四、量与栅格数据结构的比较优点：矢量数据结构：便于面向现象（土壤类、土地利用单元等）的数据表示数据结构紧凑、穴余度低有利于网络分析图形显示质量好、精度高数据结构复杂软件与硬件的技术要求比较高多边形叠合分析比较困难显示与绘图分析比较困难显示与绘图成本比较高数据结构简单空间分析和地理现象的模拟均比较容易有利于与遥感数据的匹配应用和分析输出方法快速，成本比较低廉图形数据量大投影转换比较困难栅格地图的图形质量比较低些现象识别的效果不如失量方法
四、矢量与栅格数据结构的比较 优点：矢量数据结构：便于面向现象（土壤类、土地利用单元等）的数据表示 数据结构紧凑、冗余度低 有利于网络分析 图形显示质量好、精度高 数据结构复杂 软件与硬件的技术要求比较高 多边形叠合分析比较困难 显示与绘图分析比较困难 显示与绘图成本比较高 数据结构简单 空间分析和地理现象的模拟均比较容易 有利于与遥感数据的匹配应用和分析 输出方法快速，成本比较低廉 图形数据量大 投影转换比较困难 栅格地图的图形质量比较低些 现象识别的效果不如矢量方法
第3章空间数据的获取与处理第一节空间数据的获取空间数据获取一一地理信息系统建设首先要进行的任务它可以有多种实现方式：包括数据转换、遥感数据处理以及数字测量等等，其中已有地图的数字化录入，是目前被广泛采用的手段，也是最耗费人力资源的工作。一、野外数据采集1、对于大比例尺的城市地理信息系统而言，野外数据采集可能是一个主要手段。2、野外数据采集涉及到地形测量的整套技术和生产工艺，详细内容请参阅地形测量的有关教程。测量的仪器：平板测量（1）全站仪（电子平板）测量（2）GPS测量在图形数据录入完毕后，需要进行各种处理，包括坐标变换、拼接等等。其中最重要的是建立拓扑关系，在拓扑建立过程中，需要先对各种错误修改，二、地图数字化随着技术的发展，人们对地图的要求进一步提高，由于传统纸地图效率、速度和精度很低，因此难以适应现代和未来科技发展。而通过GIS工具，可以把纸地图经过一系列处理而转换成可以在屏幕上显示的电子化地图，可以满足人么使用地图的新的要求。1、矢量化电子地图当纸地图经过计算机图形图象系统光一电转换量化为点阵数字图象，经图象处理和曲线失量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件，这种与纸地图相对应的计算机数据文件称为失量化电子地图
第 3 章 空间数据的获取与处理 第一节 空间数据的获取 空间数据获取——地理信息系统建设首先要进行的任务 它可以有多种实现方式： 包括数据转换、遥感数据处理以及数字测量等等，其中已有地图的数字化录 入，是目前被广泛采用的手段，也是最耗费人力资源的工作。 一、野外数据采集 1、对于大比例尺的城市地理信息系统而言，野外数据采集可能是一个主要手 段。 2、野外数据采集涉及到地形测量的整套技术和生产工艺，详细内容请参阅地 形测量的有关教程。 测量的仪器： 平板测量 （1）全站仪（电子平板）测量 （2）GPS 测量 在图形数据录入完毕后，需要进行各种处理，包括坐标变换、拼接等等。其中 最重要的是建立拓扑关系，在拓扑建立过程中，需要先对各种错误修改， 二、地图数字化 随着技术的发展，人们对地图的要求进一步提高，由于传统纸地图效率、速 度和精度很低，因此难以适应现代和未来科技发展。 而通过 GIS 工具，可以把纸地图经过一系列处理而转换成可以在屏幕上显示 的电子化地图，可以满足人么使用地图的新的要求。 1、矢量化电子地图 当纸地图经过计算机图形图象系统光一电转换量化为点阵数字图象，经图象 处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统 显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件，这种与纸地 图相对应的计算机数据文件称为矢量化电子地图
