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1、第二章第二章第二章第二章地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入与处理与处理第一节第一节数据预处理和分类编码数据预处理和分类编码l数据预处理数据预处理l 数据的分类编码数据的分类编码一、数据预处理一、数据预处理一、数据预处理一、数据预处理l地图资料的预处理l属性数据的预处理l遥感图象处理1.地图资料的预处理地图资料的预处理l包括检查、修改、清绘、坐标格网调整、包括检查、修改、清绘、坐标格网调整、制图综合等。制图综合等。l图形预处理是为简化数字化工作而按设图形预处理是为简化数字化工作而按设计要求进行的图层要素整理与删选过程计要求进行的图层要素整理与删选过程2.2.属性数据的预处理属性数据的预
2、处理 l定定性性数数据据的的定定量量化化:定定性性描描述述的的属属性性有有诸诸如如岩岩石石的的基基性性程程度度、土土壤壤结结构构性性状状、土土地地利利用用合合理理程程度度和和路路面面质质量量等等等等。这这些些定定性性数数据据为为了了便便于于分析，常常需要进行定量化处理分析，常常需要进行定量化处理l定量数据的归一化处理定量数据的归一化处理:GIS所用的数据种类所用的数据种类繁多，量纲、单位各不相同。有时为了统计、繁多，量纲、单位各不相同。有时为了统计、比较、分析，需要进行数据的归一化处理，即比较、分析，需要进行数据的归一化处理，即把有量纲的数据化成无量纲的数据，如百分数把有量纲的数据化成无量纲的
3、数据，如百分数或系数等等或系数等等3.遥感图象处理遥感图象处理l图象校正图象校正:指从具有畸变的图象中消除畸变的处指从具有畸变的图象中消除畸变的处理过程。它可分为辐射量校正和几何校正理过程。它可分为辐射量校正和几何校正 l图象变换图象变换:作用是进行图象增强和特征提取。作用是进行图象增强和特征提取。l图象分类图象分类:是以区别图象中所含有的多个目标物是以区别图象中所含有的多个目标物为目的，对每个象元或比较匀质的象元组给出为目的，对每个象元或比较匀质的象元组给出对应其特征的名称。它可分为监督分类和非监对应其特征的名称。它可分为监督分类和非监督分类督分类二、数据的分类编码二、数据的分类编码l是对数
4、据资料进行有效管理的重要依据是对数据资料进行有效管理的重要依据l编码的主要目的：编码的主要目的：节省计算机内存空间节省计算机内存空间便于用户理解使用便于用户理解使用l地理属性必须编码地理属性必须编码1.分类编码的意义与基本原则分类编码的意义与基本原则l数据分类的意义：若不进行分类，就难数据分类的意义：若不进行分类，就难以进行表示和管理，进而也就难以进行以进行表示和管理，进而也就难以进行研究和运用研究和运用l数据分类的基本原则：即既能保证精度，数据分类的基本原则：即既能保证精度，又使工作量最小又使工作量最小l数据编码的原则：数据编码的原则：唯一性；唯一性；可扩充可扩充性；性；易识别性；易识别性；
5、简单性；简单性；完整性完整性2.分类编码的方法分类编码的方法l数据分类编码的方法数据分类编码的方法-多种多样，如层多种多样，如层次分类编码法、顺序分类编码法等等。次分类编码法、顺序分类编码法等等。l编码表示方法编码表示方法-即格式，通常有英文字即格式，通常有英文字母、数字或字母数字组合等母、数字或字母数字组合等GB/T13923-92国土基础信息数据分类与代码国土基础信息数据分类与代码1:10,000基基础础地地理理信信息息数数据据分分类类与与代代码码方方案案：。地地形形要要素素-分分八八个个大大类类，并并依依次次细细分分为为小小类类、一级、二级以及标识码。一级、二级以及标识码。分类代码采用五
