第5章-空间数据采集和处理

《第5章-空间数据采集和处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章-空间数据采集和处理（128页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五章 空间数据采集和处理,1、空间数据源 2、 数据采集 3、 数据编辑与处理 4、 空间数据质量及其精度分析,本章主要内容,整个地理信息系统就是围绕着空间数据采集、处理、存储、分析和表现而展开的。因此，空间数据来源、采集手段、生成工艺、数据质量都直接影响整个地理信息系统应用的潜力、成本和效率。,以数据为处理线索 硬件软件数据 = 12 7,数据采集在GIS中的地位,7,数字线化数据 地形测图思想：点、线、面 影像数据 数字高程模型 属性数据 是什么，判读和考察 详细描述信息,GIS数据的内容,将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的数字形式。 数

2、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。 数据的转换 数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等,数据采集的任务,第一节 空间数据源,（一）数据源的分类 （二）数据源特征 （三）空间数据采集与处理的基本流程,图形图像数据： 地图 、工程图、规划图 照片、航空图片与遥感影像等 文字数据： 调查报告、文件 统计数据 实验数据 野外调查的原始记录等,（一）数据源种类,（一）数据源种类,（一）数据源的分类,1 . 地图数据 具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平面形式的表示，主要普通地图和专题地图。 在应用地图数据时应注意以下几点： （1）地图存储介质的缺陷 （2）地图

3、现势性较差 （3）地图投影的转换,（二） 数据源的特征,2. 遥感数据,卫星遥感影像,航空影像,遥感影像数据特征： （1）能取得大面积、综合的信息； （2）速度快； （3）降低数据储存冗余和不连续性； （4）能提供各类专题所需要的信息。 每种遥感影像都有其自身的成像规律、变形规律，所以在应用时要注意影像的纠正、影像的分辨率、影像的解译特征等方面的问题。,3.实测数据 主要指各种野外实验、实地测量所得数据，它们通过转换可直接进入GIS的空间数据库以用于实时分析和进一步应用。其中，GPS点位数据、地籍测量数据、观测站点监测数据等通常具有较高的精度和较好的现势性，是GIS的重要数据来源。 4 .统计

4、数据 许多部门和机构都拥有不同领域大量统计资料、国民经济的各种统计数据，这些常常也是GIS的数据源，尤其是属性数据的重要来源。统计数据一般都是和一定范围内的统计单元或观测点联系在一起。,5. 多媒体数据 由多媒体设备获取的数据（包括声音、录像等）也是GIS的数据源之一，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询，可通过通讯口传入GIS的空间数据库中。 6 .文本资料数据 主要用来描述空间对象的属性 各种文字报告和立法文件在一些管理类的GIS系统中，有很大的应用，如在城市规划管理信息系统中，各种城市管理法规及规划报告在规划管理工作中起着很大的作用。,（三）空间数据采集与处理的基本流程,1. 数据源的

5、选择 2. 采集方法的确定 3. 数据的编辑和处理 4. 数据质量控制与评价 5. 数据入库,1 . 数据源的选择 （1）是否能够满足系统功能的要求； （2）所选数据源是否已有使用经验； （3）系统成本。,（三）空间数据采集与处理的基本流程,2. 数据源与相应设备,地图,地面测量数据,统计资料,航空、遥感,文字数据,多媒体,坐标几何,数字化仪,扫描仪,摄影测量系统,键盘,空间 数据库,编辑处理,数据交换,3. 采集方法的确定,各种方法所采集的原始空间数据，都不可避免地存在着错误或误差，属性数据在建库输入时，也难免会存在错误，所以对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑是很有必要的。 不同系统对

6、图形的数学基础、数据结构等可能会有不同的要求，往往需要进行数学基础、数据结构的转换。此外，根据系统分析功能的要求，需要对数据进行图形拼接、拓扑生成等处理。,4. 数据的编辑和处理,无论何种数据源，使用何种方法进行采集，都不可避免地存在各种类型的误差，而且误差会在数据处理及系统的各个环节之中累计和传播。对于数据质量的控制和评价是系统有效运行的重要保障和系统分析结果可靠性的前提条件之一。 6. 数据入库,5. 数据质量控制与评价,运用各种技术手段，通过各种渠收集数据的过程。 GIS的数据采集包括两个方面内容： （一）空间数据的采集 （二）属性数据的采集,第二 节 数据采集,1. 野外数据采集 2.