这种地图工作时需要有应用软件和硬件系统的支撑。对失量化地图的操作是以人机交互方式，通过GIS应用软件对硬件设备的控制来实现的。2、失量电子地图与纸地图相比有如下优点：（1）计算距离和标注地名符号快速准确；（2）可对地图局部放大、全图缩小和移动显示、漫游功能很强：（3）分层显示地图（当对地图上各种信息分不同层归类存放后，则可以显示某些层，关闭不显示的层）；（4）可以以图元为单位进行信息编辑修改，人机交互画线标注符号文字，删除地图上多余的信息。（5）可以通过计算机网络进行电子地图传递，提供信息共享，传递的速度快，保密性强。（6）如果能有效解决地图符号自动分割和识别问题，则能实现地图的智能矢量化。这里智能化是指自动矢量化和自动标注符号，最佳路径优化选择和自动跟踪目标等。3、矢量电子地图与点阵电子地图图像相比的优点（1）相同信息量下前者的文件相对要小得多，图越复杂表现越明显；（2）前者可对所有图元分层显示，后者只能做到对整图某区域（矩形区）的开窗显示控制。（3）前者可以以图元为单位进行信息编辑修改删除，人机交互画线标注符号文字。后者只能以像素为基本单位进行拷贝、移动或删除，即它的编辑功能很差。4、地图数字化的方式（1）手扶化仪数字化尽管手扶跟踪数字化工作量非常繁重，但是它仍然是目前最为广泛采用的将已有地图数字化的手段利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标。其具体的输入方式与地理信息系统软件的实现有关，另外一些GIS系统也支持用数字化仪输入非空间信息，如等高线的高度、地物的编码数值等等。手扶跟踪数字化仪是通过相关接口与计算机进行连接的，为了能够进行正确
这种地图工作时需要有应用软件和硬件系统的支撑。对矢量化地图的操作是 以人机交互方式，通过 GIS 应用软件对硬件设备的控制来实现的。 2、矢量电子地图与纸地图相比有如下优点： （1）计算距离和标注地名符号快速准确； （2）可对地图局部放大、全图缩小和移动显示、漫游功能很强； （3）分层显示地图（当对地图上各种信息分不同层归类存放后，则可以显 示某些层，关闭不显示的层）； （4）可以以图元为单位进行信息编辑修改，人机交互画线标注符号文字， 删除地图上多余的信息。 （5）可以通过计算机网络进行电子地图传递，提供信息共享，传递的速度 快，保密性强。 （6）如果能有效解决地图符号自动分割和识别问题，则能实现地图的智能 矢量化。这里智能化是指自动矢量化和自动标注符号，最佳路径优化选择和自动 跟踪目标等。 3、矢量电子地图与点阵电子地图图像相比的优点 （1）相同信息量下前者的文件相对要小得多，图越复杂表现越明显； （2）前者可对所有图元分层显示，后者只能做到对整图某区域（矩形区） 的开窗显示控制。 （3）前者可以以图元为单位进行信息编辑修改删除，人机交互画线标注符 号文字。后者只能以像素为基本单位进行拷贝、移动或删除，即它的编辑功能很 差。 4、地图数字化的方式： （1）手扶化仪数字化 尽管手扶跟踪数字化工作量非常繁重，但是它仍然是目前最为广泛采用的将 已有地图数字化的手段。 利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标。 其具体的输入方式与地理信息系统软件的实现有关，另外一些 GIS 系统也支 持用数字化仪输入非空间信息，如等高线的高度、地物的编码数值等等。 手扶跟踪数字化仪是通过相关接口与计算机进行连接的，为了能够进行正确
的数据发送和接收，为了保证数据录入的正确，必须设置数字化软件的参数和数字化仪的一致。在进行数字化前，首先要确定需要数字化哪些信息，在目前由于大多数GIS软件对空间数据采用分层管理，所以要确定输入哪些图层，以及每个图层包含的具体内容。另外，由于数字化过程不可能一次完成，在两次输入之间地图的位置可能相对于数字化板发生错动，这样前后两次录入的坐标就会偏移或旋转。在每次录入之前，先输入至少三个定位点，或称为注册点，这些点相对于地图的位置是固定的，这样两次输入的内容就可以根据定位点坐标之间的关系进行匹配。（2）扫描失量化由于手扶跟踪数字化需要大量的人工操作，使得它成为以数字为主体的应用项目瓶颈。扫描技术的出现无疑为空间数据录入提供了有力的工具。在扫描后处理中，需要进行栅格转失量的运算，一般成为扫描失量化过程。扫描失量化可以自动进行，但是扫描地图中包含多种信息，系统难以自动识别分辨，这使得完全自动矢量化的结果不那么“可靠”，所以在实际应用中，常常采用交互跟踪失量化，或者成为半自动量化。5、将栅格图像转换为矢量地图一般需要以下一系列步骤（1）图像二值化（Threshold）图像二值化用于从原始扫描图像计算得到黑白二值图像（BinaryImage）通常将图像上的白色区域的栅格点赋值为0；而黑色区域为1，黑色区域对应了要失量化提取的地物，又称为前景。（2）平滑图像平滑用于去除图像中的随机噪声，通常表现为斑点。（3）细化细化将一条线细化为只有一个像素宽，细化是矢量化过程中的重要步骤，也是量化的基础。（5）链式编码链式编码将细化后的图像转换成为点链的集合，其中每个点链对应于一条弧