6、位数字层次码组成，其结构为：分类代码采用五位数字层次码组成，其结构为：ll大大小小一一二二特特l类类类类级级级级征征l码码码码代代代代码码l码码码码l大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列标识码一般为空。用户可根据需要自定标识码标识码一般为空。用户可根据需要自定标识码第二节第二节l空间数据和属性数据输入处理及其相互空间数据和属性数据输入处理及其相互连接连接一输入设备一输入设备.扫描仪及其应用扫描仪及其应用l扫描：是借助一个可以来回移动的电子扫描：是借助一个可以来回移动的电子探头，将一张地图或者其它类型的纸张探头，将一张地图或者其
7、它类型的纸张文件（如航空象片、卫星象片和其它类文件（如航空象片、卫星象片和其它类型的照片），以栅格方式的数字形式输型的照片），以栅格方式的数字形式输进计算机的过程进计算机的过程扫描图像的三种用途扫描图像的三种用途对图像数据作增强、分类处理后进入栅对图像数据作增强、分类处理后进入栅格型的空间数据库（如遥感照片）。也格型的空间数据库（如遥感照片）。也可不作处理，仅用于显示，并在显示时可不作处理，仅用于显示，并在显示时叠加矢量图形，如很多叠加矢量图形，如很多GISGIS用户常把扫描用户常把扫描后的航空照片作为矢量地图的背景图来后的航空照片作为矢量地图的背景图来显示。显示。显示在计算机屏幕上作进一步的
8、手工矢显示在计算机屏幕上作进一步的手工矢量化。量化。由软件自动转换成矢量地图由软件自动转换成矢量地图二、地图输入二、地图输入l地图的扫描屏幕跟踪数字化输入地图的扫描屏幕跟踪数字化输入1、地图扫描屏幕跟踪数字化输入l地图扫描，速度快，在保证底图质量的情况下，扫描精度也较高。l在地图扫描数字化获得栅格图形数据后，一般都要将栅格数据转换为矢量数据，即以坐标的方式和点、线、面结构，记录图形要素的几何形状，这个转换过程称为矢量化。扫描仪地图输入流程扫描仪地图输入流程 线划屏幕跟踪矢量化地图数据分层清绘扫描分层后的地图线划自动细化矢量化进行多边形化并编码线划编码检查线划是否封闭线划地图线划地图多边形图线划
9、编码三、空间数据的处理l坐标变换l数据结构转换l数据融合l数据压缩与综合l数据内插1.1.坐标转换（见书）坐标转换（见书）坐标转换（见书）坐标转换（见书）ll【纠正原因，实质，方法，步骤】【纠正原因，实质，方法，步骤】【纠正原因，实质，方法，步骤】【纠正原因，实质，方法，步骤】ll在同一个在同一个在同一个在同一个GISGIS中，多种坐标体系并存中，多种坐标体系并存中，多种坐标体系并存中，多种坐标体系并存会给查询、分析带来不便，尤其是会给查询、分析带来不便，尤其是会给查询、分析带来不便，尤其是会给查询、分析带来不便，尤其是不同层的数据叠加，不同图幅之间不同层的数据叠加，不同图幅之间不同层的数据叠
10、加，不同图幅之间不同层的数据叠加，不同图幅之间需要拼接时，就会有矛盾需要拼接时，就会有矛盾需要拼接时，就会有矛盾需要拼接时，就会有矛盾 ll一个地理数据库内的所有地理数据一个地理数据库内的所有地理数据一个地理数据库内的所有地理数据一个地理数据库内的所有地理数据必须建立在相同的坐标系基础上必须建立在相同的坐标系基础上必须建立在相同的坐标系基础上必须建立在相同的坐标系基础上坐标转换坐标转换坐标转换坐标转换l最最简简单单的的坐坐标标转转换换是是平平移移、缩缩放放、旋旋转转，其数学公式如下：其数学公式如下：X=m(xcosysin)+hY=n(xsin+ycos)+kx,y为原来的坐标，为原来的坐标，
