地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫

1、2021/6/71 地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫 2021/6/72 數(shù)據(jù)源 數(shù)據(jù)源：指建立計算機地圖制圖系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)庫所需的各種數(shù)據(jù)的來源。 空間信息的獲取是一個空間信息系統(tǒng)建設(shè) 的首要任務(wù)。一個空間信息系統(tǒng)建設(shè)，70 以上的工作（費用）將花費在空間信息 （特別是矢量數(shù)據(jù)）的獲取上面。 2021/6/73 地圖數(shù)據(jù)源 數(shù)據(jù)源種類 1 地圖：地圖數(shù)字化 2 遙感影像數(shù)據(jù)：圖象、GPS坐標點文件等 3 實測數(shù)據(jù)：形成紙質(zhì)地圖或坐標點文件 4 文字與統(tǒng)計資料 GIS重要的屬性數(shù)據(jù)源 5 已有數(shù)字數(shù)據(jù)：各種交換格式數(shù)據(jù) DXF/E00 /MIF等 2021/6/74 地圖數(shù)據(jù)源 已有數(shù)字數(shù)據(jù)是目前空間

2、數(shù)據(jù)共享的一個重要途徑，因此， 一般的空間信息系統(tǒng)平臺都提供了各種交換格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 入/轉(zhuǎn)出功能。 紙質(zhì)地圖是GIS主要的數(shù)據(jù)源。主要通過對地圖的跟蹤數(shù) 字化和掃描數(shù)字化獲取。在使用地圖時，應(yīng)考慮到地圖投 影所引起的變形，必要時需要進行坐標轉(zhuǎn)換或投影變換。 遙感影像含有豐富的資源環(huán)境信息，是大面積、動態(tài)的、 實時的數(shù)據(jù)源，是GIS數(shù)據(jù)更新的重要方式。將坐標點文 件轉(zhuǎn)為地圖數(shù)據(jù)也是空間信息系統(tǒng)平臺必須提供的基本功 能。 2021/6/75 數(shù)據(jù)的分類編碼 地圖數(shù)據(jù)分為幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù) 的分類編碼指的是屬性數(shù)據(jù)編碼。 屬性數(shù)據(jù)：用來描述實體的屬性特征的數(shù) 據(jù)。 在計算機地圖制圖系統(tǒng)中，通常

3、把那些與 幾何數(shù)據(jù)有密切聯(lián)系的屬性數(shù)據(jù)用編碼的 形式表示，并與幾何數(shù)據(jù)一起管理起來。 2021/6/76 屬性數(shù)據(jù)分類 分類是將具有共同屬性特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把具有不同 屬性特征的事物分開的過程。 原則： 科學(xué)性：選擇事物或現(xiàn)象最穩(wěn)定的屬性和特征作為分類的依據(jù)。 完整性和系統(tǒng)性：形成一個完整的分類體系，低級的類應(yīng)能歸并到高 級的類中。 實用性：考慮對信息分類所依據(jù)的屬性特征的獲取方式和獲取能力， 應(yīng)與有關(guān)的標準協(xié)調(diào)一致。 可擴性：應(yīng)能容納新增加的事物和現(xiàn)象，而不至于打亂已建立的分類 系統(tǒng)。 最常用的分類方法是層次分類法，優(yōu)點是層次清晰，使用方便，缺點 是分類體系確定后，不易改動，當

4、分類層次較多時，代碼位數(shù)較長。 2021/6/77 屬性數(shù)據(jù)分級 對事物或現(xiàn)象的數(shù)量或特征進行等級的劃分，主要過程為 分級數(shù)和分數(shù)界線的確定。 原則：1 符合數(shù)值估計精度的要求。在滿足精度的前提下， 盡可能選擇較少的分級數(shù)。 2 分級應(yīng)符合數(shù)據(jù)的分布特征。級內(nèi)差異盡可能小，各級 代表值之間的差異盡可能大。 3 應(yīng)顧及可視化的效果。等級的劃分要以圖形的方式表示 出來，考慮到人對圖形符號等級的感受，分級數(shù)不易超過 8級。 4 分級時主要使用數(shù)學(xué)方法。最優(yōu)分割分級是在有序樣本 不被破壞的前提下，使其分割的級內(nèi)離差平方和為最小而 級間離差平方和為極大的一種分級方法。它可以用來對有 序樣本或可變?yōu)橛行?

