GIS的基础及数据获取

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1、 2.1 地图简介 2.2 GIS工作的硬件配置 2.3 GIS工作的软件构成 2.4 GIS中的数据源 2.5 空间数据的质量及精度分析 2.6 地理信息的标准 2.7 空间元数据第二章 GIS的基础及数据获取第二章 GIS的基础及数据获取第一节 地图基础一地图的分类 二地理空间坐标系 三地图的投影 四地形图的分幅和编号 一、地图的分类地图按内容分类 地图按比例尺分类地图按结构分类二、地理空间坐标系1、地理空间坐标2、平面直角坐标 三、地图的投影 1、地图的投影由于球面的不可展示性，为了用平面坐标来表示球面上目标的空间位置，必须进 行球面坐标到平面坐标的转换，这就是地图的投影变换。2、地图投

2、影的分类1）按变形的性质可分为等角投影，等积投影，等距投影；2）按展开方式可分方位投影、圆柱投影、圆锥投影；3）按投影 面积与地球相割或相切可分为割投影和切投影。 投影面和球面的关系圆锥投影圆柱投影方位投影正轴 斜轴 横轴几种投影方式展开图：方位投影展开图 圆柱投影展开图 圆锥投影展开图3、地图投影的选择我国的主要用高斯-克吕格投影地图投影。（横轴等角墨卡托投 影） 72136：1323共11个投影带4、高斯-克吕格投影xy四、地形图的分幅和编号我国，基本地形图的分幅和编号按国际规定的在1:100万地形图 基础上，按径纬度进行。 1） 1:100万地形图的分幅和编号 按纬差4度，径差6度分 2

3、） 1:50万， 1:20万，1:10万地形图的分幅和编号 1:50万按纬差2度，径差3度分,即一幅1:100万地形图包含4幅 1:50万地形图； 1:20万按纬差40，径差1度分, 分36幅图; 1:10万按纬差20，径差30分,分144幅图; 3） 1:5， 1:2.5万，1:1万地形图的分幅和编号 这三种图在1:10万地形图基础上，按径纬度划分。1:50万， 1:20万，1:10万地形图的分幅和编号第二节 GIS的数据及其质量标准 一数据的种类与形式 二空间数据的质量及精度分析 三地理信息的标准 四空间数据的元数据（metadata） 2.5空间数据的质量及精度分析一、空间数据质量数据的

4、准确度（accuracy）指记录值和真实值之间接近的程度；数据的精密度（precision）指数据表示的精密程度，如数据有效位数；数据的分辨率（spatial resolution）指两个可测量数据之间可识别的最小差异，常用最小线宽来表示；数据的不确定性（uncertainty）包括空间位置不确定性、属性不确定性、时域不确定性、逻辑上的不一致性、及数据的不完整性 ；数据的误差（error）表达数据准确性的一种表达方式。精度二、空间数据质量评价空间数据质量评价就是用空间数据质量标准要素对数据所描述的空间、专题和 时间特性进行评价，可用空间数据质量评价矩阵如下来表示：空间特性空间要素 空间特性 时

5、间特性 专题特性位置精度属性精度逻辑一致性数据完整性表现形式准确性三、空间数据误差的来源1）数据采集引起的误差 如野外测量仪器的误差、记录的误差； RS数据纠正和提取的误差；地图印刷误差、坐标转换引起误差等 。 2）数据输入引起的误差 如 数字化误差、格式转换引起的误差等 。 3）数据存储引起的误差 数据存储选用精度不够、存储空间数据 的格网太大、比例尺太小等 4）数据处理引起的误差 如插值引起的误差 、叠加引起的误差 、 算法产生的误差等。 5）数据输出引起的误差 如输出媒体不稳引起的误差 、设备精度 引起的误差等。 6）使用引起的误差 如选择和使用不当引起的误差等。四、空间数据误差的种类1

6、、源误差 1）地面测量数据的误差2）地图数字化的误差3）RS数据误差2、GIS处理过程引起的误差1）计算机字长引起的误差2）拓朴分析引起的误差3）数据的分类和内插引起的误差2.6地理信息的标准一、地理信息标准化的意义1、促进地理信息的交换和使用2、促进地理信息的共享。1、信息技术标准分类 （1）硬件设备标准 如RS232接口； （2）软件标准 如SQL查询语言； （3）数据和格式标准 如数据格式标准； （4）数据集标准 数据存放标准； （5）过程标准 用于指导数据开发过程。 2、从管辖范围看制定信息技术的标准和机构 （1）国际级的标准化组织如 ISO(International Standar

7、d Organization)； （2）区域级标准化组织； （3）国家级标准化组织，如美国国家标准化组织ANSI、美国联邦地理数据委员 会FGDC； （4）政府和用户级标准化组织 如GIS领域中的OGC（OpenGIS）； （5）其它标准化组织。 如美国联邦空间数据委员会在1992年颁布了美国空间数据交换标准SDTS（ Spatial Data Transfer Standard)二、信息技术的标准和机构三、 国际上几个主要的GIS标准1、地理信息/地球信息科学专业会员会制定的地理信息标准 ISO/TC211。 ISO/TC211主要用于指导GIS的开发和使用，它定义和描述了一系列地理信息、

