第四章 空间数据库采集和处理

地理信息系统赵姗环境与水利学院2012.11

第四章空间数据采集和处理

内容概览第一节空间数据来源和分类第二节空间数据采集第三节空间数据的编辑和处理第四节空间数据质量控制第一节空间数据来源和分类

一、GIS数据源分类二、GIS数据源特征三、空间数据采集与处理的基本流程GIS工程是以空间数据处理为线索的软件工程硬件∶软件∶数据=1∶2∶7汽油数据GIS数据源是指建立地理信息系统数据库所需要的各种类型数据的来源。一、GIS数据源分类地图数据遥感影像数据实测数据共享数据其他数据统计数据多媒体数据文本资料数据……二、GIS数据源特征

1、地图数据各种类型的地图是GIS最主要的数据源，因为地图是地理数据的传统描述形式，是具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平面形式的表示，内容丰富，图上实体间的空间关系直观，而且实体的类别或属性可以用各种不同的符号加以识别和表示。我国大多数的GIS系统其图形数据大部分都来自地图。二、GIS数据源特征

1、地图数据地图具有以下的特点，使用时应注意。地图存储介质的缺陷。由于地图多为纸质，由于存放条件的不同，都存在不同程度的变形，具体应用时，须对其进行纠正。地图现势性较差。由于传统地图更新需要的周期较长，造成现存地图的现势性不能完全满足实际的需要。应用时需结合实际数据进行更新。地图投影的转换。由于地图投影的存在，使得对不同地图投影的地图数据进行操作前，须先进行地图投影的转换。二、GIS数据源特征

2、遥感影像数据遥感影象是GIS中一个极其重要的信息源。通过遥感影象可以快速、实时、准确地获得大面积的、综合的各种专题信息，航天遥感影象还可以取得周期性的资料，这些都为GIS提供了丰富的信息。但是因为每种遥感影象都有其自身的成像规律、变形规律，所以对其应用要注意影象的纠正、影象的分辨率、影象的解译特征等方面的问题。二、GIS数据源特征

3、实测数据适合小范围的采集或者更新。各种实测数据特别是一些GPS点位数据、地籍测量数据常常是GIS的一个很准确和很现势的资料。4、统计数据国民经济的各种统计数据常常也是GIS的数据源。如人口数量、人口构成、国民生产总值等等主要用作属性数据源。二、GIS数据源特征

5、共享数据随着各种专题图件的制作和各种GIS系统的建立，共享数据成为GIS信息源不可缺少的一部分。但对共享数据的采用需注意数据格式的转换和数据精度、可信度的问题。6、多媒体数据多媒体设备获取的数据二、GIS数据源特征

7、文本资料数据各种文字报告和立法文件在一些管理类的GIS系统中，有很大的应用，如在城市规划管理信息系统中，各种城市管理法规及规划报告在规划管理工作中起着很大的作用。在专题信息系统中，各种文字说明资料对专题内容的属性特征起着重要作用。在区域地理信息系统中，文字是区域研究不可缺少的参考资料。三、空间数据采集与处理的基本流程

1、数据源的选择2、采集方法的确定3、数据的编辑与处理4、数据质量控制与评价5、数据入库1、数据源的选择是否能满足项目或系统功能的需要所选数据源是否是已有使用经验系统成本，数据源的选择对与系统整体的成本控制至关重要2、采集方法的确定地图数据——扫描矢量化影像数据——卫星遥感影像和航空摄影测量数据实测数据——平板测量、全野外数字测图、GPS统计数据——键盘输入……3、

数据的编辑与处理对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑数学基础和数据结构的转换图形拼接和拓扑生成数据压缩4、数据质量控制与评价5、数据入库第二节空间数据采集

一、空间数据采集野外数据采集地图数字化摄影测量方法遥感影像处理二、属性数据采集属性数据分类属性数据编码18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19空间数据采集图形数据的采集野外测量：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图数字化主要的数字化方法手扶跟踪数字化地图扫描数字化野外数字化采集解析测图仪数据输入其他数据传输和转换输入1、手扶跟踪数字化手扶跟踪数字化(1)数字化仪简介(2)数字化过程(3)数字化方式(4)数字化精度

1、手扶跟踪数字化手扶跟踪数字化(1)数字化仪简介数字化仪由电磁感应板（操作平台）、坐标输入控制器（标示器）和接口装置组成。目前，市场上数字化仪的规格按其可处理的图幅面积来划分，有A0、A1、A3等幅面。典型的用于制图的数字化仪是A0规格，其幅面为1.0m×1.5m。较小的数字化设备称为数字化板1、手扶跟踪数字化手扶跟踪数字化(2)数字化过程

1)准备数字化原图，标示图幅角点，内部控制点。

2)输入原图的比例尺，定义用户坐标系（原点和坐标轴），确定地图投影方式。

3)选择数字化方式，确定数字化范围，即用标示器将X、Y最小值的点和X、Y最大值的点数字化。4)数字化时必须按照不同的专题内容分文件、分图层有顺序地数字化，幅面较大的图件，可分块数字化。

