矢量數(shù)據(jù)的獲取與處理

1、 共24頁如圖3.17，設(shè)“1”為區(qū)域范圍線上的像元，“2”為填充胚。首先考察原圖填充胚的上、下、左、右四鄰，凡是不屬于范圍線上的像元，均置成與填充胚同樣的灰度值“2”，即讓它們成為新的填充胚。第二步是在經(jīng)上述對(duì)填充胚加粗的基礎(chǔ)上，找出一個(gè)填充胚，考察它的四鄰，只要不屬于范調(diào)線上的像元，均被置成“2”，并作為新填充胚記入，這樣反復(fù)進(jìn)行下去。由于在加粗過程中，不能對(duì)灰度值為1”的像元置“2”，因此這種算法可以稱為帶有邊界約束條件的逐步加粗法。2）逐行填充法如圖3.18（1），仍然定義設(shè)“1”為區(qū)域范圍線上的像元，“2”為填充胚。該方法找出一個(gè)填充胚后，便以此為起點(diǎn)向左、向右盡可能將其所在行用同一

2、灰度“2”填滿，直至左右兩端均受到范圍線“1”像元的阻擋，如圖3.18所示。然后，在新近被填充的行的上下兩側(cè)，搜索新的填充胚位置。重復(fù)行填充和上下搜索新填充胚位置的過程，直至完成。3.3矢柵一體化的研究矢柵一體化概念對(duì)于面狀地物，矢量數(shù)據(jù)用邊界表達(dá)的方法將其定義為多邊形的邊界和一內(nèi)部點(diǎn)，多邊形的中間區(qū)域是空洞。而在基于柵格的GIS中，一般用元子空間充填表達(dá)的方法將多邊形內(nèi)任一點(diǎn)都直接與某一個(gè)或某一類地物聯(lián)系。顯然，后者是一種數(shù)據(jù)直接表達(dá)目標(biāo)的理想方式。對(duì)線狀目標(biāo)，以往人們僅用矢量方法表示。事實(shí)上，如果將矢量方法表示的線狀地物也用元子空間充填表達(dá)的話，就能將矢量和柵格的概念辨證統(tǒng)一起來，進(jìn)而發(fā)展

3、矢量柵格一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)在對(duì)一個(gè)線狀目標(biāo)數(shù)字化采集時(shí)，恰好在路徑所經(jīng)過的柵格內(nèi)部獲得了取樣點(diǎn)，這樣的取樣數(shù)據(jù)就具有矢量和柵格雙重性質(zhì)。一方面，它保留了矢量的全部性質(zhì)，以目標(biāo)為單元直接聚集所有的位置信息，并能建立拓?fù)潢P(guān)系；另一方面，它建立了柵格與地物的關(guān)系，即路徑上的任一點(diǎn)都直接與目標(biāo)建立了聯(lián)系。用笛卡卡坐棒顯泰的地圖用笛卡卡坐棒顯泰的地圖圖3.19矢柵一體化概念因此，可采用填滿線狀目標(biāo)路徑和充填面狀目標(biāo)空間的表達(dá)方法作為一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。每個(gè)線狀目標(biāo)除記錄原始取樣點(diǎn)外，還記錄路徑所通過的柵格；每個(gè)面狀地物除記錄它的多邊形周邊以外，還包括中間的面域柵格。無論是點(diǎn)狀地物、線狀地物、還是面

4、狀地物均采用面向目標(biāo)的描述方法，因而它可以完全保持矢量的特性，而元子空間充填表達(dá)建立了位置與地物的聯(lián)系，使之具有柵格的性質(zhì)。這就是一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念（圖3.19）。從原理上說，這是一種以矢量的方式來組織柵格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)線性四叉樹（Morton）是基本數(shù)據(jù)格式，三個(gè)約定設(shè)計(jì)點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本依據(jù)，細(xì)分格網(wǎng)法保證足夠精度。1）點(diǎn)狀地物和結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)約定1：點(diǎn)僅有位置、沒有形狀和面積，只要將點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地址碼M1和M2,結(jié)構(gòu)簡單靈活，便于點(diǎn)的插入和刪除，還能處理一個(gè)柵格內(nèi)包含多個(gè)點(diǎn)狀目標(biāo)的情況。表3.2點(diǎn)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)標(biāo)志號(hào)M1M2高程Z1002543408443

5、21002610577254632）線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)約定2：線狀地物有形狀但沒有面積，沒有面積意味著只要用一串?dāng)?shù)據(jù)表達(dá)每個(gè)線狀地物的路徑即可，將該線狀地物經(jīng)過的所有柵格的地址全部記錄下來。仿照矢量數(shù)據(jù)組織的鏈狀雙重獨(dú)立式編碼，以弧段為記錄單位。下表弧段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):表3.3弧段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)弧標(biāo)志號(hào)起結(jié)點(diǎn)號(hào)終結(jié)點(diǎn)好中間電串（M1,M2,Z）20078100251002658,7749,435,4377,439下表為線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):表3.4線狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線標(biāo)志號(hào)弧段標(biāo)志號(hào)3003120078,200793003220092,20098,200993）面狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）弧段文件邊界弧段形

