行于x轴,格网的列平行于y轴。P为制图要素的任意一点,则该点在矢量和栅格数据中分别表示为(x, y)和(I, J),由图4.5可知其转换公式为
??Y0?Y?I?1???DY???? ??J?1??X?X0??DX?????(4.1)
式中,DX、DY分别表示一个栅格的宽和高,栅格通常为正方形,DX = DY,??表示取整。
(2)线对象的栅格化
在矢量数据中,曲线是用折线来逼近的。这里只需说明直线是如何被栅格化的,并介绍其中两种比较主要的转换方法即八方向栅格化(图4.6)和全路径栅格化(图4.7)。
① 八方向栅格化
这种方法的特点是在保持方向连通的前提下,栅格影像看起来最细,在每行或每列上,只有一个像元被“涂黑”。
设1和2为一条直线段的两个端点,其坐标分别为(X1, Y1),(X2, Y2)。具体实现步骤为: (a)按上述点的栅格化方法,确定端点1和2所在的行列号(I1, J1)及(I2, J2),并将它们涂黑;
(b)求出这两点位置的行数差和列数差;
如果行数差大于列数差,则逐行求出本行中心线与过这两点的直线的交点
Y?Y中心线
X?(Y?Y1)?m?X1
(4.2)
其中,m?X2?X1。然后按照(4.1)式将其所在的栅格涂黑。
Y2?Y1如果行数差小于等于列数差,则逐列求出本列中心线与过这两个端点的直线的交点
X?X中心线 Y?(X?X1)?m??Y1
(4.3)
其中,m??Y2?Y1。同样按照(4.1)式将交点所在的栅格涂黑。
X2?X1② 全路径栅格化
全路径栅格化是按行计算起始列号和终止列号(或按列计算起始行号和终止行号)的方法,如图4.7所示。基于矢量的首末点和倾角?的大小,可以在带内计算出行号或列号(Ia Ie或Ja Je): 当X2?X1<Y2?Y1时,计算行号Ia、Ie;
当
X2?X1≥Y2?Y1时,计算列号Ja、Je。
≥Y2?Y1时的计算过程。
下面给出
X2?X1设当前处理行为第I行,像元边长为l,转换步骤为: (a)计算矢量倾角?的正切
tan??(Y2?Y1)/(X2?X1) (b)计算起始列号Ja Ja??((c)计算终止列号Je Je??(?Y0?i?m?Y1??x1?x0)/m??1
tan???(4.6) (4.4)
?Y0?(i?1)?m?Y1??x1?x0)/m??1
tan???(4.5)
(d)将第I行从Ja列开始到Je列为止的中间所有像元“涂黑”;
(e)若当前处理行不是终止行,则把本行终止列号Je作为下行的起始列号Ja,行号i增加1,并转到第一步,计算矢量倾角?的正切;否则本矢量段栅格化过程结束。
需要注意的是,需将矢量段首点和末点所在的栅格列号分别作为第一行的Ja和最后一行的Je的限制条件,以免使栅格影像变长失真;当首、末点的行号相同时,则直接在首、末两点Ja与Je间涂黑;若Y2>Y1,则需将首、末点号互换再利用上述步骤进行栅格化。 (3)面对象的栅格化
矢量格式的面对象向栅格格式转换又称为多边形填充,即在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编码,形成类似图4.4的栅格数据阵列。主要的算法如下: ① 内部点扩散算法
该算法由每个多边形一个内部点(种子点)开始,向其八个方向的邻点扩散,判断各个新加入点是否在多边形边界上。如果在边界上,则该新加入点不作为种子点,否则把非边界点的邻点作为新的种子点与原有种子点一起进行新的扩散运算,并将该种子点赋以该多边形的编号,重复上述过程直到所有种子点填满该多边形并遇到边界停止为止。 ② 复数积分算法
复数积分算法的实质是对全部栅格阵列逐个栅格单元地判断该栅格归属的多边形编码,判别方法是由待判点对每个多边形的封闭边界计算复数积分,对某个多边形,如果积分值为2?r,则该待判点属于此多边形,赋以多边形编号,否则在此多边形外部,不 属于该多边形。 ③ 射线算法
