PAGEPAGE19第三章空間數(shù)據(jù)的輸入與處理學習目標·了解GIS的數(shù)據(jù)采集方式·掌握地圖數(shù)字化的方法、步驟·掌握地圖數(shù)據(jù)的各種處理方法·理解屬性數(shù)據(jù)編碼的深刻含義·了解空間數(shù)據(jù)壓縮處理方法及優(yōu)缺點數(shù)據(jù)輸入方式一、手工方式手工方式是通過手工在計算機終端上輸入數(shù)據(jù)，主要是鍵盤輸入。二、手扶跟蹤數(shù)字化方式手扶跟蹤數(shù)字化儀是一種圖形數(shù)字化設(shè)備，是常用的地圖數(shù)字化方式。三、掃描方式掃描儀是一種圖形、圖像輸入設(shè)備，可以快速地將圖形、圖像輸入計算機系統(tǒng)，是目前發(fā)展很快的數(shù)字化設(shè)備，已經(jīng)成為圖文通信、圖像處理、模擬識別、出版系統(tǒng)等方面的重要輸入設(shè)備。四、影像處理和信息提取方式影像處理和信息提取是從遙感影像上直接提取專題信息，影像處理技術(shù)包括幾何糾正、光譜糾正、影像增強、圖像變換、結(jié)構(gòu)信息提取、影像分類等。是目前技術(shù)水平下，一種十分有效的快速信息采集方式。五、數(shù)據(jù)通訊方式數(shù)據(jù)通訊是指在連網(wǎng)方式下，信息系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間以及與其他信息系統(tǒng)之間實現(xiàn)信息交流和信息共享的主要方式。Internet是目前世界上最大的計算機網(wǎng)絡(luò)和信息源，Internet上也有大量的有關(guān)地圖制圖學和地理信息系統(tǒng)的信息，能夠搜尋、檢索、顯示、保存有關(guān)地圖、地圖制圖學、數(shù)字制圖的信息以及綜合的地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的發(fā)展對地理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能提高，將起到極大的推動作用。第二節(jié)地圖數(shù)字化一、手扶跟蹤數(shù)字化1.數(shù)字化儀的組成數(shù)字化儀一般由感應(yīng)板（又叫數(shù)字化板）和定標器（又叫游標）兩部分組成，如圖3-1所示。手扶跟蹤數(shù)字化儀一般采用點方式、流方式和增量方式等。（1）點方式：是一種手控圖形數(shù)字化方式。每按下定標器的鍵，感應(yīng)板發(fā)送一對坐標數(shù)據(jù)到計算機。（2）流方式：是一種時控圖形數(shù)字化方式。數(shù)字化儀每隔一定的時間就向計算機發(fā)送坐標數(shù)據(jù)。（3）增量方式：是一種距控圖形數(shù)字化方式。當定標器在感應(yīng)板上移動某個距離（步長），計算機自動記錄經(jīng)過點的坐標。圖3-1手扶跟蹤數(shù)字化儀示意圖3.地圖數(shù)字化的操作步驟地圖數(shù)字化是地理數(shù)據(jù)采集的重要組成部分，一般包括以下幾個步驟：（1）讀圖和分層圖形數(shù)字化以前，首先對地圖上的圖形要素進行分類。每一類作為一個圖層，每一個圖層賦一個圖層名。（2）固定地圖在感應(yīng)板的有效區(qū)域內(nèi)平整地固定地圖，地圖在感應(yīng)板上的擺放方向不受限制，一般開始數(shù)字化后不再移動地圖。（3）輸入初始化參數(shù)包括數(shù)字化的閾值（數(shù)字化兩點間的最短距離）、圖幅四角點的理論坐標、圖幅長度和寬度、比例尺、地圖投影等。（4）設(shè)置與輸入控制點一旦設(shè)置好投影方式后，就需要設(shè)置與輸入控制點，它主要完成對輸入數(shù)據(jù)偏差的糾正。找到地圖上一些已知坐標的點，按下定標器的按鍵。一般應(yīng)用程序提示輸入數(shù)據(jù)，將圖上已知點的真實坐標輸入。