11、X,Y为转换后的为转换后的坐标，坐标，为逆时针方向的旋转角度，为逆时针方向的旋转角度，m,n分别为分别为X,Y方向的缩放比例，方向的缩放比例，h,k分别为旋转后在分别为旋转后在X,Y方向的平移距离方向的平移距离l（2)投影转换l正解变换；反解变换2、数据重构（数据结构的转换）l矢量转栅格弧段栅格化多边形栅格化（内部点扩散，射线法，边界代数法）l栅格转矢量3、多源空间数据融合l遥感与GIS数据融合l不同格式数据融合4、空间数据的压缩与融合l空间数据压缩矢量数据数据压缩数据压缩l从所取得的数据集合中抽出一个子集，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩
12、比l压缩比表示曲线信息载量减少的程度l压缩比的大小，既与曲线的复杂程度、缩小倍数、精度要求、数字化取点的密度等因素有关，又与数据压缩技术本身有关 曲线上点的压缩是以信息丢失为代价，换取空曲线上点的压缩是以信息丢失为代价，换取空间数据容量的缩小间数据容量的缩小数据压缩图示数据压缩图示数据压缩图示数据压缩图示5、空间数据的内插l概念、类型l点内插（以后讲）l区域内插（叠置法，比重法）三、其他空间数据的输入三、其他空间数据的输入l遥遥感感数数据据的的输输入入：原原始始的的遥遥感感图图象象是是数数字字的的，其其输输入入只只要要直直接接用用遥遥感感软软件件读读取取文文件件即即可可。不不过过，由由于于数数
13、据据格格式式通通常常存存在在差差异异，因因此此，一一般般需需要要进进行行文文件件格格式式转转换换。对对于于以以象象片片形形式式出出现现的遥感图象，则可进行扫描输入。的遥感图象，则可进行扫描输入。lGPS数据的输入：把数据的输入：把GPSGPS测得的坐标数据输入测得的坐标数据输入GISGIS系统可以采用手工的办法，也可以采取把系统可以采用手工的办法，也可以采取把GPSGPS接收机里的定位数据以文件的形式输入接收机里的定位数据以文件的形式输入GISGIS系统。系统。l电子数据的输入：进行数据格式的转换电子数据的输入：进行数据格式的转换。四、属性数据的输入及与空间四、属性数据的输入及与空间四、属性数
14、据的输入及与空间四、属性数据的输入及与空间数据连接数据连接数据连接数据连接 l属性数据的输入属性数据的输入l属性数据与空间数据的连接属性数据与空间数据的连接l空间数据与属性数据统一管理空间数据与属性数据统一管理1.1.属性数据的输入属性数据的输入 方式方式-根据根据GIS软件数据结构不同软件数据结构不同,主要可分为两种主要可分为两种:l内内部部输输入入法法-这这种种方方式式主主要要是是GIS软软件件所所提提供供的的属属性性数数据据文文件件为为其其本本身身内内部部格格式式，所所以以只只能能采采用用其其软软件件提提供供的的输输入入方方式式来来操操作作，例例如如工工作作站站版版本本的的ARC/INF
15、O，它它的的属属性性数数据据文文件件采采用用INFO模模块块来来管管理理，有有其其独独立立的的数数据据格格式式，所所以以只只能能采采用用INFO模模块块来来对对属属性性数数据据文文件进行操作。输入时需在件进行操作。输入时需在ARCEDIT模块下进行。模块下进行。l外部输入法外部输入法-这种方式是这种方式是GIS软件所提供的属性数据软件所提供的属性数据文件为标准的关系型数据模型。因此，可以采用外部文件为标准的关系型数据模型。因此，可以采用外部一些数据库操作软件来进行数据的输入、修改等。例一些数据库操作软件来进行数据的输入、修改等。例如如ArcView、PCARC/INFO等，其属性文件为标准的等
16、，其属性文件为标准的.DBF格式，所以采用格式，所以采用FoxPro、Excel等软件进行外部操等软件进行外部操作。作。另外，这种方式还可以直接将外部的关系型数据另外，这种方式还可以直接将外部的关系型数据文件连接到空间数据中去文件连接到空间数据中去2.2.2.2.属性数据与空间数据的连接属性数据与空间数据的连接属性数据与空间数据的连接属性数据与空间数据的连接 l在在GIS中，属性数据一般是通过相应的图中，属性数据一般是通过相应的图素，如点（像元）、弧段、多边形的编素，如点（像元）、弧段、多边形的编号与图形建立联系的。号与图形建立联系的。l实际上，在图幅中，每个图形单元由一实际上，在图幅中，每个