8、地理数据管理和地理过程的标准。该标准共分25部分，包括框架和参考模型、数 据模型和算子、地理空间数据管理、空间数据服务等内容，分别由美国、英国、 澳大利亚、加拿大等国负责。参考资料 ISO/TC211 Geographic Information/ Geomatics, 1998 ISO 2、美国OGC（OpenGIS Consorti，)制定的开放地理数据互操作规范 OpenGIS （Open Geodata Interoperation Specification)。很多GIS厂商参于该组织 OpenGIS的目标是制定一个规范，以建立分布的、无边界的、基于构件的地理数 据互操作环境，使GI

9、S软件具有可操作性、可移植性、可升级性、开放性、互操 作性和易用性。目前国内的GIS开发机构也提出了中间交换数据文件格式，也提 出平开发了组件式GIS工具。这同OpenGIS尚有距离。 OpenGIS的实质是制定出一套各方均能接受的空间数据操作函数API OpenGIS主要定义了三个模型 （1）开放的地理数据（Open Geodata) 模型号定义了一个概括的、共用的基本地 理信息类型的集合； （2）OpenGIS服务 （3）信息团体模型3、美国联邦地理数据委员会FGDC制定的美国空间数据元数据标 准。空间数据的元数据标准从7个方面对元数据进行了描述：标识（ Identification)、数

10、据质量(Data Quality)产生该数据的原始数据，数据的精度， 一致性，完整性等；空间数据的组织(Spatial Data Organization)数字编码的组 织，属性信息等；空间参照(Spatial Reference)数据采用的投影方式，地球参照 系等；实体和属性信息(Entity x,y 是数字化坐标上的坐标值;a 0 a1 a2 a 3 b 0 b1 b2 b3 为待定系数。这时候，就符合图形学坐标变换的公式，X=a 0 + m ( x - y )Y=b 0 + n ( x + y )a1 a2 b1 b2 yXY1）直接数字化仪获取地图数据xa 0b 0cossin cos

11、sin=mcos=ncos= -m sin=nsin用最小二乘法可求出待定系数 在一些系统中允许用户输入4个以上的控制点，这时候可用用最小二乘法可求出 最佳一组待定系数，以改善坐标转换的精度。坐标变换的地理意义：（3）数字化仪工作的软件（2）数字化仪工作过程打开通信接口及数据文件初始化数字化仪输入控制点及图幅范围读取并显示一个x,y值输入正确否保存文件结束否关闭端口及数据文件结束NYYN删除点返回上一点读下一点2）扫描仪获取地图数据二、遥感数据 1、遥感数据的分类2、遥感数据质量指标1）空间分辨率2）时间分辨率 3）光譜分辨率4）温度分辨率3、遥感数据的获取1）目视法获取遥感影像数据RS信息地

12、形信息专业信息初步解释详细解释 专题图满意不满意 调查再解释2）将RS影像作为基础层输入到GIS中，实现栅格影象和GIS线 划图的叠置，从中提取信息。3）将RS直接进入GIS系统，利用RS实现对GIS空间数据和属性数 据的更新。地形图 专题图航片 卫片扫描仪输入数字化影象图计 算 机 图 象 处 理 识 别 系 统输出数字影象图影像匹配 影像识别 影像分类 地图识别RS和GIS的结合1）如上所述，RS作为GIS的数据源； 2）利用GIS作辅助信息，帮RS进行分类，或者将RS中非监督分类 的结果与GIS中地物比较，校正分类结果的地物类型； 3）RS和GIS结合进行联合空间分析，以大大提高GIS的

13、空间分析 能力。如将RS和GIS叠置得洪水淹没模型；对农作物进行估产等三、摄影测量数据及获取摄影测量在我国的基本比例尺测图生产中起关键作用。我国的大 部分1：1万，1：5万地形图都使用摄影测量方法。 1、地面摄影测量和航空摄影测量2、解析摄影测量3、数字摄影测量四、属性数据及获取 属性数据内容 属性数据是目标的空间特性以外的特性的详述。主要包括目标类 型，具体目标特征和专题说明等详细描述。 目标类型描述通常用类型编码来表示；专题说明描述用属性内容 表示。 属性数据源 各种统计数据及各类调查数据是属性数据主要数据源。通常包含 特定位置上的社会、环境、资源、经济、人口等数据。 属性数据的获取 对照图件直接输入，即直接在GIS中，通过其数据库管理软件对 照图形直接录入 ； 用通用数据库软件录入，录入后转入GIS系统； 从其它系统（如MIS）系统转入数据。五、野外采集数据GPS作为一种新型的定位数据采集技术具有高精度，高效益，低成 本，全天侯，灵活实时的优势。GPS在GIS中的应用：1）直接用于对GIS空间数据的实时更新和采集；2）将GPS的实时差分技术与GIS的电子地图结合，组成各种车载、机载电子导航系统；3）为GIS的空间数据获取提供实时定位数据。