1、地理信息系统基础第三章第三章 空间数据获取空间数据获取 作业题 1.GIS数据源的类型有哪些?在GIS中有哪些主要的数据输入方法?数据输入过程中可能产生的误差有哪些形式?引起这些误差的主要因素有哪些?（2001武大)思考题1.数字化（99同济）2.DEM（99同济）3.试分析GIS中数据的误差来源?（2000武大）4.地理信息系统的主要数据源及其特征。（2002中科 院遥感所博士）5.图形数据输入的主要方法及特点。（2002中科院遥 感所博士）第三章第三章 空间数据获取空间数据获取 3-1 3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源(边馥苓边馥苓P P75-75-P P7979)3-2
2、3-2 数据的尺度数据的尺度 3-3 3-3 空间数据的基本特性空间数据的基本特性 3-4 3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法(自学自学)第三章第三章 空间数据获取空间数据获取 地理信息系统基础 地理信息系统地理信息系统数据采集数据采集，就是指，就是指将非数字化形式的各种信息通过某种将非数字化形式的各种信息通过某种方法（手扶跟踪扫描数字化、野外全方法（手扶跟踪扫描数字化、野外全站仪采集）数字化，并经过编辑处理，站仪采集）数字化，并经过编辑处理，变为系统可以存储管理和分析的形式。变为系统可以存储管理和分析的形式。3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源(边馥苓边馥苓
3、)地理信息系统基础一、数据来源一、数据来源 目前，在发达国家已获取的数字数据信息大致有目前，在发达国家已获取的数字数据信息大致有6 6种来源：种来源：1.1.基础制图数据：包括地形数据和人文景观数据。基础制图数据：包括地形数据和人文景观数据。2.2.自然资源数据：描述自然资源性质、分布的数据。自然资源数据：描述自然资源性质、分布的数据。3.3.调查统计数据：统计部门经过调查分析所得到的各种统调查统计数据：统计部门经过调查分析所得到的各种统 计数据计数据 。4.4.数字高程数据：是一组关于地表位置布局的高程测量数据。数字高程数据：是一组关于地表位置布局的高程测量数据。5.5.法律文档数据法律文档
4、数据6.6.已有系统数据已有系统数据3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础二、地理数据的特点二、地理数据的特点 1.1.以统一的坐标系统进行空间定位；以统一的坐标系统进行空间定位；2.2.空间数据与非空间数据的结合；空间数据与非空间数据的结合；3.3.地理数据间存在复杂的关系；地理数据间存在复杂的关系；4.4.地理数据具有时效性；地理数据具有时效性；3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础三、地理数据的数据质量三、地理数据的数据质量(龚健雅龚健雅P P6060)地理地理数据质量数据质量是指地理数据正确反映现实世是指地理数据正确反映现实世界空间对
5、象的界空间对象的准确度、精度、不确定性、相容性、准确度、精度、不确定性、相容性、一致性、完整性、可得性以及现势性的能力。一致性、完整性、可得性以及现势性的能力。1.1.准确度即测量值与真值之间的接近程度，可用准确度即测量值与真值之间的接近程度，可用误差来衡量。误差来衡量。2.2.精度主要指定位精度、属性精度、空间分辨力精度主要指定位精度、属性精度、空间分辨力（栅格数据）；（栅格数据）；3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础3.3.不确定性指某现象不能精确测得，当真值不可不确定性指某现象不能精确测得，当真值不可测或无法知道时，就无法确定误差，因而用不确测或无法知道时，就
6、无法确定误差，因而用不确定性取代误差。定性取代误差。4.4.相容性指两个来源的数据在同一个应用中使用相容性指两个来源的数据在同一个应用中使用的难易程度。的难易程度。5.5.一致性是指地理数据各元素之间所维持的一种一致性是指地理数据各元素之间所维持的一种良好的逻辑关系；良好的逻辑关系；3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源6.6.完整性是指具有同一准确度和精度的数据在特完整性是指具有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。定空间范围内是否完整的程度。7.7.可得性。指获取或使用数据的容易程度。数据可得性。指获取或使用数据的容易程度。数据质量的适用性主要取决于所使用数据的质