17、图形单元由一个标识码来唯一确定；同时，属性数据个标识码来唯一确定；同时，属性数据库也含有相同的标识码。空间数据与属库也含有相同的标识码。空间数据与属性数据就是以此字段来形成关联而完成性数据就是以此字段来形成关联而完成把这两种数据模型联成一体把这两种数据模型联成一体 空间数据库与属性数据库的连接空间数据库与属性数据库的连接第三节第三节数据质量的检查、修数据质量的检查、修改与控制改与控制l数据质量的问题分析数据质量的问题分析l检查与修改检查与修改l数据质量控制技术数据质量控制技术一、数据质量的问题分析一、数据质量的问题分析一、数据质量的问题分析一、数据质量的问题分析ll质量问题的起因：软件；硬件；
18、计质量问题的起因：软件；硬件；计质量问题的起因：软件；硬件；计质量问题的起因：软件；硬件；计算方法；分析、编码、输入操作方算方法；分析、编码、输入操作方算方法；分析、编码、输入操作方算方法；分析、编码、输入操作方面的疏忽；数据本身的质量。面的疏忽；数据本身的质量。面的疏忽；数据本身的质量。面的疏忽；数据本身的质量。llGISGIS的数据质量主要有两方面问题的数据质量主要有两方面问题的数据质量主要有两方面问题的数据质量主要有两方面问题 ll 1.1.微观方面的数据质量问题微观方面的数据质量问题微观方面的数据质量问题微观方面的数据质量问题 l位置精度：数字化地图上各种要素的坐标总与位置精度：数字化
19、地图上各种要素的坐标总与实际物体的坐标有一定误差。实际物体的坐标有一定误差。偏移的距离偏移的距离偏移的分布偏移的分布l属性精度：属性的定义往往会有误差，除人为属性精度：属性的定义往往会有误差，除人为因素外，也有技术因素。因素外，也有技术因素。l逻辑上的一致性：在数据输入到计算机之前，逻辑上的一致性：在数据输入到计算机之前，往往因分类定义不严密而产生矛盾往往因分类定义不严密而产生矛盾-同物异类同物异类或异物同类或异物同类 l分辨率：地图的不可放大原则分辨率：地图的不可放大原则 2.2.宏观方面的数据质量问题宏观方面的数据质量问题宏观方面的数据质量问题宏观方面的数据质量问题l完整性：数据库的完整性
20、包括地图或地图所表完整性：数据库的完整性包括地图或地图所表示的空间范围内各种信息是否遗漏或重复，分示的空间范围内各种信息是否遗漏或重复，分类是否重复或缺项等等，另外还包括有无可能类是否重复或缺项等等，另外还包括有无可能核实与检验。核实与检验。l时间性：时间性：GIS的数据收集和输入需要相当长的的数据收集和输入需要相当长的时间，而现实世界是在一刻不停地变化着。不时间，而现实世界是在一刻不停地变化着。不同地点的数据是不同时间。同地点的数据是不同时间。l收集与处理过程的记录：资料的收集、输入、收集与处理过程的记录：资料的收集、输入、处理方法都会对数据质量产生影响，应该对整处理方法都会对数据质量产生影
21、响，应该对整个过程有文档资料的记载和说明个过程有文档资料的记载和说明数字化过程的误差数字化过程的误差数字化过程的误差数字化过程的误差3.容差容差l容容差差（Tolerances）：GIS的的重重要要概概念念。反反映映GIS数数据据库库的的地地理理数数据据精精度度。可可以以理理解解为为各各种种图图形形要要素素及及其其它它们们之之间间允允许许存存在的误差距离。在的误差距离。l包括：包括：EditDistance节点拟合半径节点拟合半径SnapDistance最小弧段样点内插容忍距离最小弧段样点内插容忍距离WeedTolerance弧段平滑插点容忍距离弧段平滑插点容忍距离GrainTolerance
