第三章：數據來源、輸入與維護

1、2022年5月10日4時23分1第三章 數據來源、輸入與維護 22022年5月10日4時23分數據的來源、輸入、維護GIS數據空間數據來源空間數據輸入編輯和維護空間數據和屬性數據的連接屬性數據輸入編輯和維護屬性數據的來源32022年5月10日4時23分數據來源空間數據n空間位置信息獲?。阂巴鈱嵉販y量、航測遙感屬性數據n屬性信息獲取：遙感判讀、現場調查、社會調查與統計 n數據輸入前必須進行分類、編碼，n便于管理、存儲、檢索。n唯一性、易識別性、通用性、標準化 數據的分類、編碼 42022年5月10日4時23分空間數據野外實地測量野外測量：大平板、全站儀、GPS、移動測繪系統特 點：精度高、效率較

2、低適合范圍：小范圍GIS數據采集或局部數據更新52022年5月10日4時23分空間數據航測遙感62022年5月10日4時23分數據輸入方法n屬性數據：1.鍵盤2.掃描3.語音4.現有數據轉換n空間數據：1.數字化儀2.掃描儀3.坐標幾何4.攝影測量矢量化5.現有數據轉換72022年5月10日4時23分空間數據輸入：數字化儀輸入（手工數字化）n數字化儀的工作原理n數字化儀的分辨率。目前可以達到（每英寸10160線)每毫米400線以上。一般也能達到0.1mmn需要操作者掌握輸入的精度n數字化儀可以直接得到矢量數矢量數據據n隨著數字測量和GIS的普及，紙質地圖數字化的機會越來越少 82022年5月1

3、0日4時23分空間數據輸入：掃描儀輸入 n掃描儀：滾筒式、平板式。大幅面A0一般是滾筒式，小幅面一般是平板式A4。n掃描得到的是柵格圖像柵格圖像。掃描后，必須進行后續(xù)處理。這一工作稱為“矢量化”92022年5月10日4時23分掃描后處理矢量化n1）不作矢量化、2）全自動矢量化、3）半自動矢量化 n全自動矢量化的局限性：）圖上雜點的清除 ）線型、符號、字符的識別。只適用于數據分類要求不高的背景圖。n全手工矢量化跟蹤的局限性：）速度慢、易疲勞。）分類有疏忽。）分辨率與精度有矛盾，適用于專項、局部要素的輸入n半自動手工矢量化。結合了上述二種方法的優(yōu)點 n航空、衛(wèi)星影像既可用攝影測量方法矢量化，也可簡

4、單地人工跟蹤矢量化102022年5月10日4時23分遙感n遙感(Remote Sensing ):利用自然界的電磁波、或人工發(fā)射電磁波、或利用地物自身的電磁波，將波譜及其幾何位置記錄下來，判讀（解譯）地表物體的分布規(guī)律，實現對地表遠距離、非接觸的觀察。n遙感的電磁輻射源：主要是太陽的可見光和紅外線，有時也用微波雷達或地物自身的紅外線。n探測、記錄電磁波的儀器稱傳感器，它可以安裝在飛機（或氣球）上，稱航空遙感，也可安裝在人造地球衛(wèi)星上，稱航天遙感。航空遙感的靈活性大、針對性強、圖像的幾何分辨率高。航天遙感的通用性強，衛(wèi)星可以長期在太空飛行，一日數次或隔數十日一次對相同地物反復觀察。n經傳感器獲取

5、的信息一般是圖像信息，常稱遙感影像。n主動遙感，被動遙感：大多數是被動，少數是主動n航空遙感：大比例、更新周期長，n衛(wèi)星遙感（航天遙感）：小比例、大范圍、更新周期短（幾天）112022年5月10日4時23分遙感技術的發(fā)展n國外商用衛(wèi)星影像，對地表的分辨率已經達到1.0-0.6米，正在向0.3米邁進。可以制作1:10000-1:5000，甚至1：2000的基礎地圖。航空影像也在向掃描、數字成像的方向發(fā)展。n美國陸地衛(wèi)星美國陸地衛(wèi)星LANDSAT系列：系列：LANDSAT-7，16天重復循環(huán)，分辨率為15 米。n法國法國SPOT衛(wèi)星：衛(wèi)星：SPOT-5，26天重復循環(huán)，5m分辨率的全色影像。nIK

6、ONOS衛(wèi)星：衛(wèi)星：美國太空影像公司 1999，2.9天重復循環(huán)，第一個提供1米分辨率的商用衛(wèi)星遙感圖像，最大成圖比例尺可達1 2,500nQuick Bird（快鳥）：（快鳥）：美國Digital globe公司 2001，商業(yè)衛(wèi)星中分辨率最高，全色波段分辨率為0.61米，最大成圖比例尺能達到1 1,5001 2,000122022年5月10日4時23分132022年5月10日4時23分142022年5月10日4時23分遙感圖像的解釋和判讀n判讀、解譯：獲得遙感圖像后可以進一步辨認地物的空間分布、相關特征。n判讀、解譯的主要依據：波譜特征，物理特征，幾何特征。152022年5月10日4時23