5、排序)的樣本進行分級 2021/6/78 屬性數(shù)據(jù)編碼 數(shù)據(jù)編碼是指確定屬性數(shù)據(jù)代碼的過程。代碼是 一個易于被計算機識別與處理的符號，是計算機 地圖制圖中定性查詢信息的主要依據(jù)和手段。 編碼的基礎(chǔ)是分類分級，編碼的結(jié)果是代碼。 代碼的類型： 1 數(shù)字代碼：結(jié)構(gòu)簡單，便于計算機處理，直觀性 較差。 2 字母代碼：便于識別，易于記憶，但占空間多。 3 數(shù)字、字母混合代碼，有數(shù)字代碼與字母代碼的 優(yōu)點，但處理起來復(fù)雜。 2021/6/79 屬性數(shù)據(jù)編碼 代碼的種類： 分類碼(特征碼)：根據(jù)地理信息分類體系設(shè)計的專 業(yè)信息的分類代碼，表示不同類別的數(shù)據(jù)。 標志碼(識別碼)：在分類碼的基礎(chǔ)上，對每類數(shù)據(jù)

6、 設(shè)計出其全部實體的識別代碼，表示某一類數(shù)據(jù) 中的某個個體。 代碼的功能：代碼表示對象的名稱，是對象的唯 一標志；代碼也可作為區(qū)分分類對象類別的標志； 代碼可作為對象排序的標志。 2021/6/710 屬性數(shù)據(jù)編碼 原則：1 科學(xué)性，與分類體系相適應(yīng)，便于 數(shù)據(jù)庫管理。 2 唯一性：一個代碼唯一的表示一類對象。 3 完整性和可擴充性：能完整的反映分類體 系，并留下足夠的備用代碼，適應(yīng)擴充的 需要。 4 應(yīng)用性和規(guī)范性：代碼應(yīng)盡可能反映對象 的特點，結(jié)構(gòu)簡單，便于記憶，格式規(guī)范、 統(tǒng)一。 2021/6/711 屬性分類分級編碼舉例 國土基礎(chǔ)信息分類編碼 大類碼 小類碼 一級代碼 二級代碼 標志碼

7、 2021/6/712 屬性分類分級編碼舉例 土地利用分類編碼 分類系統(tǒng)代碼 耕地100 灌溉水田101 望天田102 水澆地103 旱地104 菜地105 園地200 果園201 桑園202 茶園203 橡膠園204 2021/6/713 地圖數(shù)據(jù)的采集 幾何數(shù)據(jù)采集 兩種方式： 地圖跟蹤數(shù)字化（數(shù)字化儀輸入、屏幕矢 量化）傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法。 地圖掃描矢量化（自動或半自動矢量化）： 較為先進的地圖數(shù)字化方式 2021/6/714 地圖跟蹤數(shù)字化 數(shù)字化儀原理數(shù)字化儀原理 目前較為常用的數(shù)字化儀是電磁感應(yīng)式數(shù)字化目前較為常用的數(shù)字化儀是電磁感應(yīng)式數(shù)字化 儀，它是利用電磁感應(yīng)原理檢測出圖形坐標

8、數(shù)據(jù)儀，它是利用電磁感應(yīng)原理檢測出圖形坐標數(shù)據(jù) 的。由游標線圈（定位器）、工作桌面（包括鋪的。由游標線圈（定位器）、工作桌面（包括鋪 設(shè)其下的柵格陣列導(dǎo)線）以及電子部件、微處理設(shè)其下的柵格陣列導(dǎo)線）以及電子部件、微處理 器和輸出裝置組成。其中游標線圈是電磁發(fā)射源，器和輸出裝置組成。其中游標線圈是電磁發(fā)射源， 工作桌面接收信號，電子部件、微處理器把游標工作桌面接收信號，電子部件、微處理器把游標 線圈在工作桌面上的位移量轉(zhuǎn)換成線圈在工作桌面上的位移量轉(zhuǎn)換成x，y坐標，最坐標，最 后經(jīng)輸出裝置輸入計算機后經(jīng)輸出裝置輸入計算機 2021/6/715 地圖跟蹤數(shù)字化 基本過程 將需要數(shù)字化的圖件（地圖、

9、航片等）固定在數(shù)字化板將需要數(shù)字化的圖件（地圖、航片等）固定在數(shù)字化板 上，設(shè)定數(shù)字化范圍，輸入有關(guān)參數(shù)，選擇數(shù)字化方式，上，設(shè)定數(shù)字化范圍，輸入有關(guān)參數(shù)，選擇數(shù)字化方式， 按地圖要素的類別實施數(shù)字化按地圖要素的類別實施數(shù)字化 在進行地圖手扶跟蹤數(shù)字化時，需要在數(shù)字化儀面板坐在進行地圖手扶跟蹤數(shù)字化時，需要在數(shù)字化儀面板坐 標和地圖真實坐標之間建立映射關(guān)系，通常的做法是先錄標和地圖真實坐標之間建立映射關(guān)系，通常的做法是先錄 入三個不在同一條直線上的控制點。入三個不在同一條直線上的控制點。 2021/6/716 控制點（控制點（tic）概念）概念 地圖上具有控制地圖圖幅精確度的一些點，地圖上具有

