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1、第五章第五章第五章第五章 空间数据采集空间数据采集空间数据采集空间数据采集与处理与处理与处理与处理 7/22/20247/22/20241 1数据采集在GIS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 = 1 = 1 2 2 7 7汽油数据7/22/20247/22/20242 2GIS数据的内容u数字线化数据数字线化数据地形测图思想：点、线、面地形测图思想：点、线、面u影像数据影像数据uu数据源丰富数据源丰富uu生产效率高生产效率高uu直观详细记录地表自然现象直观详细记录地表自然现象u数字高程模型数字高程模型u属性数据属性数据uu是什么，判读和考察是什么，判读和考察u
2、u详细描述信息详细描述信息7/22/20247/22/20243 3数据采集任务将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成感图片数据、文本资料等转换成GISGIS可以接受可以接受的数字形式。的数字形式。数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，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。保证数据在内容和逻辑上的一致性。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。数据的转换装载数据的转换装载数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等
3、7/22/20247/22/20244 4数据源种类数据源种类 图形图像数据：图形图像数据：图形图像数据：图形图像数据：图形图像数据：图形图像数据：l ll地图地图地图 l ll工程图工程图工程图l ll规划图规划图规划图l ll照片照片照片l ll航空与遥感影像等航空与遥感影像等航空与遥感影像等文字数据：文字数据：文字数据：文字数据：文字数据：文字数据：l ll调查报告调查报告调查报告l ll文件文件文件l ll统计数据统计数据统计数据l ll实验数据实验数据实验数据l ll野外调查的原始记录野外调查的原始记录野外调查的原始记录等等等图形图像数据图形图像数据文字数据文字数据第一手数据第一手数
4、据第二手数据第二手数据非电子数据非电子数据电子数据电子数据全站仪、全站仪、GPSGPS数据数据地球物理、地球化学地球物理、地球化学遥感数据遥感数据地图地图专题地图专题地图统计图表统计图表平板测量数据平板测量数据工程测量数据工程测量数据笔记笔记航空、遥感相片航空、遥感相片人口普查人口普查社会经济调查社会经济调查各种统计资料各种统计资料已建各种数据库已建各种数据库GISGIS数据数据7/22/20247/22/20245 5数据源种类数据源种类l ll目前各种类型的目前各种类型的目前各种类型的地图地图地图地图地图地图是重要的信息源。这不仅是因为地图的内容直观是重要的信息源。这不仅是因为地图的内容直
5、观是重要的信息源。这不仅是因为地图的内容直观与丰富，而且是由于在地理信息系统诞生以前，地图是表示空间与非与丰富，而且是由于在地理信息系统诞生以前，地图是表示空间与非与丰富，而且是由于在地理信息系统诞生以前，地图是表示空间与非空间信息强有力的手段，从某种意义上说，空间信息强有力的手段，从某种意义上说，空间信息强有力的手段，从某种意义上说，一册完备的专题地图集是一册完备的专题地图集是一册完备的专题地图集是一册完备的专题地图集是一册完备的专题地图集是一册完备的专题地图集是一个很好的人工操作地理信息系统。一个很好的人工操作地理信息系统。一个很好的人工操作地理信息系统。一个很好的人工操作地理信息系统。一
6、个很好的人工操作地理信息系统。一个很好的人工操作地理信息系统。l ll遥感影像遥感影像遥感影像遥感影像遥感影像遥感影像是地理信息系统中一个极其重要的数据源，它至少具有下列是地理信息系统中一个极其重要的数据源，它至少具有下列是地理信息系统中一个极其重要的数据源，它至少具有下列一些特点：一些特点：一些特点：能取得大面积、综合的信息能取得大面积、综合的信息能取得大面积、综合的信息；速度快速度快速度快；降低数据储降低数据储降低数据储存冗余和不连续性存冗余和不连续性存冗余和不连续性；能提供各类专题所需要的信息能提供各类专题所需要的信息能提供各类专题所需要的信息。 l ll文字数据文字数据文字数据文字数据
7、文字数据文字数据主要用来描述空间对象的属性，比如人口数据、经济数据、主要用来描述空间对象的属性，比如人口数据、经济数据、主要用来描述空间对象的属性，比如人口数据、经济数据、土壤成份、环境数据土壤成份、环境数据土壤成份、环境数据l ll确定应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的，例如要建立一个确定应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的，例如要建立一个确定应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的，例如要建立一个土地的适宜性和承载力的信息系统，所需要的数据有地形、土壤类型、土地的适宜性和承载力的信息系统，所需要的数据有地形、土壤类型、土地的适宜性和承载力的信息系统，所需要的数据有地形、土壤类型、