7、 地图数字化 3. 摄影测量方法 4 . 遥感图像处理,（一）空间数据的采集,空间数据采集流程,计划 调查,编辑 处理,评价,准备 收集,数字化,手扶跟踪数字化仪采集 摄影测量数字化采集 扫描跟踪数字化采集 外业实地数字化采集 选择采集方法的依据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。,空间数据采集方法,包括大平板测量和小平板测量，测绘的是纸质地图。测量仪器主要有平板仪、激光平面度仪。在传统的大比例尺地形图的生产过程中，一般在野外测量绘制铅笔草图，然后用小笔尖转绘在聚酯薄膜上，之后可以晒成蓝图提供给用户使用。当然也可以对铅笔草图进行手扶跟踪或扫描数字化使平板

8、测量结果转变为数字数据。成本低、技术容易掌握。,大平板仪,1. 野外数据采集,(1) 平板测量：,平板仪测量,全野外数据采集设备是全站仪加电子手簿或电子平板配以相应的采集和编辑软件，作业分为编码和无码两种方法。 数字化测绘记录设备以电子手簿为主。还可采用电子平板内外业一体化的作业方法，即利用电子平板（便携机）在野外进行碎部点展绘成图。,全野外数字测图,（2）全野外数字测图,全野外数据采集测量工作包括: 图根控制测量 测站点的增补 地形碎部点的测量 （点号、观测值、坐标、地图符号编码、连接关系码）,(3)空间定位测量（GPS),利用多颗导航卫星的无线电信号，对地球表面某地点进行定位、报时或对地表

9、移动物体进行导航的技术系统。 测距交会确定点位 方便快捷、精度高,全球定位系统的构成：导航卫星、地面站、GPS接收机三部分。,Navigation,Precise positioning,Time dissemination,建成后的“伽利略”全球定位系统,GLONASS系统的卫星星座由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8。,北斗卫星导航系统,2 .地图数字化 指根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描矢量化的方法，生产出可在计算机上进行存储、处理和分析的数字化数据。把栅格数据转换成矢量数据的处理过程

10、. （1）手扶跟踪数字化 这种方式数字化的速度比较慢，工作量大，自动化程度低，数字化精度与作业员的操作有很大关系，所以目前已基本上不再采用。,手扶跟踪数字化,通过数字化仪获取是一种最普通的传统方法。,是单调而细致的工作,(2)扫描矢量化 地图数字化一般采用扫描矢量化的方法。根据地图幅面大小，选择合适规格的扫描仪，对纸质地图扫描生成栅格图像。然后在经过几何纠正之后，即可进行矢量化。 两种方式 ：软件自动矢量化和屏幕鼠标跟踪矢量化（R2V 、RxAutoImage、VPStudio、mapinfo) 扫描获得的是栅格数据，数据量比较大。除此之外，扫描获得的数据还存在着噪声和中间色调像元的处理问题。

11、 噪声是指不属于地图内容的斑点污渍和其它模糊不清的东西形成的像元灰度值。噪音范围很广，没有简单有效的方法能加以完全消除，有的软件能去除一些小的脏点。,(2)扫描矢量化,工程扫描仪,小型扫描仪,扫描软件,原始地图,扫 描,栅格 文件,栅格编辑,矢 量 化,矢量 文件,矢量编辑,格式转换,GIS数据库,地图扫描矢量化的工作流程,3 . 摄影测量的方法,航测上对立体覆盖的要求是当飞机沿一条航线飞行时相机拍摄的任意相邻两张像片的重叠度（航向重叠）不少于55%-65%，在相邻航线上的两张相邻像片的旁向重叠应保持在30%。 地面摄影测量以一般采用倾斜摄影或交向摄影。,摄影测量包括航空摄影测量和地面摄影测量

