（推荐）第五章：GIS数据获取

1、1 前面章节 GIS概述 坐标系统 数据模型 GIS是如何抽象表达周围的空间实体 GIS数据的基本类型、各自特征及框架 GIS引用建模的基本步骤 本章讲述 如何获取GIS数据，为创建空间数据库做准备 主要讲述方法步骤，具体操作通过实验课学习 2 第五章: 空间数据的获取 5.1 现有的地理信息系统数据现有的地理信息系统数据 5.2 分类与编码分类与编码 5.3 空间数据采集空间数据采集 5.4 数据质量数据质量 5.5 数据标准化数据标准化 5.6 元数据元数据 3 5.1 数据来源及特征数据来源及特征 GIS项目花费最大的部分就是数据库建设 纸质地图数字化是以前最常用的数据获取方法 随着数据

2、获取、管理技术的发展，数字化地图 资源越来越丰富，已有的数字化成果逐步成为 当前数据库建设的主要资源 地图数据 遥感数据 实测数据 野外试验 实地测量 GPS 文本数据 统计资料 多媒体数据 外部数据库 4 5.1 数据来源及特征数据来源及特征 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 5 5.1 数据来源及特征数据来源及特征 测绘部门的数字地图 数字栅格地图（Digital Raster Graphic，DRG） 纸质地形图经扫描、纠正、 图幅处理及数据压缩处理后， 形成在内容、几何精度和色

3、彩上与地形图保持一致的栅 格文件 本产品可作为背景 用于数据参照或修测其他与地 理相关的信息 也可与DOM、DEM等数据集 成使用，派生新的可视信息 还可以绘制纸质地图，改变地 图存储和印制的传统方式 6 5.1 数据来源及特征数据来源及特征 测绘部门的数据产品 数字线划地图（Digital Line Graphic，DLG） 7 5.1 数据来源及特征数据来源及特征 测绘部门的数据产品 数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，DOM） 利用数字高程模型对扫描处理 的数字化的航空相片 / 遥感相 片（单色 / 彩色），经逐象元 进行纠正，再按影像镶嵌，根 据图幅范围剪裁生

4、成的影像数 据 一般带有公里格网、图廓内 / 外整饰和注记的平面图 8 5.1 数据来源及特征数据来源及特征 测绘部门的数据产品 数字高程模型（Digital Elevation Model 简称DEM） 是在高斯投影平面上规则格网点平面坐标（x,y）及 其高程（z）的数据集 主要用途 高程分析 精度分析 量测坐标、距离、面积、体积（挖填方） 坡度、坡向分析 通视性分析 剖面图生成 等高线生成 叠加相关矢量数据和影像数据 9 5.2 分类与编码分类与编码 地理信息分类 必要性 复杂、种类多、相关关系复杂 分类是通用的科学研究方法 分类的基本要素：地理要素的属性特征、关系特征 及作用等 分类结果

5、：形成分类、编目方案 10 5.2 分类与编码分类与编码 分类原则分类原则 科学性：按信息特征分类、层次分类、树状结构科学性：按信息特征分类、层次分类、树状结构 系统性：整体性系统性：整体性 稳定性：周期更新性稳定性：周期更新性 完整与可扩展性：覆盖现在和将来可能出现的所有完整与可扩展性：覆盖现在和将来可能出现的所有 信息信息 易用性：沿用专业习惯、简单、便于记忆易用性：沿用专业习惯、简单、便于记忆 灵活性：能够灵活转换灵活性：能够灵活转换 不受比例尺限制不受比例尺限制 与有关国家规范和标准协调一致与有关国家规范和标准协调一致 考虑数据来源考虑数据来源 11 5.2 分类与编码分类与编码 分类

6、方法 线分法：层次树状结构，同一分支的同级子类目不 重复、不交叉 11 1213 14151617181920212223242526 27282930313233363738 39 343540 0 0 0 0 3 3 3 0 3 3 33 3 5 3 0 0 2 2 2 3 2 2 2 2 0 22 2 2 5 2 5 5 5 3 33 5 5 12 5.2 分类与编码分类与编码 面分类法：将拟分类的集合根据属性，分成相 互之间没有关系的面，每个面都包含一组类目 东南亚湿地、东北亚森林等 学院2013级环保信息专业学生、环保学院2012环 境监测专业学生 13 5.2 分类与编码分类与编码

