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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章空间数据采集与处理,学习目标,了解GIS数据采集方式,掌握地图数字化方法、步骤,掌握地图数据各种处理方法,了解属性数据编码深刻含义,了解空间数据压缩处理方法及优缺点,重点：,数据采集方式和数字化方法，空间数据处理概念、意义和方法。,1/65,四、空间数据压缩处理,一、数据采集方式,二、地图数字化,三、地图数据处理,五、属性数据输入,2/65,1.手工方式,2.手扶跟踪化数字方式,3.扫描方式,4.影像处理和信息提取方式,5.数据通讯方式,经过手工在计算机终端上输入数据，主要是键盘输入。,主要用于属性数据输入。,第一节 数据采集方式,3/65,1.手工方式,2.手扶跟踪化数字方式,3.扫描方式,4.影像处理和信息提取方式,5.数据通讯方式,手扶跟踪数字化仪是一个图形数字化设备。,生成矢量数据。,第一节数据采集方式,4/65,数字化仪,第一节数据采集方式,5/65,1.手工方式,2.手扶跟踪化数字方式,3.扫描方式,4.影像处理和信息提取方式,5.数据通讯方式,扫描仪是一个图形、图象输入设备，能够快速地将图形、图象输入计算机系统，是当前发展最快数字化设备,生成栅格数据。,第一节 数字采集方式,6/65,小型扫描仪,工程扫描仪,第一节 数据采集方式,7/65,1.手工方式,2.手扶跟踪化数字方式,3.扫描方式,4.影像处理和信息提取方式,5.数据通讯方式,从遥感影像上直接提取专题信息。,第一节 数据采集方式,8/65,1.手工方式,2.手扶跟踪化数字方式,3.扫描方式,4.影像处理和信息提取方式,5.数据通讯方式,联网方式下，信息系统内部各子系统之间以及与其它信息系统之间实现信息交流和信息共享主要方式。,第一节 数据采集方式,9/65,1.图形数字化,2.数据编辑,3.拓扑关系生成,4.基本量算,5.数据结构转换,6.地理数据库建立,数据采集系统功效,驱动数字化仪、扫描仪等数字化设备。对影像、图形、数字等各种形式、多方起源信息实现自动、半自动或人工数字化，建立空间数据库。,10/65,1.图形数字化,2.数据编辑,3.拓扑关系生成,4.基本量算,5.数据结构转换,6.地理数据库建立,数据查询,修改,更新,图形分割与拼接,图形缩放,百分比尺转换,数据采集系统功效,11/65,1.图形数字化,2.数据编辑,3.拓扑关系生成,4.基本量算,5.数据结构转换,6.地理数据库建立,大多数GIS系统都采取基于拓扑结构模型GIS数据库，一些系统含有拓扑关系自动生成功效，由矢量数据自动生成多边形，并依据对应多边形内部点文件，生成多边形边界左右多边形信息并识别岛状多边形，大大降低了编辑工作量。,数据采集系统功效,12/65,1.图形数字化,2.数据编辑,3.拓扑关系生成,4.基本量算,5.数据结构转换,6.地理数据库建立,1质心量算,对地理分布改变跟踪；计算目标物对周围地域经济辐射范围。比如，应用质心量测分析人口变迁、经济增加级等。,2几何量算,自动快速计算三维目标表面积、体积，各类多边形周长、面积，各类线段曲率、方向，以及点状物体坐标等。如公路、铁路线长度，各种土地类型面积量算，道路设计中土石方量算等。,数据采集系统功效,13/65,1.图形数字化,2.数据编辑,3.拓扑关系生成,4.基本量算,5.数据结构转换,6.地理数据库建立,矢量数据-栅格数据,栅格数据-矢量数据,二值化细化,填充空隙矢量追踪矢量数据,数据采集系统功效,14/65,1.图形数字化,2.数据编辑,3.拓扑关系生成,4.基本量算,5.数据结构转换,6.地理数据库建立,地理数据库四种方式:,1.,全部采取文件管理,2.,文件结合关系数据库管理,3.,全部采取关系数据库管理,4.重新设计含有空间数据和属性数据管理和分析功效数据库系统（OODBMS）,数据采集系统功效,15/65,第三节 地图数字化,一、手扶跟踪数字化,数字化仪组成、数字化方式、操作步骤,二、扫描矢量化,扫描仪原理、处理流程、操作方式,16/65,数字化仪示意图,底座,感应板,定标器,手扶跟踪数字化方法,17/65,有效区域,手扶跟踪数字化方法,数字化仪板面组成示意图,18/65,1,点方式,每次定标器键被按下，感应板发送一对坐标数据到计算机。