7、分遙感信息在城市規(guī)劃中的典型應用n1）地形測繪n2）土地使用調查n3）建筑物調查n4）綠化、植被調查n5）環(huán)境調查n6）景觀調查n162022年5月10日4時23分遙感的局限性n圖像判讀、解譯后獲得的往往是對地物的大致估計，或間接信息，和實際情況有出入。n在很多情況下用計算機判讀、解譯比用熟練的人工誤差大，但全靠人工，解譯工作量很大、周期很長。n城市規(guī)劃中需要地物的社會屬性，靠遙感只能間接獲取，主要靠實地調查。n遙感信息的獲取、解譯技術還比較復雜，需要多種專業(yè)人員的配合才能實現。172022年5月10日4時23分原始地圖的測量n現場解析測量：精度高、中間損失小、野外作業(yè)量大。適合大比例、高精度

8、局部更新。n航空航天攝影測量：范圍大、外業(yè)工作量小，可直接產生柵格數據，也可進一步作矢量化處理。但往往受視線遮擋、陰影的影響。適合小比例圖的成片更新。n衛(wèi)星定位技術（GPS，Global Positioning System）。182022年5月10日4時23分測量基準和坐標系n橢球系。地球是表面不規(guī)則的近似橢球體，重力也不均勻。為此要定義地球橢球體的地心、長軸、短軸，相應的經緯線。n目前常用的是GRS（1975）橢球系，WGS（1984）橢球系。GRS（1975）：我國1982年后使用WGS（1984）：GPS系統采用192022年5月10日4時23分測量基準地球模型地球表面水準面大地水準面

9、鉛垂線地球橢球體202022年5月10日4時23分地圖投影地圖投影map projections ：為什么要進行投影：為什么要進行投影l(fā)將三維橢球體轉變成二維平面地圖，稱地圖投影l(fā)地球橢球體為不可展曲面l圓錐投影、圓柱投影、局部平面投影是最常用的三大類l將不可展的地球橢球面展開成平面，并且不能有斷裂，則圖形必將在某些地方被拉伸，某些地方被壓縮，故投影變形是不可避免的。l距離變形、面積變形、角度（方位）變形l距離、面積、方位三個因素總是存在矛盾，如何兼顧，何者優(yōu)先，決定了采用什么投影、計算方法、相關參數 212022年5月10日4時23分地圖投影：投影實質222022年5月10日4時23分232

10、022年5月10日4時23分242022年5月10日4時23分地圖投影：GIS中地圖投影nGIS以地圖方式顯示地理信息，而地圖是平面，地理信息則在地球橢球上，因此地圖投影在GIS中不可缺少。nGIS中，地理數據的顯示可根據用戶的需要而指定投影方式，但當所顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時，一般采用國家基本系列地圖所用的投影。252022年5月10日4時23分常用的地圖投影n我國1:1萬-1：50萬的地形圖采用高斯克呂克投影 (Gauss-Krger)n我國1：5001：5000的圖，采用城市平面局域投影n英美國家常用橫軸墨卡托投影（UTM） 262022年5月10日4時23分練習中的投

11、影選擇n高斯克呂克投影 (Gauss-Krger)n6帶， 1：2.5萬 1：50萬地形圖n3帶， 1：1萬以上n中國位于6帶的第13-23 投影帶（東經72-136 ）nArcGIS中Geodatabase必須設地圖投影，Shape file最好也設地圖投影n/ Gauss Kruger / Beijing 1954 / Beijing 1954 3 Degree GK CM 120E.prj 272022年5月10日4時23分坐標系和測量控制網 n不同地點測量得到地物坐標，需要相互銜接，為此要定義大地測量控制網，可以用全球統一的，原點在地心的坐標系，相應的經緯度、高程控制網（地理坐標系）。

12、這種方法沒有投影變換，全球統一，n也可以用平面控制網和高程控制網。這種方法和地圖的表達一致。在中國，有全國統一的測量控制網。 n平面控制網：54北京坐標系（原點在北京），80西安坐標系（原點在陜西涇陽），都是高斯-克呂格投影建立起來的。n高程水準控制網用黃海高程系，原點在青島。投影、坐標系、控制網三者是相互對應的。282022年5月10日4時23分坐標系統平面系統直接建立在球體上的地理坐標，用經度和緯度表達地理對象位置建立在平面上的直角坐標系統，用（x，y）表達地理對象位置投影54北京坐標系（原點在北京），北京坐標系（原點在北京），80西安坐標系（原點在陜西涇陽）西安坐標系（原點在陜西涇陽）2