12、。航空测量通常采用立体摄影测量方法采集某一地区空间数据，对同一地区同时摄取两张或多张重叠的像片，在室内的光学仪器上或计算机内恢复它们的摄影方位，重构地形表面，即把野外的地形表面搬到室内进行观测。,通常所称的遥感影像数据指的是卫星遥感影像，其信息获取方式与航空像片不同。 地面接受太阳辐射，地表各类地物对其反射的特性各不相同，搭载在卫星上的传感器捕捉并记录这种信息，之后将数据传输回地面，然后从所得数据。经过一系列处理过程，可得到满足GIS需求的数据。,4. 遥感图像处理,传感器,（1）观测数据的输入 （2）再生、矫正处理 （3）变化处理 （4）分类处理 （5）处理结果输出,4. 遥感图像处理,1

13、. 属性数据的来源 2. 属性数据的分类 3. 属性数据的编码,（二）属性数据的采集,国家资源和环境信息系统数据规范在“专业数据分类和数据项目建议总表”中，将数据分为社会环境、自然环境和资源与能源3大类共14小项，并规定了每项数据的内容及基本数据来源。,1 . 属性数据的来源,专业数据分类和数据项目建议总表,分类是人们认识事物的一种方法，是将具有共同属性特征的事物归并在一起，而把具有不同属性特征的事物分开的过程。,2. 属性数据的分类,最常用的分类方法是层次分类法。,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

14、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。,3. 属性数据的编码,（1）系统性和科学性 （2）一致性 （3）标准化和通用性 （4）编码的简捷性 （5）编码的可扩展性,编码的原则：,登记部分：用来标识属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进行顺序编码； 分类部分：用来标识属性的地理特征，可采用多位代码反映多种特征； 控制部分：用来通过一定的查错算法，检查在编码、录入和传输中的错误，在属性数据量较大情况下具有重要意义。,属性数据的编码编码内容,（1）列出全部制图对象清单； （2）制定对象分类、分级原则和指标，将制图对象进行分类、分级； （3）拟定分类代码系统

15、； （4）设定代码及其格式。设定代码使用的字符和数字、码位长度、码位分配等； （5）建立代码和编码对象的对照表。这是编码最终成果档案，是数据输入计算机进行编码的依据。,无标准的编码方法,(1)层次分类编码法： 是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。,常用的编码分类方法,是指对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各个数字之间并没隶属关系。,(2) 多源分类编码法 (独立分类编码),常年河，通航，主流长15KM，宽60m，平均深度为70m,可表示为？,（一）图形数据编辑 （二）属性数据编辑,第三节 空间

16、数据的编辑与处理,（一）图形数据编辑,图形编辑又叫数据编辑、数字化编辑，是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，其主要的目的是在改正数据差错的同时，相应地改正数字化资料的图形。 数据编辑是数据处理的主要环节，并贯穿于整个数据采集与处理过程。,空间数据编辑的必要性 修正数据输入错误 维护数据的完整性和一致性 更新地理信息 空间数据一般性错误 数据不完整、重复 空间数据位置不正确 空间数据比例尺不准确 空间数据变形 几何和属性连接有误 属性数据不完整,空间数据的编辑与处理,误差修正一般过程： 设定容许值 连接接点 重建拓扑关系,空间数据的编辑与处理,（1）伪节点（Pseudo Node）：当一条线没有一次录入完毕时，就会产生伪结点。 （2）悬挂节点（Dangling Node）：当一个节点只与一条线相连接，那么该节点称为悬挂节点。有过头和不及、多边形不封闭、节点不重合等几种情形。 （3）碎屑多边形(Sliver Polygon)：也称条带多边形。因为前后两次录入同一