（精）第四讲：数字化技术与方法.ppt

第四讲：GIS数字化技术(P77) 中山大学 遥感与地理信息工程系 2010年4月8日 主讲人：张新长 GIS数据的采集方法 空间数据采集方法 野外实地测量、地图数字化、遥感数据获取和以GPS为数据源的数据采集等； 属性数据采集方法 包括遥感数据获取、现场调查、社会调查和已有的各类统计资料等。 数字化的步骤 确定数字化技术路线 地图预处理 数字化地图 确定数字化技术路线 采取的方式 精度要求 选择数字化底图 数字化的要素 如何分幅分层 地图预处理 复制 外扩 分段 分格 数字化地图的流程 最小二乘法(1) 设点Ｐ在数字化仪坐标系（或栅格图像坐标系）中的坐标为（x,y），转换到实际地理坐标系中的坐标为（xˊ,yˊ）的,则有： X=m ( xcos θ -ysinθ)+a0 y=n ( xsin θ +ycosθ)+b0 最小二乘法(2) 式中， θ表示两坐标系统的夹角；m和n分别表示沿x、,y、方向的缩放比例（或图纸变形分量）；a0和b0分别表示原始坐标系统对转换后坐标系统的平移量。 令： 则有： 误差方程： 式中， 分别为的估计值。 最小二乘法：偏差的平方差最小。 根据最小二乘法原理，令 0,1,2 解得： 式中， i i 扫描矢量化技术与方法 原始地图 栅格文件 扫描 栅格编辑 自动矢量化 矢量文件 矢量编辑 文件转换 GIS入库 扫描矢量化技术与方法 手工编辑扫描后的图像； 由软件将栅格数据转换成矢量数据(如:Geo-scan)； 手工编辑转换后的矢量图； Delaunay 三角剖分法 1.任何一个 Delaunay 三角形的外接圆的内部不能包含其它任何点。 2.给定的任意点集的 Delaunay 三角网是唯一的。 3.三角网的外边界构成了点集的凸多边形的“外壳”。 最大化最小角原则：每两个相邻三角形构成的凸四边形的对角线，在相互交换以后，六个内角中的最小角不再增大。 如何插入一个新点 如何插入一个新点P： 1、求出包含新点P的外接圆的三角形（此三角形的外接圆包含点P，称为影响三角形） ； 2、删除影响三角形的公共边； 3、将点P与这些影响三角形的顶点相连（应用最大化最小角原则）； 栅格图像数据的快速可视化 图像数据四分标准化　 根据内存容量、硬盘存取速度，系统自动将栅格图像数据标准化为256×256或512×512等可变大小的数据分块；然后对各分块数据施行线性四叉树编码，并将二维图像分块数据映射到线性编码的一维连续空间中，从而实现对图像分块数据的快速定位和随机存取。 栅格图像数据的快速可视化  空间相关最久未用淘汰策略 空间相关最久未用淘汰策略，其实质是利用内存虚拟存取技术。实现时，系统在内存中开辟若干个分块大小的虚拟缓冲区，以同时容纳多个分块数据。开始时系统调入当前及其周边的多个分块数据，然后系统按一定优先顺序(如处理方向)将待处理的分块数据调入内存；当没有可利用的空闲块缓冲区时，系统便根据空间相关性加权计算最久未用系数来确定待淘汰的数据分块，并确定待调入的数据分块。采用空间相关最久未用淘汰策略，较好地解决了分块数据在内外存间的有效交换。 矢量化技术和算法 传统的细化追踪矢量化技术及算法 逐层剥皮细化的基本思想是：先找到一个位于线划影响像边缘上的像素，接着以此像素为中心，按一定顺序检测其8个邻域的灰度值，以确定本中心像素是否应置为0，并找到与本中心像素相邻的边缘像素以继续追踪剥皮。该算法的优点是只对边缘像素进行处理，因此细化效率高。在对细化提取的骨架线矢量化时，系统会自动考虑细化引入的断线，在追踪矢量化过程中采取部分容错限差，以提高细化矢量化的线条质量。 矢量化技术和算法 非细化、交互式追踪矢量化技术及算法　 两边同步行走夹比取中矢量化算法直接对栅格线划影像追踪两边边界从而加以矢量化。该算法的基本思想是：通常情况下，系统在栅格线划影响像两边同步行走，并取其中心线作为线划影响像线条的矢量线；在遇到毛刺及各线的接头时，系统按一定的限差控制栅格线条两边的走向和走步。若在一定的限差允许范围内可以通过，系统则继续夹比取中矢量化该线条；否则在非细化追踪矢量化功能中，系统终止该线条的矢量化而开始另一线条的矢量化。在交互式矢量化算法中，系统会提请用户选择以引导系统可进行的下一个执行动作。 矢量数据抽稀算法 道格拉斯-普克---矢量数据抽稀算法既可保持原线条的特征，又可根据制图精度要求确定抽稀限差等优点。该算法实现抽稀过程是：先将一条曲线首尾点虚连一条直线，求其余各点到该