GIS空間資料結構的轉換方法有哪些？

RellyYang2022-06-17 04:23:35

向量資料結構

與

柵格資料結構

是GIS常用的兩種資料結構，兩種資料結構各具有不同的優點，在資料處理階段，經常要進行兩種資料結構的相互轉換。

分為

由向量向柵格的轉換

和

由柵格向向量的轉換

一、由向量向柵格的轉換

概念：

就是把點、線或面的向量資料，轉換成對應的柵格資料。這一過程稱為柵格化。柵格化可以分別針對點、線、面來進行，其中，點的柵格化是線和麵的柵格化的基礎。

要將向量資料的平面直角座標轉換成柵格資料以行和列表示的柵格座標，首先要建立向量資料的平面直角座標系和柵格行列座標系之間的對應關係。

（一）點的柵格化：

將向量座標透過函式關係式轉換成柵格單元行列值

（二）線的柵格化：

GIS中的線實體是由順次連線一組座標點形成的折線段表達的，所以，線的柵格化可以分解成組成折線的每一條線段的柵格化。對於每一條線段的柵格化，先使用點柵格化的方法，柵格化線段的兩個端點，然後用掃描線演算法柵格化線段中間的部分。

（三）面的柵格化：

（1）

基於弧段資料的柵格化：

基於弧段資料的柵格化是針對拓撲結構的向量資料進行柵格化的方法。其方法與線段柵格化類似。用掃描線演算法柵格化

（2）

基於多邊形資料的柵格化：

基於多邊形資料的柵格化是針對實體結構的多邊形向量資料柵格化的方法。這種方法的原理是以非拓撲的實體多邊形作為柵格化的處理單元，將一個多邊形的內部柵格單元賦予多邊形的屬性值。基於多邊形資料的柵格化方法包括：內點填充法、邊界代數法、包含檢驗法。

（i）內點填充法：

首先按照線的柵格化方法把多邊形的邊界柵格化，然後在多邊形的內部找一點作為內點，從該點出發，向外填充多邊形區域，直到邊界為止。

（ii）邊界代數法：

沿著多邊形實體的邊界環繞多邊形一圈，當向上環繞的時候，把邊界左邊一行中所有的柵格單元的數值都減去屬性值，當向下環繞的時候，把邊界左邊一行中所有的柵格單元的數值都加上屬性值，則多邊形外部的柵格正負數值抵消，而多邊形內部的柵格被賦予屬性值。

（iii）

包含檢驗法：對每個柵格單元，逐個判定其是否包含在某個實體多邊形之內，若包含在某個多邊形之內，則將多邊形的屬性值賦給該柵格單元。包含檢驗法實現的關鍵在於“點在多邊形內”的判定。

二、由柵格向向量的轉換

概念：

柵格資料結構向向量資料結構轉化又稱為向量化。由柵格向向量的轉換又分了兩種型別，

基於影象資料的向量化方法

和

柵格資料的向量化方法

（一）基於影象資料的向量化方法步驟

1 二值化：

先根據柵格資料建立一個閾值，再根據這個閾值將不同的資料灰度壓縮到2個弧度形成二值圖。

2 細化：

是消除線畫橫斷面柵格數的差異，使得每一條線只保留代表其軸線或周圍輪廓線位置的單個柵格的寬度。

細化又可分為“剝皮法”和“骨架法”兩大類。“剝皮法”實質是從曲線的邊緣開始，每一次剝掉等於一個柵格寬的一層，直到最後留下彼此連通的由單個柵格點組成的圖形。

3

跟蹤法：

是將細化處理後的柵格資料轉換為從節點出發的線段或閉合的線條，並以向量形式儲存線段的座標。

（二）柵格資料的向量化方法

1 首先在柵格資料中搜索多邊形邊界弧段相交處的節點位置

2 接著從搜尋出的節點裡任選一個作為起始跟蹤節點，順著柵格單元屬性值不同的兩個柵格單元之間進行多邊形邊界弧段的跟蹤，記錄每一步跟蹤的座標，直到另一個節點為止3最後將跟蹤得到的弧段資料連線組織成多邊形。