第三章空间数据采集

第三章地理数据输入与处理

学习目标·了解GIS的数据采集方式·掌握地图数字化的方法、步骤·掌握地图数据的各种处理方法·理解属性数据编码的深刻含义·了解空间数据的压缩处理的方法及优缺点重点：数据采集方式和数字化方法，空间数据处理的概念、意义和方法。难点：扫描数据的处理，空间数据类型的转换。

四、空间数据的压缩处理一、数据采集方式二、地图数字化三、地图数据处理五、属性数据输入1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式通过手工在计算机终端上输入数据，主要是键盘输入。主要用于属性数据的输入。第一节数字采集方式1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式手扶跟踪数字化仪是一种图形数字化设备，是目前常用的地图数字化方式生成矢量数据。第一节数字采集方式数字化仪第一节数字采集方式1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式扫描仪是一种图形、图象输入设备，可以快速地将图形、图象输入计算机系统，是目前发展最快的数字化设备生成栅格数据。第一节数字采集方式小型扫描仪工程扫描仪第一节数字采集方式1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式从遥感影像上直接提取专题信息。第一节数字采集方式1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式联网方式下，信息系统内部各子系统之间以及与其它信息系统之间实现信息交流和信息共享的主要方式。第一节数字采集方式1.图形数字化2.数据的编辑3.拓扑关系生成4.基本量算5.数据结构转换6.地理数据库建立数据采集系统功能驱动数字化仪、扫描仪等数字化设备。对影像、图形、数字等多种形式、多方来源的信息实现自动、半自动或人工的数字化，建立空间数据库。1.图形数字化2.数据的编辑3.拓扑关系生成4.基本量算5.数据结构转换6.地理数据库建立数据查询修改更新图形分割与拼接图形缩放比例尺转换数据采集系统功能1.图形数字化2.数据的编辑3.拓扑关系生成4.基本量算5.数据结构转换6.地理数据库建立大多数GIS系统都采用基于拓扑结构模型的GIS数据库，一些系统具有拓扑关系的自动生成功能，由矢量数据自动生成多边形，并根据相应的多边形内部点文件，生成多边形边界的左右多边形信息并识别岛状多边形，大大减少了编辑工作量。数据采集系统功能1.图形数字化2.数据的编辑3.拓扑关系生成4.基本量算5.数据结构转换6.地理数据库建立1．质心量算对地理分布变化的跟踪；计算目标物对周围地区的经济辐射范围。例如，应用质心量测分析人口变迁、经济增长级等。2．几何量算自动快速的计算三维目标的表面积、体积，各类多边形的的周长、面积，各类线段的曲率、方向，以及点状物体的坐标等。如公路、铁路线的长度，各种土地类型的面积量算，道路设计中的土石方量算等。数据采集系统功能1.图形数字化2.数据的编辑3.拓扑关系生成4.基本量算5.数据结构转换6.地理数据库建立矢量数据---栅格数据栅格数据---矢量数据二值化－>细化－>填充空隙－>矢量追踪－>矢量数据数据采集系统功能1.图形数字化2.数据的编辑3.拓扑关系生成4.基本量算5.数据结构转换6.地理数据库建立地理数据库四种方式:1.全部采用文件管理

2.文件结合关系数据库管理

3.全部采用关系数据库管理

4.重新设计具有空间数据和属性数据管理和分析功能的数据库系统（OO－DBMS）数据采集系统功能第三节地图数字化一、手扶跟踪数字化数字化仪组成、数字化方式、操作步骤二、扫描矢量化扫描仪原理、处理流程、操作方式数字化仪示意图底座感应板定标器手扶跟踪数字化方法有效区域手扶跟踪数字化方法数字化仪板面组成示意图1．点方式

每次定标器的键被按下，感应板发送一对坐标数据到计算机。2．开关流方式在定标器上，每按下一次键，即将一组坐标数据发送到计算机。当用数字化来输入一条连续曲线是很有效。3．连续流方式不论定标器的键是否按下，数字化仪每个一定的时间就向计算机发送坐标数据，即是不可控的。4．增量方式当定标器在感应板上移动某个距离，数字化仪就发送一对绝对坐标数据。数字化仪的工作方式—操作方式手扶跟踪数字化方法1．ASCⅡ格式