應(yīng)該至少設(shè)置4個點，輸入的點越多，對圖幅數(shù)據(jù)糾正的越精確。（5）設(shè)置數(shù)字化參數(shù)數(shù)字化參數(shù)包括：①.自動封閉線模式。②.允許游標鎖定。③.數(shù)字化時光滑線。每數(shù)字化一條圖元時，系統(tǒng)會自動光滑這條線。④.設(shè)置數(shù)字化方式，如點方式、流方式等。（6）數(shù)字化參照預(yù)先設(shè)定的圖層及內(nèi)容，手持游標分別跟蹤點、線、多邊形等圖形，完成圖形矢量化。當數(shù)字化的圖形過大，超過感應(yīng)板上的有效范圍，需將地圖分幅數(shù)字化。一般將圖形按矩形分為上下兩幅或左右兩幅圖形，或者分為左上、右上、左下、右下四幅矩形圖形等。數(shù)字化時，首先對各個分幅矩形的范圍進行數(shù)字化，即對左下角、左上角，右上角、右下角進行數(shù)字化。經(jīng)過這樣處理后，就為圖形的拼接提供了參數(shù)和依據(jù)。（7）檢查和修改數(shù)字化錯誤通過屏幕或繪圖顯示，檢查線段缺失或多余、線段過長或過短、結(jié)點不匹配、懸掛節(jié)點等各種錯誤，并予以改正。二、掃描矢量化方法1.掃描儀工作原理掃描儀能夠捕捉各種地圖、照片、航空像片以及較薄物體的圖像信息。它是一種高精度的光電一體化產(chǎn)品，能通過光電器件將檢測到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再將電信號通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸?shù)接嬎銠C中處理。2.掃描數(shù)字化流程（1）工作方式掃描矢量化是利用掃描儀直接掃描原圖，以柵格形式存儲于圖像文件中（如*.TIF等），然后經(jīng)過矢量化轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)，存入到線文件或點文件中，再進行編輯、輸出。（2）矢量化流程掃描矢量化工作流程如圖3-3所示。將柵格圖像轉(zhuǎn)換為矢量地圖一般需要以下幾個步驟：①圖像二值化圖像二值化用于從原始掃描圖像到黑白二值圖像，通常將圖像上白色區(qū)域的柵格點賦值為0；而黑色區(qū)域為1，黑色區(qū)域?qū)?yīng)了要矢量化提取的地物，又稱為前景。②平滑圖像平滑用于去除圖像中的隨機噪聲，通常表現(xiàn)為斑點。③細化將一條線細化為只有一個像素寬，細化是矢量化過程中的重要步驟，也是矢量化的基礎(chǔ)。④鏈式編碼將細化后的圖像轉(zhuǎn)換成為點鏈的集合，其中每個點鏈對應(yīng)于一條弧段。⑤矢量線提取將每個點鏈轉(zhuǎn)化成為一條矢量線。每條線由一系列點組成，點的數(shù)目取決于線的彎曲程度和要求的精度。3.掃描矢量化操作步驟（1）掃描準備準備要數(shù)字化的原圖，最好為不易變形的聚酯薄膜圖，并把它正確裝入掃描儀。（2）掃描參數(shù)設(shè)置掃描參數(shù)的設(shè)置包括：?掃描模式的設(shè)置：掃描模式分二值、灰度和百萬種彩色等，對單色地圖一般采用二值或灰度掃描；對黑白航空像片或衛(wèi)星像片采用灰度掃描；對彩色地圖可采用灰度掃描或百萬種彩色掃描；對彩色航空像片或衛(wèi)星像片采用百萬種彩色掃描。?掃描分辨率的設(shè)置：根據(jù)掃描要求設(shè)定分辨率，一般采用300dpi，特殊需要可采用更高的分辨率。?針對一些特殊的需要，還可以調(diào)整亮度、對比度、色調(diào)等值。（3）圖形掃描掃描參數(shù)設(shè)置完畢后，進行圖形預(yù)覽，并設(shè)定掃描范圍，然后進行掃描。（4）圖像裝入進入輸入子系統(tǒng)，系統(tǒng)讀入該圖像的數(shù)據(jù)，并顯示在圖像數(shù)據(jù)的窗口內(nèi)。（5）采集控制點選擇系統(tǒng)的這一功能項時，系統(tǒng)會彈出一對話框，在此對話框中可設(shè)置投影、坐標單位。