GIS課程(第五章空間數(shù)據(jù)處理)

第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-1

坐標變換§5-2

圖形編輯§5-3

拓撲關系的自動建立§5-4

圖形的裁剪、合并與圖幅接邊§5-5

空間插值§5-6

數(shù)據(jù)壓縮與光滑§5-7

空間數(shù)據(jù)格式轉換

一、編輯操作二、關鍵算法一、點線拓撲關系自動建立二、多邊形拓撲關系自動建立一、圖形的裁剪二、圖形的合并三、圖幅接邊一、邊界內插二、趨勢面分析三、局部內插四、移動平均法一、數(shù)據(jù)壓縮二、曲線光滑二、幾何糾正

一、圖幅數(shù)據(jù)的坐標變換三、地圖投影變換一、矢量向柵格二、柵格向矢量一、圖幅數(shù)據(jù)的坐標變換1、比例尺變換：乘系數(shù)2、變形誤差改正：通過控制點利用高次變換、二次變換和仿射變換加以改正3、坐標旋轉和平移即數(shù)字化坐標變換，利用仿射變換改正。4、投影變換：三種方法。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-1坐標變換幾何變換返回二、幾何糾正其中A、B代表二次以上高次項之和。上式是高次曲線方程，符合上式的變換稱為高次變換。式中有12個未知數(shù)，所以在進行高次變換時，需要有6對以上控制點的坐標和理論值，才能求出待定系數(shù)。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-1坐標變換1、高次變換2、二次變換當不考慮高次變換方程中的A和B時，則變成二次曲線方程，稱為二次變換。二次變換適用于原圖有非線性變形的情況，至少需要5對控制點的坐標及其理論值，才能解算待定系數(shù)。

3、仿射變換

實質是兩坐標系間的旋轉變換。設圖紙變形引起x,y兩個方向比例尺不同，當x,y比例尺相同時，為相似變換。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-1坐標變換特性：·直線變換后仍為直線；·平行線變換后仍為平行線；·不同方向上的長度比發(fā)生變化。求解上式中的6個未知數(shù)，需不在一直線上的3對已知控制點，由于誤差，需多余觀測，所以，用于圖幅定向至少需要四對控制點。返回三、地圖投影變換1、解析變換法1）反解變換法(又稱間接變換法)第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-1坐標變換假定原圖點的坐標為x,y(稱為舊坐標)，新圖點的坐標為X，Y(稱為新坐標)，則由舊坐標變換為新坐標的基本方程式為：2）正解變換法(又稱直接變換法)2、數(shù)值變換法利用若干同名數(shù)字化點（對同一點在兩種投影中均已知其坐標的點），采用插值法、有限差分法或多項式逼近的方法，即用數(shù)值變換法來建立兩投影間的變換關系式。

第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-1坐標變換例如，采用二元三次多項式進行變換:通過選擇10個以上的兩種投影之間的共同點，并組成最小二乘法的條件式，進行解算系數(shù)。3、數(shù)值解析變換法當已知新投影的公式，但不知原投影的公式時，可先通過數(shù)值變換求出原投影點的地理坐標φ，λ，然后代入新投影公式中，求出新投影點的坐標。即：第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-1坐標變換§5-2圖形編輯圖形編輯是一交互處理過程，

GIS具備的圖形編輯功能的要求是：1）具有友好的人機界面，即操作靈活、易于理解、響應迅速等；2）具有對幾何數(shù)據(jù)和屬性編碼的修改功能，如點、線、面的增加、刪除、修改等；3）具有分層顯示和窗口操作功能，便于用戶的使用。第五章空間數(shù)據(jù)的處理圖形編輯又叫數(shù)據(jù)編輯、數(shù)字化編輯，是指對地圖資料數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進行編輯加工，其主要的目的是在改正數(shù)據(jù)差錯的同時，相應地改正數(shù)字化資料的圖形。一、編輯操作1）結點吻合(Snap)