13、92022年5月10日4時23分水準原點1985國家高程基準，72.2604米青島觀象山青島觀象山黃海海面1952-1979年平均海水面為0米302022年5月10日4時23分GIS的坐標系和投影n基礎地圖測量根據當時、當地歷史條件、應用的需要決定坐標系。n經過測量，空間數據輸入GIS前，往往已經選好了坐標系，一般不需要投影變換。n原始數據來源不同，投影不一致時，就需要轉換。n有了計算機，不同坐標系之間的轉換，比手工操作方便、靈活得多，但基本原理相同。 312022年5月10日4時23分數據的質量1微觀上的質量問題：n位置精度：與空間實際坐標的誤差n屬性精度：與真實數據的差異n分辨率：不同分辨

14、率的地圖使用限制n邏輯的一致性：圖紙本身的邏輯不一致2宏觀上的質量問題：n完整性：數據本身是否完整n時間性：時效性n過程性：數據輸入過程中，方法不當產生3、人為因素n保密與利益：人為設置錯誤n費用：費用的制約n定義與分類：事先考慮不周，設計錯誤322022年5月10日4時23分空間數據的轉換和維護332022年5月10日4時23分柵格數據與矢量數據的相互轉換 n矢量數據的柵格化（相對簡單）n柵格數據的矢量化（相對復雜） 分類、線細化、線提取、識別結點、獲得矢量坐標、拓撲重建 分類、獲得邊界、邊界矢量化 342022年5月10日4時23分352022年5月10日4時23分空間數據的維護坐標體系的

15、轉換坐標系平移、縮放、旋轉n在平面直角坐標系（笛卡爾坐標系）內部的轉換，包括平移、旋轉、縮放。n計算公式： hyxmxsincos1kyxmycossin1362022年5月10日4時23分空間數據的維護投影變換墨卡特投影摩爾魏特投影有了計算機，不同投影之間轉換方便、靈活。有了計算機，不同投影之間轉換方便、靈活。372022年5月10日4時23分空間數據的維護：坐標校核橡皮拉伸n圖幅變形校正 rubber sheeting地圖的不均勻變形。不能用坐標系旋轉、縮放，平移校正的變形。382022年5月10日4時23分空間數據的維護：坐標校核接邊接邊（edge matching）n 分幅面輸入的地圖

16、，進行拼接。對應點進行連接，保證兩幅圖完成拼接。n不同圖幅的連接n自動、手工392022年5月10日4時23分空間數據的維護：地圖的手工編輯 n所有的GIS都提供人機交互方式手工編輯的功能，這種功能類似CAD中的編輯功能n數字化過程中需要編輯、修改維護數據庫時也需要手工編輯 402022年5月10日4時23分線的加密與簡化412022年5月10日4時23分空間數據的維護：拓撲結構自動生成 n完成編輯之后，需要生成拓撲結構 n拓撲關系是軟件自動生成的。n拓撲關系建立，有助于檢查空間數據輸入的錯誤。n大多數商用的GIS軟件利用拓撲關系的建立來檢查實體的錯誤n數字化的典型錯誤：節(jié)點錯誤，多邊形標注錯

17、誤422022年5月10日4時23分數字化誤差（典型錯誤）432022年5月10日4時23分節(jié)點錯誤nDangle node 懸點錯誤（只有一個線擁有的節(jié)點） 包括：開放多邊形、欠頭線、過頭線。（后兩種不一定是錯誤，例如：死胡同）npseudo node,偽點錯誤（只有兩個線共有的節(jié)點），包括：島狀多邊形、同一弧段上的節(jié)點，但是往往偽點并不是錯誤。442022年5月10日4時23分多邊形標注錯誤 n有拓撲關系的空間數據模型中，多邊形必須有一個標注點（label）。作用相當于一個定位器，用以標注多邊形的編碼、文字注記。nArcGIS中用作屬性標注的位置n多標注點、少標注點均是錯誤452022年5月10日4時23分空間數據的維護：空間數據與屬性數據連接 n將空間數據和屬性數據連接在一起?？臻g數據和屬性數據必須相互有聯系才能應用n空間數據和屬性數據是分開輸入，需要完成兩者的連接，才完成數據輸入工作。n空間數據輸入，一般自動產生一個要素屬性表。用這個表與單獨輸入的屬性表連接。n表的連接過程。需要一個共有的連接關鍵字段。一般是用“編碼字段”。462022年5月10日4時23分矢量模型和柵格模型的比較矢量模型柵格模型數據量小大位置精度高低數據結構復雜簡單點、線、面相互關系豐富缺乏多重屬性方便成組分類 數據輸入手工數字化、野外實測、掃描