8、降雨、地下水位、运输条件等。降雨、地下水位、运输条件等。降雨、地下水位、运输条件等。 7/22/20247/22/20246 6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7/22/20247/22/20247 7空间数据采集空间数据采集属性数据的采集属性数据的采集包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数据与野包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数据与野外调查的原始记录等，如人口数据、经济数据、土外调查的原始记录等，如人口数据、经济数据、土壤成份、环境数据。壤成份、环境数据。对于要输入属性库的属性数据，通过键
9、盘直接键入或对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直接键入或文件、表格、数据库导入。文件、表格、数据库导入。对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，则必须进行编码输入。则必须进行编码输入。7/22/20247/22/20248 8空间数据采集空间数据采集属性数据的采集属性数据的采集国家资源与环境信国家资源与环境信息系统规范在息系统规范在“ “专业数据分类和专业数据分类和数据项目建议总数据项目建议总表表” ”中，将数据中，将数据分为社会环境、分为社会环境、自然环境和资源自然环境和资源与能源三大类共与能源三大类共1414小项，并规定小项，并规定
10、了每项数据的内了每项数据的内容及基本数据来容及基本数据来源。源。7/22/20247/22/20249 9属性数据的编码编码原则 uu系统性和科学性系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法，能反满足所涉及学科的科学分类方法，能反映出同一类型中不同的级别特点。映出同一类型中不同的级别特点。uu一致性：一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。的。 uu标准化和通用性：标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进行，没有国家或行业标准的要按标准进行，没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。u
11、u简捷性：简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大的信息量。最小的数据量载负最大的信息量。uu可扩展性：可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。 7/22/20247/22/20241010属性数据的编码编码内容 uu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；uu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；uu控制部分：用来通过一
12、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。7/22/20247/22/20241111属性数据的编码编码方法 uu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，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格序的一种代码，它的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。的隶属关系。 耕地71园地72林地73牧草地74居民点及公矿用地75交通用地75水域76未利用地77土地利用类型7有林地731灌木地732疏林地733迹地735针叶树疏林地7331阔叶树疏林地7332未成林林地
13、7347/22/20247/22/20241212属性数据的编码编码方法uu多源分类编码法：对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的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，各位数字代码之间并没有隶属关系。分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。 标志编号分类123平原河过渡河山地河123常年河时令河消失河12通航河不通航河123456树状河平行河筛状河辐射河扇形河迷宫河1234567主要河流一级支流二级三级四级五级六级七级12345河长：一组1公里以下二组2公里以下三组5公里以下四组10公里以下五组10公里以上12345678河宽：一组510米二组1020米三组
14、2030米四组3060米五组60120米六组120300米七组300500米八组500米以上1234567河流间的最短距离50米50100米100200米200400米400500米5001000米10002000米12345弯曲度：2.5公里弯曲深度宽度4050504050752550752550100751507/22/20247/22/20241313空间数据采集空间数据采集空间数据采集空间数据采集图形数据的采集图形数据的采集图形数据的采集图形数据的采集采集基本模式有两采集基本模式有两采集基本模式有两采集基本模式有两采集基本模式有两采集基本模式有两种：种：种：种：种：种： 将地理信息实将