用鼠標采集控制點，控制點采集完成后，系統(tǒng)會提示輸入點的坐標，并計算誤差值。（6）分層矢量化分析掃描地圖，進行分層。選擇矢量化方式，在矢量化工具箱中點取相應(yīng)按鈕開始矢量化工作。（7）檢查和修改數(shù)字化錯誤將數(shù)字化后的矢量圖與原掃描圖像疊置，檢查數(shù)字化過程中出現(xiàn)的錯誤或誤差，并逐個予以改正。第三節(jié)地圖數(shù)據(jù)處理一、數(shù)據(jù)處理的概念和意義在地圖數(shù)字化過程中，不可避免地存在某些錯誤或與應(yīng)用目標的不一致性。例如數(shù)字化數(shù)據(jù)與使用格式不一致，各種數(shù)據(jù)來源的比例尺和投影不統(tǒng)一，各圖幅數(shù)據(jù)之間的不匹配等。必須經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，才能獲得凈化的數(shù)據(jù)文件，使存貯的數(shù)據(jù)符合規(guī)范化標準，數(shù)據(jù)形式便于進一步使用和分析的需要。所謂數(shù)據(jù)處理，就是對采集的各種數(shù)據(jù)，按照不同的方式方法對數(shù)據(jù)形式進行編輯運算，清除數(shù)據(jù)冗余，彌補數(shù)據(jù)缺失，形成符合用戶要求的數(shù)據(jù)文件格式。數(shù)據(jù)處理主要是針對數(shù)據(jù)本身完成的內(nèi)容，不涉及內(nèi)容的分析。因此，數(shù)據(jù)處理又稱數(shù)據(jù)形式的操作。數(shù)據(jù)處理是實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織管理的重要環(huán)節(jié)。簡而言之，數(shù)據(jù)處理的意義體現(xiàn)在以下幾方面：（1）數(shù)據(jù)處理是實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)有序化的必要過程。采集來的空間數(shù)據(jù)往往雜亂無章，只有經(jīng)過數(shù)據(jù)處理變得有序排列組合，才能在地理信息系統(tǒng)中使用。（2）數(shù)據(jù)處理是檢驗數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。地理數(shù)據(jù)的特點是量大和相互關(guān)系復(fù)雜。GIS對數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求很高，某些數(shù)據(jù)的虛假可能帶來巨大的錯誤和利益損失。因此在數(shù)據(jù)處理過程中通過精度測試和邏輯一致性檢驗，避免因錯誤的決策造成財產(chǎn)損失或人員傷亡。顯然，數(shù)據(jù)處理可以防患于未然，將很大一部分可能的錯誤預(yù)先避免。（3）數(shù)據(jù)處理是實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的關(guān)鍵步驟。建立數(shù)據(jù)庫費用較大，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少投入成本，避免資源浪費成為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要課題。數(shù)據(jù)處理正是實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的關(guān)鍵步驟，通過格式轉(zhuǎn)換，運用軟件系統(tǒng)以達到數(shù)據(jù)交互使用的目的。二、圖形坐標變換在GIS中，往往要對圖形進行平移、旋轉(zhuǎn)、縮小、放大等操作，其實質(zhì)是圖形的坐標變換。圖形坐標變換在數(shù)據(jù)處理中是重要內(nèi)容之一，下面介紹幾種常見的坐標變換方法。