1、空间数据的采集1 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。数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数据在内容和逻辑上的一致性。不同的数据来源要使用不同的设备和方法。数据的转换 数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等一、数据源的种类一、数据源的种类 指建立指建立GISGIS数据库所需要的各种来源的数据。包括各类数据库所需要的各种来源的数据。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。记录等，如人口数据、经济数据、土壤成份、
2、环境数据。地图地图 1：5万地形图万地形图遥感影像数据：陕西省遥感影像数据：陕西省1/25万土地利用遥感影像图万土地利用遥感影像图统计数据：人口、国民生产总值等统计数据：人口、国民生产总值等实测数据：野外调查数据，河流水文站数据实测数据：野外调查数据，河流水文站数据数字数据：数字图形数据，数字数据：数字图形数据，DEM数据数据各种文字报告数据：环境保护法规各种文字报告数据：环境保护法规图形图像数据：图形图像数据：l 地图 l 工程图l 规划图l 照片l 航空与遥感影像等文字数据：文字数据：l 调查报告l 文件l 统计数据l 实验数据l 野外调查的原始记录等图形图像数据文字数据 数字线化数据 地
3、形测图思想：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u是什么，判读和考察u详细描述信息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数据质量评价数据采集数据交换文件GIS A GIS A GIS B GIS B 内部文件 外部文件 内部文件 外部文件 GIS A数据交换标准Open G
4、ISInternet/Intranet2 5 m：3几何图形和属性连接有误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。x1,y1,x2,y2,.地图变形(均匀变形、非均匀变形）属性数据的编码编码内容20 30 m：3数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。第一种方法是小心地修改空间数据库中点和矢量的坐标，以维护数据库的连续性；2-2空间数据的编辑和处理x1,y1,x2,y2,
5、.可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。Internet/Intranet实测数据：野外调查数据，河流水文站数据二、空间数据采集方案随机采样系统采样系统随机采样可变系统采样蔟（c）聚采样断面采样等高线采样计划调查编辑处理评价准备收集数字化采集基本模式：采集基本模式：将地理实体用x,y坐标的形式，以顺时针或逆时针方法依次输入。用点、线、多边形和格网邻接的方法表示地理实体。特征数码位置点11x,y（点）线21x1,y1,x2,y2,.,xn,yn(线）面31x1,y1,x2,y2,.,xn,yn（面）空间数据采集方法空间数据采集方法：手扶跟踪数
6、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。1）手扶跟踪数字化仪）手扶跟踪数字化仪 全电子式数字化仪精度最高，应用最广。利用的是全电子式数字化仪精度最高，应用最广。利用的是电磁感应原理。电磁感应原理。过程：固定图于数字化板上，用鼠标器输入图副范过程：固定图于数字化板上，用鼠标器输入图副范围和至少四个控制点的坐标，随后即可输入图幅内各点、围和至少四个控制点的坐标，随后即可输入图幅内各点、曲线的坐标。曲线的坐标。数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动数据量少，软件完备，但速
7、度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。通向计算机接口叉丝游标按扭电磁感应板数字化仪可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。几何图形和属性连接有误一、空间数据质量的概念精度结合反映准确度和精密度；B=f(x,y),L=g(x,y)数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。2-2空间数据的编辑和处理2-3空间数据质量评价与控制纠正点数据采集函数建立逐点或网格纠正适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新缺点：数据量大，不能直
