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1、2023/2/17第1页 GIS数据的内容 空间数据描述的是现实世界各种现象的三大基本特征：空间、时间和专题属性 数字线化数据：点、线、面 影像数据：RS 数字高程模型 属性数据：是什么，判读和考察详细描述信息 在GIS中，录入的内容包括空间信息和非空间信息，前者是录入的主体。目前，空间信息的录入主要有两种方式，即手扶跟踪数字化和扫描矢量化。在图形数据录入完毕后，需要进行各种处理，包括坐标变换、拼接等等，其中最重要的是建立拓扑关系。在拓扑建立过程中，需要先对各种错误修改，空间数据第1页/共44页2023/2/17第2页 空空间间数数据据获获取取是是GISGIS建建设设首首先先要要进进行行的的任
2、任务务，通通过过它它建建立立系系统统的的数数据基础。可以有多种实现方式获取数据：据基础。可以有多种实现方式获取数据：v数据转换vRS数据处理v数字测量v从已有地图的数字化录入最后一种是目前被广泛采用的手段，也是最耗费人力资源的工作。第2页/共44页2023/2/17第3页数据采集在GIS中的地位以数据为处理线索硬件软件数据=127粮食数据第3页/共44页2023/2/17第4页数据采集任务将现有的地图、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。不同的数据来源要用到不同的设备和方法。数
3、据的转换装载数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等第4页/共44页2023/2/17第5页数据源种类 图形图像数据：图形图像数据：ll地图地图 ll工程图工程图ll规划图规划图ll照片照片ll航空与遥感影像等航空与遥感影像等文字数据：文字数据：ll调查报告调查报告ll法律文档法律文档ll统计数据统计数据ll实验数据实验数据ll野外调查的原始记录野外调查的原始记录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
4、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数据数据项目第5页/共44页2023/2/17第6页数据源种类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
5、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
6、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
7、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、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。第6页/共44页2023/2/17第7页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
8、描仪摄影测量系统键盘空间数据库编辑处理数据交换第7页/共44页2023/2/17第8页空间数据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。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。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。第8页/共44页2023/2/17第9页空间数据采集属性数据的采集 国家资源与环境信息系统规范在“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三大类共14小项，并规定了每项数据的内容及基本数据来源。第9页/共
9、44页2023/2/17第10页属性数据的编码编码原则 系统性和科学性：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。一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。标准化和通用性：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。简捷性：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。可扩展性：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。第10页/共44页2023/2/17第11页属性数据的编码编码内容 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
10、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。第11页/共44页2023/2/17第12页属性数据的编码编码方法 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，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。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734第12页/共44页202
11、3/2/17第13页属性数据的编码编码方法多源分类编码法：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
12、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405050405075255075255010075150第13页/共44页2023/2/17第14页空间数据采集空间数据采集图形数据的采图形数据的采集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种：种：种：种：将地理信息实将地理信息实体以体以x,yx,y坐标的坐标的形式，以顺时针形式，以顺时针或逆时针方法依或逆时针方法依次输入。次输入。用点、线、多用点、线、多边形和格网邻接边形和格网邻接的方法表示地理的方法表示地理实体。实体。特征数码位置点1
13、1x,y（点）线21x1,y1,x2,y2,.,xn,yn(线）面31x1,y1,x2,y2,.,xn,yn（面）第14页/共44页2023/2/17第15页空间数据采集图形数据的采集空间数据采集方法：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。第15页/共44页2023/2/17第16页空间数据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
14、、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第16页/共44页2023/2/17第17页空间数据采集数据交换数据交换文件GISAGISAGISBGISB内部文件外部文件内部文件外部文件GISA数据交换标准OpenGISInternet/Intranet第17页/共44页2023/2/17第18页空间数据采集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第18页/共44页2023/2/17第19页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第19页/共44页2023/2/17第20页空间数