1.平移變換在一個直角坐標系上的點，可以通過原坐標值分別加上x,y的偏移量來得到點的平移。如圖3-4所示，設(shè)原來點P的坐標為(x,y)，新點P′相對的偏移量為(△x,△y)，那么平移后P′(x′,y′)由下式?jīng)Q定：可以用矢量方式來定義這一變換，令=(x,y)，′=(x′,y′),=(△x,△y),這樣便可寫成(x′,y′)=(x,y)+(△x,△y)或更簡練地寫成.圖3-4點的平移圖3-5旋轉(zhuǎn)變換2.旋轉(zhuǎn)變換使點P(ｘ，ｙ)環(huán)繞坐標原點轉(zhuǎn)動某個角度θ，從而獲得一個新點P′(x′,y′)的變換稱為旋轉(zhuǎn)變換，如圖3-5所示，其變換公式為：若將上式寫成矩陣形式則是：(x′,y’)=(x,y)〔〕其中，T=〔〕稱為旋轉(zhuǎn)變換矩陣。式中的θ角為轉(zhuǎn)角，無旋轉(zhuǎn)時，θ=0;逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，θ取正值；順時針方向旋轉(zhuǎn)時，θ取負值。若以任一點(x0,y0)為基準點逆時針旋轉(zhuǎn)角度θ，旋轉(zhuǎn)公式為：3.比例變換（圖形縮放）點可以通過對其P(x,y)坐標分別乘以各自的比例因子Sx和Sy來改變他們到坐標原點的距離，稱為比例變換。即比例變換也常稱為變比。定義S=〔〕，則用矩陣形式來重寫上式：(x’,y’)=(x,y)〔〕或P′=P·S若以任意一點（x0,y0）為中心點，則比例變換公式為：這里對圖形而言，當Sx=Sy=1時，則圖形沒有發(fā)生變化；當Sx=Sy>1時，圖形被放大；當Sx=Sy<1時，則圖形按比例縮?。划擲x≠Sy時，圖形發(fā)生變形。三、地圖投影變換當系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)取自不同投影的圖幅時，需要將一種投影的數(shù)字化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標數(shù)據(jù)。地圖投影轉(zhuǎn)換的方法有：（1）正解變換通過建立資料地圖的投影坐標數(shù)據(jù)到目標地圖投影坐標數(shù)據(jù)的嚴密或近似的解析關(guān)系式，直接由資料地圖投影坐標數(shù)據(jù)x,y轉(zhuǎn)換為目標投影的直角坐標X，Y。兩個不同投影平面場上的點可對應(yīng)寫成：X=f1(x,y)Y=f2（x,y）式中f1，f2為定域內(nèi)單值、連續(xù)的函數(shù)。（2）反解變換將資料地圖的投影坐標數(shù)據(jù)x,y反解出地理坐標φ，λ，然后再將地理坐標代入到目標地圖的投影坐標公式中，從而實現(xiàn)投影坐標的轉(zhuǎn)換。對前后兩種地圖投影，可分別有如下表達形式：x=f1(φ，λ)y=f2(φ，λ)X=f3(φ，λ)Y=f4(φ，λ)根據(jù)資料地圖的投影公式求反解，對前一投影則有：φ=φ(x,y)λ=λ(x,y)代入目標地圖的投影方程即有：X=f3[φ(x,y),λ(x,y)]Y=f4[φ(x,y),λ(x,y)]這就是地圖投影反解變換的數(shù)學模型。（3）數(shù)值變換如果不能確切判定資料地圖的投影公式和常數(shù)，可根據(jù)兩種投影在變換區(qū)內(nèi)的若干同名數(shù)據(jù)點，采用插值法、待定系數(shù)法等，實現(xiàn)由資料地圖投影到目標地圖投影的轉(zhuǎn)換。如下是利用兩平面直角坐標的高階多項式實施變換：X=a00+a10x+a20x2+a01y+a11xy+a02y2+a30x3+a21x2y+a12xy2+a03y3+…Y=b00+b10x+b20x2+b01y+b11xy+b02y2+b30x3+b21x2y+b12xy2+b03y3+…式中待定系數(shù)aij，bij可由若干已知點坐標求出。