8、接对其分析。能提供各类专题所需要的信息。数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数据在内容和逻辑上的一致性。相同数据结构的不同组织形式转换地形测图思想：点、线、面2-3空间数据质量评价与控制矢量拓扑结构变换 实体式编码双重独立式编码维护数据的完整性和一致性数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。2）扫描仪输入）扫描仪输入 以象素信息存储表示的设备。以象素信息存储表示的设备。过程：设置扫描参数（模式（二值，灰度，百万种过程：设置扫描参数（模式（二值，灰度，百万种彩色），分辨率（如彩色），分辨率（如300dpi），亮度、对比度、色），亮度、对
9、比度、色调，范围等），扫描获得栅格数据。缺点：数据量调，范围等），扫描获得栅格数据。缺点：数据量大，不能直接对其分析。大，不能直接对其分析。扫描矢量化扫描矢量化扫描输入是当前图形数据输入的主要方法。扫描输入是当前图形数据输入的主要方法。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 属性数据即空间实体的特征数据，可直接通过属性数据即空间实体的特征数据，可直接通过编码记录在栅格或矢量数据文件中，也可通过键盘编码记录在栅格或矢量数据文件中，也可通过键盘单独输入数据库存储为属性文件，通过关键码与图单独输入数据
10、库存储为属性文件，通过关键码与图形数据相联系。形数据相联系。编码一般要遵循国家颁布的编码标准。编码一般要遵循国家颁布的编码标准。空间对象的编码 为什么要进行编码？编码对象：属性数据 编码方法：层次分类编码 多源分类编码 编码标准化 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。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。属性数据的编码编码原则 系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法
11、，能反映出同一类型中不同的级别特点。一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进行，没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大的信息量。可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。正解变换：通过建立严密或近似的解析关系式，直接由一种投影的数字化坐标变换为另一种投影的直角坐标。2-3空间数据质量评价与控制500m：820 30 m：3
12、地图变形(均匀变形、非均匀变形）2-3空间数据质量评价与控制适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新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。2-2空间数据的编辑和处理过程：固定图于数字化板上，用鼠标器输入图副范围和至少四个控制点的坐标，随后即可输入图幅内各点、曲线的坐标。代码之间没有隶属关系，反映对象特性属性数据的编码编码内容维护数据的完整性和一致性内部文件 外部文件 内部文件 外部文件反解变换：由一种投影坐标反解出地理坐标（x,yB,L）,然后再将地理坐标代入另一种投
13、影的坐标公式中（B,LX,Y），从而实现由一种投影的坐标（x,y）到另一种投影坐标（X,Y）的变换。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。50m：6空间数据采集和处理的基本流程遥感影像的纠正：一般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点进行校正。正解变换：解析函数关系属性数据的编码编码内容 登记部分：用来标识属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进行顺序编码；分类部分：用来标识属性的地理特征，可采用多位代码反映多种特征；控制部分：用来通过一定的查错算
14、法，检查在编码、录入和传输中的错误，在属性数据量较大情况下具有重要意义。属性数据的编码编码方法 层次分类编码法：是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。耕地71园地 72林地 73牧草地74居民点及公矿用地 75交通用地75水域 76未利用地 77土地利用类型7有林地 731灌木地 732疏林地733迹地 735针叶树疏林地7331阔叶树疏林地7332未成林林地734属性数据的编码编码方法 多源分类编码法：对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。按空间对象不同特性进行
15、分类并编码代码之间没有隶属关系，反映对象特性具有较大的信息量，有利于空间分析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 1 km：1 2 km：2 5 km：3 10 km：5流水季节河流宽度河流长度河流深度 5 10 m：110 20 m：220 30 m：330 60 m：460 120 m：5120 300 m：6300 500 m：7500m：8 50m：6P74一、一、误差或错误的检查与编辑误差或错误的检查与编辑对于空间数据的不完整或位置误差主要用对于空间数据的不完整或位置误差主要用GIS的图形的图形编辑功能，如删除，修改，插入等进行处理。对比编辑功能
