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第五章 地理信息系统的数据处理 一旦空间数据和非空间数据都输入计算机后，就须对输入的数据进行处理，数据处理是建立应用地理信息系统过程中不可缺少的一个阶段。在这个阶段中，一方面可对输入的数据进行质量检查与纠正，其中包括： 图形数据和属性数据的编辑、图形数据和属性数据之间的对应关系的校验及纠正、空间数据的误差校正等；另一方面是对输入的图形数据进行整饰处理，以使这些图形数据能满足地理信息系统的各种应用要求，其中包括： 对矢量数据的压缩与光滑处理、拓扑关系的建立、矢量数据与栅格数据的相互转换、图形的线性变换和投影变换、地图符号的设计及调用、图框的生成、地图裁剪以及图幅拼接等等。 §5.1数据编辑 数据编辑又叫数字化编辑，它是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，其主要目的是在改正数据差错的同时，相应地改正数字化资料的图形。大多数数据编辑都是消耗时间的交互处理过程，编辑时间与输入时间几乎一样多，有时甚至更多。全部编辑工作都是把数据显示在屏幕上并由键盘和鼠标控制数据编辑的各种操作。因此，GIS的图形编辑系统除具有图形编辑和属性编辑的功能外，还应具有窗口显示及操作功能，以达到数据编辑过程中的交互操作目的。 一、窗口操作 窗口操作是交互式图形编辑系统的重要工具，利用窗口我们既可以观察图形的全景，又可移动窗口观察图形的不同部分，还可以将图形局部放大，观察其细部，使图形的编辑、修改、设计更加方便、精确。 开窗显示是窗口操作中主要而基本的功能，所谓开窗显示就是按用户指定的空间范围，进行图形子集合的选取，这个指定范围称之为“窗口”。当人们希望利用指定的有效空间或存贮介质，对某个局部范围进行图形数据的显示或转贮时，往往都要使用开窗技术。开窗的方式有两种： 正开窗和负开窗。正开窗就是选取整个图形数据在窗口内的子集合；负开窗就是选取整个图形数据在窗口外的子集合。在通常情况下，正开窗用途更大一些。窗口的形状通常为矩形，也可以是任意多边形，这根据用户的需要确定。窗口轮廓点坐标可由键盘输入，也可将全图显示在荧光屏上用光标确定。如果窗口为矩形，只要输入或标定窗口的两个对角坐标即可。 在窗口确定以后，还要考虑如何切掉窗口以外(对正开窗)或以内(对负开窗)的线条，从而只显示窗口以内或以外的内容，这一过程称为裁剪。 窗口规定了产生显示图形的范围，而视口(视见区)规定了显示图形在荧光屏上的位置和大小。要想按用户的需求实现开窗显示，就须用视见变换将窗口内的图形变换到显示器的视口中产生显示。 下面就对开窗技术中所用到的裁剪技术和二维视见变换技术予以介绍。 1. 裁剪技术 不同的图形需要采取不同的裁剪技术，相同元素对不同的窗口形状有不同的方法。现以正开窗且窗口为矩形来讨论图形元素的裁剪方法。 点的选取 只要窗口左下角和右上角坐标已知，判断点是否在窗口内是非常容易的。设窗口左下角和右上角坐标为： 成立，p点在窗内就被选取，否则舍去。 (2) 线状要素的选取 线状要素是由有序线段组成的折线来逼近的。因此对线状要素的选取只要讨论线段的选取就可以了。下面介绍Cohen-Sutherland直线裁剪算法，首先对直线段的两个端点按所在区域进行分区编码，根据编码可以迅速地判明全部在内的线和全部在某边界外侧的线。只有不属于这两种情况的线，才需要求出交点，舍去交点外侧部分。对剩余部分把它作为新的线段看待，又从头开始考虑。两遍循环之后，就能确定该线段是部分裁留下来，还是全部舍弃。 整个算法的思路和步骤如下： a. 分区编码 延长裁剪边框将二维平面分为九个区域，每个区域各用一个四位二进制代码标识。各区代码的具体值如图5-1-1所示。 设线段的两个端点为： 1001 1000 1010 根据上述的规则，可以求出 b. 判别 0001 0000 0010 可以有三种情况：两个端点 码都是零，则两端点都在窗 0101 0100 0110 内，线段完全可见，接受此 线段；两端点码对应位之间 图 5-1-1