2．二进制输出格式数字化仪的工作方式—输出格式手扶跟踪数字化方法地图数字化的操作步骤准备设置数字化固定地图设置投影方式设置控制点处理误差设置定标器按键地图分幅手扶跟踪数字化方法扫描仪数字化方法一、扫描仪的工作原理二、扫描仪的使用方法三、扫描数字化四、地图扫描数据处理二值化细化矢量化冗余去除断线修复要素提取符号识别属性赋值扫描仪数字化方法地图扫描数据处理GIS与遥感的结合一、结合的必要性二、结合的途径发展标准的空间数据交换格式建立能综合处理矢量数据与栅格数据的GISGIS软件与遥感图像处理系统之间建立接口数据处理的概念空间数据处理的方法空间数据的编辑处理地图数据处理数据处理的概念一、数据处理的概念二、数据处理的内容三、数据处理的意义对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数踞进行编辑运算，清除数据沉余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式数据处理的概念一、数据处理的概念二、数据处理的内容三、数据处理的意义数踞编辑数据压缩数据变换数据格式转换空间数据内插边沿匹配数据提取数据处理的概念一、数据处理的概念二、数据处理的内容三、数据处理的意义空间数据有序化检验数据质量实现数据共享提高资源利用效果1.平面坐标变换2.空间数据的压缩处理3.空间数据类型的转换4.空间数据插值5.数据提取空间数据处理的方法平移变换

0yxP（x，y）P′(x′，y′)xyx′=x+Δx′y′=y+Δy′空间数据处理的方法-平面坐标变换旋转变换

yP（x，y）0xθP′(x′，y′)x′=x•cosθ-y

•sinθy′=x•sinθ+y•cosθx′=x0+(x-x0)cosθ-(y-y0)

•sinθy′=y0+(x-x0)

sinθ+(y-y0)

cosθ空间数据处理的方法-平面坐标变换比例变换（图形缩放）

点可以通过对其P（x，y）坐标分别乘以各自的比例因子Sx和Sy来改变它们到坐标原点的距离。x′=x·Sxy′=y·Syx′=x0+(x-x0)·Sx

y′=y0+(y-y0)

·Sy空间数据处理的方法-平面坐标变换地图投影变换

当系统使用的数据来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据地图投影变换正解变换反解变换数值变换通过建立两个投影的解析关系式，直接把一种投影坐标(x,y)

变换成另一种投影的坐标(X,Y)空间数据处理的方法-平面坐标变换地图投影变换

当系统使用的数据来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据地图投影变换正解变换反解变换数值变换由一种投影的坐标(x,y)反解出地理坐标（λ,φ)

，然后再将地理坐标代入另一种投影公式中，求出该投影下的直角坐标（X,Y)空间数据处理的方法-平面坐标变换地图投影变换

当系统使用的数据来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据地图投影变换正解变换反解变换数值变换根据两种投影在变换区内若干同名的坐标点，采用插值法、有限差分法、待定系数法等，实现不同投影之间的转换空间数据处理的方法-平面坐标变换

空间数据处理的方法-压缩处理数据压缩的目的

节省存贮空间节省处理时间数据压缩途径压缩软件:原数据信息基本不丢失而且可以大大节省存贮空间，缺点是压缩后的文件必须在解压缩后才能使用数据消冗处理:原数据信息不会丢失，得到的文件可以直接使用，缺点是技术要求高，工作量大，对冗余度不大的数据集合效用小用数据子集代替数据全集:在规定的精度范围内,从原数据集合中抽取一个子集，缺点以信息损失为代价，换取空间数据容量的缩小空间数据处理的方法-压缩处理常见空间数据的压缩方法曲线数据的压缩面域栅格数据的压缩面域邻接线段的删除特征点筛选法：筛选抽取曲线特征点，并删除全部多余点以达到节省存贮空间的目的。空间数据处理的方法-压缩处理常见空间数据的压缩方法曲线数据的压缩面域栅格数据的压缩面域邻接线段的删除通过压缩编码技术来消除冗余数据：链码游程长度编码块码四叉树编码空间数据处理的方法-压缩处理常见空间数据的压缩方法曲线数据的压缩面域栅格数据的压缩面域邻接线段的删除数据属性的重新分类和空间图形的化简需要对数据进行压缩相邻界线的删除共同属性的合并空间数据处理的方法-压缩处理面域邻接线段的删除空间数据处理的方法-压缩处理矢量向栅格转换网格尺寸的确定点的网格化直线网格化多边形网格化

栅格向矢量转换网格尺寸的确定点的网格化直线网格化多边形网格化

空间数据处理的方法-类型转换空间数据处理的方法-空间数据插值

1.离散空间：空间具有跳跃特征（土地利用类型），重要变化发生在边界上，边界内的变化则是均匀的，同质的，即在各个方面都是相同的。邻近元法：以最相邻近图元的特征值表征未知图元的特征值。

2.

连续空间：空间具有渐变特征（地形表面），内插技术必须采用连续的空间渐变模型实现这些连续变化，可用一种平滑的数学表面加以描述。这类技术可分为整体拟合和局部拟合技术两大类。

整体拟合技术:拟合模型是由研究区域内所有采样点上的全部特征观测值建立的。通常采用的技术是整体趋势面拟合。这种内插技术一般用于模拟大范围内的变化，而不能提供内插区域的局部特性局部拟合技术则是仅仅用邻近的数据点来估计未知点的值，而不受局部范围外其它点的影响。这类技术包括双线性多项式内插、样条函数、移动拟合法等等。空间数据处理的方法-空间数据插值

基本提取按照属性或窗口找出