第二讲：GIS数据及特征.ppt

拓扑关联 指存在于空间图形中的不同类要素之间的拓扑关系 。 节点V9与弧段L3，L5，L6关联； 多边形P1与弧段L1，L2，L3，L6关联 多边形 弧 p1 L1、L3、L6、L7 p2 L2、L3、L5 p3 L4、L5、L6 p4 L7 拓扑包含 指存在于空间图形中同类但不同级的基本要素之间的拓扑关系 。 多边形P1包含多边形P4 栅格与矢量模式的选择与转换 栅格和矢量均有各自的特点。 从点、线、面实体转化为规则单元，这是矢量数据栅格化（p71)。 从栅格单元转换到几何图形的过程，称为栅格数据矢量化(p72)。 1. 矢量数据向栅格数据的转换 （1）确定栅格单元的大小 栅格单元的大小就是它的分辨率，应根据原图的精度，变换后的用途及存储空间等因素予以决定。栅格单元的边长在X，Y坐标系中的大小用ΔX和ΔY表示。设Xmax、Xmin和Ymax、Ymin分别表示全图X坐标和Y坐标的最大值与最小值，I，J表示全图格网的行数和列数。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? X Y （0，0） J I xmin xmax ymin ymax ΔX ΔY 它们之间的关系为： ΔX=（Xmax-Xmin）/J ΔY=（Ymax-Ymin）/I 栅格与矢量模式的选择与转换 （2）点的栅格化 点的变换只要这个点落在某一个栅格中，就属于那个栅格单元，其行、列号I、J可由下式求出： I=1+INT[（Ymax-Y）/ΔY] J=1+INT[（X-Xmin）/ΔX] 式中INT表示取整函数。栅格点的值用点的属性表示。 （3）线的栅格化如图所示， 设两个端点的行、列号已经求出， 其行号为3和7，则中间网格的行号必 为4、5、6。其网格中心线的Y坐标 应为：Yi=Ymax-ΔY×(I-1/2) 而与直线段交点的X坐标为： Xi=[(X2-X1)/(Y2-Y1)](Yi-Y1)+X1? ? ? Y X 3 4 5 6 7 （X1，Y1） （X2，Y2） 栅格与矢量模式的选择与转换 （4）多边形（面域）栅格化 左码记录法：要完成面域的栅格化，其首要前提是实现以多边形线段反映其周围面域的属性特征。目前一般采用的是左码记录法。其原理如图所示，有一闭合多边形，它将整个矩形面域分割成属性为1和0的两部分。转换的第一步工作即是要实现这个目标。 A B C D E F 0 1 栅格与矢量模式的选择与转换 第一步，从数字化数据的第一点开始依次记录每一点左边面域的属性值（面域外为0，面域内为1）。记录方法可由计算机自动完成，这样，每一个多边形数字化点便实现了“三值化”，即坐标值、线段自身属性值及左侧面域属性值。 第二步，对多边形每一条边，按以上所述的线段栅格化的方法进行转换，得到如图所示的数据组成。 栅格与矢量模式的选择与转换 第三步，节点处理，使节点的栅格值惟一而准确。 第四步，排序，从第一行起逐行按列的先后顺序排序，这时，所得到的数据结构完全等同于栅格数据压缩编码的数据结构形式。 最后，展开为全栅格数据结构，完成由矢量数据系统向栅格数据系统转换如图所示。 栅格与矢量模式的选择与转换 2. 栅格数据向矢量数据的转换 栅格数据向矢量数据转换通常包括以下四个基本步骤： ⑴多边形边界提取 采用高通滤波将栅格图像二值化，并经过细化标识边界点，如图所示 ①二值化。线划图形扫描后产生栅格数据，这些数据是按从0-255的灰度值量度的，设以G（i，j）表示，为了将这种256或128级不同的灰阶压缩到2两个灰阶，即0和1两级，首先要在最大和最小灰阶之间定义一个阙值，设阙值为T，则如果G（i，j）大于等于T，则记此栅格的值为1。如果G（i，j）小于T则记此栅格的值为0，得到一幅二值图，如图下图（a）。 (a) (b) (c) (d) 栅格与矢量模式的选择与转换 ②细化。细化是消除线划横断面栅格数的差异，使得每一条线只保留代表其轴线或周围轮廓线（对面状符号而言）位置的单个栅格的宽度，对于栅格线划的“细化”方法，可分为“剥皮法”和“骨架法”两大类。剥皮法的实质是从曲线的边缘开始，每次剥掉等于一个栅格宽的一层，直到最后留下彼此连通的由栅格点组成的图形。因为一条线在不同位置可能有不同的宽度，故在剥皮过程中必须注意一个条件，即不允许剥去会导致曲线不连通的栅格。这是这一方法的关键所在。其解决方法是，借助一个在计算机中存储的，由待剥栅格为中心的3×3栅格组合图（下图）来决定。通过研究，其中只有格式2，3，4，5，10，11，12，16，21，24，28，33，34，35，38，42，43，46和50，可以将中心点剥去。这样，通过最多核查256×8个栅格，便可确定中间栅格点保留或删除，直