7、 分级:按照事物或现象的数量或特征进行等级的划 分，主要包括： 确定分级数： 符合精度要求 顾及可视化效果 分布特征 分级方法 数学方法 数列 最优分割 14 5.2 分类与编码分类与编码 地理信息编码 使数据简化 方便信息分类、校核、汇总、检索 包括：空间数据编码和属性数据编码 编码原则 唯一性 可扩充性 易识别 简单 完整 代码类型 数字 字母 数字和字母组合 15 5.2 分类与编码分类与编码 GIS编码的种类 分类码：标识要 素的类别，如： 污染源类别等 标识码：标识个 体，如：姓名、 学号、身份证编 号等 编码方法 空间位置 联系编码 人为编码 16 5.3 空间数据采集空间数据采集

8、 数据采集 通过各种手段获取工程 需求的各种数据资料， 并转换成GIS可以处理与 接收的数据形式 地理信息系统建设首先 要进行的任务 包括：几何数据、属性 数据的获取与输入及两 者之间的链接 17 5.3 空间数据采集空间数据采集 GIS数据采集的6个基本步骤： 任务分析：结合具体的工程需要，确定必要的功能 需要和数据需求，包括：范围、分类与编码、内容、 精度、可靠性等 资料收集、调查与实测等：根据任务分析的结果， 有目的去搜集所需的数据 数据验证：无论通过什么途径获取的数据都必须经 过验证，确认观测时间、观测精度、可靠性等 数据录入：收集的资料往往来自不同的部门、参照 了不同的标准、产品的形

9、式也是多种多样 数据处理：在有些情况下，录入数据需要进一步的 处理，才能直接应用 创建元数据 18 5.3 空间数据采集空间数据采集 几何数据的采集方式几何数据的采集方式 键盘输入：对于数据量较小、已知地物精确坐标的 情况下，可以采用键盘录入；也是录入属性数据的 主要手段 数字化仪跟踪数字化 扫描数字化 摄影测量与遥感数据处理 野外调查 一现有数据资源共享 19 5.3 空间数据采集空间数据采集 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 20 一、手扶跟踪数字化 1.通过数字化仪获取是

10、一种最普通的传统方法 利用一、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 输入非空间信息，如等高线的高度，地物的编码数值等等 21 一、手扶跟踪数字化 操作人员在数字化操作人员在数字化 仪上点击一点或跟仪上点击一点或跟 踪一条线段踪一条线段 y = 10 x = 5 坐标被存入到坐标被存入到GISGIS数据库中数据库中 2. 工作原理 22 3.工作模式 点方式（点方式（Point ModePoint Mode）当录入人员按下游标当录入人员按下游标(Puck)(Puck)的按键的按键 时，向计算机发送一个点的坐标时，向计算机发送一个点的坐标 点状地物要素：必须使用点输入方式点

11、状地物要素：必须使用点输入方式 线和多边形地物：可以使用点方式，在输入时，输入者可以有选线和多边形地物：可以使用点方式，在输入时，输入者可以有选 择地输入能够反映曲线的特征的采样点择地输入能够反映曲线的特征的采样点 流方式（流方式（Stream ModeStream Mode）当录入人员沿着曲线移动游标时，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能够自动记录经过点的坐标 (a)(b) 距离流方式:当前接 收的点与上一点距离 超过一定阈值，记录 该点； 时间流方式:按照一 定时间间隔对接收的 点进行采样 一、手扶跟踪数字化 23 采用流方式录入曲线时，往往采集点的数目要多于点方式

12、，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 该点该点 3.工作模式 流模式流模式 一、手扶跟踪数字化 24 原图预处理 及设备准备 参考点的选择 地图控制点的选择 手扶数字化 编辑、检查 坐标转换 切边与接边 拼图 建立拓朴关系 属性数据输入 入库 4. 一、手扶跟踪数字化流程图 一、手扶跟踪数字化 25 目前最常用的数字化获取方法目前最常用的数字化获