射线算法可逐点判断数据栅格点在某多边形之外或在多边形内,由待判点向图外某点引射线,判断该射线与某多边形所有边界相交的总次数,如相交偶数次,则待判点在该多边形外部,如为奇数次,则待判点在该多边形内部(图4.8)。 ④ 扫描算法
扫描算法是射线算法的改进,将射线改为沿栅格阵列或行方向的扫描线,判断与射线算法相似。该算法省去了计算射线与多边形边界交点的大量运算,提高了效率。
⑤ 边界代数算法
边界代数算法(Boundary Algebra Filling,BAF)是边界代数多边形填充算法的简称,也称炸弹算法。它是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法,图4.10表示转换单个多边形的情况,多边形编号为a,模仿积分求多边形区域面积的过程,初始化的栅格阵列各栅格值为零,以栅格行列为参考坐标轴,由多边形边界上某点开始顺时针搜索边界线,当边界上行时(图4.10(a)),位于该边界左侧的具有相同行坐标的所有栅格被减去a;当边界下行时(图4.10(b)),该边界左边(前进方向看为右侧)所有栅格点加一个值a,边界搜索完毕则完成了多边形的转换。
3、数字地球中的关键技术?
答:1、信息高速公路和计算机宽带高速网
一个数字地球所需要的数据已不能通过单一的数据库来存贮,而需要由成千上万的不同组织来维护。这意味着参与数字地球的服务器将需要由高速网络来连接。
2、高分辨率卫星影像
本世纪的遥感卫星影像,在卫星遥感问世的20多年分辨率已经有了飞快的提高,这里所说的分辨率指空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。空间分辨率指影像上所能看到的地面最小目标尺寸,用像元在地面的大小来表示。光谱分辨率指成像的波段范围,分得愈细,波段愈多,光谱分辨率就愈高。细分光谱可以提高自动区分和识别目标性质和组成成分的能力。时间分辨率指重访周期的长短。
3、空间信息技术与空间数据基础设施
空间信息是指与空间和地理分布有关的信息,空间信息用于地球研究即为地理信息系统。
当人们在数字地球上,进行处理、发布和查询信息时,将会发现大量的信息都与地理空间位置有关。因此,国家空间数据基础设施是数字地球的基础。
国家空间数据基础设施主要包括空间数据协调管理与分发体系和机构,空间数据交换网站、空间数据交换标准及数字地球空间数据框架。 4、大容量数据存贮及元数据
数字地球将需要存贮1015字节的(Quadrillions)信息。另一方面,为了在海量数据中迅速找到需要的数据,元数据(metadata)库的建设是非常必要的,它是关于数据的数据,通过它可以了解有关数据的名称、位置、属性等信息,从而大大减少用户寻找所需数据的时间。 5、科学计算
地球是一个复杂的巨系统,地球上发生的许多事件,变化和过程又十分复杂而呈非线性特征,时间和空间的跨度变化大小不等,差别很大,只有利用高速计算机,我们今日和跨世纪的未来,才有能力来模拟一些不能观测
到的现象。利用数据挖掘(Data Mining)技术,我们将能够更好地认识和分析所观测到的海量数据,从中找出规律和知识。科学计算将使我们突破实验和理论科学的限制,建模和模拟可以使我们能更加深入地探索所搜集到的有关我们星球的数据。 6、可视化和虚拟现实技术
可视化是实现数字地球与人交互的窗口和工具,没有可视化技术,计算机中的一堆数字是无任何意义的。
数字地球的一个显著的技术特点是虚拟现实技术。虚拟现实技术为人类观察自然,欣赏景观,了解实体提供了身临其境的感觉。
Arcgis软件中将栅格数据矢量化得过程? 答: