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1、第四章第四章 空间数据采集与处理空间数据采集与处理4-2一、空间数据采集一、空间数据采集二、空间数据处理二、空间数据处理四、空间数据质量分析与控制四、空间数据质量分析与控制三、空间数据索引三、空间数据索引主要内容主要内容: :4-34.1 空间空间数据的采集数据的采集4-44.1 空间空间数据的采集数据的采集4-54.1 空间空间数据的采集数据的采集4-6（1）数据采集在）数据采集在GIS中的地位中的地位以数据为处理线索以数据为处理线索 硬件硬件软件软件数据数据 = 12 7汽油汽油数据数据4.1 空间空间数据的采集数据的采集一般意义上的一般意义上的采集采集是指获得原始数据，包括对空间数据和是
2、指获得原始数据，包括对空间数据和 属性数据两方面。属性数据两方面。空间数据：空间数据： 常规测量工作常规测量工作 全站仪测量全站仪测量 GPSGPS测量测量 地图数字化地图数字化 数字摄影测量（数字摄影测量（DPSDPS） 遥感技术遥感技术属性数据：属性数据：社会调查、记录社会调查、记录统计汇总统计汇总专用监测仪器专用监测仪器测试数据测试数据采样数据（经济，水、大气等）采样数据（经济，水、大气等）4.1 空间空间数据的采集数据的采集4-8（2）空间数据采集模式）空间数据采集模式采集基本模式有两种：将地理信息实体以将地理信息实体以 x,yx,y坐标的形式，以顺坐标的形式，以顺 时针或逆时针方法依
3、时针或逆时针方法依 次输入。次输入。 用点、线、多边形用点、线、多边形 和格网和格网邻接邻接的方法表的方法表 示地理实体。示地理实体。特征 数码位置点11x,y（点）线21x1,y1,x2,y2,.,xn,yn(线）面31x1,y1,x2,y2,.,xn,yn（面）4-9手扶跟踪数字化仪采集手扶跟踪数字化仪采集摄影测量数字化采集摄影测量数字化采集扫描跟踪数字化采集扫描跟踪数字化采集外业实地数字化采集外业实地数字化采集选择采集方法的选择采集方法的依据依据是如何应用图形数据、图形数据类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。型、现有设备状况、现有人力、物力、财
4、力状况等。（3）空间数据采集方法）空间数据采集方法4-10数字化设备：数字化仪、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、资源普查等数字化仪扫描仪数字摄影测量工作站野外测量：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（3）空间数据采集方法）空间数据采集方法4-11随机采样系统采样系统随机采样可变系统采样蔟聚采样断面采样等高线采样（4）空间数据采集）空间数据采集方案方案4-12空间数据采集流程计划计划 调查调查编辑编辑 处理处理评价评价准备准备 收集收集数字化数字化（4）空间数据采集方案）空间
5、数据采集方案本章所讲的采集是对已有数据（本章所讲的采集是对已有数据（二手数据二手数据）的采集，）的采集， 主要任务为：主要任务为：数据组织是对采集后的数据进行检校与编辑，主要数据组织是对采集后的数据进行检校与编辑，主要 任务为：任务为：将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感影像、将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感影像、 文本资料等转换成文本资料等转换成GIS可以接受的数字形式。可以接受的数字形式。 数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数 据在内容和逻辑上的一致性据在内容和逻辑上的一致性; ; 数据的转换装载入库数据的转换装载
6、入库; ; 不同的数据来源要用到不同的设备和方法。不同的数据来源要用到不同的设备和方法。（5）空间数据采集任务）空间数据采集任务二手数据源包括二手数据源包括： 现有地图（地形图现有地图（地形图/专题图）；专题图）； 全野外数字测图（全野外数字测图（GPS/全站仪全站仪/电子手簿）；电子手簿）；卫星影像（国土资源卫星卫星影像（国土资源卫星 / Landsat / SPOT/ IKONOS）；）；航空象片；航空象片；调查统计数据；调查统计数据；现有的数据文件、数据库等。现有的数据文件、数据库等。数据表现形式多样，因此数据的输入与处理方法也不尽相同。数据表现形式多样，因此数据的输入与处理方法也不尽相
7、同。4-15项项 目目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平板仪测量、工程测量平板仪测量、工程测量笔记、航空像片、人口普查笔记、航空像片、人口普查社会经济调查社会经济调查地图地图统计图表统计图表电子数据电子数据全站仪、全站仪、GPS数据、地球物理、地球化数据、地球物理、地球化 学、遥感数据、其它测量学、遥感数据、其它测量/监测仪器所获监测仪器所获 得的数据得的数据数据库数据库数据源数据源类型类型：4-16常规测量工作 全站仪测量 GPS测量 地图数字化地图数字化 数字摄影测量（DPS） 遥感技术（6）图形数据采集）图形数据采集4-171 输入矢量数据输入矢量数据 输入坐
8、标值2 输入栅格数据输入栅格数据 按行列号输入各象元的属性（6）图形数据采集）图形数据采集（一）手工键盘输入（一）手工键盘输入4-184-19（二）手扶跟踪数字化仪输入（二）手扶跟踪数字化仪输入通向计算机接口通向计算机接口叉丝叉丝游标游标按扭按扭电磁感应板电磁感应板（6）图形数据采集）图形数据采集（6）图形数据采集）图形数据采集数字化过程数字化过程将待数字化的资料固定在图形输入板上将待数字化的资料固定在图形输入板上 输入至少三个控制点的坐标和图幅范围进行配准输入至少三个控制点的坐标和图幅范围进行配准 逐项数字化图幅内的各点、线、面逐项数字化图幅内的各点、线、面技术方法：点方式（技术方法：点方式
9、（Point Mode）、流方式（）、流方式（Stream Mode）、分层数字化）、分层数字化特点：特点：劳动强度大，已逐渐被扫描数字化取代；劳动强度大，已逐渐被扫描数字化取代；在图形信息负载量较低，精度要求高时，是一种经济实在图形信息负载量较低，精度要求高时，是一种经济实 用的办法。用的办法。（6）图形数据采集）图形数据采集主要工具是扫描仪和矢量化软件主要工具是扫描仪和矢量化软件扫描仪分为栅格扫描仪和矢量扫描仪扫描仪分为栅格扫描仪和矢量扫描仪（三）图形扫描数字化输入：（三）图形扫描数字化输入：扫描仪和矢量化软件扫描仪和矢量化软件（6）图形数据采集）图形数据采集 栅格扫描仪法栅格扫描仪法扫描
10、得到的是栅格数据，从栅格图象中提取点、线、面及扫描得到的是栅格数据，从栅格图象中提取点、线、面及 文字信息，这一过程包括文字信息，这一过程包括去除噪音、线的细化去除噪音、线的细化等。此后的处理等。此后的处理 需借助人机交互实现，如断线的连接、属性码的添加等，此类需借助人机交互实现，如断线的连接、属性码的添加等，此类 处理俗称“处理俗称“抬头数字化抬头数字化”。”。纸质地图 扫描转换 拼接子图块 裁剪地图 矢量图编辑 矢量图合成 图像处理矢量化 （6）图形数据采集）图形数据采集 矢量扫描仪法矢量扫描仪法是直接跟踪扫描图上的曲线，并直接产生矢量数据。目是直接跟踪扫描图上的曲线，并直接产生矢量数据。
