土地信息系统：第5章 土地信息处理与分析技术.pptx

1,第5章 土地信息处理与分析技术,内容提要： 1、土地信息录入后的处理 2、土地信息的空间分析 3、土地信息的空间查询,2,5.1土地信息录入后的处理,空间数据不论采用什么方法输入，都会存在一些问题，如输入过程中出现意外的错误，输入数据与使用格式不一致，各种来源数据的比例尺、投影不统一，图幅间不匹配等因此必须对空间数据进行处理，才能得到纯净、统一的数据文件，使存储的空间数据符合规范、标准的要求，满足使用和分析的需要3,5.1.1对空间数据的处理,坐标变换图幅拼接生成拓扑关系数据核对,4,（一）坐标变换,在地图数据录入完毕后，经常需要进行坐标变换坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，它是空间数据处理的基本内容之一坐标系一般有三种：用户坐标系规格化数据库坐标系设备坐标系,5,各种坐标系的定义,1.用户坐标系：指地图采用的坐标系；2.规格化数据库坐标系：在数据库系统中定义的坐标系；3.设备坐标系：每一种图形设备都有独特的坐标系，它们使用的坐标都是设备的相对坐标6,图5-1 设备坐标系,7,1.设备相对坐标到用户坐标的变换 一般在图形数字化前后进行，它是利用点的高斯坐标和图幅角点采集坐标建立采集坐标到高斯坐标的变换关系，并利用这些变换参数将图幅中全部采集坐标变换为高斯坐标。

2.用户坐标到数据库坐标的变换 这个变换用于图形数据的入库 3.数据库坐标到用户坐标的变换 这个变换用于空间数据检索，它是2的逆变换坐标变换的类型,8,4.用户坐标到设备坐标的变换 这个变换用于图形显示或绘图仪绘图用于图形显示时，只要将高斯坐标原点平移至图幅左上角，将坐标顺时针旋转90，并考虑两种坐标的变换比例，即可实现由高斯坐标到屏幕坐标的变换 5.数据库坐标到屏幕坐标的变换和屏幕坐标到数据库坐标的变换 这两个变换是用来进行人机交互编辑并将编辑好的图形数据送回数据库9,土地信息系统中，如同计算机辅助设计一样存在着对图形缩放、平移、旋转、投影等一系列图形的几何变换问题这些变换的实质是对组成图形各点进行坐标变换 图形的平移变换只改变图形位置，不改变形状和大小图形的旋转变换用来改变图形的视角，变换后图形各部分间线性关系和角度关系不变，变换后直线长度不变图形的比例变换用来改变图形大小和形状投影变换比较复杂,是从一种投影方式转成另一种投影方式，其过程是一系列复杂的数学运算图形的几何变换,10,图5-2 图形的几何变换,11,（二）图幅接边,在对底图进行数字化时，由于图幅比较大或者使用小型数字化仪，难以将研究区域的底图以整幅的形式来完成，这时需要将整个图幅划分成几部分分别数字化。

数字化完成后，又要把相邻图幅拼起来，这就是图幅的接边问题 接边时应考虑常见的误差不因接边而明显扩大，接边处理的过程如下图：,12,(a)拼接前；(b)拼接中的边缘不匹配；(c)调整后的拼接结果,图5-3 图幅接边过程,13,1、逻辑一致性的处理,由于人工操作的失误，两个相邻图幅的空间数据库在接合处可能出现逻辑不一致，如一个多边形在一幅图层中具有属性A，而在另一幅图层中属性为B；同一线状地物(铁路，公路，单线河等)在相邻图幅中各部分的属性不一致此时，必须使用交互编辑的方法，使两相邻图幅各部分的属性相同，取得逻辑一致性图幅接边的步骤：,14,图幅接边前,图幅接边后,图5-5 逻辑一致性的处理,或,15,2、识别和检索相邻图幅,将待拼接的图幅数据按图幅进行编号，编号通常取位数，其中十位数表示拼幅时横向顺序，个位数表示拼幅时的纵向顺序在横向拼幅时将十位数相同图，按个位数顺序拼接；纵向拼幅时将个位数相同图，按十位数顺序拼接图5-4 图幅编号及图幅边缘数据的提取范围,16,3、相邻图幅边界点坐标数据的匹配,常用方法有： 平均法它是指将图形两边待接点的坐标均值作为接边后点的坐标该方法简单易行，适用于接边误差在精度允许范围内的各种直线、多义线类的接边处理； 强制法。

