空间数据的获取

空间数据的获取第一页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统第三章空间数据的采集1、概述2、空间数据采集3、空间数据的编辑与处理4、空间数据质量第二页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集§3.1概述汽油数据以数据为处理线索硬件∶软件∶数据=1∶2∶7第三页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集§3.1概述3.1.1GIS数据的内容GIS数据空间特征数据专题属性数据时间属性数据定位数据非定位数据第四页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集§3.1概述3.1.1GIS数据的内容数字线划数据点、线、面影像数据数据源丰富生产效率高直观详细记录地表自然现象数字高程模型属性数据是什么，类型特征详细描述信息第五页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集§3.1概述3.1.2数据源种类第一手数据第二手数据非电子数据电子数据全站仪、GPS数据地球物理、地球化学遥感数据地图专题地图统计图表平板测量数据工程测量数据笔记航空、遥感相片人口普查社会经济调查各种统计资料已建各种数据库GIS数据第六页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集§3.1概述图形图像数据：地图工程图规划图航空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图形图像数据文字数据第七页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集§3.1概述多媒体地图地面测量数据统计资料航空、遥感文字数据鼠标录入数字化仪扫描仪摄影测量键盘空间数据库编辑处理数据交换3.1.3数据源与相应设备第八页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集§3.1概述3.1.4数据采集的任务将现有的地图、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。数据的转换装载数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等第九页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集空间数据采集的过程1、选择数据源、确定数据的表现形式2、确定数据有关指标3、选择数据获取的软件平台4、数据采集5、数据编辑6、数据拼接7、数据入库8、数据动态更新与维护第十页，共六十四页，2022年，8月28日计划调查编辑处理评价准备收集数字化地理信息系统空间数据采集空间数据采集——流程第十一页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据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。3.2.1、图形数据的采集3.2空间数据的采集第十二页，共六十四页，2022年，8月28日空间数据采集——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、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地理信息系统空间数据采集第十三页，共六十四页，2022年，8月28日（1）、数字化采集—手扶跟踪数字化取什么样的地图作为数字化地图数字化精度要求如何对那些要素进行数字化

采取什么样的方式进行数字化如何分层、分幅确定数字化技术点方式流方式（时间、距离）精度要素的繁简现势性有利于空间数据与属性数据的连接有利于组织所需要的各种城市专题地图有利于提高图形的显示速度当所牵涉的范围比较大时，还须考虑到数字化地图的分幅与拼接问题。此时需将地图按图幅进行组织，建立各图幅的索引图，然后通过索引图动态调出各具体图幅，并完成各相邻地图的动态拼接任务。地理信息系统空间数据采集第十四页，共六十四页，2022年，8月28日x1,y11x2,y22x3,y33x4,y44x5,y55x6,y66x7,y77x8,y88x9,y99地理信息系统空间数据采集点方式第十五页，共六十四页，2022年，8月28日x1,y11x2,y22x3,y33x4,y44x5,y55x6,y66x7,y77x8,y88x9,y99地理信息系统空间数据采集流方式第十六页，共六十四页，2022年，8月28日x1,y11x2,y22x3,y33x4,y44x5,y55x6,y66x7,y77x8,y88x9,y99地理信息系统空间数据采集流方式第十七页，共六十四页，2022年，8月28日地图预处理（1）对于纸张不好的纸质地图，需将其复制到聚酯薄膜上，以减少因图纸变形而产生的误差；（2）为使相邻图幅便于拼接，需将每幅数字化底图的四边内图廓框相交的线划要素向外延伸。（3）对于地图上封闭曲线和较长的线划要素进行分段；（4）对于非国家标准分幅地图，还应打上方格网，以利于控制点坐标数据精度的量取。地理信息系统空间数据采集（1）、数字化采集—手扶跟踪数字化第十八页，共六十四页，2022年，8月28日连接数字化仪图版定向

