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1、第二章,地理信息系统的数据输入与处理,第一节数据预处理和分类编码,数据预处理 数据的分类编码,一、数据预处理,地图资料的预处理 属性数据的预处理 遥感图象处理,1.地图资料的预处理,包括检查、修改、清绘、坐标格网调整、制图综合等。 图形预处理是为简化数字化工作而按设计要求进行的图层要素整理与删选过程,3. 遥感图象处理,图象校正:指从具有畸变的图象中消除畸变的处理过程。它可分为辐射量校正和几何校正 图象变换:作用是进行图象增强和特征提取。 图象分类:是以区别图象中所含有的多个目标物为目的，对每个象元或比较匀质的象元组给出对应其特征的名称。它可分为监督分类和非监督分类,二、数据的分类编码,是对数
2、据资料进行有效管理的重要依据 编码的主要目的： 节省计算机内存空间 便于用户理解使用 地理属性必须编码,1.分类编码的意义与基本原则,数据分类的意义：若不进行分类，就难以进行表示和管理，进而也就难以进行研究和运用 数据分类的基本原则：即既能保证精度，又使工作量最小 数据编码的原则：唯一性；可扩充性；易识别性；简单性；完整性,2. 分类编码的方法,数据分类编码的方法-多种多样，如层次分类编码法、顺序分类编码法等等。 编码表示方法-即格式，通常有英文字母、数字或字母数字组合等,GB/T 13923-92 国土基础信息数据分类与代码,1:10,000基础地理信息数据分类与代码方案：。地形要素-分八个
3、大类，并依次细分为小类、一级、二级以及标识码。 分类代码采用五位数字层次码组成，其结构为： 大 小 一 二 特 类 类 级 级 征 码 码 代 代 码 码 码 大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列 标识码一般为空。用户可根据需要自定标识码,第二节,空间数据和属性数据输入处理及其相互连接,一输入设备.扫描仪及其应用,扫描：是借助一个可以来回移动的电子探头，将一张地图或者其它类型的纸张文件（如航空象片、卫星象片和其它类型的照片），以栅格方式的数字形式输进计算机的过程,扫描图像的三种用途,对图像数据作增强、分类处理后进入栅格型的空间数据库（如遥感照片）。也可不作处理，仅用于显示，并在
4、显示时叠加矢量图形，如很多GIS用户常把扫描后的航空照片作为矢量地图的背景图来显示。 显示在计算机屏幕上作进一步的手工矢量化。 由软件自动转换成矢量地图,二、地图输入,地图的扫描屏幕跟踪数字化输入,1、地图扫描屏幕跟踪数字化输入,地图扫描，速度快，在保证底图质量的情况下，扫描精度也较高。 在地图扫描数字化获得栅格图形数据后，一般都要将栅格数据转换为矢量数据，即以坐标的方式和点、线、面结构，记录图形要素的几何形状，这个转换过程称为矢量化。,扫描仪地图输入流程,线划屏幕跟踪矢量化,地图数据分层清绘,扫描分层后的地图,线划自动细化矢量化,进行多边形化并编码,线划编码,检查线划是否封闭,线划地图,线划
5、地图,多边形图,线划编码,三、空间数据的处理,坐标变换 数据结构转换 数据融合 数据压缩与综合 数据内插,1. 坐标转换（见书）,【纠正原因，实质，方法，步骤】 在同一个GIS中，多种坐标体系并存会给查询、分析带来不便，尤其是不同层的数据叠加，不同图幅之间需要拼接时，就会有矛盾 一个地理数据库内的所有地理数据必须建立在相同的坐标系基础上,坐标转换,最简单的坐标转换是平移、缩放、旋转，其数学公式如下： X = m(xcos ysin) + h Y = n(xsin + ycos) +k x, y为原来的坐标，X, Y为转换后的坐标，为逆时针方向的旋转角度，m, n分别为X, Y方向的缩放比例，h
6、, k分别为旋转后在X, Y方向的平移距离,（2)投影转换 正解变换；反解变换,2、数据重构（数据结构的转换）,矢量转栅格 弧段栅格化 多边形栅格化（内部点扩散，射线法，边界代数法） 栅格转矢量,3、多源空间数据融合,遥感与GIS数据融合 不同格式数据融合,4、空间数据的压缩与融合,空间数据压缩 矢量数据,数据压缩,从所取得的数据集合中抽出一个子集，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比 压缩比表示曲线信息载量减少的程度 压缩比的大小，既与曲线的复杂程度、缩小倍数、精度要求、数字化取点的密度等因素有关，又与数据压缩技术本身有关 曲线上点的压缩是