11、目 前以激光方式为主，作业员用光标引导激光束到被数字化的前以激光方式为主，作业员用光标引导激光束到被数字化的 曲线上，激光束自动沿线跟踪，碰到线交叉处或端点时，自曲线上，激光束自动沿线跟踪，碰到线交叉处或端点时，自 动停止移动。这种方法数字化精度高，数据量小，但对动停止移动。这种方法数字化精度高，数据量小，但对原图原图 件要求高，设备也相对昂贵件要求高，设备也相对昂贵。（6）图形数据采集）图形数据采集 摄影测量法：摄影测量法：由航空或航天立体象对重建三维立体模型，由航空或航天立体象对重建三维立体模型， 测量地面三维坐标，并传输到计测量地面三维坐标，并传输到计算机。算机。（6）图形数据采集）图形
12、数据采集 已有数字形式空间数据的录入已有数字形式空间数据的录入 全站仪的电子手薄；全站仪的电子手薄； GPS； 其它格式数据。其它格式数据。（6）图形数据采集）图形数据采集4-28 栅格数据向矢量数据的转换（矢量化）栅格数据向矢量数据的转换（矢量化） 全自动矢量化全自动矢量化 半自动矢量化半自动矢量化(R2V) 交互式矢量化（屏幕数字化）交互式矢量化（屏幕数字化）（6）图形数据采集）图形数据采集4-29 栅格数据向矢量数据的栅格数据向矢量数据的转换转换图象二值化(threshold)平滑(Smoothing)细化（Thinning) 边界跟踪(Freeman Encoding)矢量线提取数据压
13、缩（6）图形数据采集）图形数据采集4-30 Auto CAD环境下的数字化方法环境下的数字化方法调入图象用CAD点、线工具跟踪图象中需要数字化的边界分层数字化所需要的信息将图形文件保存（6）图形数据采集）图形数据采集4-31图4-2 Contex大幅面工程图纸扫描仪4-324-33 已有数字形式空间数据的输入已有数字形式空间数据的输入 遥感数据 其他与GIS数据库不兼容的数字化信息（6）图形数据采集）图形数据采集数据交换文件数据交换文件 GIS A GIS A GIS B GIS B 内部文件内部文件外部文件外部文件外部文件外部文件内部文件内部文件GIS A数据交换标准数据交换标准Open G
14、ISInternet / Intranet属性属性是描述地理实体的社会、经济或其它专题数是描述地理实体的社会、经济或其它专题数据。其表达方式是字符串、各种代码或统计数值等。据。其表达方式是字符串、各种代码或统计数值等。属性数据属性数据是对地理实体的详细描述，在是对地理实体的详细描述，在GIS数据中数据中占有很大比重，是占有很大比重，是GIS处理的主要对象，处理的主要对象， 它为管理、它为管理、规划与决策提供充分的参考信息。规划与决策提供充分的参考信息。属性数据属性数据、代码等多种形式。、代码等多种形式。（7）属性数据输入）属性数据输入属性属性(Attribute)数据：数据：、代码等多种形式。
15、、代码等多种形式。（7）属性数据输入）属性数据输入4-36 社会调查、记录社会调查、记录 统计汇总统计汇总 遥感影像解译遥感影像解译 专用监测仪器专用监测仪器 测试数据测试数据 环境监测与采样数据（水、大气等）环境监测与采样数据（水、大气等）属性数据采集（专业与专题工作）属性数据采集（专业与专题工作）（7）属性数据输入）属性数据输入直接记录在栅格或矢量数据文件中；直接记录在栅格或矢量数据文件中；单独在数据库中存储；单独在数据库中存储； 属性数据的存在方式属性数据的存在方式（7）属性数据输入）属性数据输入（1 1）一般采用键盘输入）一般采用键盘输入 对照图形输入；对照图形输入； 预先建立属性表输入属性数据，然后根据关键字与预先建立属性表输入属性数据，然后根据关键字与 图形数据自动关联。图形数据自动关联。（2 2）建立地理编码批量导入）建立地理编码批量导入 属性数据的输入方式属性数据的输入方式（7）属性数据输入）属性数据输入4-39数据交换文件 GIS A GIS A GIS B GIS B 内部文件外部文件外部文件内部文件GIS A数据交换标准Open GISInternet / Intranet4.1.3 空间数据的交换空间数据的交换4-404-41目的：目的：消除数据输入过程中引入的错误和误差空间点位不正确 变形 空间点位和线段的丢失或重复 线段过长或过短
