地理信息系统概论_第四章

第四章空间数据的采集与处理学习目标·了解GIS的数据采集方式·掌握地图数字化的方法、步骤·掌握地图数据的各种处理方法·理解属性数据编码的深刻含义重点：数据采集方式和数字化方法，空间数据处理的概念、意义和方法。第四章空间数据的采集与处理第一节空间数据采集的任务第二节数据源种类第三节空间数据采集第四节空间数据的编辑与处理第五节空间数据质量及其精度分析第一节空间数据采集的任务数据采集在GIS中的地位以数据为处理线索硬件∶软件∶数据=1∶2∶7汽油数据第一节空间数据采集的任务GIS数据的内容数字线化数据地形测图思想：点、线、面影像数据－数据源丰富－生产效率高－直观详细记录地表自然现象数字高程模型属性数据－是什么，判读和考察－详细描述信息第一节空间数据采集的任务数据采集任务将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的数字形式。不同的数据来源要用到不同的设备和方法数据入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数据在内容和逻辑上的一致性数据的转换装载数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等第二节数据源种类图形图像数据：地图工程图规划图照片航空与遥感影像等文字数据：调查报告文件统计数据实验数据野外调查的原始记录等图形图像数据：图形图像数据：地图地图工程图工程图规划图规划图照片照片航空与遥感影像等航空与遥感影像等文字数据：文字数据：调查报告调查报告文件文件统计数据统计数据实验数据实验数据野外调查的原始记录野外调查的原始记录等等图形图像数据图形图像数据文字数据文字数据图形图像数据图形图像数据文字数据文字数据第一手数据第一手数据第二手数据第二手数据非电子数据非电子数据电子数据电子数据全站仪、GPS数据地球物理、地球化学遥感数据全站仪、GPS数据地球物理、地球化学遥感数据地图专题地图统计图表地图专题地图统计图表平板测量数据工程测量数据笔记航空、遥感相片人口普查社会经济调查各种统计资料平板测量数据工程测量数据笔记航空、遥感相片人口普查社会经济调查各种统计资料已建各种数据库GIS数据已建各种数据库GIS数据第一手数据第一手数据第二手数据第二手数据非电子数据非电子数据电子数据电子数据全站仪、GPS数据地球物理、地球化学遥感数据全站仪、GPS数据地球物理、地球化学遥感数据地图专题地图统计图表地图专题地图统计图表平板测量数据工程测量数据笔记航空、遥感相片人口普查社会经济调查各种统计资料平板测量数据工程测量数据笔记航空、遥感相片人口普查社会经济调查各种统计资料已建各种数据库GIS数据已建各种数据库GIS数据数据源种类第二节数据源种类数据源与相应设备地图地面测量数据统计资料航空、遥感文字数据多媒体坐标几何数字化仪扫描仪摄影测量系统键盘空间数据库编辑处理数据交换第三节空间数据的采集包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数据与野外调查的原始记录等，如人口数据、经济数据、土壤成份、环境数据。对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直接键入或文件、表格、数据库导入。对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，则必须进行编码输入。属性数据采集第三节空间数据的采集系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法，能反映出同一类型中不同的级别特点。一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进行，没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大的信息量。可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。属性数据的编码——编码规则第三节空间数据的采集标识部分：用来标识属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进行顺序编码；分类部分：用来标识属性的地理特征，可采用多位代码反映多种特征。属性数据的编码——编码内容第三节空间数据的采集层次分类编码法：是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。属性数据的编码——编码方法耕地71园地72林地73牧草地74居民点及公矿用地75交通用地75水域76未利用地77土地利用类型7有林地731灌木地732疏林地733迹地735针叶树疏林地7331阔叶树疏林地7332未成林林地734第三节空间数据的采集多源分类编码法：对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。属性数据的编码——编码方法标志编号分类ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ123平原河过渡河山地河123常年河时令河消失河12通航河不通航河123456树状河平行河筛状河辐射河扇形河迷宫河1234567主〔要河〕流∶一级支流∶二级三级四级五级六级七级12345河长：一组——1公里以下二组——2公里以下三组——5公里以下四组——10公里以下五组——10公里以上12345678河宽：一组——5～10米二组——10～20米三组——20～30米四组——30～60米五组——60～120米六组——120～300米七组——300～500米八组——500米以上1234567河流间的最短距离50米50～100米100～200米200～400米400～500米500～1000米1000～2000米12345弯曲度：2.5公里弯曲深度宽度40505040507525507525501002575150标志编号标志编号分类分类ⅠⅠⅡⅡⅢⅢⅣⅣⅤⅤⅥⅥⅦⅦⅧⅧⅨⅨ123123平原河过渡河山地河平原河过渡河山地河