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第四章 GIS数据处理 教师：杨勇 华中农业大学 资源与环境学院 前言 数据处理是建立和应用GIS过程中不可缺少的一个阶段。 对输入的数据进行质量检查与纠正： 图形数据和属性数据编辑及其对应关系 空间数据的误差校正 对输入的图形数据进行整饰处理： 压缩与光滑、拓扑关系建立、矢栅转换、图形变换…… 4.1 数据编辑 又叫数字化编辑，指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，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。 GIS的图形编辑系统 4.1 数据编辑 一、窗口操作 窗口是沟通用户与GIS数据之间的桥梁，窗口操作是交互式图形编辑系统的重要工具，一般包括全图显示、移动窗口显示、放大、缩小等。 开窗显示就是按用户制定的空间范围，进行图形子集合的选取，这个制定范围称为“窗口”。有正开窗和负开窗之分。 4.1 数据编辑 一、窗口操作 两个技术：裁剪技术和二维视见变换技术 4.1 数据编辑 1、裁剪技术 计算机内部存储的图形数据量往往比较大，而屏幕显示的只是图的局部部分。因此需要确定图形中哪些部分落在显示区之内，哪些落在显示区之外，以便只显示落在显示区内的那部分图形。这个选择过程称为裁剪。 按图形类型分为点选取、线选取和面选取 4.1 数据编辑 1、裁剪技术 （1）点的选取 4.1 数据编辑 1、裁剪技术 （1）线的选取 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，然后把剩下部分作为新的线段看待，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。 4.1 数据编辑 1、裁剪技术 （1）线的选取步骤 第一步、分区编码 线的选取步骤 第二步：判别，三种情况： 情况一、 C1和C2都为0，则线段完全在窗口内 情况二、 C1和C2逻辑与不全为0，则它们处于窗口某一边线的同侧，即摒弃。 情况三、 C1和C2不都为0， C1和C2逻辑与全为0，则线段部分可见，部分不可见，则需要进行下一步与窗口边界求交运算。 第三步：求交，依据交点，可得至多三条线段 第四步：对剩下的线段，重复一到三步，至多重复三次，剩下的线或者全在窗外，或全在窗内。 4.1 数据编辑 1、裁剪技术 （1）面的选取 裁剪方法基本上同线状要素类似，但在显示时要进行校正，即把窗口边界上的有关线段加入显示部分的多边形的边形成一个封闭的值。 4.1 数据编辑 二维视见变换： 三种坐标系： （1）世界坐标系 用户坐标系 原始 （2）规格化数据库坐标 数据库中的统一坐标系 （3）设备坐标系 物理设备显示时的坐标系（屏幕的像素） 4.1 数据编辑 坐标系之间的转换 4.1 数据编辑 二维视见变换 视见变换将两种不同坐标系中的图形联系起来，将窗口（逻辑）转为视口（设备）。转换过程是： 4.1 数据编辑 二、图形数据编辑 图形数据编辑是十分重要而且经常的 步骤： 4.1 数据编辑 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。 4.1 数据编辑 三、属性数据编辑 删除、修改、拷贝，增加 属性数据与图形数据相连 4.1 数据编辑 四、矢量数据的图形编辑的关键 点、线、面的捕捉，即如何根据光标的位置找到需要编辑的要素以及图形编辑的数据组织 1、点的捕捉 2，线的捕捉 3，面的捕捉 实际上就是判断光标点是否在多边形内，主要有垂线法，即从光标点引垂线（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。 也可通过判断点是否在多边形外接矩形内节省计算时间，此外还有其他一些方法以加快计算速度。（P101） 使用该方法要特别注意交点为多边形节点的问题 4、图形编辑的数据组织 由于空间数据是海量的，因此如果每次捕捉都对所有空间数据进行是不现实的，所以要建立空间索引，索引通常是分图层建立，主要方法有四叉树和格网索引。 格网索引 4.2 坐标变换 坐标变换的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变换。 几何纠正：是指对数字化原图数据进行的坐标系转换和图纸变形误差的改正，以实现与理论值的一一对应关系； 几何纠正的方法包括仿射变换、相似变换、二次变换和高次变换等。 平移变换 旋转变换 比例变换（图形缩放） 点可以通过对其P（x