或稱結點匹配、結點咬合，結點附和。方法：A、

結點移動，用鼠標將其它兩點移到另一點；B、

鼠標拉框，用鼠標拉一個矩形，落入該矩形內的結點坐標通過求它們的中間坐標匹配成一致；C、

求交點，求兩條線的交點或其延長線的交點，作為吻合的結點；D、自動匹配，給定一個吻合容差，或稱為咬合距，在圖形數(shù)字化時或之后，將容差范圍內的結點自動吻合成一點。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯一般，若結點容差設置合理，大多數(shù)結點能夠吻合在一起，但有些情況還需要使用前三種方法進行人工編輯。1、結點的編輯2）結點與線的吻合編輯的方法：A、

結點移動，將結點移動到線目標上。B、

使用線段求交；C、

自動編輯，在給定容差內，自動求交并吻合在一起。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯ABDCE在數(shù)字化過程中，常遇到一個結點與一個線狀目標的中間相交。由于測量或數(shù)字化誤差，它不可能完全交于線目標上，需要進行編輯，稱為結點與線的吻合。3）需要考慮兩種情況A、

要求坐標一致，而不建立拓撲關系；如高架橋（不需打斷，直接移動）B、

不僅坐標一致，且要建立之間的空間關聯(lián)關系；如道路交叉口（需要打斷）無結點有結點4）清除假結點（偽結點）第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯有些系統(tǒng)要將這種假結點清除掉（如ARC/INFO），即將目標A和B合并成一條，使它們之間不存在結點;

但有些系統(tǒng)并不要求清除假結點，如Geostar,因為它們并不影響空間查詢、分析和制圖。由僅有兩個線目標相關聯(lián)的結點成為假結點。AB2、圖形編輯包括用鼠標增加或刪除一個點、線、面實體，移動、旋轉一個點、線、面實體。1）刪除和增加一個頂點刪除頂點，在數(shù)據(jù)庫中不用整體刪除與目標有關的數(shù)據(jù)，只是在原來存儲的位置重寫一次坐標，拓撲關系不變。增加頂點，則操作和處理都要復雜。不能在原來的存儲位置上重寫，需要給一個新的目標標識號，在新位置上重寫，而將原來的目標刪除，此時需要做一系列處理，調整空間拓撲關系。2）移動一個頂點移動頂點只涉及某個點的坐標，不涉及拓撲關系的維護，較簡單。3）刪除一段弧段復雜，先要把原來的弧段打斷,存儲上原來的弧段實際被刪除，拓撲關系需要調整和變化.第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯jkjkabL3L1L23、數(shù)據(jù)檢查與清理數(shù)據(jù)檢查指拓撲關系的檢查，結點是否匹配，是否存在懸掛弧段，多邊形是否封閉，是否有假結點。

要求系統(tǒng)能將有錯誤或不正確的拓撲關系的點、線和面用不同的顏色和符號表示出來，以便于人工檢查和修改。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯數(shù)據(jù)清理則是用自動的方法清除空間數(shù)據(jù)的錯誤.

例如給定一個結點吻合的容差使該容差范圍內的結點自動吻合在一起，并建立拓撲關系。給定懸掛弧段容差，將小于該容差的短弧自動刪除。在Arc/info中用DataClean

命令，在Geostar中選擇整體結點匹配菜單。4、撤消與恢復編輯

Undo,Redo功能是必要的。但功能的實現(xiàn)是困難的。當撤消編輯，即恢復目標，要恢復目標的標識和坐標、拓撲關系。這一處理過程相當復雜.

