矢量數(shù)據(jù)的獲取與處理

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1、第3章矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的獲取及處理導(dǎo)讀：GIS項目中費(fèi)用最大的部分是數(shù)據(jù)庫建設(shè)，即基礎(chǔ)地理信息的獲取與處理，這其中就包括矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的獲取與處理，例如遙感影像數(shù)據(jù)現(xiàn)已作為地理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來源。本章分別介紹了矢量數(shù)據(jù)的獲取與處理以及柵格數(shù)據(jù)的獲取與處理，以及他們的應(yīng)用。并在最后一節(jié)介紹了矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念。3.1矢量數(shù)據(jù)的獲取與處理方法3.1.1矢量數(shù)據(jù)的概念矢量數(shù)據(jù)（VectorData）即在直角坐標(biāo)系中，用X、Y坐標(biāo)表示地圖圖形或地理實體的位置的數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)一般通過記錄坐標(biāo)

2、的方式來盡可能將地理實體的空間位置表現(xiàn)的準(zhǔn)確無誤。在計算機(jī)地圖制圖中，各地圖圖形元素在二維平面上的矢量數(shù)據(jù)表示為：點(diǎn)——用一對（x,y）坐標(biāo)表示；線——用一串有序的（x,y）坐標(biāo)對表示；面——用一串有序的但首尾坐標(biāo)相同的（x,y）坐標(biāo)對表示其輪廓范圍。地圖數(shù)據(jù)與其他大多數(shù)由計算機(jī)處理的科學(xué)數(shù)據(jù)是極其不同的。大部分地圖數(shù)據(jù)都是反映制圖現(xiàn)象的地理分布，故具有定位的性質(zhì)，也稱這類地圖數(shù)據(jù)為空間數(shù)據(jù)（或幾何數(shù)據(jù)）?？臻g數(shù)據(jù)可反映點(diǎn)、線和面狀物體的定位特性。還有一部分地圖數(shù)據(jù)是用來描述制圖現(xiàn)象的質(zhì)量和數(shù)量特征，

3、如哪是河流，哪是道路，哪是居民點(diǎn)以及它們的名稱和其他有關(guān)的特征描述等，這類數(shù)據(jù)通常稱之為屬性數(shù)據(jù)。任何地圖數(shù)據(jù)都有時間性，即現(xiàn)勢性，這是顯而易見的。3.1.2幾何數(shù)據(jù)的獲取幾何數(shù)據(jù)是根據(jù)給定各要素相對位置或絕對位置的坐標(biāo)來描述的。其獲取的方法主要有：24共24頁1）由外業(yè)測量獲得，如數(shù)字測圖。野外實地測量等獲取的數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)換后直接進(jìn)入GIS的地理數(shù)據(jù)庫，以便于進(jìn)行實時的分析和進(jìn)一步的應(yīng)用。GPS所獲取的數(shù)據(jù)也是GIS的重要數(shù)據(jù)源。2）由柵格形式的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得。柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換又稱為矢

4、量化。如衛(wèi)星測地、掃描數(shù)字化儀掃描、航攝像片等?？梢杂么祟悢?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)?；趫D像數(shù)據(jù)的矢量化方法：①二值化：線畫圖形掃描后產(chǎn)生圖像柵格數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是按0~255的不同灰度值量度的，將這種256級不同的灰度壓縮到2個灰度形成二值圖，即0和1兩級灰度圖。②細(xì)化：細(xì)化是消除線畫橫斷面柵格數(shù)的差異，使得每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線位置的單個柵格的寬度。對于柵格線畫的細(xì)化方法，可分為“剝皮法”和“骨架法”。③跟蹤：跟蹤的目的是將細(xì)化處理后的柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為從節(jié)點(diǎn)出發(fā)的線段或閉合的線條，并以矢量形式

5、存儲線段的坐標(biāo)。跟蹤時，從起始點(diǎn)開始，根據(jù)八個鄰域進(jìn)行搜索下一個相鄰點(diǎn)的位置，記錄坐標(biāo)，直到完成全部柵格數(shù)據(jù)的矢量化。3）對現(xiàn)有地圖跟蹤數(shù)字化獲得，將現(xiàn)有的地圖圖形離散化為數(shù)據(jù)。跟蹤數(shù)字化是目前應(yīng)用最廣泛的一種地圖數(shù)字化方式，是通過記錄數(shù)字化板上點(diǎn)的平面坐標(biāo)來獲取矢量數(shù)據(jù)的。其基本過程是：將需數(shù)字化的圖件(地圖、航片等)固定在數(shù)字化板上，然后設(shè)定數(shù)字化范圍、輸入有關(guān)參數(shù)、設(shè)置特征碼清單、選擇數(shù)字化方式(點(diǎn)方式和流方式等)，就可以按地圖要素的類別分別實施圖形數(shù)字化了。由于跟蹤數(shù)字化本身幾乎不需要GIS的

6、其它計算功能，所以跟蹤數(shù)字化軟件往往可以與整個GIS系統(tǒng)脫離開，因而可單獨(dú)使用。24共24頁圖3.1手扶跟蹤數(shù)字化儀示意圖3.1.3屬性數(shù)據(jù)的獲取1）特征碼地圖要素是根據(jù)各自的位置和屬性說明進(jìn)行編碼的，僅有描述空間位置的幾何數(shù)據(jù)是不夠的，還必須有描述它們的屬性說明。其中用來描述要素類別、級別等分類特征和其他質(zhì)量特征的數(shù)字編碼叫特征碼，它是地圖要素屬性數(shù)據(jù)的主要部分。其作用是反映地圖要素的分類分級系統(tǒng)，同時也便于按特定的內(nèi)容提取、合并和更新，因此特征碼表的編制應(yīng)根據(jù)原圖內(nèi)容和新編圖的要求設(shè)計。一般地，對

7、地圖要素進(jìn)行分類編碼時應(yīng)遵循以下原則：①科學(xué)性和系統(tǒng)性，即以適合計算機(jī)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用和管理為目標(biāo)，按國土基礎(chǔ)信息的屬性或特征進(jìn)行嚴(yán)格的科學(xué)分類，形成系統(tǒng)的分類體系；②相對穩(wěn)定性，即分類體系以各種地圖要素最穩(wěn)定的屬性或特征為基礎(chǔ)，能在較長時間里不發(fā)生重大變更；③不受地圖比例尺的限制，即同一地圖要素在不同比例尺的地圖數(shù)據(jù)庫中有一致的分類代碼，雖然分類不一定與多種比例尺地形圖一一對應(yīng)，但分類碼要覆蓋各種比例尺的地圖符號，即每類地圖符號都應(yīng)具有相應(yīng)的代碼；④完整性和可擴(kuò)充性，即要素的分類既要反映其屬性，又要

8、反映其相互聯(lián)系，具有完整性；代碼結(jié)構(gòu)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目蓴U(kuò)充的余地，具有可擴(kuò)充性；⑤與國家已頒布的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)一致，即直接引用或參照相關(guān)的國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；⑥適用性，即特征碼（或?qū)傩跃幋a）盡可能地簡短和便于記憶。依據(jù)上述原則，以國土基礎(chǔ)信息為例，其編碼可分為大類，并依次再分為小類、一級和二級。分類代碼由6位數(shù)字組成，其結(jié)構(gòu)如下：24共24頁地圖要素分類編碼舉例見表3.1。表3.1地圖要素分類編碼特征碼制圖要素名稱6境界61000行政區(qū)劃界61010國界6101