13、取方法 扫描得到的是栅格图像栅格图像 扫描后处理 不作任何处理（DRG） 影像配准 矢量化 主要内容：主要内容： （1 1）地图扫描）地图扫描 （2 2）影像配准）影像配准（地理配准、（地理配准、Georeference ） （3 3）要素）要素矢量化 二、地图扫描数字化 26 原图预处理及扫描 图像编辑、去除噪音 要素矢量化 编辑、检查坐标转换 切边与接边 拼图 建立拓朴关系 属性数据输入 入库图像配准、编辑 二、地图扫描数字化 27 （1 1）地图扫描）地图扫描 由于扫描仪扫描幅面一般小于地图幅面，因此大的纸 地图需先分块扫描，然后进行相邻图对接 当显示终端分辨率及内存有限时，拼接后的数字

14、地图 还要裁剪成若干个归一化矩形块 对每个矩形块进行矢量化（Vectorization）处理后 生成便于编辑处理的矢量地图，最后把这些矢量化的 矩形图块合成为一个完整的矢量电子地图 二、地图扫描数字化 28 （1 1）地图扫描）地图扫描 扫描仪简介：它是一种将地图或图像按一定的分辨率一般转换 成栅格格式数据的装置 按辐射分辨率划分： 二值扫描仪 灰度扫描仪 彩色扫描仪； 按结构划分 滚筒扫描仪 平台扫描仪 CCD摄像机 二、地图扫描数字化 29 （1 1）地图扫描）地图扫描 扫描前准备 原图准备原图准备： 首先要选择色调分明，线划实在而不膨胀的地图作为原图；首先要选择色调分明，线划实在而不膨胀

15、的地图作为原图； 其次要在图上精确划定数字化的范围，标出坐标原点其次要在图上精确划定数字化的范围，标出坐标原点 最后要清理图面，如修净污点，连好线划上的断头。最后要清理图面，如修净污点，连好线划上的断头。 记录格式记录格式： 数字格式数字格式: :也就是每个网格记录一个二进制数也就是每个网格记录一个二进制数“0”0”或或“1”1”，它适用，它适用 于对黑白或彩色线划地图数字化于对黑白或彩色线划地图数字化 连续格式连续格式: :每个网格记录一个灰度值（每个网格记录一个灰度值（0 0255255个灰阶），这适用于对个灰阶），这适用于对 像片数字化像片数字化 二、地图扫描数字化 30 （1 1）地图

16、扫描）地图扫描 扫描前准备 光孔孔径选择光孔孔径选择： 孔径有好多规格：孔径有好多规格：12.512.5、2512.5、5025、5040、 100100、（、（(微米微米)=1/1000)=1/1000毫米）；用来控制网格的大小，也毫米）；用来控制网格的大小，也 就是用以控制分辨率，孔径越小，网格就越小，分辨率就越高，数就是用以控制分辨率，孔径越小，网格就越小，分辨率就越高，数 据量也就越大据量也就越大 根据地图的精度要求，应选择具有一定的分辨率，数据量又不致过根据地图的精度要求，应选择具有一定的分辨率，数据量又不致过 大的孔径，通常选择大的孔径，通常选择100100100100（或（或50

17、504040）的孔径，即地的孔径，即地 图上图上0.10.1毫米粗的线划一般只占毫米粗的线划一般只占1 1至至2 2个网格。个网格。 坐标差计算坐标差计算： 当原图经过定向，固定的在滚筒（或平台）上之后，要算出扫描仪当原图经过定向，固定的在滚筒（或平台）上之后，要算出扫描仪 原点和原图原点之差，以便控制记录装置原点和原图原点之差，以便控制记录装置 二、地图扫描数字化 31 (2）影像配准（后面章节讲）影像配准（后面章节讲） (3)要素矢量化要素矢量化 创建新图层（要素类） ArcCatalog中可以创建矢量数据集中可以创建矢量数据集( (shape文件和地理数据库文件和地理数据库 geodat

18、abase = “ = “要素类要素类”) ) 点：点：Point 线：线：Line 多边形：多边形：Polygon 在在ArcMapArcMap中提供了全面的工具，可以完成矢量数据的编辑中提供了全面的工具，可以完成矢量数据的编辑 空间数据空间数据 属性数据属性数据 二、地图扫描数字化 32 新建图层要素类新建图层要素类 指定要素类型：点？指定要素类型：点？ 线？多边形？线？多边形？ 二、地图扫描数字化 33 在创建图层时指定坐标在创建图层时指定坐标 系统系统 在在ArcMapArcMap中指定数据框（定义地图）中指定数据框（定义地图） 的坐标系统的坐标系统 34 在创建图层（要素类）的时在创