因此，有些GIS不在圖形編輯時實時建立和維護拓撲關系，如Arc/Info等，而在圖形編輯之后，發(fā)Clean或Build命令重新建立拓撲關系。這樣，在每次進行任何一次編輯，都要重新Clean或Build，對用戶不便。N1N2A2N1N2A2二、關鍵算法可設一捕捉半徑D(通常為3～5個象素，這主要由屏幕的分辯率和屏幕的尺寸決定)。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯1、點的捕捉設光標點為S(x,y)，某一點狀要素的坐標為A(X，Y)若S和A的距離d小于D則認為捕捉成功，即認為找到的點是A，否則失敗，繼續(xù)搜索其它點。乘方運算影響了搜索的速度，因此，把距離d的計算改為：捕捉范圍由圓改為矩形，這可大大加快搜索速度。2、線的捕捉設光標點坐標為S(x,y)，D為捕捉半徑，線的坐標為(x1,y1),(x2,y2),…(xn,yn)。通過計算S到該線的每個直線段的距離d。.

若min(d1,d2,…dn-1)＜D，則認為光標S捕捉到了該條線，否則為未捕捉到。加快線捕捉的速度的方法：1）在實際的捕捉中，可每計算一個距離di就進行一次比較，若di＜D，則捕捉成功，不需再進行下面直線段到點S的距離計算了。2）把不可能被光標捕捉到的線，用簡單算法去除。3）對于線段也采用類似的方法處理。4）簡化距離公式：點S(x,y)到直線段(x1,y1),(x2,y2)的距離d的計算公式為：

第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯簡化為：3、面的捕捉實際上就是判斷光標點S(x,y)是否在多邊形內，若在多邊形內則說明捕捉到。判斷點是否在多邊形內的算法主要有垂線法或轉角法。

垂線法的基本思想是從光標點引垂線(實際上可以是任意方向的射線)，計算與多邊形的交點個數(shù)。若交點個數(shù)為奇數(shù)則說明該點在多邊形內；若交點個數(shù)為偶數(shù)，則該點在多邊形外。

加快速度的方法：1）找出該多邊形的外接矩形，若光標點落在該矩形中，才有可能捕捉到該面，否則放棄對該多邊形的進一步計算和判斷。2）對不可能有交點的線段應通過簡單的坐標比較迅速去除。3）運用計算交點的技巧。

第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯4、圖形編輯的數(shù)據(jù)組織—空間索引為加速檢索，需要分層建索引，主要方法有格網(wǎng)索引和四叉樹索引。

1）格網(wǎng)索引

第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯a、每個要素在一個或多個網(wǎng)格中b、每個網(wǎng)格可含多個要素c、要素不真正被網(wǎng)格分割，格網(wǎng)號(Peano或Morton)空間對象空間對象格網(wǎng)號(Peano或Morton)對象索引空間索引2）四叉樹索引第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-2圖形編輯線性四叉樹和層次四叉樹都可以用來進行空間索引。57131546121413802Peano碼Side空間對象04E02D11A41F82C151B,GCABGFDEA、線性四叉樹，先采用Morton或Peano碼，再根據(jù)空間對象覆蓋的范圍進行四叉樹分割。B、層次四叉樹，需要記錄中間結點和父結點與子結點之間的指針，若某個地物覆蓋了哪個中間結點，還要記錄該空間對象的標識。0E0D1A44F8C1215GB層1邊長4層2邊長2層3邊長1建立了索引文件后的圖形編輯，不僅要修改原始的空間數(shù)據(jù)，而且要修改相關的索引文件。§5-3拓撲關系的自動建立一、點線拓撲關系的自動建立第五章空間數(shù)據(jù)的處理a1a2N1N2N3N4a3a1a2N1N2N3a1a2N1N2N3N4a3a4(b)(a)(c)結點-弧段表Oid起結點終結點a1a2N1N2N2N3Oid弧段號N1N2N3a1a1,a2a2弧段-結點表1、在圖形采集和編輯中實時建立Oid起結點終結點a1a2a3N1N2N2N2N3N4Oid弧段號N1N2N3N4a1a1,a2,a3a2a3Oid起結點終結點a1a2a3a4N1N2N2N4N2N3N4N3Oid弧段號N1N2N3N4a1a1,a2,a3a2,a4a3,a42、在圖形采集和編輯之后自動建立，其基本原理與前類似。二、多邊形拓撲關系自動建立1、鏈的組織1）找出在鏈的中間相交的情況，自動切成新鏈；2）把鏈按一定順序存儲，并把鏈按順序編號。2、結點匹配1）把一定限差內的鏈的端點作為一個結點，其坐標值取多個端點的平均值。2）對結點順序編號。3、檢查多邊形是否閉合通過判斷一條鏈的端點是否有與之匹配的端點來進行.§5-3拓撲關系的自動建立第五章空間數(shù)據(jù)的處理多邊形不閉合的原因：1）由于結點匹配限差的問題，造成應匹配的端點未匹配；2）由于數(shù)字化誤差較大，或數(shù)字化錯誤，這些可以通過圖形編輯或重新確定匹配限差來確定。3）還可能這條鏈本身就是懸掛鏈，不需參加多邊形拓撲，這種情況下可以作一標記，使之不參加下一階段拓撲建立多邊形的工作。4、建立多邊形1）基本概念a、順時針方向構多邊形：指多邊形是在鏈的右側。b、最靠右邊的鏈：指從鏈的一個端點出發(fā)，在這條鏈的方向上最右邊的第一條鏈，實質上它也是左邊最近鏈。a的最右邊的鏈為dc、多邊形面積的計算