22、样点融合距离样点融合距离FuzzyToleranceRMS二、检查与修改二、检查与修改l检检验验输输入入的的质质量量，可可用用绘绘图图仪仪绘绘出出已已输输入入的的数数据据，再再与原始地图进行比较。与原始地图进行比较。改改善善系系统统的的使使用用性性能能。及及时时掌掌握握数数据据库库性性能能变变化化情情况况，当当系系统统性性能能下下降降到到一一定定程程度度时时，进进行行必必要要的的干干预预，如如对对数数据据进进行行整整理理或或重重新新组组织织，消消除除降降低低性性能能的因素；的因素；数数据据库库受受损损后后的的复复原原。数数据据库库的的安安全全是是极极为为重重要要的的，对对数数据据库库的的维维护
23、护，一一方方面面要要采采取取有有效效措措施施防防止止各各种种损损害害数数据据库库的的活活动动；另另一一方方面面，必必须须具具备备系系统统受受损损后的复原手段；后的复原手段；用用户户应应用用管管理理。数数据据库库是是许许多多用用户户共共享享的的，为为了了避避免免由由于于局局部部的的使使用用错错误误引引起起整整个个数数据据库库的的彻彻底底破破坏坏，必必须须对对用用户户实实行行统统一一管管理理，分分配配数数据据库库子子模模式式的的使使用权限，并防止应用程序非法使用数据库用权限，并防止应用程序非法使用数据库l三、数据质量控制技术三、数据质量控制技术三、数据质量控制技术三、数据质量控制技术 llGISG
24、IS中的质量控制技术：中的质量控制技术：中的质量控制技术：中的质量控制技术：过程控制：设法减少和消除误差及错过程控制：设法减少和消除误差及错过程控制：设法减少和消除误差及错过程控制：设法减少和消除误差及错误的实用技术和步骤，包括数据录入误的实用技术和步骤，包括数据录入误的实用技术和步骤，包括数据录入误的实用技术和步骤，包括数据录入前期的质量控制、数据录入过程中的前期的质量控制、数据录入过程中的前期的质量控制、数据录入过程中的前期的质量控制、数据录入过程中的实时质量控制实时质量控制实时质量控制实时质量控制；结果控制：在提交成果（数据入库）结果控制：在提交成果（数据入库）结果控制：在提交成果（数据
25、入库）结果控制：在提交成果（数据入库）之前对所完成工作的检查，以进一步之前对所完成工作的检查，以进一步之前对所完成工作的检查，以进一步之前对所完成工作的检查，以进一步发现和改正错误（即后处理质量控制）发现和改正错误（即后处理质量控制）发现和改正错误（即后处理质量控制）发现和改正错误（即后处理质量控制）质量控制的分环节实施质量控制的分环节实施 ll对基础资料的质量控制对基础资料的质量控制对基础资料的质量控制对基础资料的质量控制-高质量的数据源高质量的数据源高质量的数据源高质量的数据源ll对数据采集手段的选择对数据采集手段的选择对数据采集手段的选择对数据采集手段的选择-满足质量及经济满足质量及经济
26、满足质量及经济满足质量及经济的双重需求的双重需求的双重需求的双重需求 ll对软、硬件配置的要求对软、硬件配置的要求对软、硬件配置的要求对软、硬件配置的要求-满足数据采集的满足数据采集的满足数据采集的满足数据采集的质量标准和技术设计书的要求质量标准和技术设计书的要求质量标准和技术设计书的要求质量标准和技术设计书的要求 ll数据采集前的准备工作数据采集前的准备工作数据采集前的准备工作数据采集前的准备工作-有关技术文件有关技术文件有关技术文件有关技术文件ll数据采集中的监控数据采集中的监控数据采集中的监控数据采集中的监控-数据采集过程中实时数据采集过程中实时数据采集过程中实时数据采集过程中实时地检验并预防和纠正误差和错误地检验并预防和纠正误差和错误地检验并预防和纠正误差和错误地检验并预防和纠正误差和错误ll结果控制结果控制结果控制结果控制-数据录入完成后的质量评价数据录入完成后的质量评价数据录入完成后的质量评价数据录入完成后的质量评价ll设计过程的质量控制设计过程的质量控制设计过程的质量控制设计过程的质量控制-制定质量目标制定质量目标制定质量目标制定质量目标