,2,开关流方式,在定标器上，每按下一次键，即将一组坐标数据发送到计算机。当用数字化来输入一条连续曲线是很有效。,3,连续流方式,不论定标器键是否按下，数字化仪每个一定时间就向计算机发送坐标数据，即是不可控。,4,增量方式,当定标器在感应板上移动某个距离，数字化仪就发送一对绝对坐标数据。,数字化仪工作方式,操作方式,手扶跟踪数字化方法,19/65,1,ASC格式,2,二进制输出格式,数字化仪工作方式,输出格式,手扶跟踪数字化方法,20/65,地图数字化操作步骤,准备,设置,数字化,固定地图,设置投影方式,设置控制点,处理误差,设置定标器按键,地图分幅,手扶跟踪数字化方法,21/65,地图数字化操作步骤,图像配准,数字化,屏幕数字化方法,地图分层,描图,设置控制点,设置投影方式,22/65,二值化,细化,矢量化,冗余去除,断线修复,要素提取,符号识别,属性赋值,扫描仪数字化方法,地图扫描数据处理,23/65,影像处理和信息提取方式,GIS软件与遥感图像处理软件结合,24/65,空间数据采集,属性数据采集,包含各类调查汇报、文件、统计数据、试验数据与野外调查原始统计等，如人口数据、经济数据、土壤成份、环境数据。,对于要输入属性库属性数据，经过键盘直接键入或文件、表格、数据库导入。,对于要直接统计到栅格或矢量数据文件中属性数据，则必须进行编码输入。,25/65,空间数据采集,属性数据采集,国家资源与环境信息系统规范在“专业数据分类和数据项目提议总表”中，将数据分为社会环境、自然环境和资源与能源三大类共14小项，并要求了每项数据内容及基本数据起源。,26/65,属性数据编码,编码标准,系统性和科学性,：,满足所包括学科科学分类方法，能反应出同一类型中不一样级别特点。,一致性：,对代码所定义同一专业名词、术语必须是唯一。,标准化和通用性,：有国家或行业标准要按标准进行，没有标准必须考虑在有可能条件下实现标准化,。,简捷性：,在满足国家标准前提下、每一个编码应该是以最小数据量载负最大信息量。,可扩展性：,编码设置应留有扩展余地，防止新对象出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。,27/65,属性数据编码,编码内容,登记部分：,用来标识属性数据序号，能够是简单连续编号，也可划分不一样层次进行次序编码；,分类部分,：用来标识属性地理特征，可采取多位代码反应各种特征；,控制部分：,用来经过一定查错算法，检验在编码、录入和传输中错误，在属性数据量较大情况下含有主要意义。,28/65,属性数据编码,编码方法,层次分类编码法：,是按照分类对象隶属和层次关系为排列次序一个代码，它优点是能明确表示出分类对象类别，代码结构有严格隶属关系。,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,734,29/65,属性数据编码,编码方法,多源分类编码法：,对于一个特定分类目标，依据很多不一样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。,标,志,编,号,分 类,1,2,3,平原河,过渡河,山地河,1,2,3,常年河,时令河,消失河,1,2,通航河,不通航河,1,2,3,4,5,6,树状河,平行河,筛状河,辐射河,扇形河,迷宫河,1,2,3,4,5,6,7,主要河流一级,支,流二级,三级,四级,五级,六级,七级,1,2,3,4,5,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,1,2,3,4,5,6,7,8,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,1,2,3,4,5,6,7,河流间最短距离,50,米,50,100,米,100,200,米,200,400,米,400,500,米,500,1000,米,1000,米,1,2,3,4,5,弯曲度：,2.5,公里弯曲,深度,宽度,40 50 50,40 50 