§5-3拓撲關系的自動建立第五章空間數(shù)據(jù)的處理當多邊形由順時針方向構成時，面積為正；反之，面積為負。基本概念順時針方向構建多邊形所謂順時針方向構建多邊形是指多邊形在弧段的右側。這需要定義弧線的方向。AB左邊右邊左邊右邊AB基本概念最靠右邊的弧段acdb

最靠右邊的弧段是指從弧段的一個端點出發(fā)，在這個弧段的方向上最靠右邊的一條弧段。如圖：弧段a最靠右邊的弧段是d.找最靠右邊的弧段可以通過計算弧段的方向和夾角來實現(xiàn)。基本概念多邊形面積的計算設構成多邊形的坐標串為（Xi，Yi）（i=1，2，3，…n)，則多邊形的面積可以用如下公式求出：其中，當i=n時，yn+1＝y(tǒng)1，xn+1=x1；當i=1時,y0＝y(tǒng)n。根據(jù)該公式，當多邊形右順時針方向構成時，面積為正；否則為負。正負2）建立多邊形的基本過程1°順序取一個結點為起始結點，取完為止；取過該結點的任一條鏈作為起始鏈。2°取這條鏈的另一結點，找這個結點上，靠這條鏈最右邊的鏈，作為下一條鏈。3°

是否回到起點：是，已形成一多邊形，記錄之，并轉4°；否，轉2°。4°取起始點上開始的，剛才所形成多邊形的最后一條邊作為新的起始鏈，轉2°；若這條鏈已用過兩次，即已成為兩個多邊形的邊，則轉1°?！?-3拓撲關系的自動建立第五章空間數(shù)據(jù)的處理例：1°從P1開始，起始鏈定為P1P2,從P2點算起，P1P2最右邊的鏈為P2P5；從P5算起，P2P5最右邊

的鏈為P5P1,...形成的多邊形為P1P2P5P1。2°從P1開始，以P1P5為起始鏈，形成的多邊形為P1P5P4P1。3°從P1開始，以P1P4為起始鏈,形成的多邊形為P1P4P3P2P1。4°