的数据发送和接收，为了保证数据录入的正确，必须设置数字化软件的参数和数 字化仪的一致。 在进行数字化前，首先要确定需要数字化哪些信息，在目前由于大多数 GIS 软件对空间数据采用分层管理，所以要确定输入哪些图层，以及每个图层包含的 具体内容。 另外，由于数字化过程不可能一次完成，在两次输入之间地图的位置可能相 对于数字化板发生错动，这样前后两次录入的坐标就会偏移或旋转。 在每次录入之前，先输入至少三个定位点，或称为注册点，这些点相对于地 图的位置是固定的，这样两次输入的内容就可以根据定位点坐标之间的关系进行 匹配。 （2）扫描矢量化 由于手扶跟踪数字化需要大量的人工操作，使得它成为以数字为主体的应用 项目瓶颈。扫描技术的出现无疑为空间数据录入提供了有力的工具。 在扫描后处理中，需要进行栅格转矢量的运算，一般成为扫描矢量化过程。 扫描矢量化可以自动进行，但是扫描地图中包含多种信息，系统难以自动识 别分辨，这使得完全自动矢量化的结果不那么“可靠”， 所以在实际应用中，常常采用交互跟踪矢量化，或者成为半自动矢量化。 5、将栅格图像转换为矢量地图一般需要以下一系列步骤 （1）图像二值化（Threshold） 图像二值化用于从原始扫描图像计算得到黑白二值图像（Binary Image), 通常将图像上的白色区域的栅格点赋值为 0；而黑色区域为 1，黑色区域对应了 要矢量化提取的地物，又称为前景。 （2）平滑 图像平滑用于去除图像中的随机噪声，通常表现为斑点。 （3）细化 细化将一条线细化为只有一个像素宽，细化是矢量化过程中的重要步骤，也 是矢量化的基础。 （5）链式编码 链式编码将细化后的图像转换成为点链的集合，其中每个点链对应于一条弧
段。（6）矢量线提取将每个点链转化成为一条矢量线。每条线由一系列点组成，点的树木取决于线的弯曲程度和要求的精度。三、摄影测量摄影测量在我国基本比例尺图生产中起了关键作用，我国绝大部分1：1万和1:5万基本比例尺地形图使用摄影测量方法。同样，在GIS空间数据采集的过程中，随着数字摄影测量技术的推广，亦将起越来越重要的作用。四、遥感图像处理五、属性数据处理一般采用键盘输入，输入的方式有两种：1、对照图形直接输入2、预先建立属性表输入属性，或从其他统计数据库中导入属性，然后根据关键字与图形数据自动联接。第二节空间数据的处理数据处理包括：1、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、投影转换和辐射纠正等，以解决空间数据的几何配准，2、数据重构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、格式变换、类型替换等，以解决空间数据在结构、格式和类型上的统一，实现多源和异构数据的联接与融合。3、数据提取
段。 （6）矢量线提取 将每个点链转化成为一条矢量线。每条线由一系列点组成，点的树木取决于 线的弯曲程度和要求的精度。 三、摄影测量 摄影测量在我国基本比例尺图生产中起了关键作用,我国绝大部分 1:1 万和 1:5 万基本比例尺地形图使用摄影测量方法。 同样，在 GIS 空间数据采集的过程中，随着数字摄影测量技术的推广，亦将起 越来越重要的作用。 四、遥感图像处理 五、属性数据处理 一般采用键盘输入，输入的方式有两种： 1、对照图形直接输入 2、预先建立属性表输入属性，或从其他统计数据库中导入属性，然后根据 关键字与图形数据自动联接。 第二节 空间数据的处理 数据处理包括： 1、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、投影转换 和辐射纠正等，以解决空间数据的几何配准。 2、数据重构 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、格式变换、 类型替换等，以解决空间数据在结构、格式和类型上的统一，实现多源和异构数 据的联接与融合。 3、数据提取