15、据的编辑与处理空间数据的编辑与处理q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q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q错误检查主要方法叠合比较法目视检查法逻辑检查法第20页/共44页2023/2/17第21页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：设定容许值连接接点重建拓扑关系第21页/共44页2023/2/17第22页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（图幅接边）不同图幅的连接自动、手工第一种方法是小心地修改空间数据库中点和矢量的坐标，
16、以维护数据库的连续性；第二种方法是先对准两幅图的一条边缘线，然后再小心地调整其它线段使其取得连续。数字化边界调整第22页/共44页2023/2/17第23页空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与处理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n矢量拓扑结构变换n栅格数据转换不同数据结构转换n矢量到栅格n栅格到矢量q不同介质转换第23页/共44页2023/2/17第24页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
17、,L),Y=G(B,L)数值变换：数学方法第24页/共44页2023/2/17第25页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第25页/共44页2023/2/17第26页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q纠正原因地图变形(均匀变形、非均匀变形）数字化中的位置移动遥感影像本身存在几何变形投影方式不同分幅扫描q实质建立纠正图象与标准地图的一一对应关系q变换方法精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等近似方法：橡皮板变换q纠正步骤纠正点数据采集函数建立逐点或网格纠正第26页/共44页2023/2/17第27页空间数据的编辑与处理方式空间数据的编辑与
18、处理方式图象纠正图象纠正橡皮板变换橡皮板变换函数变换函数变换第27页/共44页2023/2/17第28页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从图像中提取有用信息的过程。图像解译需要一定的能力：研究地理区域的一般知识 具有一定的图像处理能力掌握影像分析的经验和技能 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方法，其中，自动解译又可分为监督分类和非监督分类两种。第28页/共44页2023/2/17第29页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
19、，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)第29页/共44页2023/2/17第30页空间数据质量评价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第30页/共44页2023/2/17第31页误差的类型 源误差操作误差 误差类型误差来源误差特征源误差数据年代；数据的空间覆盖范围；地图比例尺；观测密度数据的可访问性，数据格式；数据与用途的一致性；数据的采集处理费用明显、易探测由自然变
20、化或原始测量引起的误差位置误差；属性误差：质量和数量方面的误差数据偏差：输入输出错误，观测者偏差，自然变化不明显难测定GIS处理过程引起的误差计算机字长引起的误差拓扑分析引起的误差：逻辑错误、地图叠置操作分类与综合引起的误差：分类方法、分类间隔、内插方法复杂难探测第31页/共44页2023/2/17第32页源误差（与数据获取方法有关）测量数字数据的误差 地图数字化数据的误差 遥感数据误差第32页/共44页2023/2/17第33页测量数字数据的误差控制测量误差碎部测量误差空中三角测量误差测图误差第33页/共44页2023/2/17第34页地图数字化数据的误差制图误差：控制点展绘误差、编绘误差、
21、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 数字化误差 第34页/共44页2023/2/17第35页遥感数据误差数据获取误差数据处理误差数据分析误差数据转换误差人工判断误差 第35页/共44页2023/2/17第36页操作误差 由计算机字长引起的误差由拓扑分析引起的误差数据分类和内插引起的误差第36页/共44页2023/2/17第37页GIS空间操作中误差的传播 GIS空间操作：yf(xl，x2，.xn)算术运算和逻辑运算 第37页/共44页2023/2/17第38页空间数据质量的控制 传统的手工方法 元数据方法 地理相关法 第38页/共44页2023/2/17第39
22、页空间数据质量的控制环节数据预处理工作 数字化设备的选用 数字化对点精度(准确性)数字化限差 数据的精度检查 第39页/共44页2023/2/17第40页思考与练习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？说说在数字化中属性数据采集的原则和方法？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？GIS数据精度可以从哪几个方面进行评价？并解释。第40页/共44页2023/2/17第41页手扶数字化 利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标。其具体的输入方式与地理信息系统软件的实现有关，另外一些GIS系统也支持用数字化仪输入非空间信息，如等高线的高度，地物的
23、编码数值等等。通常，数字化仪采用两种数字化方式，即点方式（Point Mode）和流方式（Stream Mode），点方式是当录入人员按下游标(Puck)的按键时，向计算机发送一个点的坐标。输入点状地物要素时必须使用点输入方式；而线和多边形地物的录入可以使用点方式，在输入时，输入者可以有选择地输入曲线上的采样点，而采样点必须能够反映曲线的特征。流方式录入能够加快线或多边形地物的录入速度，在录入过程中，当录入人员沿着曲线移动游标时，能够自动记录经过点的坐标。采用流方式录入曲线时，往往采集点的数目要多于点方式，造成数据量过大，一个解决的方案是对记录的点进行实时采样，即尽管系统接收到了点的坐标，但是可以根据采样原则确定是否记录该点*。目前大多数系统采取两种采样原则，即距离流方式（Distance Stream）和时间流方式（Time Stream）第41页/共44页2023/2/17第42页扫描矢量化 随着计算机软件和硬件更加便宜，并且提供了更多的功能，空间数据获取成本成为GIS项目中最主要的成分。由于手扶跟踪数字化需要大量的人工操作，使得它成为以数字为主体的应用项目瓶颈。扫描技术的出现无疑为空间数据录入提供了有力的工具。第42页/共44页2023/2/17第43页第43页/共44页2023/2/17宁夏大学资源环境学院 李建华第44页感谢您的观看！第44页/共44页