数字化手扶跟踪数字化：地理信息系统空间数据采集（1）、数字化采集—手扶跟踪数字化第十九页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集数字化仪第二十页，共六十四页，2022年，8月28日1234YXOO’(x0,y0)X’P’（x‘，）yx地理信息系统第二十一页，共六十四页，2022年，8月28日x1,y11x2,y22x3,y33x4,y44x5,y55x6,y66x7,y77x8,y88x9,y99地理信息系统空间数据采集第二十二页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集（2）、数字化采集—扫描数字化纸质地图扫描转换裁剪地图拼接图块矢量化图块合成第二十三页，共六十四页，2022年，8月28日3.2.2属性数据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。地理信息系统空间数据采集第二十四页，共六十四页，2022年，8月28日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。第二十五页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集3.2.3、数据交换数据交换文件GISAGISAGISBGISB内部外部外部内部GISAGISB数据交换标准OpenGISInternet/Intranet第二十六页，共六十四页，2022年，8月28日数据交换标准1、国家标准美国SDTS澳大利亚ADSTS英国NTF中国CNSDTF地理信息系统空间数据采集第二十七页，共六十四页，2022年，8月28日数据交换标准2、商用软件ESRIShapeFileE00AUTOCADDXF3、空间数据转换软件加拿大FME地理信息系统空间数据采集第二十八页，共六十四页，2022年，8月28日基于直接访问的地理信息共享和互操作地理信息系统空间数据采集基于数据格式转换的数据共享需要有一个外部数据文件为中介来实现不同系统之间的数据共享，而基于直接访问的数据共享则意味着一个GIS系统直接读取多个数据源的不同格式的数据。GeoMedia（Intergraph）：MGE、Arc/info、OracleSpatial、SQLServer、AccessMDB等。SuperMap：Mapinfo、OracleSpatial、ESRIArcSDE等。GeoStar：ShapeFile、E00、OracleSpatial、ESRIArcSDE、MIF(Mapinfo)等。第二十九页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集基于网络服务的地理信息共享和互操作标准化组织（ISO、OGC、FGDC等）依据网络服务、地理信息共享和互操作特性制定了相关标准和规范，定义了统一的地理信息服务接口，使得用户可以通过协同方式访问不同数据源的数据，而无需掌握数据源的位置和内部结构。第三十页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集3.3空间数据的编辑与处理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第三十一页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集3.3空间数据的编辑与处理错误检查主要方法叠合比较法目视检查法逻辑检查法第三十二页，共六十四页，2022年，8月28日1、图形编辑（1）结点吻合（1）结点移动（2)求平均位置（3）求两线的交点（4）自动匹配解决方法：3.3空间数据的编辑与处理第三十三页，共六十四页，2022年，8月28日（2）结点与线的吻合解决方法：结点移动使用线段求交自动编辑第三十四页，共六十四页，2022年，8月28日(3)清除伪结点处理方法：连接两线，使其成为一条线。伪节点第三十五页，共六十四页，2022年，8月28日（4）碎屑多边形原因：（1）由于重复录入；（2）由于用不同比例尺的地图进行数据更新。第三十六页，共六十四页，2022年，8月28日（5）不正规的多边形原因：在输入线时，点的次序倒置或者位置不准确引起的。第三十七页，共六十四页，2022年，8月28日纠正原因地图变形(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实质建立纠正图象与标准地图的一一对应关系（2）图象纠正地理信息系统空间数据采集3.3空间数据的编辑与处理第三十八页，共六十四页，2022年，8月28日变换方法精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等近似方法：橡皮板变换纠正步骤纠正点—数据采集—函数建立—逐点或网格纠正（2）图象纠正地理信息系统空间数据采集3.3空间数据的编辑与处理第三十九页，共六十四页，2022年，8月28日图像纠正地理信息系统空间数据采集第四十页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集第四十一页，共六十四页，2022年，8月28日2坐标变换与纠正