這時P1為結點的所有鏈均被使用了兩次，因而轉向下一個結點P2，繼續(xù)進行多邊形追蹤，直至所有的結點取完。共可追蹤出五個多邊形，即A1、A2、A3、A4、A5。5、島的判斷找出多邊形互相包含的情況.1°、計算所有多邊形的面積。2°、分別對面積為正的多邊形和面積為負的多邊形排序。3°、從面積為正的多邊形中，順序取每個多邊形，取完為止。若負面積多邊形個數(shù)為0，則結束。4°、找出該多邊形所包含的所有面積為負的多邊形，并把這些面積為負的多邊形加入到包含它們的多邊形中，轉3°。正面積多邊形包含的負面積多邊形是關鍵.1°、找出所有比該正面積多邊形面積小的負面積多邊形。2°、用外接矩形法去掉不可能包含的多邊形。即負面積多邊形的外接矩形不和該正面積多邊形的外接矩形相交或被包含時，則不可能為該正面積多邊形包含。3°、取負面積多邊形上的一點，看是否在正面積多邊形內，若在內，則被包含；若在外，則不被包含。

6、確定多邊形的屬性多邊形以內點標識。內點與多邊形匹配后,內點的屬性常賦于多邊形.

§5-3拓撲關系的自動建立第五章空間數(shù)據(jù)的處理單多邊形被追蹤兩次p1p2p3p1,p2,p3,-p1,-p2,-p3,一、圖形的裁剪--開窗處理1、方式：

正窗：提取窗口內的數(shù)據(jù)。

開負窗：提取窗口外的數(shù)據(jù)子集。矩形窗和多邊形窗。2、算法：包括點、線、面的窗口裁剪---算法而不規(guī)則多邊形開窗------相當于多邊形疊置處理。§5-4圖形的裁剪、合并和圖幅接邊第五章空間數(shù)據(jù)的處理二、圖形合并---數(shù)據(jù)文件合并

一幅圖內的多層數(shù)據(jù)合并在一起;

或將相鄰的多幅圖的同一層數(shù)據(jù)合并.

涉及到空間拓撲關系的重建。對于多邊形，由于同一個目標在兩幅圖內已形成獨立的多邊形，合并時，需去除公共邊界，屬性合并，具體算法，刪去共同線段。實際處理過程是先刪除兩個多邊形，解除空間關系后，刪除公共邊，再重建拓撲。pL1pAApL1pAApL1pAA去除公共邊界屬性合并三、圖幅接邊—形成無縫數(shù)據(jù)庫幾何裂縫：指由數(shù)據(jù)文件邊界分開的一個地物的兩部分不能精確地銜接。--幾何接邊邏輯裂縫：同一地物地物編碼不同或具有不同的屬性信息，如公路的寬度，等高線高程等。---邏輯接邊第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-4圖形的裁剪、合并和圖幅接邊2、幾何接邊人工接邊接邊1、識別或提取相鄰圖幅。--要求圖幅編號合理313233212223111213直接移動，突變回縮2-3個點減少突變3、邏輯接邊第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-4圖形的裁剪、合并和圖幅接邊1）檢查同一地物在相鄰圖幅的地物編碼和屬性值是否一致，不一致，進行人工編輯。2）將同一地物在相鄰圖幅的空間數(shù)據(jù)在邏輯上連在一起。A3AA1A2Oid…指針A1AOid…指針A2AOid…指針A3AOid指針AA1A2A3圖3圖2圖1總目標文件a、索引文件，建立雙向指針。b、關鍵字，空間操作的方法。邏輯接邊Oid…KeyA1AOid…KeyA2AOid…KeyA3A圖3圖2圖1空間插值:內插:在已觀測點的區(qū)域內估算未觀測點的數(shù)據(jù)的過程；外推:在已觀測點的區(qū)域外估算未觀測點的數(shù)據(jù)的過程.—--預測。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-5空間插值一、邊界內插首先假定任何重要的變化都發(fā)生在區(qū)域的邊界上，邊界內的變化則是均勻的、同質的。邊界內插的方法之一是泰森多邊形法。泰森多邊形法的基本原理是，未知點的最佳值由最鄰近的觀測值產(chǎn)生。內插外推二、趨勢面分析是一種多項式回歸分析技術。多項式回歸的基本思想是用多項式表示線或面，按最小二乘法原理對數(shù)據(jù)點進行擬合，擬合時假定數(shù)據(jù)點的空間坐標X、Y為獨立變量，而表示特征值的Z坐標為因變量。1、當數(shù)據(jù)為一維時，1）線性回歸:第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-5空間插值2）二次或高次多項式：2、數(shù)據(jù)是二維的二元二次或高次多項式三、局部內插利用局部范圍內的已知采樣點的數(shù)據(jù)內插出未知點的數(shù)據(jù)。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-5空間插值1、線性內插將內插點周圍的3個數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)值帶入多項式，即可解算出系數(shù)a0、a1、a2。2、雙線性多項式內插將內插點周圍的4個數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)值帶入多項式，即可解算出系數(shù)a0、a1、a2、a3。當數(shù)據(jù)是按正方形格網(wǎng)點布置:3、雙三次多項式（樣條函數(shù)）內插是一種分段函數(shù),每次只用少量的數(shù)據(jù)點，故內插速度很快；樣條函數(shù)通過所有的數(shù)據(jù)點，故可用于精確的內插；可用于平滑處理。