7、以信息丢失为代价，换取空间数据容量的缩小,数据压缩图示,5、空间数据的内插,概念、类型 点内插（以后讲） 区域内插（叠置法，比重法）,三、其他空间数据的输入,遥感数据的输入：原始的遥感图象是数字的，其输入只要直接用遥感软件读取文件即可。不过，由于数据格式通常存在差异，因此，一般需要进行文件格式转换。对于以象片形式出现的遥感图象，则可进行扫描输入。 GPS数据的输入：把GPS测得的坐标数据输入GIS系统可以采用手工的办法，也可以采取把GPS接收机里的定位数据以文件的形式输入GIS系统。 电子数据的输入：进行数据格式的转换。,四、属性数据的输入及与空间数据连接,属性数据的输入 属性数据与空间数据的
8、连接 空间数据与属性数据统一管理,1.属性数据的输入,方式-根据GIS软件数据结构不同, 主要可分为两种: 内部输入法-这种方式主要是GIS软件所提供的属性数据文件为其本身内部格式，所以只能采用其软件提供的输入方式来操作，例如工作站版本的ARC/INFO，它的属性数据文件采用INFO模块来管理，有其独立的数据格式，所以只能采用INFO模块来对属性数据文件进行操作。输入时需在ARCEDIT模块下进行。 外部输入法-这种方式是GIS软件所提供的属性数据文件为标准的关系型数据模型。因此，可以采用外部一些数据库操作软件来进行数据的输入、修改等。例如ArcView、PC ARC/INFO等，其属性文件为
9、标准的 .DBF格式，所以采用FoxPro、Excel等软件进行外部操作。 另外，这种方式还可以直接将外部的关系型数据文件连接到空间数据中去,2.属性数据与空间数据的连接,在GIS中，属性数据一般是通过相应的图素，如点（像元）、弧段、多边形的编号与图形建立联系的。 实际上，在图幅中，每个图形单元由一个标识码来唯一确定；同时，属性数据库也含有相同的标识码。空间数据与属性数据就是以此字段来形成关联而完成把这两种数据模型联成一体,空间数据库与属性数据库的连接,第三节数据质量的检查、修改与控制,数据质量的问题分析 检查与修改 数据质量控制技术,一、数据质量的问题分析,质量问题的起因：软件；硬件；计算方
10、法；分析、编码、输入操作方面的疏忽；数据本身的质量。 GIS的数据质量主要有两方面问题,1. 微观方面的数据质量问题,位置精度：数字化地图上各种要素的坐标总与实际物体的坐标有一定误差。 偏移的距离 偏移的分布 属性精度：属性的定义往往会有误差，除人为因素外，也有技术因素。 逻辑上的一致性：在数据输入到计算机之前，往往因分类定义不严密而产生矛盾-同物异类或异物同类 分辨率：地图的不可放大原则,2. 宏观方面的数据质量问题,完整性：数据库的完整性包括地图或地图所表示的空间范围内各种信息是否遗漏或重复，分类是否重复或缺项等等，另外还包括有无可能核实与检验。 时间性：GIS的数据收集和输入需要相当长的
11、时间，而现实世界是在一刻不停地变化着。不同地点的数据是不同时间。 收集与处理过程的记录：资料的收集、输入、处理方法都会对数据质量产生影响，应该对整个过程有文档资料的记载和说明,数字化过程的误差,3. 容差,容差（Tolerances）：GIS的重要概念。反映GIS数据库的地理数据精度。可以理解为各种图形要素及其它们之间允许存在的误差距离。 包括： Edit Distance 节点拟合半径Snap Distance 最小弧段样点内插容忍距离Weed Tolerance 弧段平滑插点容忍距离Grain Tolerance 样点融合距离Fuzzy Tolerance RMS,二、检查与修改,检验输入
12、的质量，可用绘图仪绘出已输入的数据，再与原始地图进行比较。 改善系统的使用性能。及时掌握数据库性能变化情况，当系统性能下降到一定程度时，进行必要的干预，如对数据进行整理或重新组织，消除降低性能的因素； 数据库受损后的复原。数据库的安全是极为重要的，对数据库的维护，一方面要采取有效措施防止各种损害数据库的活动；另一方面，必须具备系统受损后的复原手段； 用户应用管理。数据库是许多用户共享的，为了避免由于局部的使用错误引起整个数据库的彻底破坏，必须对用户实行统一管理，分配数据库子模式的使用权限，并防止应用程序非法使用数据库,三、数据质量控制技术,GIS中的质量控制技术： 过程控制：设法减少和消除误差及错误的实用技术和步骤，包括数据录入前期的质量控制、数据录入过程中的实时质量控制 ； 结果控制：在提交成果（数据入库）之前对所完成工作的检查，以进一步发现和改正错误（即后处理质量控制）,质量控制的分环节实施,对基础资料的质量控制-高质量的数据源 对数据采集手段的选择-满足质量及经济的双重需求 对软、硬件配置的要求-满足数据采集的质量标准和技术设计书的要求 数据采集前的准备工作-有关技术文件 数据采集中的监控-数据采集过程中实时地检验并预防和纠正误差和错误 结果控制-数据录入完成后的质量评价 设计过程的质量控制-制定质量目标,
