34 空间数据的处理理论部分的word版.docx
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34空间数据的处理理论部分的word版
第3章空间数据处理与可视化
GIS空间数据处理与可视化,实质就是如何将存贮在GIS数据库中的空间数据以可为人们视觉所感知的方式表现出来。
由于计算机中存贮的数据往往不能直接满足可视化的需求,因此可视化实际包含了空间数据的处理、符号化和地图的输出。
通过ArcGIS,您可以创建并编辑若干种数据。
您可以编辑存储在shapefile和地理数据库中的要素数据,也可以编辑各种表格形式的数据。
这包括点、线、面、文本(注记和尺寸)、多面体(multipatch)和多点。
您还可以通过拓扑和几何网络来编辑共享边和重叠几何。
3.4空间数据的处理
数据处理是针对数据本身的操作,不涉及内容的分析。
本节介绍数据的裁剪、拼接、提取等内容。
3.4.1数据裁剪
数据裁剪是从整个区域裁剪出需要的区域,以减少不必要的数据参与运算。
例如从贵州省地图数据中裁剪出黔东南州的数据。
1.矢量数据的裁剪
对于矢量数据的裁剪,这里以一个实例进行介绍。
现有数据“居民点”(海南省所有村庄的数据),剪切要素“陵水县边界”(陵水县域)。
欲使用陵水县边界从海南省村庄数据中剪切陵水县范围内的数据,具体操作步骤如下:
①启动ArcMap软件,打开海南省“居民点”和“陵水县边界”矢量数据,如图3.27所示。
图3.27待裁剪的数据和裁剪范围
②在ArcTooiBox中,选择“分析工具”|“提取分析”|“裁剪”命令,弹出“剪切”对话框,如图3.28所示。
图3.28“剪切”对话框
③在“输入要素”下拉列表框中输入要裁剪的数据要素“居民点”。
④在“裁剪要素”下拉列表框中输入裁剪范围数据文件“陵水县边界”。
⑤在“输出要素类”文本框中指定输出要素的路径和名称。
⑥“簇容限值”是可选项,用于确定容差的大小。
⑦单击“确定”按钮,执行裁剪操作。
裁剪得到的数据如图3.29所示。
图3.29裁剪操作结果
2.栅格数据的裁剪
栅格数据的裁剪原理和上述类似,其裁剪有多种方法,例如用已有矢量数据、圆形、矩形、多边形等进行裁剪。
下面将以实例讲解利用已有矢量数据和利用圆形来裁剪操作。
在裁剪操作之前,先在ArcMap中加载原始数据“海南遥感影像”栅格数据和“陵水县边界”矢量数据,加载的原始数据如图3.30所示。
图3.30原始数据
(1)利用已有矢量数据来裁剪
利用已有矢量数据进行裁剪可以得到自己想要范围(如行政边界)的数据,其操作步骤:
①在ArcToolBox中,选择“空间分析工具”(SpatialAnalystTool)|“提取分析”|“按掩膜提取”命令,弹出“按掩膜提取”对话框。
图3.31“按掩膜提取”对话框
②在“输入栅格”下拉列表框中单击旁边的打开文件按钮选择要裁剪的栅格图像“海南省遥感影像”。
③在“输入栅格或要素掩膜数据”下拉文本框中单击旁边的按钮,选择剪切的范围数据文件“陵水县边界”矢量数据。
④在“输入栅格”文本框中指定输出栅格的路径和名称,如图3.31所示。
⑤单击“确定”按钮,执行用掩膜提取操作。
掩膜提取操作完成后,ArcMap会自动添加提取后的数据,如图3.32所示
图3.32掩膜提取栅格结果
(2)利用圆的裁剪操作
如果在数据处理时需要的数据范围是一个圆形,这时就可以通过输入圆的范围方式来进行裁剪操作。
利用设定的圆进行裁剪操作和上述操作方法基本一致。
只需要在ArcToolBox中选择“空间分析工具”(SpatialAnalystTool)|“提取分析”|“按提取圆”命令,弹出“按圆提取”对话框,如图3.33所示。
在对话框中指定“输入栅格”、“中心点坐标”、“半径”、“输出栅格”、“提取区域”后,单击“确定”按钮即可执行操作。
图3.33“按圆提取”对话框
按圆提取栅格图像的结果如图3.34所示。
图3.34按圆提取栅格结果
3.4.2数据拼接
由于研究区域可能是一个非常大的范围,跨越了若干相邻数据,而空间数据是分幅存储的,因此要对这些相邻的数据进行拼接。
数据拼接是指将空间相邻的数据拼接成为一个完整的目标数据。
拼接的前提是矢量数据需要进行空间配准。
空间数据拼接是空间数据处理的重要环节,也是地理信息系统空间数据分析中经常需要进行的操作。
1.矢量数据的拼接
矢量数据的拼接操作需要在ArcToolBox中的数据管理工具集中选择相应的工具进行操作。
一般来说,对于矢量数据的拼接操作需要被拼接的数据具有同样的投影坐标信息,对于其属性结构则可以不同。
(1)追加
矢量数据的追加操作通常用于以某一矢量数据为基础,将其他的矢量数据追加到已有的数据中从而形成新的数据集。
使用追加工具,可将多个数据集中的新要素或其他数据添加至现有数据集。
该工具可将点、线、面要素类、表、栅格、栅格目录、注记要素类或尺寸要素类追加到现有的相同类型数据集中。
例如,可将多个表追加到现有表中,或将多个栅格追加到现有栅格数据集中,但是不能将线要素类追加至点要素类中。
将“陵水县边界”追加到“万宁市边界”矢量数据的具体操作步骤如下:
①启动ArcMap软件,打开海南省“万宁市边界”和“陵水县边界”矢量数据,如图3.35所示。