雙三次多項式內插的多項式函數(shù)為：

第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-5空間插值將內插點周圍的16個點的數(shù)據(jù)帶入多項式，可計算出所有的系數(shù)。16個點四、移動平均法在局部范圍（或稱窗口）內計算個數(shù)據(jù)點的平均值.第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-5空間插值

二維平面的移動平均法也可用相同的公式，但位置Xi應被坐標矢量Xi代替。

窗口的大小對內插的結果有決定性的影響。

小窗口將增強近距離數(shù)據(jù)的影響；大窗口將增強遠距離數(shù)據(jù)的影響，減小近距離數(shù)據(jù)的影響。加權移動平均法:λi是采樣點i對應的權值

加權平均內插的結果隨使用的函數(shù)及其參數(shù)、采樣點的分布、窗口的大小等的不同而變化。通常使用的采樣點數(shù)為6—8點。對于不規(guī)則分布的采樣點需要不斷地改變窗口的大小、形狀和方向，以獲取一定數(shù)量的采樣點。當觀測點的相互位置越近，其數(shù)據(jù)的相似性越強；當觀測點的相互位置越遠，其數(shù)據(jù)的相似性越低。一、數(shù)據(jù)壓縮1、Douglas—Peucker第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-6數(shù)據(jù)壓縮與光滑圖形顯示輸出數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)壓縮光滑矢量數(shù)據(jù)壓縮柵格數(shù)據(jù)壓縮壓縮效果好，但必須在對整條曲線數(shù)字化完成后才能進行，且計算量較大；2、垂距法每次順序取曲線上的三個點，計算中間點與其它兩點連線的垂線距離d，并與限差D比較。若d＜D，則中間點去掉；若d≥D，則中間點保留。然后順序取下三個點繼續(xù)處理，直到這條線結束。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-6數(shù)據(jù)壓縮與光滑

3、光欄法定義一個扇形區(qū)域，通過判斷曲線上的點在扇形外還是在扇形內，確定保留還是舍去。壓縮算法好，可在數(shù)字化時實時處理，每次判斷下一個數(shù)字化的點，且計算量較??；算法簡單，速度快，但有時會將曲線的彎曲極值點p值去掉而失真。二、曲線光滑（擬合）是假象曲線為一組離散點，尋找形式較簡單、性能良好的曲線解析式。第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-6數(shù)據(jù)壓縮與光滑插值方式：曲線通過給定的離散點。如拉格朗日插值，三次樣條曲線逼近方式：曲線盡量逼近給定離散點。如貝塞爾和B樣條曲線。一、矢量向柵格轉換點：簡單的坐標變換線：線的柵格化面：線的柵格化+面填充（一）線的柵格化