15、地理信息实将地理信息实体以体以体以x,yx,yx,y坐标的形坐标的形坐标的形式，以顺时针或式，以顺时针或式，以顺时针或逆时针方法依次逆时针方法依次逆时针方法依次输入。输入。输入。用点、线、用点、线、用点、线、多边形和格网邻多边形和格网邻多边形和格网邻接的方法表示地接的方法表示地接的方法表示地理实体。理实体。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）7/22/20247/22/20241414空间数据采集空间数据采集图形数据的采集图形数据的采集空间数据采集方法空间数据采集方法：uu手扶跟踪数字化仪采集
16、uu摄影测量数字化采集uu扫描跟踪数字化采集uu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。7/22/20247/22/20241515空间数据采集空间数据采集图形数据的采集图形数据的采集数字化设备：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7/22/20247/22/20241616空间数据采集空间数据采集数据交换数据交换数
17、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 / Intranet7/22/20247/22/20241717空间数据采集空间数据采集方案方案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7/22/20247/22/20241818uuConnstr=DRIVER=MicrosoftAccessDriverConnstr=DRIVER=MicrosoftAccessDriver(*.mdb);DBQ=+server.mappath(mdb)(*.mdb);DBQ=+se
18、rver.mappath(mdb)uuSetSetConn=Server.CreateObject(ADODB.Connection)Conn=Server.CreateObject(ADODB.Connection)uuconn.Openconnstrconn.Openconnstruusql=select*fromconfigsql=select*fromconfiguusetrs=conn.execute(sql)setrs=conn.execute(sql)uubroad=rs(broad)broad=rs(broad)uuabout=rs(about)about=rs(about)u
19、uabout2=rs(about2)about2=rs(about2)数据库连接举例数据库连接举例7/22/20247/22/20241919空间数据采集空间数据采集流程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7/22/20247/22/20242020空间数据的编辑与处理空间数据的编辑与处理空间数据的编辑与处理空间数据的编辑与处理qq空间数据编辑的必要性空间数据编辑的必要性 修正数据输入错误修正数据输入错误 维护数据的完整性和一致性维护数据的完整性和一致性 更新地理信息更新地理信息qq空间数据一般性错误空间数据一般性错误 数据不完整、重复数据不完整、重复 空间
20、数据位置不正确空间数据位置不正确 空间数据比例尺不准确空间数据比例尺不准确 空间数据变形空间数据变形 几何和属性连接有误几何和属性连接有误 属性数据不完整属性数据不完整qq错误检查主要方法错误检查主要方法 叠合比较法叠合比较法 目视检查法目视检查法 逻辑检查法逻辑检查法7/22/20247/22/20242121空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式误差修正一般过程：误差修正一般过程：uu设定容许值设定容许值uu连接接点连接接点uu重建拓扑关系重建拓扑关系7/22/20247/22/20242222空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑
21、与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式边界匹配边界匹配（图幅接边）（图幅接边）uu不同图幅的连接不同图幅的连接uu自动、手工自动、手工第一种方法是小心地修改第一种方法是小心地修改空间数据库中点和矢量空间数据库中点和矢量的坐标，以维护数据库的坐标，以维护数据库的连续性；的连续性；第二种方法是先对准两幅第二种方法是先对准两幅图的一条边缘线，然后图的一条边缘线，然后再小心地调整其它线段再小心地调整其它线段使其取得连续。使其取得连续。数字化边界调整7/22/20247/22/20242323空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理
22、方式数据格式的转换：q数据结构转换相同数据结构的不同组织形式转换相同数据结构的不同组织形式转换n n矢量拓扑结构变换矢量拓扑结构变换n n栅格数据转换栅格数据转换不同数据结构转换不同数据结构转换n n矢量到栅格矢量到栅格n n栅格到矢量栅格到矢量q不同介质转换7/22/20247/22/20242424空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式投影变换：投影A（x，y）投影B（X，Y）正解变换：解析函数关系X=f (x , y) ，Y=g( x , y )反解变换：经纬度B=f (x , y) , L=g( x , y )X=F(B, L)