由于用多項式直接將資料地圖的直角坐標轉(zhuǎn)換為目標地圖的直角坐標均會含有誤差，且無法檢定，所以在具體實施變換時應(yīng)從計算方法上加以改進。四、圖幅拼接圖幅的拼接是在相鄰兩圖幅之間進行的，要將相鄰兩圖幅之間的數(shù)據(jù)集中起來，就要求相同實體的線段或弧段的坐標數(shù)據(jù)相互銜接，也要求同一實體的屬性碼相同。在相鄰圖幅的邊緣部分，由于原圖本身的誤差或數(shù)字化輸入的誤差，使得同一實體的線段或弧段的坐標數(shù)據(jù)不能互相銜接，因此，必須進行圖幅數(shù)據(jù)的邊緣匹配處理。圖幅拼接的步驟如下：1.邏輯一致性的處理由于人工操作的失誤，兩個相鄰圖幅的空間數(shù)據(jù)在接合處可能出現(xiàn)邏輯裂隙，如一個多邊形在一幅圖層中具有屬性A，而在另一幅圖層中有屬性B。此時，必須使用交互編輯的方法，使兩相鄰圖斑的屬性相同，取得邏輯一致性。2.識別和檢索相鄰圖幅將待拼接的圖幅數(shù)據(jù)按圖幅數(shù)據(jù)進行編號，編號有2位，其中十位數(shù)指示圖幅的橫向排序，個位數(shù)指示縱向排序，如圖3-6所示，并記錄圖幅的長寬標準尺寸。因此，當進行橫向圖幅拼接時，總是將十位數(shù)編號相同的圖幅數(shù)據(jù)收集在一起；進行縱向圖幅拼接時，是將個位數(shù)編號相同的圖幅數(shù)據(jù)收集在一起。其次，圖幅數(shù)據(jù)的邊緣匹配處理主要是針對跨越相鄰圖幅的線段或弧的，為了減少數(shù)據(jù)量，提高處理速度，一般只提取圖幅邊緣2厘米范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)作為匹配和處理的目標。同時要求圖幅內(nèi)空間實體的坐標數(shù)據(jù)已經(jīng)進行過投影轉(zhuǎn)換。31323321222223111213圖3-6圖幅編號及圖幅邊緣數(shù)據(jù)提取范圍3.相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配采用追蹤拼接法。追蹤拼接有4種情況，如圖3-7所示。只要符合下列條件，兩條線段或弧段即可匹配銜接：相鄰圖幅邊界兩條線段或弧段的左右碼各自相同或相反；相鄰圖幅同名邊界點坐標在某一允許值范圍內(nèi)（±0.5mm）。匹配銜接時是以一條弧或線段作為處理的單元，因此，當邊界點位于兩個結(jié)點之間時，必須分別取出相關(guān)的兩個結(jié)點，然后按照結(jié)點之間線段方向一致性的原則進行數(shù)據(jù)的記錄和存儲。圖3-7追蹤拼接法4.相同屬性多邊形公共邊界的刪除當圖幅內(nèi)圖形數(shù)據(jù)完全拼接后，相鄰圖斑會有相同屬性。此時，應(yīng)將相同屬性的兩個或多個相鄰圖斑組合成一個圖斑，即消除公共邊界，并對共同屬性進行合并（圖3-8所示）。圖3-8相同屬性多邊形公共邊界的刪除與屬性合并多邊形公共邊界線的刪除，可以通過構(gòu)成每一面域的線段坐標鏈，刪除其中共同的線段，然后重新建立合并多邊形的線段鏈表，如圖3-9所示。對于多邊形的屬性表，除多邊形的面積和周長需要重新計算外，其余屬性保留其中之一圖斑的屬性即可。圖3-9多邊形公共邊界的自動刪除五、圖形數(shù)據(jù)編輯空間數(shù)據(jù)輸入時會產(chǎn)生一些誤差，主要有：空間數(shù)據(jù)不完整、數(shù)據(jù)重復(fù)、位置不正確、空間數(shù)據(jù)變形等。因此，在大多數(shù)情況下，空間數(shù)據(jù)輸入后，必須進行檢核，然后才能進行交互式編輯。1.圖形數(shù)據(jù)編輯的步驟（1）利用系統(tǒng)的文件管理功能，把圖形數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存；（2）開窗顯示圖形，對照或套合原圖檢查數(shù)字化圖形錯誤之處；（3）數(shù)字化定位（利用軟件提供的功能找到數(shù)據(jù)庫中錯誤圖形的相應(yīng)數(shù)字化數(shù)據(jù)）和編輯修改；（4）將編輯好的圖形數(shù)據(jù)存儲到地圖數(shù)據(jù)庫中。