否 在开窗范围内
主讲教师： 晁 怡
chaoyi@
5.1.2 图形数据编辑
为什么要进行编辑 进行哪些编辑
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第五章 地理信息系统的数据处理
5.1 数据编辑
5.1.1 窗口操作 5.1.2 图形数据编辑 5.1.3 属性数据编辑
消除图纸变形或数字化过程中 所产生的随机误差
线性变换
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二次变换
二次变换和高次变换适用于原图有非线性变形的情况
高次变换
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同素变换 （一次变换）
特性：
· 直线变换后仍为直线，但同一线段上长度比不是常数； · 平行线变换后为直线束；
· 同一线束中经同一割线的交叉比保持不变；
· 通过同一割线上相应各点的线束的交叉比保持不变。
用于校正由于纸张伸缩和地图定向引起的系统误差
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仿射变换 （一次变换）
仿射变换：允许图形角度变形，但保留线的平行性.。
大多数GIS软件采用仿射变换. 是一种一次变换。 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，用于图幅定向或坐标变换至少需 要四对控制点。
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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
C
E
A
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。
例：
1°从P1开始，起始链定为P1P2,从P2点算起，P1P2最右边的链为 P2P5；从P5算起，P2P5最右边 的链为P5P1,...形成的多边形为 P1P2P5P1。 2°从P1开始，以P1P5为起始链，形成的多边形为P1P5P4P1。 3°从P1开始，以P1P4为起始链,形成的多边形为P1P4P3P2P1。 4° 这时P1为结点的所有链均被使用了两次，因而转向下一个 结点P2，继续进行多边形追踪，直至所有的结点取完。共可追 踪出五个多边形，即A1、A2、A3、A4、A5。
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几何变换----仿射变换的变形
1、比例尺变换（图形缩放） 2、坐标旋转 3、坐标平移
weird polygon
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5.1.2 图形数据编辑
1、图元捕捉
点的捕捉
线的捕捉
面的捕捉
2、编辑操作 3、图幅接边
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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) 可设一捕捉半和屏幕的尺寸决定)。
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5、岛的判断
单多边形被追踪两次
p1 p3
p2
找出多边形互相包含的情况.
1°、计算所有多边形的面积。
单多边形是由单条链或由多条链顺序构 成的，不与其它多边形相交的多边形
2°、分别对面积为正的多边形和面积为负的多边形排序。 3°、从面积为正的多边形中，顺序取每个多边形，取完为止。 4°、找出该多边形所包含的所有面积为负的多边形，并把这些面积为负的多边形加 入到包含它们的多边形中，转3°。 正面积多边形包含的负面积多边形是关键.
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5.3.2 空间数据的误差校正
二次变换
高次变换
一次变换
消除图纸变形或数字化过程中 所产生的随机误差 线性变换
4~7个控制点：用双线性变换 8~19个控制点：二次变换
20~49个控制点：三次变换
50个控制点以上：用四次变换 控制点增加，位置精度增加，但计算量加大
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第五章 地理信息系统的数据处理
5.1 数据编辑 5.2 多边形自动生成
5.2.1 弧段邻接关系建立
5.2.2 环的生成 5.2.3 确定多边形之间的包含关系
5.3 空间数据的误差分析和校正 5.4 空间数据的压缩与光滑 5.7 栅格数据与矢量数据的互相转换
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j
k
L1
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5.1.2 图形数据编辑
1、图元捕捉 2、编辑操作 3、图幅接边
逻辑接边 几何接边
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图幅接边
逻辑接边：同一地物地物编码不同或具有不同的属性信息，如公路的宽度， 等高线高程等。 几何接边： 1、识别或提取相邻图幅。 2、几何接边
无结点
需要考虑两种情况
A、 要求坐标一致，而不建立拓扑关系；如 高架桥（不需打断，直接移动）
B、 不仅坐标一致，且要建立之间的空间关联关系；如 道路交叉口（需要打断）
有结点
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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。
接边 人 工 接 边
31
21 11
32
22 12
33
23 13
回缩2-3个点 直接移动突变
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减少突变
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接边处理
图幅接边前原始数据
图幅接边后数据
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5.1.3 属性数据编辑
属性数据的输入、增加、修改等操作
中国地质大学信息工程学院
1°、找出所有比该正面积多边形面积小的负面积多边形。
2°、用外接矩形法去掉不可能包含的多边形。即负面积多边形的外接矩形不和该正 面积多边形的外接矩形相交或被包含时，则不可能为该正面积多边形包含。 3°、取负面积多边形上的一点，看是否在正面积多边形内，若在内，则被包含；若 在外，则不被包含。
6、确定多边形的属性
简化为：
中国地质大学信息工程学院
晁 怡
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。
多边形以内点标识。内点与多边形匹配后,内点的属性常赋于多边形.
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第五章 地理信息系统的数据处理
5.1 数据编辑 5.2 多边形自动生成 5.3 空间数据的误差分析和校正
5.3.1
空间数据的误差分析
5.3.2
空间数据的误差校正
5.4 空间数据的压缩与光滑
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。
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。
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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。.
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4、建立多边形
1° 顺序取一个结点为起始结点，取完为止；取过该结点的任一条链作为起始链。 2° 取这条链的另一结点，找这个结点上，靠这条链最右边的链，作为下一条链。
3° 判断是否回到起点：是，已形成一多边形，记录之，并转4°；否，转2°。
4° 取起始点上开始的，刚才所形成多边形的最后一条边作为新的起始链，转2°； 若这条链已用过两次，即已成为两个多边形的边，则转1°。
加快速度的方法：
1）找出该多边形的外接矩形，若光标点落在该 矩形中，才有可能捕捉到该面，否则放弃对该多 边形的进一步计算和判断。
2）对不可能有交点的线段应通过简单的坐标比 较迅速去除。
3）运用计算交点的技巧。
中国地质大学信息工程学院
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5.1.2 图形数据编辑
1、图元捕捉
2、编辑操作
删除、增加、修改、移动、复制、咬合……
5.2 多边形自动生成
拓扑关系建立
手工建立 自动建立
自动建立面域、弧段及其节点之间的拓扑关系
多采用弧段跟踪法
1）链的组织 2）节点匹配
步骤：
3）检查多边形是否闭合 4）建立多边形
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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。
5.2 多边形自动生成
5.3 空间数据的误差分析和校正 5.4 空间数据的压缩与光滑 5.5 图形变换 5.6 图幅拼接处理 5.7 栅格数据与矢量数据的互相转换
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5.1.1 窗口操作
开窗显示
裁剪技术
关键是判断空间实体是否 在开窗范围内