5)检查并改正数字化错误。1、手扶跟踪数字化手扶跟踪数字化(3)数字化方式分为点方式和流方式。点方式。数字化时，只要将标示器十字丝交点对准数字化原图上要数字化的点，按下标示器上相应的按键，记录该点x、y坐标。每记录一次坐标，操作员需要按键一次。点方式主要用于采集单个点和控制曲线形态的特征点（端点、极值点、拐点），如控制点、三角点、水准点、独立地物中心点等，折线的始点、终点、转折点，居民地街区拐角点等。流方式。数字化时，将标示器十字丝交点沿曲线从起点移动到终点，让它以等时间间隔或等距离间隔方式记录曲线上一系列密集的离散点坐标，操作员无需对每个点都按键一次，仅在曲线的始点和终点各按一次相应的按键即可，对于不规则的曲线图形，如河流、等高线、海岸线等，常使用流方式数字化。1、手扶跟踪数字化手扶跟踪数字化(4)数字化精度数字化仪设备使用时间过长导致精度降低，会影响输入数据的精度。数字化方式对数字化精度也有影响，流方式比简单的点方式的位置误差要大，流方式等间隔记录点则不能正确地数字化尖锐的弯曲顶点，常常切割这类弯曲部分，误差较大。操作员人为误差主要指操作员的经验技能、生理因素和工作态度等。人工制作编稿原图过程中必然会有误差产生,这些误差随着图数转换而进入计算机的数据中。

2、地图扫描数字化地图扫描数字化(1)扫描仪简介(2)数字化过程(3)交互式地图扫描数字化

2、地图扫描数字化地图扫描数字化(1)扫描仪简介绝大多数扫描仪是按栅格方式扫描后将图像数据交给计算机来处理。扫描仪可分为滚筒式、平板式、CCD直接摄像式三种，其中大幅面的地图以滚筒（卷纸）式用得最多。目前市场上常见的A0幅面的滚筒式扫描仪的分辨率为400～800dpi，操作的精度要高。普通的扫描仪大都按灰度分类扫描，高级的可按颜色分类扫描。对地形图的扫描300dpi即可满足使用需要。2、地图扫描数字化地图扫描数字化(2)数字化过程1）灰度二值化灰度二值化是将一幅有各种灰度（亮度）分布的黑白图像变为非黑即白（非“1”即“0”）的二值图像，是将图像变为图形的一种过渡。2）线条细化剥离法：其实质是从数字图像上，由上而下，自左到右一次选3×3个像元，进行分析，以不影响其连通性为原则决定中心像元是否可以剥离，逐次排下去，可以将线条带剥离成单个像元的细线。3）跟踪，生成矢量格式坐标链自动搜索方法结点间8个方向跟踪组成网格链，逐个网格取其中心点坐标，转换成矢量坐标链弧段

2、地图扫描数字化地图扫描数字化(3)交互式地图扫描数字化由于技术水平的限制，扫描数据处理还不能完全实现自动化，必须通过人机交互加入手工处理，解决软件难以处理的任务。交互式扫描数字化又称为覆盖数字化。许多GIS软件支持扫描矢量化。如ArcMap、MapGIS、MapInfo等。二、属性数据采集属性数据包括各类调查报告、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；对于待输入的属性数据，若数据量较小，可通过键盘直接键入，若数量大，一般使用关系型数据库或文件、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；GIS数据的分类方法1、线分类法2、面分类法GIS数据分类方法——线分类法线分类法也称层级分类法。它是将初始的分类对象按所选定的若干属性或特征逐次地分成相应的若干层级的类目，并排成一个有层次的、逐级展开的分类体系。是GIS中常用的地理信息分类方法。GB2260-86《中华人民共和国行政区划代码》采用的是线分类法，将全国行政区划分为三层：第一层为省（自治区、直辖市）第二层为地区（市、州、盟）第三层为县（市、旗、镇、区）。

GIS数据分类方法——线分类法GIS数据分类方法——线分类法以河北省为例：空间数据分类国土基础信息数据（GB/T13923-92）分类：测量控制点：水系：居民地：交通：管线：境界：地形与土质：植被其它GIS数据分类方法——面分类法面分类法是将所选定的分类对象的若干个属性或特征视为若干个“面”，每个“面”中有可分成彼此独立的若干个类目，再按一定的顺序将各个“面”平行排列。使用时可根据需要将这些“面”中的类目按指定的顺序组合在一起，形成一个新的复合类目。例如：服装的分类可采用面分类法，选择服装材料、男女式样、服装款式三个属性作为三个“面”，每个“面”又可分成若干个类目，如下表。

材料男女式样服装款式纯棉男式中山装纯毛女式西服中长纤维……连衣裙…………面分类法空间对象的面分类编码按空间对象不同特性进行分类并进编码代码之间没有隶属关系，反映对象特性河流特性分类与编码通航情况通航：1不通航：2常年河：1时令河：2消失河：3

<1km：1<2km：2<5km：3<10km：4>10km：5流水季节河流宽度河流长度河流深度

5~10m：110~20m：220~30m：330~60m：460~120m：5120~300m：6300~500m：7>500m：8

<1m：11~2m：22~5m：35~20m：420~50m：5>50m：6信息编码信息编码是要将表示信息的符号体系转换成便于计算机和人识别与处理的另一种符号体系的过程。转换后的符号体系叫做代码或分类码。即：代码是一个或一组有序、易于计算机和人识别与处理的符号。每一类信息都有唯一的分类码。分类粒度越细，代码就越长。常用编码方法顺序码：顺序码是一种用连续数字或字母代表项目名的编码。例如：

00

学校

01

数学系

02

物理系

……表意码表意码是把直接或间接表示编码化对象属性的某些字母、记号作为编码

编码中文英文MT米MeterCM厘米Conti-meterMM毫米Milli-meterTN吨TonKG公斤Kilo-guamLR克Litre………………常用编码方法位别码：位别码是用不同的位来代表不同的类别，每一为具有某一类别含义。例如：在行政区划代码（GB2260—84）中用第一、二位描述省（自治区、直辖市）、用第三、四位描述市（市、州、盟）、第五、六位描述县（市、旗、镇、区）123456省市区常用编码方法1：测量控制点11：平面控制点12：高程控制点13