19、建图层（要素类）的时 候除指定坐标系外，还需要候除指定坐标系外，还需要 指定要素类的坐标范围指定要素类的坐标范围 可以从已有的数据导入或手可以从已有的数据导入或手 动指定这个范围动指定这个范围 35 (3)要素矢量化要素矢量化 设置编辑环境及工具设置编辑环境及工具 添加已配准的影像图层添加已配准的影像图层 添加新建的图层添加新建的图层 编辑图层中要素的属性： 属性字段可以在创建图层时， 也可以在ArcMap中添加 字段名称：field name 数据类型：data type 字段宽度：width 精度：decimal precision 在编辑器中，点击“开始编 辑”，并在目标图层中选中要 编

20、辑的图层 二、地图扫描数字化 36 (3)要素矢量化要素矢量化 从从“编辑器编辑器” 工具栏中选中工具栏中选中 草图工具，根草图工具，根 据扫描地图上据扫描地图上 的内容分层提的内容分层提 取地图要素取地图要素 二、地图扫描数字化 37 “编辑器”工具栏 二、地图扫描数字化 38 设置编辑环境及工具设置编辑环境及工具 主要编辑环境主要编辑环境“编辑器编辑器”工具栏工具栏 39 捕捉环境Snapping 捕捉或悬挂操作捕捉或悬挂操作: : 控制在新建或编辑要控制在新建或编辑要 素时，要素如何排列素时，要素如何排列 线段之间的连接线段之间的连接 ( (在在 两条线段连接的地方两条线段连接的地方 加

21、一个结点加一个结点) ) 避免长悬线避免长悬线 （overshootsovershoots）/ /短短 悬线悬线undershootsundershoots 避免多边形区域的重避免多边形区域的重 叠或间隙叠或间隙 40 捕捉环境Snapping 通过捕捉环境对话框设定在编辑时捕捉方式 41 捕捉线段 42 a)点要素的编辑 在图层中新建、删除、移动一个点要素在图层中新建、删除、移动一个点要素 43 b)线要素的编辑 悬挂功能悬挂功能 修改线段的形状（编辑顶点）修改线段的形状（编辑顶点） 分割线要素、公共顶点的编辑分割线要素、公共顶点的编辑 合并线要素合并线要素 封闭线段封闭线段 44 打断线要

22、素 打断工具打断工具 45 封闭线段 46 c)多边形要素的编辑 多边形顶点编辑（改变形状）多边形顶点编辑（改变形状） 分割多边形分割多边形 公共边的编辑公共边的编辑 要素合并（要素合并（UnionUnion）：求并集，比如：由多个岛）：求并集，比如：由多个岛 屿组成的行政区，飞地。屿组成的行政区，飞地。 要素联合（要素联合（Combine): Combine): 中心有岛屿的湖泊中心有岛屿的湖泊 要素相减（要素相减（SubtractSubtract）：去除重叠部分）：去除重叠部分 （landuse)landuse) 要素相交（要素相交（Intersection): Intersection)

23、: 获取多个多边形的获取多个多边形的 公共部分公共部分 47 修改线段或多边形的形状修改线段或多边形的形状 拓扑编辑拓扑编辑 48 修改线段或多边形的形状修改线段或多边形的形状 非拓扑编辑非拓扑编辑 49 分割多边形 50 分割要素 属性发生变化属性发生变化 image from ESRI 复制字段：对共复制字段：对共 同的属性进行复同的属性进行复 制制 几何属性重新计几何属性重新计 算（面积，周长，算（面积，周长， 长度）长度） 数值字段按面积数值字段按面积 比重新计算划分比重新计算划分 （比如人口数据）（比如人口数据） 51 多边形融合多边形融合 从同一图层中选择从同一图层中选择 多个多边

24、形多个多边形 多个多边形被融合为一个多个多边形被融合为一个 52 多边形融合多边形融合 属性发生属性发生 改变：与改变：与 分割操作分割操作 类似类似 image from ESRI 53 多边形要素合并多边形要素合并 求并集，可以将多个图层中的要素合并求并集，可以将多个图层中的要素合并 54 多边形要素相交多边形要素相交 取两个多边形空间上相 交的区域 求交集求交集 55 多边形要素相交多边形要素相交 56 多边形裁剪多边形裁剪 从一个多边形中去除与另一个多边形相交的部分从一个多边形中去除与另一个多边形相交的部分 57 d)撤销编辑 编辑操作可以撤销编辑操作可以撤销 编辑操作可以恢复到先前保