6、狀（2）帶指針的四叉樹二維行程碼面域葉結(jié)點(diǎn)的屬性值改為指向該地物的下一個(gè)子塊的循環(huán)指針。循環(huán)指針指向該地物下一個(gè)子塊的地址碼，并在最后指向該地物本身。只要進(jìn)入第一塊就可以順著指針直接提取該地物的所有子塊，從而避免像柵格數(shù)據(jù)那樣為查詢某一個(gè)目標(biāo)需遍歷整個(gè)矩陣，大大提高了查詢速度。3）面文件這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是面向地物的，具有矢量的特點(diǎn)。通過面狀地物的標(biāo)識(shí)號(hào)可以找到它的邊界弧段并順著指針提取所有的中間面塊。同時(shí)它又具有柵格的全部特性，二維行程本身就是面向位置的結(jié)構(gòu)，帶指針的二維行程碼中的Morton碼表達(dá)了位置的相互關(guān)系，前后M碼之差隱含了該子塊的大小。給出任意一點(diǎn)的位置都可順著指針找到面狀地物的標(biāo)識(shí)號(hào)

7、確定是哪一個(gè)地物。表3.5面狀地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)面標(biāo)志號(hào)弧標(biāo)志號(hào)串面塊頭指針40001（屬性值為0）20001,20002,20003040002（屬性值為4）20002,200041640003（屬性值為8）2000374）復(fù)雜地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由幾個(gè)或幾種點(diǎn)、線、面狀簡單地物組成的地物稱為復(fù)雜地物。例如將一條公路上的中心線、交通燈、立交橋等組合為一個(gè)復(fù)雜地物，用一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)表示。復(fù)雜地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表所示。表3.6復(fù)雜地物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜地物標(biāo)志號(hào)簡單地物標(biāo)志號(hào)5000810025,30005,300255000930006,30007,400323.3.3柵格矢量數(shù)據(jù)混合處理在計(jì)算機(jī)地圖制圖或地理信

8、息系統(tǒng)中，雖然可以把柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)互相快速轉(zhuǎn)換，但為了提高效率，常常使這兩種數(shù)據(jù)格式同時(shí)并存于系統(tǒng)之中，并采用矢量柵格混合數(shù)據(jù)處理。下面給出矢柵混合數(shù)據(jù)處理的一個(gè)具體例子緩沖帶內(nèi)居民點(diǎn)的選?。杭俣ㄒ延幸允噶繑?shù)據(jù)格式存貯的一批居民地點(diǎn)狀符號(hào)以及有關(guān)公路的空間數(shù)據(jù)，要求建立沿公路兩側(cè)一定寬度內(nèi)所包含的緩沖帶，并將位于這個(gè)緩沖帶內(nèi)的居民點(diǎn)全部選取并顯示出來。若用純矢量數(shù)據(jù)處理方法解決這個(gè)問題，需要按一定寬度推公路的平行線，形成緩沖帶，然后將所有的居民點(diǎn)對(duì)緩沖帶統(tǒng)一作點(diǎn)在多邊形內(nèi)外的測試，凡是在多邊形內(nèi)的，均選上并顯示。對(duì)于緩沖帶形狀很復(fù)雜的情況，這種算法的計(jì)算量相當(dāng)大，當(dāng)然系統(tǒng)響應(yīng)速度也太慢。采

9、用矢柵混合數(shù)據(jù)處理，可使這個(gè)問題大為簡化。首先將公路矢量線劃柵格化，然后按指定寬度進(jìn)行加粗的宏運(yùn)算，從而形成面狀的柵格緩沖帶。將矢最形式的居民地點(diǎn)狀符號(hào)柵格化，并把居民點(diǎn)與緩沖帶用柵格數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行點(diǎn)一面疊置，選出居民點(diǎn)。緩沖帶形狀愈復(fù)雜，用混合數(shù)據(jù)處理可節(jié)省的時(shí)間就愈多。思考題1、GIS的數(shù)據(jù)源有哪些？各自的特點(diǎn)分別是什么？2、柵格數(shù)據(jù)的處理過程包括哪些內(nèi)容，有什么優(yōu)缺點(diǎn)？3、試說明柵格數(shù)據(jù)有哪些獲取途徑和方法？4、矢柵一體化數(shù)據(jù)的概念是什么？具體說明矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的特點(diǎn)以及區(qū)別。參考文獻(xiàn)1 HYPERLINK /link?url=XCLlHcLn9tMW_5mDbh7vRtNkEzK2RRB9Jv-iBnIloLyBS- /link?url=XCLlHcLn9tMW5mDbh7vRtNkEzK2RRB9Jv-iBnIloLyBS-J5VxhT6MzZI6ReONO2李建松.地理信息系統(tǒng)原理M.武漢大學(xué)出版社,2006.3黃杏元，勁松.地理信息系統(tǒng)概論M.高等教育出版社,2008.4閻守琶，任伏虎等.地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)的技術(shù)與方法北京:北京大學(xué)出版社,19965任伏虎等.地理信息系統(tǒng)