123123常年河时令河消失河常年河时令河消失河1212通航河不通航河通航河不通航河123456123456树状河平行河筛状河辐射河扇形河迷宫河树状河平行河筛状河辐射河扇形河迷宫河12345671234567主〔要河〕流∶一级支流∶二级三级四级五级六级七级主〔要河〕流∶一级支流∶二级三级四级五级六级七级1234512345河长：一组——1公里以下二组——2公里以下三组——5公里以下四组——10公里以下五组——10公里以上河长：一组——1公里以下二组——2公里以下三组——5公里以下四组——10公里以下五组——10公里以上1234567812345678河宽：一组——5～10米二组——10～20米三组——20～30米四组——30～60米五组——60～120米六组——120～300米七组——300～500米八组——500米以上河宽：一组——5～10米二组——10～20米三组——20～30米四组——30～60米五组——60～120米六组——120～300米七组——300～500米八组——500米以上12345671234567河流间的最短距离50米50～100米100～200米200～400米400～500米500～1000米1000～2000米河流间的最短距离50米50～100米100～200米200～400米400～500米500～1000米1000～2000米1234512345弯曲度：2.5公里弯曲深度宽度40505040507525507525501002575150弯曲度：2.5公里弯曲深度宽度40505040507525507525501002575150第三节空间数据的采集数据采集方法：手扶跟踪数字化仪采集扫描跟踪数字化采集摄影测量数字化采集外业实地数字化采集选择采集方法的依据是如何应用图形数据，图形数据类型，现有设备状况，现有人力，物力，财力状况等。图形数据的采集第三节空间数据的采集图形数据的采集通向计算机接口叉丝游标按扭电磁感应板第三节空间数据的采集图形数据的采集数字化设备：扫描仪、摄影测量设备特点：范围大，速度快使用范围：大面积GIS数据采集、资源普查等扫描仪数字摄影测量工作站第三节空间数据的采集图形数据的采集野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘系统特点：精度高、效率较低适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新第三节空间数据的采集数据交换数据交换文件GISA中间格式GISB内部文件外部文件内部文件GISA数据交换标准OpenGIS第四节空间数据的编辑与处理空间数据编辑的必要性–修正数据输入错误–维护数据的完整性和一致性–更新地理信息空间数据一般性错误–数据不完整、重复–空间数据位置不正确–空间数据比例尺不准确–空间数据变形–几何和属性连接有误–属性数据不完整错误检查主要方法–叠合比较法–目视检查法–逻辑检查法第四节空间数据的编辑与处理误差修正一般过程：–设定容许值–连接接点–重建拓扑关系第四节空间数据的编辑与处理边界匹配（图幅接边）第一种方法是小心地修改空间数据库中点和矢量的坐标，以维护数据库的连续性；第二种方法是先对准两幅图的一条边缘线，然后再小心地调整其它线段使其取得连续。数字化边界调整数字化边界调整第四节空间数据的编辑与处理数据格式的转换：数据结构转换–相同数据结构的不同组织形式转换矢量拓扑结构变换栅格数据转换–不同数据结构转换矢量到栅格栅格到矢量不同介质转换第四节空间数据的编辑与处理投影变换：第四节空间数据的编辑与处理投影变换：投影A（x，y）投影B（X，Y）正解变换：解析函数关系X=f(x,y)，Y=g(x,y)反解变换：经纬度B=f(x,y),L=g(x,y)X=F(B,L),Y=G(B,L)数值变换：数学方法yxbabaYXnn11第四节空间数据的编辑与处理坐标变换：第四节空间数据的编辑与处理图象纠正纠正原因–地图变形(均匀变形、非均匀变形）–数字化中的位置移动–遥感影像本身存在几何变形–投影方式不同–分幅扫描实质–建立纠正图象与标准地图的一一对应关系变换方法–仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等纠正步骤–纠正点—数据采集—函数建立—逐点或网格纠正第四节空间数据的编辑与处理图象纠正函数变换第四节空间数据的编辑与处理图像解译从图像中提取有用信息的过程。图像解译需要一定的能力：研究地理区域的一般知识具有一定的图像处理能力掌握影像分析的经验和技能对影像特征的深入理解遥感图象的解译有目视判读和计算机自动解译两种方法，其中，自动解译又可分为监督分类和非监督分类两种。第五节空间数据质量及其精度分析数据质量是空间数据在表达空间位置、专题特征以及时间这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性的程度。（1）误差(Error)（2）数据的准确度(Accuracy)（3）数据的精密度(Resolution)（4）不确定性（Uncertainty)第五节空间数据质量及其精度分析数据情况说明时间精度(现势性)位置精度(几何精度)分类精度(属性精度)合理性逻辑的一致性、完整性数据采集与编码方法空间数据质量评价第五节空间数据质量及其精度分析源误差操作误差误差的类型第五节空间数据质量及其精度分析测量数字数据的误差地图数字化数据的误差遥感数据误差原误差（与数据获取方法有关）第五节空间数据质量及其精度分析由计算机字长引起的误差由拓扑分析引起的误差数据分类和内插引起的误差操作误差第五节空间数据质量及其精度分析GIS空间操作中误差的传播GIS空间操作：y＝f(xl，x2，...xn)算术运算和逻辑运算第五节空间数据质量及其精度分析空间数据质量的控制传统的手工方法元数据方法地理相关法第五节空间数据质量及其精度分析空间数据质量的控制环节数据预处理工作数字化设备的选用数字化对点精度(准确性)数字化限差数据的精度检查思考题（1）空间数据采集方法有哪些？它们分别适合采集什么样的数据？（2）为什么要对数字化地图进行编辑与处理后才能入GIS数据库？（3）GIS数据精度可以从哪几个方面进行评价？