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1、,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-1概述,4-2 空间数据的地理参照系和控制基础,4-3 空间数据的分类和编码,4-4 空间数据的采集,4-5 GIS的数据质量,4-6 空间数据标准,4-1 概述,第四章 空间数据的采集和质量控制,现实世界,一、GIS的数据源：,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-1 概述,地图数据 ，遥感数据， 文本数据，统计数据 实测数据，多媒体数据，已有系统的数据,GIS的数据质量是指GIS中空间数据(几何数据和属性数据)的可靠性，通常用空间 数据的误差来度量。 误差是指数据与真值的偏离。 研究GIS数据质量对于评定GIS的算法、减少GIS设计与开发的盲目性都具
2、有重要意 义。精度越高，代价越大。GIS数据质量对保证GIS产品的可靠性有重要意义。,二、空间数据采集的任务,三、研究GIS数据质量的目的和意义,将现有的上述类型数据转换成GIS可以处理与接收的数字形式，通常要经过验证、修改、编辑等处理。,4-2 空间数据的地理参照系和控制基础,一、地理空间（Geographic Space）的定义,第四章 空间数据的采集和质量控制,指物质、能量、信息的存在形式在形态、结构过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续，具体包括地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域。,地理空间具体被描述为： 1）绝对空间，具有属性描述的空间位置的集合，一
3、系列坐标值组成。 2）相对空间，是具有空间属性特征的实体的集合，由不同实体之间的空间关系组成。,返回,二、地理空间的数学建构-如何建立地球表面的几何模型,包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面，起伏不定，难以用一个简洁的数学式描述。,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-2 地理参照系和控制基础,1、最自然的面：,2、相对抽象的面，即大地水准面,地球表面72%被海水覆盖，假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。 可用水准仪完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球的重力方向处处不同，处处与重力方向垂直的大地水准面显
4、然不可能是一个十分规则的表面，且不能用简单的数学公式来表达，因此，大地水准面不能作为测量成果的计算面。,为了测量成果计算的需要，选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球-三轴椭球体。,3、椭球体模型,返回,三、地理参照系,1、经纬度坐标系（地理坐标） 对空间定位有利，但难以进行距离、方向、面积量算。,2、笛卡儿平面坐标系 便于量算和进一步的空间数据处理和分析。 3、高程系统 描述空间点在垂直高度上的特性-高程由高程基准面起算的地面点的高度。,地图投影,“1956年黄海高程系”,“1985年国家高程基准”,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-2 地理参照系和控制基础,椭
5、球体模型,返回,四、GIS的地理基础-控制基础,各种GIS的数据源、服务目的和各自特征可以不同，但均有自身统一的地理基础。,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-2 地理参照系和控制基础,3、统一的地图投影系统的意义： 为地理信息系统选择和设计一种或几种适用的地图投影系统和网格坐标系统，为各种地理信息的输入、输出及匹配处理提供一个统一的定位框架，使各种来源的地理信息和数据能够具有共同的地理基础，并在这个基础上反映出它们的地理位置和地理关系特征。,2、投影与坐标系： 每一种投影都与一个坐标系统相联系。坐标系统是一套说明某一物体地理坐标的参数，参数之一为投影。投影关系着如何将图形物体显示于平面上，
6、而坐标系统则显示出地形地物所在的相对位置。,1、地理基础的内容,返回,五、地图投影,1、GIS与地图投影关系,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-2 地理参照系和控制基础,2、GIS中地图投影设计与配置的一般原则,1）所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基本比例尺地形图，基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。 2）系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种应用于大比例尺的数据处理与输出、输入，另一种服务于小比例尺。 3）所用投影以等角投影为宜。 4）所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统（特别是一级网格）在投影带中应保持完整。,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-2
7、地理参照系和控制基础,3、我国GIS常用的地图投影配置,采用与我国基本图系列一致的地图投影系统： 我国常用的地图投影的情况为： 1)、我国基本比例尺地形图(1：100万、1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：2.5、1：1万、1：5000),除1：100万外均采用高斯克吕格投影为地理基础； 2)、我国1：100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。 3)、我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影(正轴等面积割圆锥投影)； 4)、Lambert投影中
8、，地球表面上两点间的最短距离(即大圆航线)表现为近于直线，这有利于地理信息系统中空间分析量度的正确实施。 。,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-2 地理参照系和控制基础,4-3 空间数据的分类和编码,第四章 空间数据的采集和质量控制,分层,区域分块,空间数据库,GIS应用,大范围 地理区域,合理组织,面向对象组织,矩形分块,经纬度分块,一、空间数据的组织,返回,二、地理数据的分层,空间数据可按某种属性特征形成一个数据层，通常称为图层（Coverage,Layer) 1）专题分层 每个图层对应一个专题，包含某一种或某一类数据。如地貌层、水系层、道路层、居民地层等。 2）时间序列分层 即把不同