75,25 50 75,25 50 100,75 150,30/65,数据处理概念,空间数据处理方法,空间数据编辑处理,地图数据处理,31/65,数据处理概念,一、数据处理概念,二,、数据处理内容,三、数据处理意义,对采集各种数据，按照不一样方式方法对数踞进行编辑运算，去除数据沉余，填补数据缺失，形成符适用户要求数据文件格式,32/65,数据处理概念,一、数据处理概念,二,、数据处理内容,三、数据处理意义,数据编辑,数据压缩,数据变换,数据格式转换,空间数据内插,边缘匹配,数据提取,33/65,数据处理概念,一、数据处理概念,二,、数据处理内容,三、数据处理意义,空间数据有序化,检验数据质量,实现数据共享,提升资源利用效果,34/65,1.平面坐标变换,2.空间数据压缩处理,3.空间数据类型转换,4.空间数据插值,5.数据提取,空间数据处理方法,35/65,平移变换,0,y,x,P（x，y）,P(x，y),x,y,x=x+,x,y=y+,y,空间数据处理方法-,平面坐标变换,36/65,旋转变换,y,P（x，y）,0,x,P(x，y),x=,x,cos-y,sin,y=,x,sin+y,cos,空间数据处理方法-,平面坐标变换,37/65,百分比变换（图形缩放,）,点能够经过对其,P（x，y）,坐标分别乘以各自百分比因子,S,x,和,S,y,来改变它们到坐标原点距离。,x=x,S,x,y=y,S,y,x=x,0,+,(,x-x,0,),S,x,y=y,0,+,(,y-y,0,),S,y,空间数据处理方法-,平面坐标变换,38/65,地图投影变换,当系统使用数据来自不一样地图投影图幅时，需要将一个投影数字化数据转换为所需要投影坐标数据,地图投影变换,正解变换,反解变换,数值变换,经过建立两个投影解析关系式，直接把一个投影坐标,(x,y),变换成另一个投影坐标,(X,Y),空间数据处理方法-,平面坐标变换,39/65,地图投影变换,当系统使用数据来自不一样地图投影图幅时，需要将一个投影数字化数据转换为所需要投影坐标数据,地图投影变换,正解变换,反解变换,数值变换,由一个投影坐标,(x,y),反解出地理坐标,（,),，然后再将地理坐标代入另一个投影公式中，求出该投影下直角坐标,（X,Y),空间数据处理方法-,平面坐标变换,40/65,地图投影变换,当系统使用数据来自不一样地图投影图幅时，需要将一个投影数字化数据转换为所需要投影坐标数据,地图投影变换,正解变换,反解变换,数值变换,依据两种投影在变换区内若干同名坐标点，采取插值法、有限差分法、待定系数法等，实现不一样投影之间转换,空间数据处理方法-,平面坐标变换,41/65,空间数据处理方法-,压缩处理,数据压缩,目标,节约存贮空间,节约处理时间,42/65,数据压缩路径,压缩软件:,原数据信息基本不丢失而且能够大大节约存贮空间，,缺点,是压缩后文件必须在解压缩后才能使用,数据消冗处理:,原数据信息不会丢失，得到文件能够直接使用，,缺点,是技术要求高，工作量大，对冗余度不大数据集合效用小,用数据子集代替数据全集:,在要求精度范围内,从原数据集合中抽取一个子集，,缺点,以信息损失为代价，换取空间数据容量缩小,空间数据处理方法-,压缩处理,43/65,常见空间数据压缩方法,曲线数据压缩,面域栅格数据压缩,面域邻接线段删除,特征点筛选法：,筛选抽取曲线特征点，并删除全部多出点以到达节约存贮空间目标。,空间数据处理方法-,压缩处理,44/65,常见空间数据压缩方法,曲线数据压缩,面域栅格数据压缩,面域邻接线段删除,经过压缩编码技术来消除冗余数据：,链码,游程长度编码,块码,四叉树编码,空间数据处理方法-,压缩处理,45/65,常见空间数据压缩方法,曲线数据压缩,面域栅格数据压缩,面域邻接线段删除,数据属性重新分类和空间图形化简需要对数据进行压缩,相邻界限删除,共同属性合并,空间数据处理方法-,压缩处理,46/65,面域邻接线段删除,空间数据处理方法-,压缩处理,47/65,矢量向栅格转换,网格尺寸确实定,点网格化,直线网格化,多边形网格化,栅格向矢量转换,网格尺寸确实定,点网格化,直线网格化,多边形网格化,空间数据处理方法-,类型转换,48/65,空间数据处理方法-,空间数据插值,1.