7、量，质量的适用性主要取决于所使用数据的质量，用户的财力，获得数据的容易程序等；用户的财力，获得数据的容易程序等；8.8.现势性。即时间性，指数据反映客观现象目前现势性。即时间性，指数据反映客观现象目前状况的程度。对许多类型的地理信息来说，时状况的程度。对许多类型的地理信息来说，时间是一个严格的因素；间是一个严格的因素；3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础四、数据误差的来源四、数据误差的来源(龚健雅龚健雅P P6262)数据的误差大小即数据的不准确程度是一数据的误差大小即数据的不准确程度是一个累积的量。数据从最初采集，经加工最后到个累积的量。数据从最初采集，经加工最后
8、到存档及使用，每一步都可能引入误差。我们按存档及使用，每一步都可能引入误差。我们按GISGIS中的获取操作、输出和使用这一过程来进中的获取操作、输出和使用这一过程来进行行GISGIS数据误差来源分析，如表数据误差来源分析，如表3-13-1：3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础数据采集野外测量误差；地图数据误差；遥感数据误差；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-矢量互换、三角网-等值线互换；数据存储数值精度不够；空间精度不够：格网或图像太大、地图最小制图单元太大；数据操作分类间隔不合理；多层数据叠加引起的误差传播；比例尺太小引起的误差；
9、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；表表3-1 3-1 数据的主要数据的主要误差来源误差来源P P6363 3-2 数据的尺度数据的尺度 一一、名义尺度名义尺度二、有序尺度二、有序尺度 三、间隔尺度三、间隔尺度 四、比率尺度四、比率尺度 一、名义尺度一、名义尺度 1)名义尺度描述名义尺度描述事物名义的差异事物名义的差异，这，这种差别往往是质的差别。种差别往往是质的差别。2)名义尺度对事物作区分，只回答名义尺度对事物作区分，只回答“同同”与与“异异”的问题。的问题。3)名义尺度的背后一般地说是有一个名义尺度的背后一般
10、地说是有一个分类系统分类系统，而绝大多数分类系统都是一，而绝大多数分类系统都是一个层次型结构。个层次型结构。3-2 数据的尺度数据的尺度 二、有序尺度二、有序尺度 1)1)有序尺度表示事物的有序尺度表示事物的等级和次序等级和次序概念，这种等级或次序比名义尺度稍具概念，这种等级或次序比名义尺度稍具“量量”的色彩。的色彩。2)2)与名义尺度相同的是，有序尺度与名义尺度相同的是，有序尺度亦可以反映事物的亦可以反映事物的异同性异同性。3)3)此外，有序尺度可以将事物以一此外，有序尺度可以将事物以一定的定的次序排列次序排列起来，这种次序具有反对起来，这种次序具有反对称性和传递性。称性和传递性。3-2 数
11、据的尺度数据的尺度 三、间隔尺度三、间隔尺度 间隔尺度可以比较事物的间隔尺度可以比较事物的异同异同，可以在事，可以在事物之间物之间排定次序或等级排定次序或等级。此外，间隔尺度还可。此外，间隔尺度还可以定量地描述以定量地描述事物间的差异大小事物间的差异大小。间隔尺度反映了事物之间的间隔尺度反映了事物之间的相对关系相对关系，而，而不是绝对关系。不是绝对关系。在间隔尺度系统中，数值的零点的设置具在间隔尺度系统中，数值的零点的设置具有随意性，人们关心的是事物间的间隔即距离，有随意性，人们关心的是事物间的间隔即距离，而不是绝对数值。而不是绝对数值。3-2 数据的尺度数据的尺度 四、比率尺度四、比率尺度
12、比率尺度比间隔尺度更进一步，它除了具比率尺度比间隔尺度更进一步，它除了具有间隔尺度描述事物差异的一切能力外，还可有间隔尺度描述事物差异的一切能力外，还可以明确描述事物间的以明确描述事物间的比率关系比率关系。在比率尺度系统中，比率尺度的零点不是在比率尺度系统中，比率尺度的零点不是随意设定的，它具有重要的物理意义，亦即随意设定的，它具有重要的物理意义，亦即“无无”，因此在比率尺度系统中，有，因此在比率尺度系统中，有“有有”与与“无无”的概念。的概念。比率尺度数据具有一个独特性质，那就是比率尺度数据具有一个独特性质，那就是可加性可加性。3-2 数据的尺度数据的尺度 关于尺度，我们指出以下三点：关于尺
13、度，我们指出以下三点：1 1数据尺度的差别往往不是事物本质数据尺度的差别往往不是事物本质的差异，而只是人们对事物考察的角度的差异，而只是人们对事物考察的角度的差异，或者说是人们兴趣点的差异。的差异，或者说是人们兴趣点的差异。2尺度可以转化。尺度可以转化。3 3比率尺度数据和间隔尺度数据亦统比率尺度数据和间隔尺度数据亦统称为称为定量数据定量数据，名义尺度数据和有序尺，名义尺度数据和有序尺度数据亦统称为度数据亦统称为定性数据定性数据。3-2 数据的尺度数据的尺度 3-3空间数据的基本特性空间数据的基本特性 一、抽样性一、抽样性二、概括性二、概括性三、多态性三、多态性四、空间性四、空间性 一、抽样性