2.常用的圖形編輯命令（1）增加數(shù)據(jù)：輸入點、線、面；復(fù)制點、線、面；（2）刪除數(shù)據(jù)：刪除點、線、面；（3）修改圖形位置數(shù)據(jù)：移動點、線、面；旋轉(zhuǎn)點、線、面；鏡像點、線、面；（4）修改圖形形狀數(shù)據(jù)：修改線上點、修改面域弧段上的點、延長或縮短線及面域弧段；（5）修改圖形參數(shù)（非空間數(shù)據(jù)）：修改點、線、面的顏色；修改點符號及點的高度、寬度和角度；修改線型及線寬；修改面填充符號。六、建立拓撲關(guān)系在圖形矢量化完成之后，對于大多數(shù)數(shù)字地圖而言需要建立拓撲，這樣可以避免兩次記錄相鄰多邊形的公共邊界，減少了數(shù)據(jù)冗余，同時有利于地圖的編輯和整飾。1.拓撲處理對數(shù)據(jù)的要求在建立拓撲關(guān)系的過程中，一些數(shù)字化輸入過程中的錯誤需要被改正，否則，建立的拓撲關(guān)系將不能正確地反映地物之間的關(guān)系。ESRI定義了判斷錄入圖形是否正確的6個準則，可以幫助發(fā)現(xiàn)拓撲錯誤。所有錄入的實體都能夠表現(xiàn)出來；沒有輸入額外的實體；所有的實體都在正確的位置上，并且其形狀和大小正確；所有具有連接關(guān)系的實體都已經(jīng)連上；所有的多邊形都有且只有一個標志點以識別它們；所有的實體都在邊界之內(nèi)。上述的準則，特別是⑤、⑥兩條，只是針對ESRI的ARC/INFO軟件而言，其他軟件由于具體實現(xiàn)的不同，可能會有差異。拓撲關(guān)系的建立是拓撲處理的核心。為了便于拓撲關(guān)系的建立，需要對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。當然前期工作做得比較好，后期的工作（如弧段編輯、剪斷等）就可以省掉，建立拓撲也得心應(yīng)手，基于這方面的原因，需做好以下幾點：（1）數(shù)字化或矢量化時，對結(jié)點處（幾個弧段的相交處）應(yīng)注意：一是使其斷開；二是盡量采用抓線頭或結(jié)點平差等軟件功能使其吻合，避免產(chǎn)生較大的誤差。使結(jié)點處盡量與實際相符，避免端點回折，不要產(chǎn)生超過1毫米長的無用短線段；（2）面域必須由封閉的弧段組成。盡量避免不閉合多邊形、偽結(jié)點、懸掛結(jié)點和“碎屑”多邊形等的出現(xiàn)。（3）將原始數(shù)據(jù)（線數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)為弧段數(shù)據(jù)，建立拓撲關(guān)系前，應(yīng)將那些與拓撲無關(guān)的線或弧段刪掉；（4）盡量避免多余重合的弧段產(chǎn)生。（5）進行拓撲查錯。查錯可以檢查重疊坐標、懸掛弧段、弧段相交、重疊線段，結(jié)點不封閉等是嚴重影響拓撲關(guān)系建立的錯誤。去除所有拓撲錯誤。2.拓撲關(guān)系的建立一般建立拓撲關(guān)系有手工建立和自動建立兩種方法：手工建立是人機交互操作的方式，用戶通過操作輸入設(shè)備（鼠標或鍵盤），在屏幕上依次指出構(gòu)成一個區(qū)域的各個弧段、一個區(qū)域包含了另外哪幾個區(qū)域、組成一條線路的各個線段等等；自動建立則是利用系統(tǒng)提供的拓撲關(guān)系自動建立功能，對獲取的矢量數(shù)據(jù)進行分析判斷，從而可以建立多邊形、弧段、結(jié)點之間的拓撲關(guān)系。自動建立網(wǎng)結(jié)構(gòu)元素的拓撲關(guān)系多采用弧段跟蹤法。首先，有原始線段數(shù)據(jù)建立弧段的鄰接關(guān)系，同時也確定了弧段與結(jié)點的關(guān)聯(lián)關(guān)系；其次，按一定規(guī)則（順時針或逆時針）沿弧段跟蹤形成閉合環(huán)（區(qū)域），同時記下每個區(qū)域的編號；第三，根據(jù)點是否在多邊形內(nèi)的判斷法則，依次找出區(qū)域與區(qū)域之間的嵌套關(guān)系。