25、存的状态编辑操作可以恢复到先前保存的状态 一旦进行了保存操作，所做编辑和修改无法再一旦进行了保存操作，所做编辑和修改无法再 撤销撤销 58 保存编辑成果 在编辑过程中注意保存修改成果在编辑过程中注意保存修改成果 执行以下操作时，软件会提示进行保存执行以下操作时，软件会提示进行保存: : 停止数据集的编辑操作停止数据集的编辑操作 开始另一个数据集的编辑操作开始另一个数据集的编辑操作 保存或关闭地图文档保存或关闭地图文档 关闭关闭ArcGISArcGIS 59 其它的矢量化工具 R2V for Windows (9X, NT, 2000, ME, XP)R2V for Windows (9X, N

26、T, 2000, ME, XP)是一款高级光栅图是一款高级光栅图 矢量化软件系统。该软件系统将强有力的智能自动数字化技术矢量化软件系统。该软件系统将强有力的智能自动数字化技术 与方便易用的菜单驱动图形用户界面有机地结合到与方便易用的菜单驱动图形用户界面有机地结合到 Windows Windows 环环 境中，为用户提供了全面的自动化光栅图像到矢量图形的转换，境中，为用户提供了全面的自动化光栅图像到矢量图形的转换， 它可以处理多种格式的光栅（扫描）图像，是一个可以用扫描它可以处理多种格式的光栅（扫描）图像，是一个可以用扫描 光栅图像为背景的矢量编辑工具。由于该软件的良好的适应性光栅图像为背景的矢

27、量编辑工具。由于该软件的良好的适应性 和高精确度，其非常适合于和高精确度，其非常适合于 GISGIS、地形图、地形图、CAD CAD 及科学计算等及科学计算等 应用。应用。 二、地图扫描数字化 60 二、地图扫描数字化 61 VPMax 62 三、野外测量三、野外测量 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 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 63 三、野外测量三、野外测量 64 四、摄影测量与遥感数据处理四、摄影测量与遥感数据处理

28、 65 四、摄影测量与遥感数据处理 遥感(Remote Sensing ):利用自然界的电磁波、或人工发射电磁波、 或利用地物自身的电磁波，将波谱及其几何位置记录下来，判读（解 译）地表物体的分布规律，实现对地表远距离、非接触的观察。 遥感的电磁辐射源：主要是太阳的可见光和红外线，有时也用微波雷 达或地物自身的红外线。 探测、记录电磁波的仪器称传感器，它可以安装在飞机（或气球）上， 称航空遥感，也可安装在人造地球卫星上，称航天遥感 航空遥感的灵活性大、针对性强、图像的几何分辨率高 航天遥感的通用性强，卫星可以长期在太空飞行，一日数次或隔数十日一 次对相同地物反复观察。 主动遥感，被动遥感 航空

29、遥感：大比例、更新周期长， 卫星遥感（航天遥感）：小比例、大范围、更新周期短（几天） 66 遥感技术的发展 国外商用卫星影像，对地表的分辨率已经达到1.0-0.6米，正在向 0.3米迈进。可以制作1:10000-1:5000，甚至1：2000的基础地图。 航空影像也在向扫描、数字成像的方向发展。 美国陆地卫星美国陆地卫星LANDSATLANDSAT系列：系列：LANDSAT-7，16天重复循环，分辨率 为15 米。 法国法国SPOTSPOT卫星：卫星：SPOT-5，26天重复循环，5m分辨率的全色影像。 IKONOSIKONOS卫星：卫星：美国太空影像公司 1999，2.9天重复循环，第一个

30、提供1米分辨率的商用卫星遥感图像，最大成图比例尺可达 12,500 Quick BirdQuick Bird（快鸟）：（快鸟）：美国Digital globe公司 2001，商业卫星 中分辨率最高，全色波段分辨率为0.61米，最大成图比例尺能达到 11,50012,000 四、摄影测量与遥感数据处理四、摄影测量与遥感数据处理 67 68 69 遥感图像的解释和判读 判读、解译：获得遥感图像后可以进一步辨认地物的空间分布、相关特 征 判读、解译的主要依据：波谱特征，物理特征，几何特征。 遥感信息在城市规划中的典型应用 地形测绘 土地使用调查 建筑物调查 绿化、植被调查 环境调查 景观调查 四、摄