10、控制地圖圖幅精確度的一些點， 也稱地理控制點（同名點），通常這些點也稱地理控制點（同名點），通常這些點 都具有準確的實地坐標或可以精確定位的都具有準確的實地坐標或可以精確定位的 ，如圖幅圖廓點、公路網(wǎng)格點、測量點、，如圖幅圖廓點、公路網(wǎng)格點、測量點、 道路交叉口等道路交叉口等 2021/6/717 地圖掃描數(shù)字化 1、掃描儀數(shù)字化思想 通過掃描將地圖轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，然后采通過掃描將地圖轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，然后采 用柵格數(shù)據(jù)矢量化的技術(shù)追蹤出線和面，用柵格數(shù)據(jù)矢量化的技術(shù)追蹤出線和面， 采用模式識別技術(shù)識別出點和注記，并根采用模式識別技術(shù)識別出點和注記，并根 據(jù)地圖內(nèi)容和地圖符號的關(guān)系自動給矢量據(jù)地

11、圖內(nèi)容和地圖符號的關(guān)系自動給矢量 數(shù)據(jù)賦以屬性值。數(shù)據(jù)賦以屬性值。 2、主要方法、主要方法 自動矢量化自動矢量化 交互式矢量化交互式矢量化 ：采用人機交互方式：采用人機交互方式 2021/6/718 屬性數(shù)據(jù)的采集 數(shù)據(jù)量較小，可以在輸入幾何數(shù)據(jù)的同時，數(shù)據(jù)量較小，可以在輸入幾何數(shù)據(jù)的同時， 用鍵盤輸入；用鍵盤輸入； 數(shù)據(jù)量大，與幾何數(shù)據(jù)分別輸入，根據(jù)預(yù)數(shù)據(jù)量大，與幾何數(shù)據(jù)分別輸入，根據(jù)預(yù) 先建立屬性表輸入屬性；先建立屬性表輸入屬性； 從其它統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入屬性，通過關(guān)鍵字從其它統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入屬性，通過關(guān)鍵字 段聯(lián)接圖形。段聯(lián)接圖形。 幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系：公共標識幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間

12、的聯(lián)系：公共標識 碼（用戶碼（用戶ID），即），即 幾何數(shù)據(jù)（圖形數(shù)據(jù)）幾何數(shù)據(jù)（圖形數(shù)據(jù)） 與屬性數(shù)據(jù)之間的公共標識符與屬性數(shù)據(jù)之間的公共標識符 2021/6/719 地圖數(shù)據(jù)的編輯和數(shù)據(jù)質(zhì)量分析 數(shù)據(jù)編輯：數(shù)據(jù)采集的過程中，無論是地 圖的幾何數(shù)據(jù)數(shù)字化還是屬性數(shù)據(jù)數(shù)字化， 都不可能完全正確，常見的錯誤有：地圖 錯誤的遺漏，地圖要素的重復(fù)或多余，幾 何數(shù)據(jù)的位置不正確或不完整，屬性數(shù)據(jù) 的遺漏、重復(fù)，幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連 接錯誤等。因此必須對采集的數(shù)據(jù)進行編 輯修改。為此，首先要顯示數(shù)據(jù)，然后才 能進行編輯修改。 2021/6/720 數(shù)據(jù)顯示 數(shù)據(jù)顯示是指在屏幕上通過繪圖機把有關(guān) 信息顯

13、示出來，以便與原圖進行比較，找 出數(shù)字化過程中的差錯，加以編輯修改。 為了能對采集到的數(shù)據(jù)進行較為完整的顯 示，計算機地圖制圖系統(tǒng)應(yīng)提供如下基本 功能： 1 圖形顯示功能 2 符號設(shè)置及符號庫功能 3 圖形輸出功能 2021/6/721 數(shù)據(jù)編輯修改 編輯系統(tǒng)一般具有的主要功能： 投影變換 數(shù)據(jù)匹配 數(shù)據(jù)查詢 圖形編輯 屬性編輯及注記配置 2021/6/722 數(shù)據(jù)質(zhì)量分析 地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量的含義：地圖數(shù)據(jù)具有定位、定性 和時間性三大特征。地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量是指用該數(shù) 據(jù)來表達其三大特征時所能達到的準確性、一致 性和完整性，以及它們之間統(tǒng)一性的程度。 基本內(nèi)容： 1 準確性：幾何位置精度以及屬性精度