它是把一条待接边的待接点强制附和到另一条待接边的待接点上该方法主要用于用户能明显判断出那一条待接边比另一条待接边更准确、可靠、适合交互式的接边处理；,17,优化法：无论采用平均法还是强制法，在边界处都要产生一个拐点，如果测图无错误，此拐角应很小但是如果待接边明显是一条直线边（如建筑物、直线道路、围墙等），这个很小的拐角也会影响图形的美观，因此我们不但要在图边线上把两点接在一起，还要考虑到接边后的图边两端线段要在一条直线上，既要共点，也要共线总之，优化法就是分别找出两待接点的前一点P1和P2，连接这两点P1和P2与边界线求出一个交点P0，用P0的坐标分别代替原来的待接点坐标 考虑到接边工作的复杂性，一般主要采用强制法进行接边18,图5-6 图幅接边前后对照,19,4、相同属性多边形公共边界的删除,图5-7 相同属性多边形公共边界的删除与属性合并,将相同属性的两个或多个相邻图斑组织成一个图斑，即消除公共边界，并对共同属性进行合并对于合并后的属性表，除多边形的面积和周长重新计算外，其余属性保留其中之一图斑的属性即可20,图形常见错误检查,建立拓扑关系,多边形拓扑关系的建立,拓扑生成,点线拓扑关系的建立,（三）建立拓扑关系,21,拓扑生成,在进行图形数字化错误修改之前，首先要建立拓扑关系，以正确判别地物之间的空间关系。

构造拓扑关系可以生成弧的交点、定义构成多边形的弧，将标示号关联到相应的多边形，生成多边形这样可以帮助我们确定数字化数据中存在的某些错误22,图形常见错误,伪节点使一条完整的线变成两段（如图），造成伪节点的原因常常是没有一次录入完毕一条线一般来说一条线不应该被分割为两条线，但在现实世界中存在两条不同属性的线相连，因此伪结点并非全是错误的1.伪节点（Pseudo Node）,23,仅与一条弧相连的结点称为悬挂点与悬挂点相连的弧称为悬挂弧通常有两种情况：未及（undershoot）：一种数字化错误类型，导致弧段之间存在缝隙而未接合过伸（overshoot）：一种数字化错误类型，它导致弧段过长2.悬挂点（Dangle Node）,24,碎屑多边形（如图）一般由于重复录入引起，由于前后两次录入同一条线的位置不可能完全一致，造成了“碎屑”多边形3.“碎屑” 或“条带”多边形（Sliver Polygon）,25,不规则的多边形是由于输入线时，点的次序倒置或者位置不准确引起的在进行拓扑生成时，同样会产生“碎屑”多边形4.不规则的多边形（Weird Polygon）,26,5.多边形标识点（label）错误,多边形标示点错误通常有两种情况：一是多边形无标示点；一是多边形有多个标示点，如右图中(两个十字点)。

27,图5-8 数据化常见错误,28,Arcgis Workstation: ArcInfo中编辑处理数据,29,Arcgis Desktop: ArcMap中编辑处理数据,30,31,在图形修改完毕之后，就意味着可以建立正确的拓扑关系，拓扑关系可以由计算机自动生成，目前大多数GIS软件也都提供了完善的拓扑功能建立拓扑关系,32,点线拓扑关系的建立,弧段结点表,结点弧段表,N1,N2,N3,N1,N2,N3,N1,N2,N3,N4,N4,a1,a2,a2,a1,a3,a1,a2,a3,a4,33,多边形拓扑关系的建立,（1）链的组织：找出在链的中间相关(图5-9(1)而不是在端点相关(图5-9(2)的情况，自动切成新链；把链按一定顺序存储并编号图5-9 链的断开要求,34,（2）结点匹配：把一定限差内的链的端点作为一个结点，去掉在数据输入过程中形成的结点过交、悬挂线等现象，其坐标值取多个端点的平均值图5-10 结点匹配示意图,35,（3）检查多边形是否闭合：检查多边形是否闭合可以通过判断一条链的端点是否有与之匹配的端点来进行多边形不闭合的原因： 1）由于结点匹配限差的问题，造成应匹配的端点未匹配； 2）由于数字化误差较大，或数字化错误； 3）链本身就是悬挂链，不需参加多边形拓扑。