16、，如删除，修改，插入等进行处理。对比例尺不准确和变形，可以通过比例变化和纠正来处例尺不准确和变形，可以通过比例变化和纠正来处理。理。q 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q 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图形和属性连接有误属性数据不完整q 错误检查主要方法 叠合比较法 目视检查法 逻辑检查法误差修正一般过程：设定容许值 连接接点 重建拓扑关系二、图形图像纠正二、图形图像纠正1.图形纠正图形纠正 地形图的纠正：建立要纠正的地形图与标准地地形图的纠正：建立要纠正的地形图与标准地形图或地形图的理论数值或纠
17、正过的正射影像（经形图或地形图的理论数值或纠正过的正射影像（经过地形畸变校正的遥感影像）之间的变换关系。过地形畸变校正的遥感影像）之间的变换关系。2.遥感影像纠正遥感影像纠正几何精校正几何精校正 遥感影像的纠正：一般选用和遥感影像比例尺遥感影像的纠正：一般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点进行校正。形图或正射影像图上采集同名地物点进行校正。图像纠正q 纠正原因 地图变形(均匀变形、非均匀变形）数字化中的
18、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q 实质 建立纠正图象与标准地图的一一对应关系q 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q 纠正步骤 纠正点数据采集函数建立逐点或网格纠正图像纠正 橡皮板变换 函数变换三、数据格式的转换三、数据格式的转换(数据重构数据重构)不同数据介质之间的转换和不同数据结构之间的不同数据介质之间的转换和不同数据结构之间的转换。转换。q 不同介质转换将各种不同的原材料信息（地图、照片、文字、表格等）计算机可以兼容的格式数字化、扫描、键盘输入等q 数据结构转换数据结构转换 相同数据结构的不同组织形式转换n矢量
19、拓扑结构变换 实体式编码双重独立式编码n栅格数据转换 链式压缩编码 块状编码 不同数据结构转换n矢量到栅格n栅格到矢量四、投影转换四、投影转换 投影：建立两个点集间一一对应的映射关系。投影：建立两个点集间一一对应的映射关系。地图投影：建立地球表面上点与投影平面上点之间地图投影：建立地球表面上点与投影平面上点之间的一一对应关系。利用一定的数学法则把地球表面上的的一一对应关系。利用一定的数学法则把地球表面上的经纬网表示到平面上，即把曲面展为平面，保证了空间经纬网表示到平面上，即把曲面展为平面，保证了空间信息的联系和完整性。信息的联系和完整性。投影A（x，y）投影B（X，Y）正解变换：解析函数关系X
20、=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yxbabaYXnn11 正解变换正解变换：通过建立严密或近似的解析关系式，：通过建立严密或近似的解析关系式，直接由一种投影的数字化坐标变换为另一种投影的直角直接由一种投影的数字化坐标变换为另一种投影的直角坐标。坐标。反解变换反解变换：由一种投影坐标反解出地理坐标：由一种投影坐标反解出地理坐标（x,yB,L）,然后再将地理坐标代入另一种投影的坐标然后再将地理坐标代入另一种投影的坐标公式中（公式中（B,LX,Y），从而实现由一种投影的坐标），从而实现由一种投影的坐
21、标（x,y）到另一种投影坐标（）到另一种投影坐标（X,Y）的变换。）的变换。数值变换数值变换:根据两种投影在变换区内的若干同名数根据两种投影在变换区内的若干同名数字化点，采用插值方法、有限差分法、最小二乘法、有字化点，采用插值方法、有限差分法、最小二乘法、有限元法待定系数法等，实现由一种投影的坐标到另一种限元法待定系数法等，实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换。投影坐标的变换。目前大多数目前大多数GIS软件是采用正解变换法来完成不同投软件是采用正解变换法来完成不同投影之间的转换，并直接在影之间的转换，并直接在GIS软件中提供常见投影之间的转软件中提供常见投影之间的转换。换。五、图幅拼接五
22、、图幅拼接线，实体的属性码统一。线，实体的属性码统一。交互编辑实现实体属性一致；交互编辑实现实体属性一致；追踪拼接法实现坐标数据的匹配。追踪拼接法实现坐标数据的匹配。边界匹配（图幅接边）不同图幅的连接 自动、手工第一种方法是小心地修改空间数据库中点和矢量的坐标，以维护数据库的连续性；第二种方法是先对准两幅图的一条边缘线，然后再小心地调整其它线段使其取得连续。数字化边界调整一、空间数据质量的概念一、空间数据质量的概念空间数据质量空间数据质量是在表达空间数据的位置、属性、时间三个要素时，是在表达空间数据的位置、属性、时间三个要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及他们三者之间统一性所能够达