手工建立與自動建立拓撲關(guān)系的方法各有其優(yōu)勢和缺點。手工建立拓撲關(guān)系的方法操作復(fù)雜，工作量大，但對原始數(shù)據(jù)要求不嚴，修改是不必重復(fù)計算；自動建立拓撲關(guān)系的方法生成速度快，但對原始數(shù)據(jù)要求嚴，要求弧段結(jié)點匹配好?？臻g數(shù)據(jù)的壓縮處理一、數(shù)據(jù)壓縮的途徑利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來量化空間要素，隨著分辨率的提高，數(shù)據(jù)量不斷增加，不采用壓縮技術(shù)，會給系統(tǒng)在存儲空間和處理時間上帶來巨大壓力。此外，隨著處理空間數(shù)據(jù)的比例尺發(fā)生變化，同樣也存在數(shù)據(jù)壓縮的需要。所謂數(shù)據(jù)壓縮，就是從所取得的數(shù)據(jù)集合中抽出一個子集，這個子集作為一個新的數(shù)據(jù)源，在規(guī)定的精度范圍內(nèi)最好地逼近原集合，而又可能取得盡可能大的壓縮比?？臻g數(shù)據(jù)壓縮的主要對象是線狀要素中心軸線和面狀要素邊界數(shù)據(jù)。目前，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)壓縮的途徑主要有三種：（1）使用壓縮工具軟件壓縮將空間數(shù)據(jù)編輯成數(shù)據(jù)文件，運用壓縮軟件進行壓縮，這種方法簡單易學，原數(shù)據(jù)信息基本不丟失而且可以大大節(jié)省存貯空間，缺點是壓縮后的文件必須在解壓縮后才能使用。（2）原始數(shù)據(jù)的消冗處理將原數(shù)據(jù)通過某種算法去除多余數(shù)據(jù)，這種方法原數(shù)據(jù)信息不會丟失，得到的文件可以直接使用，缺點是技術(shù)要求高，工作量大，對冗余度不大的數(shù)據(jù)集合效用小。（3）篩選取點法按照某種方法，從原數(shù)據(jù)集合中抽取一個子集，在規(guī)定的精度范圍內(nèi)用數(shù)據(jù)子集代替數(shù)據(jù)全集。這種方法總是以信息損失為代價，換取空間數(shù)據(jù)容量的縮小。二、曲線矢量數(shù)據(jù)的壓縮1.間隔取點法每隔一規(guī)定的距離取一點，舍去那些離已選點較近的點，但首末點必須保留。這種方法可大量壓縮數(shù)字化使用連續(xù)方法獲取的點，和柵格數(shù)據(jù)矢量化而得到的點，但不一定能恰當?shù)乇Ａ舴较蛏锨曙@著變化的點。2.垂距法垂距法是按垂距的限差選取符合或超過限差的點。即利用曲線點序列中順序的3點，Pn-1,Pn,Pn+1,把Pn-1和Pn+1點相連，計算Pn點到Pn-1Pn+1線的垂距，并與規(guī)定的限差比較，以確定Pn點是取還是舍。3.偏角法偏角法是按偏角的限差選取符合或超過限差的點。即利用曲線點序列中順序的3點，Pn-1,Pn,Pn+1,把Pn-1和Pn+1點相連,計算Pn-1Pn與Pn-1Pn+1直線的夾角，并與規(guī)定的限差比較，以確定Pn點是取還是舍。垂距法和偏角法雖然不能同時考慮相鄰點間的方向和距離，且有可能舍去不該舍去的點，但比間隔取點法好。4.特征點篩選法特征點篩選法是通過篩選抽取曲線特征點，并刪除非特征點以實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。當要輸出該曲線時，通過調(diào)用曲線特征點數(shù)據(jù)，并經(jīng)內(nèi)插計算自動加密數(shù)據(jù)點與特征點相匹配，這樣就能輸出符合精度要求的一條完整曲線。