图5-11 多边形闭合的端点匹配,36,顺时针方向构多边形：指多边形是在链的右侧最靠右边的链：指从链的一个端点出发，在这条链的方向上最右边的一条链，实质上它也是左边最近链4）建立多边形,基本概念：,37,建多边形的算法与实例:,（1）从Pl结点开始，起始链定为P1P2；从P2点算起，P1P2最右边的链为P2P5；从P5算起，P2P5最右边的链为P5P1所以，形成的多边形为P1P2P5P1;（2）从P1结点开始,以P1P5为起始链，形成的多边形为P1P5P4Pl;（3）从Pl开始，以PlP4为起始链形成的多边形为PlP4P3P2P1;（4）这时Pl为结点的所有链均被使用了两次，因而转向下一个结点P2，继续进行多边形追踪，直至所有的结点取完共可追踪出五个多边形，即Al、A2、A3、A4、A538,（5）岛的判断,岛的判断即指找出多边形互相包含的情况图5-12 岛的判断与数据组织,39,如果数据是分层多次输入到数据库中，当不同图层数据叠合在一起时，往往会出现该重合的地方不重合的问题如将道路跟同样位置的地类边界叠合在一起，往往会出现该重合的地方不重合的问题，也可能出现一些很细小的多边形四）数据核对,防止这一现象的一种方法是在地图数字化跟踪之前，规定不同要素数字化的基本顺序，并且将数字化顺序靠后的其他图层上表示的不同要素，而在空间位置上是和数字化顺序靠前的图层的某些要素是重合的点、线不用重复数字化跟踪。

40,5.1.2对属性数据的处理 属性数据较为规范，适应于采用表格形式表示，所以许多LIS 都采用关系数据库管理系统管理属性数据41,5.2土地信息的空间分析,缓冲区分析叠加分析网络分析,42,5.2.1缓冲区分析,概念 缓冲区是指对点、线或面实体，按指定的条件，在其周围建立一定宽度范围的空间区域作为分析对象，这个区域称为缓冲区43,缓冲区的建立,线的缓冲区,面的缓冲区,原理：分别对每个顶点和每条线生成缓冲区，然后对这些缓冲区多边形进行叠置操作；,原理：首先生成多边形周长的缓冲区，然后与原始多边形进行叠置操作，多边形缓冲区有内外侧之分外缓冲区在面状地物的外围形成缓冲区,内缓冲区则在面状地物的内侧形成缓冲区44,图5-14 多边形的内外缓冲区,45,下面以线状地物为例简介线缓冲区的建立思路:,1、线的重采样：对线进行化简，以加快缓冲区建立的速度2、建立线缓冲区：的两边按一定的距离（缓冲距）绘平行线，并的端点处绘半圆，连成缓冲区多边形3、重叠处理：对缓冲区边界求交，并判断每个交点是出点还是入点，以决定交点之间的线段保留或删除,这样就可得到岛状的缓冲区建立线缓冲区就是生成缓冲区多边形，只需的两边按一定的距离（缓冲距）绘平行线，并的端点处绘半圆，就可连成缓冲区多边形。

46,对一条线（同一特征）所建的缓冲区有可能重叠，如下图这时需把重叠的部分去除在对多条线（多个特征）建立缓冲区时，可能会出现缓冲区之间的重叠这时需把缓冲区内部的线段删除，以合并成连通的缓冲区1)输入数据 (2)缓冲区操作 (3)重叠处理后的缓冲区,(1)输入数据 (2)缓冲区操作 (3)重叠处理后的缓冲区,47,缓冲区的应用,点缓冲区分析的应用：1)某地区有危险品仓库，要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围；2)公共设施（商场，邮局，银行，医院，车站，学校等）的服务半径;3)城市的噪音污染源所影响的一定空间范围；,线缓冲区分析的应用：1)修造一条铁路，要知道铁路两边30m所涉及的房屋及桥梁；2)铁路，公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的重要性等；3)交通线两侧所划定的绿化带；,面缓冲区分析的应用：1)修建一个飞机场需要定出周围一定范围内居民搬迁数等；2)大型水库建设引起的搬迁；3)制定自然保护区时，要求在距保护区一定范围内规定出禁止砍伐树木48,概念叠加分析，就是将具有相同坐标系统的多个空间要素对象的。