31、影测量与遥感数据处理四、摄影测量与遥感数据处理 70 遥感的局限性 图像判读、解译后获得的往往是对地物的大致估计， 或间接信息，和实际情况有出入。 在很多情况下用计算机判读、解译比用熟练的人工误 差大，但全靠人工，解译工作量很大、周期很长 城市规划中需要地物的社会属性，靠遥感只能间接获 取，主要靠实地调查 遥感信息的获取、解译技术还比较复杂，需要多种专 业人员的配合才能实现 四、摄影测量与遥感数据处理四、摄影测量与遥感数据处理 71 五、数据共享 任何信息系统总要利用已有数据，以减轻信息收集、编 码、输入的工作量。除了利用本单位、本部门的现成资 料外，常用的、通用的数据供社会共享已成为一种趋势

32、 特别在发达国家，有很多政府机构或私人公司已经开始 向社会公开提供数据服务，这种服务大致有四类信息： 基本数字化地图基本数字化地图目前测绘部门提供中小比例尺的DRG、 DLG、DOM、DEM和其它的纸质成果； 自然资源数据；自然资源数据； 遥感数据遥感数据很多遥感卫星数据代理中心，可以购买各种分辨 率的遥感卫星数据；也有一些网站提供了免费的卫星遥感数据 和其它类型的数据； 与人口统计相结合的空间、属性、地址数据与人口统计相结合的空间、属性、地址数据国家及地方的 统计部门和其它职能部门提供了多种监测和统计数据 72 五、数据共享 数据共享的四种模式：数据共享的四种模式： 基于交换器的模式基于交换

33、器的模式 标准数据格式转换模式；标准数据格式转换模式； 数据互操作模式；数据互操作模式； 1. 直接数据访问模式。直接数据访问模式。 73 五、数据共享 基于转换器的共享基于转换器的共享 74 五、数据共享 2. 基于数据标准的数据融合基于数据标准的数据融合 采用一种空间数据的转换标准来实现多源采用一种空间数据的转换标准来实现多源GIS数据的融合数据的融合 75 五、数据共享 2. 基于数据标准的数据融合基于数据标准的数据融合 美国国家空间数据协会美国国家空间数据协会（NSDI）制定了统一的空间制定了统一的空间 数据格式规范数据格式规范SDTS（Spatial Data Transformat

34、ion Standard），），括几何坐标、投影、拓扑关系、属性数括几何坐标、投影、拓扑关系、属性数 据、数据字典，也包括栅格格式和矢量格式等不同的据、数据字典，也包括栅格格式和矢量格式等不同的 空间数据格式的转换标准空间数据格式的转换标准 我 国 也 同 样 制 定 了 相 应 的 空 间 数 据 交 换 格 式我 国 也 同 样 制 定 了 相 应 的 空 间 数 据 交 换 格 式 （CNSDTF） 目前许多目前许多GIS软件提供了标准的空间数据交换格式，软件提供了标准的空间数据交换格式， 如如ARC/INFO的的SDTSIMPORT和和SDTSEXPORT模块模块 等，可供其他系统调用

35、。等，可供其他系统调用。 76 五、数据共享 3.3.数据互操作模式数据互操作模式 数据互操作模式是美国开放地理信息系统协会数据互操作模式是美国开放地理信息系统协会OpenGIS OpenGIS Consortium (OGC) Consortium (OGC) 制定的规范。所谓互操作是指在异构环境制定的规范。所谓互操作是指在异构环境 下两个或两个以上实体下两个或两个以上实体 ，它们可以相互通信和协作，以完成，它们可以相互通信和协作，以完成 某一特定任务。某一特定任务。 缺点：短期内不现实；缺点：短期内不现实； 用户必须同时拥有多个用户必须同时拥有多个GISGIS软件软件 。 数据服务器数据服

36、务器 （Data Servers） 数据客户数据客户 （Data Clients） 数据服务数据服务 数据请求数据请求 77 五、数据共享 78 五、数据共享 4.4.直接数据访问模式直接数据访问模式 直接数据访问指在一个直接数据访问指在一个GISGIS软件中实现对其他系统数据格式软件中实现对其他系统数据格式 的直接访问，用户可以使用单个的直接访问，用户可以使用单个GISGIS软件存取多种数据格式。软件存取多种数据格式。 缺点：必须对要访问的数据格式充分了解；缺点：必须对要访问的数据格式充分了解； 这种访问模式存在滞后性的问题。这种访问模式存在滞后性的问题。 系统系统A 内部文件内部文件 系统