1、DDA法(數(shù)字微分分析法)2、Bresenham算法（二）面(多邊形)的填充方法

1、內部點擴散法（種子擴散法）2、掃描法3、邊填充算法第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-7空間數(shù)據(jù)格式轉換

二、柵格向矢量轉換從柵格單元轉換為幾何圖形的過程為矢量化；（一）要求（矢量化過程應保持）：1）

柵->矢轉換為拓撲轉換，即保持實體原有的連通性、鄰接性等；2）

轉換實體保持正確的外形。（二）方法方法一，實際應用中大多數(shù)采用人工矢量化法，如掃描矢量化，該法工作量大，成為GIS數(shù)據(jù)輸入、更新的瓶頸問題之一。方法二，程序轉化轉換（全自動或半自動）過程為：第五章空間數(shù)據(jù)的處理§5-7空間數(shù)據(jù)格式轉換

遙感影象圖柵格分類圖邊界提取二值化編輯矢量跟蹤數(shù)據(jù)壓縮原始線劃圖二值化細化分類圖掃描預處理拓撲化1、邊界提取2、二值化3、二值圖像的預處理

4、細化:1）剝皮法2)骨架法5、跟蹤

6、拓撲化謝謝!1、矩形窗口的裁剪算法y=yty=ybx=xlx=xr圖形裁剪的過程主要是判斷被裁剪的圖形是否與窗口有交點；若有，計算與窗口邊界的交點并顯示在窗口內的部分窗口：裁剪時，屏幕顯示的那部分區(qū)域直線段裁剪

算法實現(xiàn):最簡單的裁剪方法:

把各種圖形掃描轉換為點以后,判斷各點是否在窗口內.缺點:費時一般采用:先裁剪,再掃描.(有些圖形的組成部分或全部在窗口外,可以完全排除)

裁剪的目的判斷圖形元素是否落在裁剪窗口之內并找出其位于內部的部分裁剪的處理的基礎圖元關于窗口內外關系的判別圖元與窗口的求交假定條件矩形裁剪窗口：[xmin,xmax]X[ymin,ymax]待裁剪線段：

待裁剪線段和窗口的關系線段完全可見顯然不可見線段至少有一端點在窗口之外，但非顯然不可見為提高效率，算法設計時應考慮：(一）快速判斷情形(1)(2)；(二)設法減少情形(3)求交次數(shù)和每次求交時所需的計算量。

矢量裁剪法設窗口的四條邊界為：xL、xR、xB、xT

待裁的矢量線段為a，始點和終點的坐標分別為（x1,y1）,(x2,y2)

矢量裁剪算法的思想是：先從（x1,y1）作為始點進行判斷或作求交運算，所得交點坐標保存在（xs1,ys1）中；然后再把矢量倒過來，即以(x2,y2)為始點，進行判斷或求交運算，保存交點在(xs2,ys2)。

最后輸出（xs1,ys1）到（xs2,ys2）之間的線段矢量裁剪法算法步驟：1。當xL<=x1<=xR時（1）若yB<=y1<=yT，則xs1=x1,ys1=y1;（2）若y1<yB，同時y2<yB,則與窗口無交。否則用求交公式求得交點為：

xs=x1-(y1-yT)(x1-x2)/(y1-y2)

ys=yB此時，應判斷xs的有效性，僅當xL<=x1<=xR時，交點方屬有效。（3）若y1>

yT，同時y2>

yT,則與窗口無交。否則用求交公式求得交點為：

xs=x1-(y1-yT)(x1-x2)/(y1-y2)