地理信息系统空间数据采集第四十二页，共六十四页，2022年，8月28日投影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),Y=G(B,L)数值变换：数学方法（3）投影变换地理信息系统空间数据采集第四十三页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集几何接边地物编码相同，且结点坐标误差在允许范围内，则将两边结点坐标取中数吻合，空间关系不变。地物编码不同，或超过允许误差，需进行人工编辑。数字化边界调整3.3空间数据的编辑与处理(4)接边第四十四页，共六十四页，2022年，8月28日逻辑接边两方面的含义：检查同一目标在相邻图幅的地物编码和属性赋值是否一致。将同一目标在相邻图幅的空间实体数据在逻辑上连在一起。AA1A2A3地理信息系统空间数据采集第四十五页，共六十四页，2022年，8月28日逻辑接边AA1A2A3解决方法：在图幅数据文件的上一层，将有逻辑联系的空间目标，建立一个新的文件，即所引到它在每幅图的子目标，并建立双向指针。不建立目标文件，也不为逻辑接边的子目标建立索引，而是通过空间操作的方法，根据关键字让系统自动在周边图幅中搜索。地理信息系统空间数据采集第四十六页，共六十四页，2022年，8月28日AA1A2A3oid指针A1Aoid指针A2Aoid指针A3Aoid指针AA1、A2、A3地理信息系统空间数据采集逻辑接边第四十七页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集3.4空间数据质量3.4.1有关数据质量的基本概念1、准确度（Accurancy）即测量值与真值之间的接近程度。可用误差来衡量。2、精度（precision)即对现象描述的详细程度。3、不确定性（uncertainty）不确定性是指某一现象不能被准确测定的程度，包括空间位置不确定性、属性不确定、时域不确定、逻辑上的不一致性和数据的不完整性。第四十八页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集5、相容性（compatibility）指两个来源的数据在同一个应用中使用的难易程度。引起的原因：（1）统计指标或分类标准不同；（2）使用不同比例尺的地图6、一致性（consistency) 指对同一现象或同类现象表达的一致程度。 （1）如同一条河流，在两张不同地图上的形状不同。 （2）逻辑上的不一致性。

3.4空间数据质量第四十九页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集7、完整性（completeness） 指用同一准确度和精度的数据在特定空间范围内是否完整的程度。8、可得性指获取或使用数据的容易程度。9、现势性

指数据反映客观现象目前状况的程度。

3.4空间数据质量第五十页，共六十四页，2022年，8月28日4.2.2数据误差或不确定的来源1、空间现象自身存在的不稳定性空间现象自身存在的不稳定性包括空间特征和过程在空间、专题和时间内容上的不确定性。2、空间现象的表达3、空间数据处理中的误差投影变换、地图数字化和扫描后的矢量化处理、数据格式转换、数据抽象、建立拓扑关系、与主控数据层的匹配、数据叠加操作和更新、数据集成处理、数据的可视化表达4、空间数据使用中的误差包括对数据的解释过程和缺少文档。3.4空间数据质量第五十一页，共六十四页，2022年，8月28日数据处理过程误差来源数据收集野外测量误差：仪器误差、记录误差遥感数据误差：辐射和几何纠正误差地图数据误差：原始数据误差、坐标转换、制图综合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的转换误差数据存储数值精度不够空间精度不够数据处理分类间隔不合理多层数据叠合引起的误差传播比例尺大小引起的误差数据输出输出设备不精确引起的误差输出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差对数据信息使用不当第五十二页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集3.4空间数据质量3.4.3数据的误差类型

几何误差

属性误差时间误差

逻辑误差第五十三页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集森林水库森林水库第五十四页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集住宅住宅商业区住宅商业区1972年火场1989年火场灌丛、幼林1989年火场1972年火场针阔叶混交林灌丛、幼林针阔叶混交林第五十五页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集几何误差几何误差是地理信息系统所特有的。

点：测量位置与真实位置的差异，即用常规的中误差表示即可。线：线在地理信息系统数据库中既可以表示线性现象，又可以通过连成的多边形表示面状现象。线可分为直线、折线、曲线及曲直线混合四种类型。第五十六页，共六十四页，2022年，8月28日地理信息系统空间数据采集属性数据的不确定性定性属性数据的准确度评价方法比较复杂。它受属性变量的离散值，每个属性在空间上分布和每个同属性地块的形态和大小，监测样点的分布和选区，及不同属性值在特征上的相似程度等多种因素的影响。可用概率、概率面、模糊度、准确度等指标来衡量。绿地水池第五十七页，共六十四页，2022年，8月28日4.2.4、空间数据的质量控制

传统的手工方法元数据方法数据的元数据中包含了大量的有关数据质量的信息，通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化，通过跟踪元数据可以了解数据质量的变化，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。地理相关法用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。地理信息系统空间数据采集3.4空间数据质量第五十八页，共六十四页，2022年，8月28日3.5空间数据的元数据3.5.1概念

元数据（Metadata）是指描述数据的数据。3.5.2目的

促进数据集的高效利用，并为计算机辅助软件工程服务。3.5.3、内容（1）对数据集的描述：对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据序代（数据生产历史）等的说明；（2）对数据质量的描述：数据精度、数据的逻辑一致性、分辨率、元数据的比例尺等。（3）对数据处理信息的说明：如量纲的转