這種數(shù)據(jù)壓縮方法步驟如下：（1）在給定曲線的起點和終點之間建立直線方程；（2）計算曲線上每一點與直線的垂直距離；（3）設(shè)置數(shù)據(jù)壓縮的垂距極差ε（被舍去點距離直線之間的最大偏差），若所有點的垂直距離均小于ε，那么舍去這些點；（4）若步驟（3）中條件不滿足，找出最大垂直距離的點作為保留點，將原曲線分成兩段曲線；（5）重復(fù)上述步驟，對他們進行遞歸操作，直到全部多余點被刪除。圖3-11曲線上特征點的篩選三、面域柵格數(shù)據(jù)的壓縮同樣精度下的一幅圖用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示比矢量結(jié)構(gòu)表示數(shù)據(jù)量要大的多，遙感數(shù)據(jù)、DTM數(shù)據(jù)等都屬于柵格數(shù)據(jù)，且柵格數(shù)據(jù)的分辨率與數(shù)據(jù)量之間呈平方指數(shù)率的函數(shù)關(guān)系。因此，柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)冗余問題不容忽視。柵格數(shù)據(jù)的壓縮方法是：通過壓縮編碼技術(shù)來消除冗余數(shù)據(jù)，例如采用鏈式編碼、游程編碼、塊式編碼、四叉樹編碼等，使柵格數(shù)據(jù)冗余大大降低，同時也提高了某些圖形操作的效率。此外，隨著數(shù)據(jù)存貯硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，大容量高速記錄介質(zhì)物美價廉，適應(yīng)性強，大大減輕了數(shù)據(jù)冗余對計算機系統(tǒng)的壓力。第五節(jié)屬性數(shù)據(jù)輸入與編輯屬性數(shù)據(jù)是描述空間實體特征的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)主要用來描述實體要素的類別、級別等分類特征和其他質(zhì)量特征。屬性數(shù)據(jù)的內(nèi)容有時直接記錄在矢量或柵格數(shù)據(jù)文件中，有時則單獨輸入數(shù)據(jù)庫存儲為屬性文件，通過關(guān)鍵碼與圖形數(shù)據(jù)相聯(lián)系。一、屬性數(shù)據(jù)的錄入與編輯屬性數(shù)據(jù)的錄入與編輯一般是在屬性數(shù)據(jù)處理模塊中進行的。文檔數(shù)據(jù)資料的錄入一般是通過鍵盤直接鍵入數(shù)據(jù)文件或?qū)傩詳?shù)據(jù)庫。也可以將另一個數(shù)據(jù)庫中的有關(guān)數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)綄傩詳?shù)據(jù)庫中。但為了建立屬性描述數(shù)據(jù)與幾何圖形的聯(lián)系，通常需要在圖形編輯系統(tǒng)中設(shè)計屬性數(shù)據(jù)的編輯功能，主要是將一個實體的屬性數(shù)據(jù)直接連接到相應(yīng)的幾何目標上，這項工作可在數(shù)字化及建立圖形拓撲關(guān)系的同時或之后，對照一個幾何目標直接輸入屬性數(shù)據(jù)，并可對數(shù)據(jù)進行修改、刪除、拷貝等編輯操作。二、屬性數(shù)據(jù)編碼的原則對于直接記錄到矢量或柵格數(shù)據(jù)文件中的屬性數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)錄入前，必須先對其進行編碼，將各種屬性數(shù)據(jù)變?yōu)橛嬎銠C可以接受的數(shù)字或字符形式，便于GIS存儲管理。屬性數(shù)據(jù)編碼一般要基于以下原則：（1）編碼的系統(tǒng)性和科學性。編碼系統(tǒng)在邏輯上必須滿足所涉及學科的科學分類方法，以體現(xiàn)該類屬性本身的自然系統(tǒng)性。另外，還要反映出同一類型中不同的級別特點。一個編碼系統(tǒng)能否有效運