14、2 一致性：數(shù)據(jù)的邏輯一致性，如：節(jié)點匹配、 多邊形閉合及拓撲關(guān)系的正確性等 3 現(xiàn)勢性 4 統(tǒng)一性：各類數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)一協(xié)調(diào) 2021/6/723 數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價方法 直接法：1 直接用計算機程序進行自動檢測。 用計算機軟件自動發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的某些類型 的錯誤，并自動算出數(shù)據(jù)中不符合數(shù)據(jù)項 的百分率或平均質(zhì)量等級等。例如，可以 檢測文件格式是否符合規(guī)范、編碼是否正 確、數(shù)據(jù)是否超出范圍等。 2 隨機抽樣檢測：在確定抽樣方案時，應(yīng)考 慮數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性。 2021/6/724 數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價方法 間接評價法：所謂間接評價法是指通過外 部知識或信息進行推理來確定空間數(shù)據(jù)的 質(zhì)量的方法。用于推理的外部知

15、識或信息 如用途、數(shù)據(jù)歷史記錄、數(shù)據(jù)源的質(zhì)量、 數(shù)據(jù)生產(chǎn)的方法、誤差傳遞模型等。 2021/6/725 地圖數(shù)據(jù)誤差 地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量通常用誤差來衡量，而地圖數(shù)據(jù)誤差主要來自于地圖 數(shù)據(jù)采集過程。地圖數(shù)據(jù)采集的方法除野外觀測數(shù)據(jù)、圖像外，主要 是對已有的地圖進行數(shù)字化采集，地圖數(shù)字化中，地圖原有誤差和數(shù) 字化過程引入的誤差是兩個主要的誤差源： 1 地圖原有誤差 控制點和碎部點誤差 地圖制圖綜合誤差與編繪誤差 地圖清繪誤差 印刷誤差 圖紙變形誤差 2 數(shù)字化誤差 儀器差 人員差 數(shù)字化方式 數(shù)字化軟件 2021/6/726 數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制 目的：減少誤差，提高精度 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法： 1 誤差帶法

16、 2 比較法 3 相關(guān)法 2021/6/727 地圖數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型按不同的應(yīng)用層次分成三種類型： 分別是概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、物 理數(shù)據(jù)模型。 邏輯數(shù)據(jù)模型 1 層次模型 2 網(wǎng)狀模型 3 關(guān)系模型 2021/6/728 C B A d f g h c a b e 1 2 3 4 5 6 M 2021/6/729 層次模型 M A abc 12 層次分明，結(jié)構(gòu)清晰， 易于實現(xiàn) 2021/6/730 層次模型 缺點： 對任何對象的查詢都從根節(jié)點開始，低層次的對象的查詢 效率很低，并且很難進行反向查詢，插入和刪除操作比較 復(fù)雜，父節(jié)點的刪除意味著下層所有子節(jié)點均被刪除。 數(shù)據(jù)獨立性較差，

17、數(shù)據(jù)更新涉及很多指針 層次命令具有過程式性質(zhì)，用戶必須了解數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)， 并在數(shù)據(jù)操作命令中顯式的給出數(shù)據(jù)的存取路徑 難以描述復(fù)雜的地理實體之間的聯(lián)系，描述多對多的關(guān)系 時導(dǎo)致物理存儲上的冗余 2021/6/731 網(wǎng)絡(luò)模型 M AB acbde 1234 2021/6/732 網(wǎng)絡(luò)模型 缺點： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加查詢和定位困難，用戶需要熟悉 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，知道自己所在的相應(yīng)位置 網(wǎng)狀模型不直接支持對于層次結(jié)構(gòu)的表達 網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操作命令具有過程式性質(zhì) 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫是導(dǎo)航式（Navigation）數(shù)據(jù)庫，用戶 在操作數(shù)據(jù)庫時不但說明要做什么，還要說明怎 么做。例如在查找語句中不但要說明查找的對象， 而且要規(guī)定存取路徑 2021/6/733 關(guān)系模型 地圖-多邊形關(guān)系M(A,B,C) 多邊形-線關(guān)系A(chǔ)(a,b,c),B(b,d,e),C(e,f,g,h) 邊-節(jié)點關(guān)系 a(1,2),b(1,3),c(2,3),d(1,4),e(4,3),f(4,5),g(5, 6),h(6,3) 這些