23、 , Y=G( B, L)数值变换：数学方法7/22/20247/22/20242525空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式坐标变换7/22/20247/22/20242626空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式图象纠正图象纠正qq纠正原因纠正原因 地图变形地图变形( (均匀变形、非均匀变形）均匀变形、非均匀变形） 数字化中的位置移动数字化中的位置移动 遥感影像本身存在几何变形遥感影像本身存在几何变形 投影方式不同投影方式不同 分幅扫描分幅扫描qq实质实质 建立纠正图象与标准
24、地图的一一对应关系建立纠正图象与标准地图的一一对应关系qq变换方法变换方法 精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等 近似方法：橡皮板变换近似方法：橡皮板变换qq纠正步骤纠正步骤 纠正点纠正点数据采集数据采集函数建立函数建立逐点或网格逐点或网格纠纠正正7/22/20247/22/20242727空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式图象纠正图象纠正uuu橡皮板变换橡皮板变换uuu函数变换函数变换7/22/20247/22/20242828空间数据的编辑与处理方式空间数据的编
25、辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理方式图像解译图像解译从图像中提取有用信息的过程。从图像中提取有用信息的过程。图像解译需要一定的能力：图像解译需要一定的能力：uu研究地理区域的一般知识研究地理区域的一般知识 uu具有一定的图像处理能力具有一定的图像处理能力uu掌握影像分析的经验和技能掌握影像分析的经验和技能 uu对影像特征的深入理解对影像特征的深入理解 遥感图象的解译有目视判读和计算机自动解译两种遥感图象的解译有目视判读和计算机自动解译两种方法，其中，自动解译又可分为监督分类和非监方法，其中，自动解译又可分为监督分类和非监督分类两种。督分类两种。 7/22/20247/2
26、2/20242929空间数据质量及其精度分析空间数据质量及其精度分析空间数据质量及其精度分析空间数据质量及其精度分析数据质量是空间数据在表达空间位置、专题特征以及时间这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性的程度。（1）误差(Error)（2）数据的准确度(Accuracy)（3）数据的精密度(Resolution)（4）不确定性（Uncertainty)7/22/20247/22/20243030空间数据质量评价空间数据质量评价q数据情况说明q时间精度(现势性)q位置精度(几何精度)q分类精度(属性精度)q可靠性q逻辑的一致性、完整性q数据采集与编码方法7
27、/22/20247/22/20243131误差的类型 uu源误差源误差uu操作误差操作误差 误差类型误差类型误差来源误差来源误差特征误差特征源误差源误差数据年代；数据的空间覆盖范数据年代；数据的空间覆盖范围；地图比例尺；观测密度围；地图比例尺；观测密度数据的可访问性，数据格式；数据的可访问性，数据格式；数据与用途的一致性；数据数据与用途的一致性；数据的采集处理费用的采集处理费用明显、易探测明显、易探测由自然变化或原由自然变化或原始测量引起始测量引起的误差的误差位置误差；属性误差：质量和位置误差；属性误差：质量和数量方面的误差数量方面的误差数据偏差：输入输出错误，观数据偏差：输入输出错误，观测者
28、偏差，自然变化测者偏差，自然变化不明显不明显难测定难测定GISGIS处理过程引处理过程引起的误差起的误差计算机字长引起的误差计算机字长引起的误差拓扑分析引起的误差：逻辑错拓扑分析引起的误差：逻辑错误、地图叠置操作误、地图叠置操作分类与综合引起的误差：分类分类与综合引起的误差：分类方法、分类间隔、内插方法方法、分类间隔、内插方法复杂复杂难探测难探测7/22/20247/22/20243232源误差（与数据获取方法有关）uu测量数字数据的误差uu地图数字化数据的误差uu遥感数据误差7/22/20247/22/20243333测量数字数据的误差uu控制测量误差uu碎部测量误差uu空中三角测量误差uu
29、测图误差7/22/20247/22/20243434地图数字化数据的误差uu制图误差：控制点展绘误差、编绘误差、绘图误差、综合误差、地图复制误差、分色板套合误差、绘图材料的变形误差uu数字化误差7/22/20247/22/20243535遥感数据误差uu数据获取误差uu数据处理误差uu数据分析误差uu数据转换误差uu人工判断误差7/22/20247/22/20243636操作误差 uu由计算机字长引起的误差uu由拓扑分析引起的误差uu数据分类和内插引起的误差7/22/20247/22/20243737思考与练习uu空间数据采集方法有哪些？它们分别适合采集什么样的数据？uu说说在数字化中属性数据采集的原则和方法？uu为什么要对数字化地图进行编辑与处理后才能入GIS数据库？uuGIS数据精度可以从哪几个方面进行评价？并解释。7/22/20247/22/20243838