ys=yB同樣，應判斷xs的有效性。(1)(2)(3)矢量裁剪法2。x1<=xL時若x2<xL，則與窗口無交，否則需求交，交點的坐標為：

xs=

xL

ys=y1-(x1-xL)(y1-y2)/(x1-x2)此時，應判斷y值的有效性：（1）若yB<=ys<=yT

，則所求交點有效；（2）若ys<yB或ys<yT,同時yB<=y1<=yT

,則所求交點無效；（3）若ys>

yB或y1<yB

，則還可能存在有效交點，應返回到前面1。中的（2），進一步判斷求交。（4）若ys>

yT或y1>yT

，則與（3）類似，應返回到前面1。中的（3），也需作進一步判斷求交。

ys=yB同樣，應判斷xs的有效性。矢量裁剪法3。x1>xR時，可類似地求出矢量線段與窗口右邊框的交點。矢量裁剪法若利用直線的參數(shù)方程，則可提高求交的效率。設某線段的端點為（x1,y1），（x2y2），則有

x=x1+pt1y=y1+pt1其中p=x2-x1,q=y2-y1;

某窗口邊界的端點為（x3,y3）及（x4,y4），則有

x=x3+rt2y=y3+st2其中r=x4-x3,s=y4-y3矢量裁剪法如再令：u=x3-x1,v=y3-y3,則有

若用上式計算出的t1,t2均在[0，1]內，則此交點就是窗口的有效交點。（平行于窗口的線段要先行判斷，特殊處理）直接求交算法

Cohen-Sutherland算法(編碼算法)

算法步驟：第一步判別線段兩端點是否都落在窗口內，如果是，則線段完全可見；否則進入第二步；第二步判別線段是否為顯然不可見，如果是，則裁剪結束；否則進行第三步；第三步求線段與窗口邊延長線的交點，這個交點將線段分為兩段，其中一段顯然不可見，丟棄。對余下的另一段重新進行第一步，第二步判斷，直至結束裁剪過程是遞歸的。

Cohen-SutherLand算法(編碼算法)特點：對顯然不可見線段的快速判別編碼方法：由窗口四條邊所在直線把二維平面分成9個區(qū)域，每個區(qū)域賦予一個四位編碼，

CtCbCrCl，上下右左；

Cohen-SutherLand算法(編碼算法)端點編碼：定義為它所在區(qū)域的編碼結論：當線段的兩個端點的編碼的邏輯“與”非零時

，線段為顯然不可見的

100110001010001001100100000000010101裁剪空間編碼狀態(tài)表P1P2P3P4AB按位與運算A1001B10101000CDC1010D01100010EFE0000F00000000P10001P201000000123

求交測試順序固定(左右下上）最壞情形，線段求交四次。Cohen-SutherLand算法(編碼算法)對于那些非完全可見、又非顯然不可見的線段，需要求交（如，線段AD)，求交前先測試與窗口哪條邊所在直線有交？(按序判斷端點編碼中各位的值ClCrCbCt）

1）特點：用編碼方法可快速判斷線段--完全可見和顯然不可見。

2）特別適用二種場合：大窗口場合；窗口特別小的場合(如,光標拾取圖形時,光標看作小的裁剪窗口。）

在編程實現(xiàn)時，一般按照固定順序檢測區(qū)號的各位是否為0。這個順序可以按照左右下上。舍棄在窗外的子線段，只要用交點的坐標值代替被舍棄端點的坐標即可實現(xiàn)。P1P4P2P3P1:Code1=0001P1在窗口左邊,計算與左邊界的交點P2P1,P2在窗口外,棄之.P3:Code3=0000P3在窗口內,計算與下邊界的交點P3,因為P4:Code4=0100P4在窗口外.用P3丟棄P3P4.最后剩下P2P3在窗口中

在算法實現(xiàn)時，不必把直線與每條窗口邊界依次求交，只要按照順序檢測到端點區(qū)碼的某位不為0時（等于1），才把直線與對應的窗口邊界進行求交。例如0110，對底邊和右邊界求交100110001010001001100100000000010101順序:左右下上或上下右左欲舍棄窗口外的子線段,只要用交點坐標值代替北舍棄端點坐標即可實現(xiàn).

中點分割算法思路：與Cohen-S