离散空间：,空间含有跳跃特征（土地利用类型），主要改变发生在边界上，边界内改变则是,均匀,，,同质，,即在各个方面都是相同。,邻近元法：,以最相邻近图元特征值表征未知图元特征值。,2.,连续空间：,空间含有渐变特征（地形表面），内插技术必须采取连续空间渐变模型实现这些连续改变，可用一个平滑数学表面加以描述。这类技术可分为,整体拟合,和,局部拟合技术,两大类。,49/65,整体拟合技术:,拟合模型是由研究区域内全部采样点上全部特征观察值建立。通常采取技术是整体趋势面拟合。这种内插技术普通用于模拟大范围内改变，而不能提供内插区域局部特征,局部拟合技术,则是仅仅用邻近数据点来预计未知点值，而不受局部范围外其它点影响。这类技术包含双线性多项式内插、样条函数、移动拟正当等等。,空间数据处理方法-,空间数据插值,50/65,空间数据编辑处理,空间数据编辑处理,目标,是为了消除地图数字化过程中所产生错误，以及将数字化数据重新组织方便得到深入处理和使用格式。,一、图幅拼接处理,二、地图输入犯错处理,三、图形要素重合处理,51/65,空间数据编辑与处理,空间数据编辑必要性,修正数据输入错误,维护数据完整性和一致性,更新地理信息,空间数据普通性错误,数据不完整、重复,空间数据位置不正确,空间数据百分比尺不准确,空间数据变形,几何和属性连接有误,属性数据不完整,错误检验主要方法,叠合比较法,目视检验法,逻辑检验法,52/65,空间数据编辑与处理方式,误差修正普通过程：,设定允许值,连接接点,重建拓扑关系,53/65,空间数据编辑与处理方式,边界匹配（图幅接边）,不一样图幅连接,自动、手工,第一个方法是小心地修改空间数据库中点和矢量坐标，以维护数据库连续性；,第二种方法是先对准两幅图一条边缘线，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,54/65,空间数据质量及其精度分析,数据质量是空间数据在表示空间位置、专题特征以及时间这三 个基本要素时，所能够到达准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性程度。,（1）误差(Error),（2）数据准确度(Accuracy),（3）数据精密度(Resolution),（4）不确定性（Uncertainty),55/65,空间数据质量评价,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),可靠性,逻辑一致性、完整性,数据采集与编码方法,56/65,误差类型,源误差,操作误差,误差类型,误差起源,误差特征,源误差,数据年代；数据空间覆盖范围；地图百分比尺；观察密度数据可访问性，数据格式；数据与用途一致性；数据采集处理费用,显著、易探测,由自然改变或原始测量引发误差,位置误差；属性误差：质量和数量方面误差,数据偏差：输入输犯错误，观察者偏差，自然改变,不显著,难测定,GIS处理过程引发误差,计算机字长引发误差,拓扑分析引发误差：逻辑错误、地图叠置操作,分类与综合引发误差：分类方法、分类间隔、内插方法,复杂,难探测,57/65,源误差（与数据获取方法相关）,测量数字数据误差,地图数字化数据误差,遥感数据误差,58/65,测量数字数据误差,控制测量误差,碎部测量误差,空中三角测量误差,测图误差,59/65,地图数字化数据误差,制图误差：控制点展绘误差、编绘误差、绘图误差、综合误差、地图复制误差、分色板套合误差、绘图材料变形误差,数字化误差,60/65,遥感数据误差,数据获取误差,数据处理误差,数据分析误差,数据转换误差,人工判断误差,61/65,操作误差,由计算机字长引发误差,由拓扑分析引发误差,数据分类和内插引发误差,62/65,GIS空间操作中误差传输,GIS空间操作：,yf(xl，x2，.xn),算术运算和逻辑运算,63/65,空间数据质量控制,传统手工方法,元数据方法,地理相关法,64/65,空间数据质量控制步骤,数据预处理工作,数字化设备选取,数字化对点精度(准确性),数字化限差,数据精度检验,65/65,
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