图3.35需拼接数据
②在ArcToolBox中,选择“数据管理工具”|“常规”|“追加”命令,弹出“追加”对话框。
图3.36“追加”对话框
③在“输入要素”文体框中选择输入的数据“陵水县边界”。
在“目标数据集”文本框中选择“万宁市边界”,如图3.36所示。
④指定输入要素的路径和名称,在方案类型中可以选择“TEST”或“NO_TEST”。
如果选择了TEST,则表示输入数据集的方案(字段定义)必须与目标数据集的方案相匹配,然后才能追加要素,否则会报告错误;如果选择了NO_TEST,则输入数据集的方案(字段定义)不必与目标数据集的方案相匹配。
⑤单击“确定”按钮,执行追加操作。
追加后数据的效果如图3.37所示。
图3.37追加后的数据
(2)合并
矢量数据的合并操作通常用于将多个矢量数据合并从而形成新的数据,其字段映射功能可以帮助使用者保留实际应用所需要的属性字段。
合并操作具体步骤如下:
①启动ArcMap软件,打开海南省“万宁市边界”和“陵水县边界”矢量数据,如图3.38所示。
图3.38需拼接数据
②在ArcToolBox中,选择“数据管理工具”|“常规”|“合并”命令,弹出“合并”对话框。
图3.39“合并”对话框
(2)在“输入数据集”文体框中选择输入“万宁市边界”和“陵水县边界”矢量数据。
(3)指定输入要素的途径和名称,可以设置字段映射,如图3.39所示。
(4)单击“确定”按钮,执行合并操作。
合并后两个数据的效果如图3.40所示。
图3.40合并后的数据
注意:
操作完后打开合并后数据的属性表,可以看到属性表一起被复制过来了,如图3.41所示。
图3.41合并后的数据属性表
2.栅格数据的拼接
栅格数据的拼接在实际应用中也非常普遍,其可以便捷地将两幅或者多幅在地域上相互邻接,而在数据存储格式化上相互分离的遥感图像、DEM数据等栅格结构的数据拼接在一起。
栅格数据的拼接也将以实例介绍,具体操作步骤如下:
①加载需要进行拼接的4幅海南遥感影像(栅格数据),如图3.42所示。
图3.42需要进行拼接的4幅栅格数据
②在ArcToolBox中,选择“数据管理工具”|“栅格”|“栅格数据集”|“镶嵌到新栅格”命令,弹出“镶嵌到新栅格”对话框。
③在输入栅格文体框中选择输入进行拼接的数据;在输出位置文体框中选择输出数据位置。
④在具有扩展名的栅格数据集名称文体框中,设置输出数据名称。
在栅格数据的空间参考文体框中,设置输出数据的坐标系统。
⑤在像素类型下拉列表框中,设置输入数据栅格的类型。
在像元文体框中,设置输入数据栅格的大小。
在波段数文体框中,设置输入数据的波段数,如图3.43所示。
⑥在镶嵌运算符下拉列表框中选择镶嵌重叠部分的方法,例如默认状态FIRST,表示重叠部分的栅格值取输入栅格窗口罗列的第一个数据的栅格值。
在镶嵌色彩映射表模式下拉列表中选择输入数据的色彩模式。
在默认状态下表示输入各数据的色彩将保持不变。
⑦单击“确定”按钮,执行镶嵌到新栅格操作。
图3.43“镶嵌到新栅格”对话框
镶嵌到新栅格操作结果如图3.44所示。
图3.44操作结果
3.4.3数据提取
数据提取是从已有数据属性表内容选择符合条件的数据而构成新的数据层。
可以通过设置SQL(StructuredQueryLanguage,结构化查询语言)表达式进行条件选择。
1.矢量数据的提取
如果某一天具体应用所需要的矢量数据在范围很大的数据集中,就需要首先将使用的数据从数据中提取出来。
例如从某一地区的数据集中提取某一具体地级市的矢量数据,下面以提取实例来介绍矢量数据的具体操作:
①在ArcToolbox中,选择“分析工具”|“提取分析”|“筛选”命令,弹出“筛选”对话框,如图3.45所示。
图3.45“筛选”对话框
②在“输入要素”下拉列表框中选择用于进行筛选的矢量数据。
③在“输出要素类”文体框键入输出数据的路径与名称。
④单击“表达式”文体框右边的按钮,弹出“查询构建器”对话框,设置SQL表达式,如图3.46所示。
⑤单击“验证”按钮,如果显示“已成功验证表达式”,则单击“确定”按钮,回到“筛选”对话框。
⑥单击“确定”按钮,完成矢量数据的提取操作。
图3.46“查询构建器”对话框
2.栅格数据的提取
栅格数据的提取操作可以从原栅格数据中提取满足某一条件的栅格数据的集合。
①在ArcToolBox中,选择“空间分析工具”(SpatialAnalystTool)|“提取分析”|“按属性提取”命令选项如图3.47所示。
图3.47“按属性提取”对话框
提示:
因为该功能是依据数据的属性进行提取,所以适用于具有属性表的栅格数据。
②在“输入栅格”下拉列表框中选择输入的矢量数据。
③单击“where子句(即条件语句)”文本框旁边的按钮,弹出“查询构建器”对话框,如图3.48所示,并设置SQL表达式。
图3.48查询构建器
④在“输出栅格”文本框中键入输出数据的路径与名称。
⑤单击“确定”按钮,执行提取条件。
操作结果如图3.49所示。
图3.49栅格数据原图(左),提取操作结果(右)
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