37、系统B 内部文件内部文件 79 Intergraph公司的公司的Geomedia支持多源数据支持多源数据 五、数据共享 80 5.3 空间数据采集空间数据采集 属性数据 （1）与空间数据同时输入 键码法 直接输入法 特征码清单法 （2）单独输入 文本文件或数据库中 通过同一的识别符实现空间数据和属性数据的连 接 81 属性数据的采集属性数据的采集 -专业专业 数据分类和数据分类和 数据项目建数据项目建 议总表议总表 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“专业专业 数据分类和数据项目数据分类和数据项目 建议总表建议总表”中，将数中，将数 据分为社会环境、自据分为社会环境、自

38、 然环境和资源与能源然环境和资源与能源 三大类共三大类共14小项，小项， 并规定了每项数据的并规定了每项数据的 内容及基本数据来源内容及基本数据来源。 5.3 空间数据采集空间数据采集 82 一、空间数据质量的相关概念 （1）准确性（Accuracy） 一个记录值（测量或者观察值）与它的真实值之间的 接近程度； 空间数据的准确性通常是根据所指的位置、拓扑或者 非空间属性来分类的； 可以误差（Error）来衡量空间数据的准确性； 5.4 空间数据质量 83 一、空间数据质量的相关概念 （2）精度（Precision） 数据精度表示数据对现象描述的详细程度 数据精度和数据准确性的区别： 精度低的数

39、据不一定准确度也低； 数据精度如果超出了测量仪器的已知准确度，这样的纪录 数字在效率上是冗余的； 例如：在设计精度为0.1mm的数字化仪上测量返回的坐标数 据为（10.11mm,12.233mm），其中就含有冗余的数据； 5.4 空间数据质量 84 一、空间数据质量的相关概念 （3）空间分辨率（Spatial Resolution） 分辨率是两个可测量数值之间最小的可辨识的差异； 空间分辨率可以看作是记录变化的最小幅度； 空间分辨率示例：地图上最细线宽度对应的地理范围，遥感图像 上一个像素代表的实际地理范围大小 空间分辨率 数据精度 5.4 空间数据质量 85 空间分辨率示例 Real Wor

40、ld Vector Data Raster Data 1 pixel = 10mX10m 分辨率分辨率 = 10m 10M 10M 1 Pixel 86 一、空间数据质量的相关概念 （4）比例尺（Scale） 地图上一个记录的距离和它所表 现的“真实世界”的距离之间的 一个比例； 如右图中，这幅地图的比例尺 =10cm:1000m=1:10000 比例尺是刻画数据精度的量（如 最小线宽为地图的空间分辨率）； 5.4 空间数据质量 87 一、空间数据质量的相关概念 （5）误差（Error） 描述测量值和真实值之间的差别； 在大部分情况下，误差的大小是很不准确的，因为待 测量的真实值往往无法得到；

41、研究如何给出误差大小 的最佳估计以及误差传播规律，是很有用的； 误差的分析包括: 位置误差（如点、线、多边形的位 置误差）；属性误差；位置和属性误差之间的联系； 5.4 空间数据质量 88 一、空间数据质量的相关概念 （6）不确定性（Uncertainty） 对于空间信息科学技术来说，数据的正确性与错误并 存，正常与异常并存，精确与粗糙并存，质量高与质 量低并存，什么时候是正确的，什么时候不正确的， 这些都属于不确定性现象； GIS中数据的不确定性包括：位置的不确定性、属性 的不确定性、时域的不确定性、逻辑上的不一致性以 及数据的布完整性； 研究不确定性可以更好的了解测量数据的性质？ 5.4

42、空间数据质量 89 5.4 空间数据质量 二、空间数据质量问题的来源 空间现象自身存在的不稳定性:分布的不确定性、属 性类型划分和表达多样性等； 空间现象的表达:测量误差、地图投影、数值采样和 量化等； 空间数据处理中的误差:投影转换、地图数字化与扫 描矢量化、格式转换、数据抽象（聚类、归并等）、 空间分析、可视化等； 空间数据使用中的误差：生产者和使用者对数据的解 释和理解不同，可通过空间数据的元数据来沟通； 90 数据处理过程数据处理过程误差来源误差来源 数据搜集野外测量误差：仪器误差、记录误差 遥感数据误差：辐射和几何纠正误差、信息提取误差 地图数据误差：原始数据误差、坐标转换、制图综合