14、一、抽样性 空间物体以连续的模拟方式存在于空间物体以连续的模拟方式存在于地理空间，为了能以数字的方式对其进地理空间，为了能以数字的方式对其进行描述，必须将其离散化，即行描述，必须将其离散化，即以有限的以有限的抽样数据表述无限的连续物体抽样数据表述无限的连续物体。抽样的基本准则就是抽样的基本准则就是能够力求准确能够力求准确地描述物体的全局和局部的形态特征地描述物体的全局和局部的形态特征。3-3空间数据的基本特性空间数据的基本特性 二、概括性二、概括性 空间物体的概括性指对物体形空间物体的概括性指对物体形态的态的化简综合化简综合以及对物体的以及对物体的取舍取舍。3-3空间数据的基本特性空间数据的基
15、本特性 三、多态性三、多态性 空间数据的多态性具有两层含义，空间数据的多态性具有两层含义，一是一是同样地物在不同情况下的形态差同样地物在不同情况下的形态差异异，二是，二是不同地物占据同样的空间位不同地物占据同样的空间位置置。3-3空间数据的基本特性空间数据的基本特性 四、空间性四、空间性 空间性是空间数据的最主要特性，空间性是空间数据的最主要特性，它是指空间物体的它是指空间物体的位置、形态位置、形态以及由此以及由此产生的产生的系列特征系列特征。3-3空间数据的基本特性空间数据的基本特性 地理信息系统基础 地理信息系统数据采集的方法通常有：地理信息系统数据采集的方法通常有：手工数据输入法；手扶跟
16、踪数字化；扫描数手工数据输入法；手扶跟踪数字化；扫描数字化以及与其他系统的接口等字化以及与其他系统的接口等。一、手工数据输入方法一、手工数据输入方法 手工数据输入方法就是将空间实体的图手工数据输入方法就是将空间实体的图形或属性数据通过键盘输入到数据文件或程形或属性数据通过键盘输入到数据文件或程序中去。序中去。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 地理信息系统基础二、手扶跟踪数字化二、手扶跟踪数字化 手扶跟踪数字化是从地形图上获得空间数据手扶跟踪数字化是从地形图上获得空间数据最为广泛的一种输入方法。最为广泛的一种输入方法。其过程是将地形图置于数字化桌上的有效区域其过程是将地形
17、图置于数字化桌上的有效区域内，用数字化仪的鼠标器，跟踪地图上的每一个特内，用数字化仪的鼠标器，跟踪地图上的每一个特征点，数字化仪将会得到鼠标的位置（数字化板坐征点，数字化仪将会得到鼠标的位置（数字化板坐标系），再经过数据采集程序的数据转换，得到特标系），再经过数据采集程序的数据转换，得到特征点的大地坐标（实地坐标）。征点的大地坐标（实地坐标）。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 地理信息系统基础三、扫描数字化三、扫描数字化 （P P3939）扫描仪亦是扫描仪亦是GISGIS图形及影像数据输入图形及影像数据输入的一种重要工具。随着地图识别技术，栅的一种重要工具。随着地图识别
18、技术，栅格矢量化技术的发展和效率的提高，人们格矢量化技术的发展和效率的提高，人们希望将繁重枯燥的手扶跟踪数字化交给扫希望将繁重枯燥的手扶跟踪数字化交给扫描仪和软件完成。描仪和软件完成。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 地理信息系统基础四、其它形式的数据输入四、其它形式的数据输入 其它形式的数据输入包括：其它形式的数据输入包括：解析测图仪所解析测图仪所得的数据（三维）得的数据（三维）、卫星遥感图象数据、野、卫星遥感图象数据、野外观测数据（外观测数据（GPSGPS、电子速测仪），其它已有、电子速测仪），其它已有系统的数据等系统的数据等。为了获得上述各类数据形式，。为了获得上
19、述各类数据形式，必须设计好系统之间的数据接口和数据交换标必须设计好系统之间的数据接口和数据交换标准，从而提高数据源获取的范围和数据获取的准，从而提高数据源获取的范围和数据获取的速度。速度。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 地理信息系统基础五、属性数据的输入五、属性数据的输入P P5555 属性数据是那些需要在属性数据是那些需要在GISGIS中处理的空间实体的中处理的空间实体的特征数据，它不属于空间数据类型。特征数据，它不属于空间数据类型。属性数据的输入一般采用键盘输入。输入的方属性数据的输入一般采用键盘输入。输入的方式有两种：式有两种：一种是对照图形直接输入；另一种是预一种是对照图形直接输入；另一种是预先建立属性表输入属性数据，或从其统计数据库中先建立属性表输入属性数据，或从其统计数据库中导入属性数据，然后根据关键字与图形数据自动联导入属性数据，然后根据关键字与图形数据自动联接，一般采用相同的对象（目标）标识来联接。接，一般采用相同的对象（目标）标识来联接。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 Calcomp系列数字化仪系列数字化仪 CONTEX 8300 扫描仪扫描仪 HP DJt 1050 HP DJt 1050 绘图仪绘图仪