9、时间或不同时期的数据作为一个数据层。 3）地面垂直高度分层 把不高度的数据作为一个数据层。,第四章 空间数据的采集和质量控制,专题分层,时间序列,4-3 空间数据的分类和编码,2、空间数据分层的目的,便于空间数据的管理、查询、显示、分析等。 1）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就简化为对各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比较单一，数据量也相对较小，管理起来就相对简单； 2）对分层的空间数据进行查询时，不需要对所有空间数据进行查询，只需要对某一层空间数据进行查询即可，因而可加快查询速度； 3）分层后的空间数据，由于便于任意选择需要显示的图层，因而增加了图形显示的灵活性； 4
10、）对不同数据层进行叠加，可进行各种目的的空间分析。,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-3 空间数据的分类和编码,返回,三、空间数据的分类与编码,第四章 空间数据的采集和质量控制,分类、编码,点、线、面 特征码、坐标,信息世界,4-3 空间数据的分类和编码,1、属性数据编码,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-3 空间数据的分类和编码,在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关的。 例如，道路的等级、类型等，决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。 在GIS中，通常把这部分属性数据用编码的形式表示，并与几何数据一起管理起来。 编码：是指确定属性数据的代码的方法和过程。 代码：是一个或一组
11、有序的易于被计算机或人识别与处理的符号，是计 算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。 编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。,2、分类编码的原则,分类是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并在一起，而把不同属 性或特征的事物或现象分开的过程。 分类是人类思维所固有的一种活动，是认识事物的一种方法。 分类的基本原则是： 科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性、 稳定性、不受比例尺限制、灵活性 ,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-3 空间数据的分类和编码,3、分类码和标识码,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-3 空间数据的分类和编码,4、分类码示例,第四章 空间数据的采集和质量控
12、制,4-3 空间数据的分类和编码,5、标识码示例,第四章 空间数据的采集和质量控制,4-3 空间数据的分类和编码,4.4 空间数据的采集,1、 资料准备，区域标定 1）基础原始数据的确定 2）数据分类项目的确定 3）数据标准的准确性的确定 2、进行三个统一： （地理基础统一，即确定投影、比例尺、分类分级编码） 3、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作。 4、硬件检查。 5、精度试验。 6、试验，样区、单项试验。,第四章 空间数据的采集和质量控制,一、输入前准备,返回,二、几何图形数据的采集,（三）扫描矢量化,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,（四）解析测图法 （五
13、）已有数据转入,地图数字化,（一）手工数字化,（二）数字化仪数字化,三、属性数据采集,地图数字化,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,确定数字化路线,地图预处理,返回,等,1、手工矢量数字化,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,2、手工栅格数字化,（一）手工数字化,2、手工栅格数字化,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,返回,（一）手工数字化,（二）数字化仪数字化,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,用数字化软件进行数字化,1、流程：,2、用数字化软件进行数字化,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采
14、集和质量控制,返回,（二）数字化仪数字化,（三）扫描矢量化,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,扫描转换,拼接子图块,裁剪地图,屏幕跟踪矢量化,矢量图合成、接边,矢量图编辑,纸质地图,空间 数据库,1、扫描矢量化处理流程：,2、屏幕跟踪矢量化流程：,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,返回,选择投影和单位 输入控制点 编辑控制点,演示,演示,演示,（三）扫描矢量化,三、属性数据采集,1、键盘，人机对话方式 2、程序批量输入。,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,001,002,程序,空间 数据库,四、属性和几何数据的连接,1、可
15、手工输入 2、由系统自动生成(如用顺序号代表标识符),标识码,属性数据,几何数据,返回,五、空间数据的编辑和检核,1、空间数据输入的误差 1）几何数据的不完整或重复。 2）几何数据的位置不正确。 3）比例尺不正确。 4）变形。 5）几何数据与属性数据的连接有误。 6）属性数据错误、不完整。 键盘输入错误，漏输数据或属性错误分类、编码等。,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,2、空间数据的检查,2、空间数据的检查,1）通过图形实体与其属性的联合显示，发现数字化中的遗漏、重复、不匹配等错误； 2）在屏幕上用地图要素对应的符号显示数字化的结果，对照原图检查错误； 3）把数字化的
16、结果绘图输出在透明材料上，然后与原图叠加以发现错漏； 4）对等高线，通过确定最低和最高等高线的高程及等高距，编制软件来检查高程 的赋值是否正确； 5）对于面状要素，可在建立拓扑关系时，根据多边形是否闭合来检查，或根据多 边形与多边形内点的匹配来检查等； 6）对于属性数据，通常是在屏幕上逐表、逐行检查，也可打印出来检查； 7）对于属性数据还可编写检核程序，如有无字符代替了数字，数字是否超出了范围，等等； 8）对于图纸变形引起的误差，应使用几何纠正来进行处理。,4.4 空间数据的采集,第四章 空间数据的采集和质量控制,目标检核,机器检核,图形叠合比较,属性数据检核,各种方法反复进行,4.5 GIS的数据质量,1、GIS数据质量的基本内容 1）位置（几何）精度：如数学基础、平面精度、高程精度等，用以描述 几何数据的误差。 2) 属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性 等，用以反映属性数据的质量。 3
