二、栅格数据的取值方法
栅格数据的取得,可在专题地图上均匀地划分网格(相当于将一透明方格纸覆盖在地图上),每一单位格子覆盖部分的属性数据便成为图中各点的值,最后形成栅格数字地图文件如图 3-7 所示。也可以用数字化仪跟踪,得到矢量结构数据后再转换为网格结构,或用扫描数字化方法,逐步扫描专题地图,将扫描数据重采样和再编码得到栅格数据文件。
栅格数据的获取需尽可能保持原图或原始数据的精度。在决定代码时尽可能保持地表的真实性,保证最大的信息容量。在图 3-8 中的网格覆盖后, 常常会在同一格子下对应了几种不同的属性值,而每一个单元只能取一个值,在这种情况下,有不同的取值方法:
中心点法:用处于栅格中心处的地物类型或现象特性决定栅格代码。为了寻找中心的方便,覆盖使用的网格常常使交点与网格单元的中心对准,这时读数据只考虑网格交点所对应地图上的值,因此中心点法也可以叫做“网格交点归属法”。如图 3-8A 成为:
1 |
1 | 2 | 2 | 2 |
---|---|---|---|---|
1 |
1 | 2 | 3 | 3 |
3 |
3 | 3 | 3 | 3 |
此法常用于具有连续分布特性的地理要素,如降雨量分布、人口密度图等。
面积占优法:以占栅格最大的地物类型或现象特征决定栅格单元的代码。如图 3-8B 用这种取值方法得到:
1 |
1 | 2 | 2 | 2 |
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1 |
1 | 1 | 3 | 3 |
3 |
3 | 3 | 3 | 3 |
面积占优法最适合分类较细、地物类别斑块较小的情况。
长度最占优法:当覆盖的格网过中心部位时,横线占据该格中的大部分长度的属性值定为该栅格单元的代码。如图 3-8C 格网线覆盖时,格网横线放在行中心线上,格网竖线不变,此图为:
1 |
1 | 2 | 2 | 2 |
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1 |
1 | 1 | 3 | 3 |
3 |
3 | 3 | 3 | 3 |
重要性法:根据栅格内不同地物的重要性,选取最重要的地物类型决定相应的栅格单元代码。这种方法对于特别重要的地理实体,其所在区域尽管面积很小或不在中心,也采取保留的原则,如稀有金属矿产区域等,因此图3-8B 便成为:
1 |
1 | 2 | 2 | 2 |
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1 |
1 | 3 | 3 | 3 |
3 |
3 | 3 | 4 | 3 |
重要性法常用于具有特殊意义而面积较小的地理要素,特别是具有点、线状分布的地理要素,如城镇、交通枢纽、河流水系等。
为了逼近原图或原始数据精度,除了采用上述几种取值方法外,还可以采用缩小单个栅格单元的面积,即增加栅格单元总数的方法,这样行列数也相应增加,每个栅格单元可代表更为精细的地面矩形单元,混合单元减少, 可以大大提高量算的精度,更接近真实形态,表现更细小的地物类型。然而
增加栅格个数、提高精度的同时也带来了一个严重的问题,那就是数据量的大幅度增加,数据冗余严重。为了解决这一矛盾,现已发展了一系列栅格数据压缩编码方法,如键码、游程长度编码、块码和四分树编码等。其目的, 就是尽可能少的数据量记录尽可能多的信息,其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。信息无损编码是指编码过程中没有任何信息损失,通过解码操作可以完全恢复原来的信息;信息有损编码是指为了提高编码效率,最大限度地压缩数据,在压缩过程中损失一部分相对不太重要的信息,解码时这部分难以恢复。在地理信息系统中多采用信息无损编码,而对原始遥感影像进行压缩编码时,有时也采取有损型的压缩编码方法。