23、到的准确性、一致性、完整性，以及他们三者之间统一性的程度。空间数据质量的好坏是一个相对的概念，并具有一定程度的程度。空间数据质量的好坏是一个相对的概念，并具有一定程度的针对性。的针对性。相关概念：相关概念：误差（误差（error）与真值的差；与真值的差；数据的准确度（数据的准确度（accuracy）与真值的接近程度；与真值的接近程度；精密度（精密度（resolution)数据表示的有效位数。数据表示的有效位数。精度精度结合反映准确度和精密度；结合反映准确度和精密度；不确定性（不确定性（uncertainty）不能被准确确定程度，以真值为中心不能被准确确定程度，以真值为中心的一个范围，范围越大，
24、数据的不确定性也就越大。的一个范围，范围越大，数据的不确定性也就越大。二、空间数据质量评价空间数据质量评价q数据情况说明q时间准确度(现势性)q位置准确度(几何准确度)q分类准确度(属性准确度)q可靠性q逻辑的一致性、完整性q数据采集与编码方法三、空间数据误差源 源误差 操作误差 误差类型误差来源误差特征源误差数据年代；数据的空间覆盖范围；地图比例尺；观测密度数据的可访问性，数据格式；数据与用途的一致性；数据的采集处理费用明显、易探测由自然变化或原始测量引起的误差位置误差；属性误差：质量和数量方面的误差数据偏差：输入输出错误，观测者偏差，自然变化不明显难测定GIS处理过程引起的误差计算机字长引
25、起的误差拓扑分析引起的误差：逻辑错误、地图叠置操作分类与综合引起的误差：分类方法、分类间隔、内插方法复杂难探测适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新源误差（与数据获取方法有关）登记部分：用来标识属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进行顺序编码；代码之间没有隶属关系，反映对象特性位置准确度(几何准确度)一、空间数据质量的概念1）手扶跟踪数字化仪可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。实测数据：野外调查数据，河流水文站数据维护数据的完整性和一致性多源分类编码法：对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各
26、位数字代码之间并没有隶属关系。以象素信息存储表示的设备。各种文字报告数据：环境保护法规指建立GIS数据库所需要的各种来源的数据。2-2空间数据的编辑和处理过程：固定图于数字化板上，用鼠标器输入图副范围和至少四个控制点的坐标，随后即可输入图幅内各点、曲线的坐标。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。分类与综合引起的误差：分类方法、分类间隔、内插方法分类部分：用来标识属性的地理特征，可采用多位代码反映多种特征；过程：设置扫描参数（模式（二值，灰度，百万种彩色），分辨率（如300dpi），亮度、对比度、色调，范围等），扫描获得栅格数据。源误差（
27、与数据获取方法有关）测量数字数据的误差 地图数字化数据的误差 遥感数据误差测量数字数据的误差 控制测量误差 碎部测量误差 空中三角测量误差 测图误差目前各种类型的地图是重要的信息源。正解变换：解析函数关系属性数据的编码编码方法地图 1：5万地形图遥感影像的纠正：一般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点进行校正。地图变形(均匀变形、非均匀变形）空间数据采集和处理的基本流程属性数据的编码编码方法代码之间没有隶属关系，反映对象特性按空间对象不同特性进行分类并编码空间数据采集和处理的基本流程内部文件
28、 外部文件 内部文件 外部文件50m：6地形图的纠正：建立要纠正的地形图与标准地形图或地形图的理论数值或纠正过的正射影像（经过地形畸变校正的遥感影像）之间的变换关系。10 20 m：2相同数据结构的不同组织形式转换空间数据采集和处理的基本流程反解变换：由一种投影坐标反解出地理坐标（x,yB,L）,然后再将地理坐标代入另一种投影的坐标公式中（B,LX,Y），从而实现由一种投影的坐标（x,y）到另一种投影坐标（X,Y）的变换。10 20 m：2交互编辑实现实体属性一致；地图变形(均匀变形、非均匀变形）精度结合反映准确度和精密度；位置准确度(几何准确度)拓扑分析引起的误差：逻辑错误、地图叠置操作特 点：精度高、效率较低地图 1：5万地形图一、空间数据质量的概念60 120 m：5各种文字报告数据：环境保护法规源误差（与数据获取方法有关）地图数字化数据的误差制图误差：控制点展绘误差、编绘误差、绘图误差、综合误差、地图复制误差、分色板套合误差、绘图材料的变形误差 数字化误差遥感数据误差数据获取误差数据处理误差数据分析误差数据转换误差人工判断误差操作误差由计算机字长引起的误差由拓扑分析引起的误差数据分类和内插引起的误差