43、及印刷 数据输入数字化误差：仪器误差、操作误差 不同系统格式转换误差：栅格-矢量转换、三角网-等值线转换 数据存储数值精度不够 空间精度不够：每个格网点太大、地图最小制图单元太大 数据处理分类间隔不合理 多层数据叠合引起的误差传播：插值、多源数据综合分析误差 比例尺太小引起的误差 数据输出输出设备不精确引起的误差 输出的媒介不稳定造成的误差 数据使用对数据所包含的信息的误解 对数据信息使用不当 5.4 空间数据质量 91 5.4 空间数据质量 三、空间数据的误差分析 空间数据误差的类型 空间数据误差分为：几何误差、属性误差、时间误差和逻 辑误差；逻辑误差和几何误差为GIS特有 逻辑误差：语义角

44、度判断数据的合理性 92 三、空间数据的误差分析 空间数据误差的类型（2） 几何误差：空间数据表达的位置信息误差，在二维平面上主要反 映在点（位置）误差和线（位置）误差上；线误差分布可以用 Epsilon模型（等宽）或者误差带模型（不等宽）来描述 图：折线误差的分布（误差带模型） 图：折线和曲线的误差 图：曲线的误差分布（误差带模型） 5.4 空间数据质量 93 三、空间数据的误差分析 其他数据质量问题 地图数据的质量问题：地图固有误差、地图材料变形、地图 扫描及数字化误差； 遥感数据的质量问题：遥感仪器观测过程误差（表现为空间 分辨率、光谱分辨率、几何畸变以及辐射误差等）、图像处 理和解译过

45、程误差（校正匹配、解译判读、分类等） 测量数据的质量问题：选定的大地坐标系及投影、环境影响、 测量仪器精度、操作误差、偶然误差等 5.4 空间数据质量 94 5.4 空间数据质量 四、空间数据质量的控制 应从数据质量产生和扩散的所有过程和环节入手，分 别用一定的方法减少误差； 常见的数据质量空间方法有： 传统的手工方法：与原始地图或者属性数据比较； 元数据方法：阅读元数据了解数据质量的信息； 地理相关法：利用空间数据描述的地理特征要素自身的相关 性 95 5.5 地理信息系统的标准地理信息系统的标准 目前，有很多个组织和政府部门召集或主持制定地理信息 系统标准，其内容主要包括 空间数据模型 空

46、间服务模型 空间数据共享（Data Sharing） 互操作（Data Interoperation） 比较重要的有： 地理信息/地球信息科学(Geographic information/Geomatics)专业委 员会制定的ISO/TC211地理信息标准 OGC(Open GIS Consortium)制定的Open GIS 96 5.5 地理信息系统的标准地理信息系统的标准 国际标准化组织地理信息标准（国际标准化组织地理信息标准（ISO/TC211） 97 5.5 地理信息系统的标准地理信息系统的标准 98 5.5 地理信息系统的标准地理信息系统的标准 OpenGIS规范： 开放的地理数

47、据开放的地理数据(Open Geodata)模型：模型： 定义了一个概括的、公用的基本地理信息类型集合 OpenGIS将现实世界抽象成为两类基本对象：要素（Feature） 和覆盖（Coverage），前者描述现实世界中的实体对象，后者 描述现实世界中的现象 对于要素，将与空间坐标相关的属性抽取出来，称为几何体 (Geometry) OpenGIS又定义了要素的时空参照系统、语义(Semantics)以 及元数据来对要素进行描述，以便于共享和互操作 OGCOpen Geospatial Consortium开放地理信息联盟， 是一个非盈利的志愿的国际标准化组织 引领着空间地理信息标准及定位基本服务的发展目前在空间数据互操 作领域 基于公共接口访问模式的互操作方法是一种基本的操作方法 99 5.5 地理信息系统的标准地理信息系统的标准 OpenGIS服务服务 定义了一个服务的集合，该集合用于访问地理数据模型中 定义的地理类型，提供了同一信息团