《空间数据处理》PPT课件

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1、第3章空间数据处理空间数据的处理是GIS的重要功能之一。空间数据的处理主要取决于原始数据的特点和用户的具体要求，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。数据变换指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正和地图投影转换等，以实现空间数据的几何配准。数据重构指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换、类型替换等，以实现空间数据在结构、格式和类型上的统一，多源和异构数据的连接与融合。数据提取指对数据进行某种条件的取舍，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，以适应不同用户对数据的特定要求。第3章空间数据处理空间数据的处理是G

2、IS的重要功能之一。空间数据的处理主要取决于原始数据的特点和用户的具体要求，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等内容。空间数据处理是指GIS对空间数据本身所提供的操作手段，它不涉及内容的分析。第1节空间数据的变换第2节空间数据结构的转换第3节多元空间数据的融合第4节空间数据的压缩与重分类第5节空间数据的内插方法第6节空间拓扑关系的编辑第3章空间数据处理第1节空间数据的变换空间数据的变换即空间数据坐标系的变换，其实质是两个平面点之间的一一对应的关系，包括几何纠正和投影转换，它们是空间数据处理的基本内容之一。一、几何纠正二、地图投影及其转换

3、一、几何纠正几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的改正。常见的GIS软件一般都具有仿射变换、相似变换和二次变换等几何纠正功能。仿射变换可以对坐标数据在x和y方向进行不同比例的缩放，同时进行扭曲、旋转和平移。扭曲x*=x.Sxy*=y.Sy其中：Sx,Sy分别为x,y方向的缩放比例系数，矩阵为：[x*,y*]=[x,y].比例缩放x*=x.Sxy*=y.Sy其中：Sx,Sy分别为x,y方向的缩放比例系数，矩阵为：[x*,y*]=[x,y].旋转将点(x,y)旋转角x=A.cos,y=A.sinx*=A.cos(+

4、)=A.(cos.cos-sin.sin)=x.cos-y.siny*=A.sin(+)=A(sin.cos+cos.sin)=x.sin+y.cos矩阵为：[x*,y*]=[x,y].平移x*=x+dxy*=y+dy其中，dx、dy分别为x,y方向平移量相应的向量形式为：[x*,y*]=[x,y]+[dx,dy]设x，y为数字化仪坐标，X、Y为理论坐标，m1、m2为地图横向和纵向的长度变化比例，两坐标系夹角为α，数字化仪原点O’相对于理论坐标系原点平移了a0、b0，则根据图形变换原理，得出坐标变换公式：X=

5、a0+(m1cosα)x+(m2sinα)yY=b0–(m1sinα)x+(m2cosα)y坐标变换原理OXYO’a0b0αxyX=a0+(m1cosα)x+(m2sinα)yY=b0–(m1sinα)x+(m2cosα)y式中，设a1=m1cosα，b1=-m1sinαa2=m2sinα，b2=m2cosα则上式可以简化为：X=a0+a1x+a2yY=b0–b1x+b2y上式中含有6个参数a0、a1、a2、b0、b1、b2，要实现仿射变换，需要知道不在同一直线上的3对控制点的数字化坐标及其理论值，才能求得上述6个待定参数。但在实际应用中

6、，通常利用4个以上的点来进行几何纠正。下面按最小二乘法原理求解待定参数（首先回顾最小二乘法）设Qx、Qy表示转换坐标于理论坐标之差，则有：Qx=X–(a0+a1x+a2y)Qy=Y–(b0+b1x+b2y)按照[Qx2]=min和[Qy2]=min的条件，可得到两组法方程：a0n+a1∑x+a2∑y=∑Xa0∑x+a1∑x2+a2∑xy=∑xXa0∑y+a1∑xy+a2∑y2=∑yX和b0n+b1∑x+b2∑y=∑Yb0∑x+b1∑x2+b2∑xy=∑xYb0∑y+b1∑xy+b2∑y2=∑yY式中：n为控制点个数；x、y为控制点的数字化

7、坐标；X、Y为控制点的理论坐标。由上述法方程，通过消元法，可求得仿射变换的待定参数a0、a1、a2和b0、b1、b2。仿射变换是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。它的主要特性为：同时考虑到x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。其他方法还有相似变换和二次变换等。经过仿射变换的空间数据，其精度可用点位中误差表示，即：式中：△x=X理论值–X计算值；△y=Y理论值–Y计算值n为数字化已知控制点的个数。[△x+△y]22nMp=+二、地图投影及其转换（一）地图投影的基本原理（二）地图投影的类型（三）地理

8、信息系统常用的地图投影（四）地图投影转换地图投影：投影实质地图投影：投影实质建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础，也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标（λ，φ）与平面上对应点