地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的組織市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、地理信息系統(tǒng)Geographic Information System第四章 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)組織第1頁組織地理信息系統(tǒng):（1）確定搜集數(shù)據(jù)；（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理；（3）按區(qū)域框架和圖層結(jié)構(gòu)將搜集數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)；（4）數(shù)據(jù)處理；（5）空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理；（6）空間查詢、分析等；（7）結(jié)果輸出。第2頁汽油數(shù)據(jù)GIS以數(shù)據(jù)為處理線索 硬件軟件數(shù)據(jù) = 12 7數(shù)據(jù)在GIS中地位第3頁空間區(qū)域框架及圖層結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)錄入及處理空間數(shù)據(jù)管理第4頁4.1 空間區(qū)域框架與圖層結(jié)構(gòu)一、空間區(qū)域框架空間區(qū)域框架：就是按區(qū)域儲(chǔ)存和表示空間信息一套規(guī)則。1、分為：自然區(qū)域框架，行政區(qū)域框架，自然-行政綜合區(qū)域框架，和地理

2、網(wǎng)格區(qū)域框架。2、地形圖都是以地理網(wǎng)格區(qū)域框架作為儲(chǔ)存和表示空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。普通專題圖或以所研究自然區(qū)域，或行政區(qū)域，或以自然-行政綜合區(qū)域框架為基礎(chǔ)。 第5頁3、地形圖區(qū)域框架劃分（國(guó)際分幅法規(guī)）（1）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)圖幅以1100萬地圖為基礎(chǔ)劃分緯差4度，從赤道向南北各自分成22帶，用A，B，C，V表示帶名； 經(jīng)差6度，從東經(jīng)180度起，由西向東分成60帶，用1，2，3，60，表示帶名； 縱橫交織形成地理網(wǎng)格， 每個(gè)網(wǎng)格作為1100萬 地圖空間區(qū)域框架， 用橫、縱帶名雙編碼表 示，如L52（北緯4448， 東經(jīng)126132） 第6頁百分比尺緯度間隔經(jīng)度間隔1100萬4度6度150萬2度3度125萬1

3、度1度30分120萬40分1度110萬20分30分15萬10分15秒12.5萬5分7分30秒11萬2分30秒3分45秒15千1分15秒1分52.5秒 各種百分比尺地形圖地理區(qū)域框架是一致，含有包容性。 只要兩種地圖含有相同投影方式，大百分比尺地形圖可定位在小百分比尺地形圖上第7頁圖層概念：計(jì)算機(jī)內(nèi)二維陣列中每個(gè)單元僅能容納一個(gè)數(shù)值，為表示不一樣地圖數(shù)據(jù)，必須被分離成不一樣二維陣列來儲(chǔ)存，每個(gè)儲(chǔ)存層及儲(chǔ)存數(shù)據(jù)被稱為圖層 。 圖層結(jié)構(gòu)：不一樣圖層組織在一起形成了圖層結(jié)構(gòu)。 第8頁柵格數(shù)據(jù)分層土壤地貌森林建筑物XZY第9頁空間數(shù)據(jù)分層方法： 1）專題分層 每個(gè)圖層對(duì)應(yīng)一個(gè)專題，包含某一個(gè)或某一類數(shù)據(jù)

4、。 2）時(shí)間序列分層 即把不一樣時(shí)間或不一樣時(shí)期數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)層。 3）地面垂直高度分層 把不一樣高度數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)層。 Z第10頁空間數(shù)據(jù)分層目標(biāo):便于空間數(shù)據(jù)管理、查詢、顯示、分析等。 1）管理簡(jiǎn)單 2）可加緊查詢速度 3）增加了圖形顯示靈活性 4）對(duì)不一樣數(shù)據(jù)層進(jìn)行疊加，可進(jìn)行各種目標(biāo)空間分析 第11頁4.2 空間數(shù)據(jù)庫(kù)總體結(jié)構(gòu)一、數(shù)據(jù)庫(kù)概述1、數(shù)據(jù)庫(kù)概念： 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)就是相關(guān)事物及其它們彼此之間關(guān)系信息集合，這些信息集合是按一定數(shù)據(jù)模型和邏輯結(jié)構(gòu)被儲(chǔ)存一個(gè)或多個(gè)適合于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件之中。 第12頁2、計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段：1）程序管理階段：2）文件管理方式：次序、隨機(jī)、

5、索引、倒排文件等3）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型等第13頁1）程序管理：10 Read x, y, z20 a=x+y 100 data 3, 7, 8, 3, 4, 10第14頁2 ）文件管理：次序文件:按統(tǒng)計(jì)進(jìn)入文件先后次序存放。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連續(xù)存取速度快缺點(diǎn)：不便于插入、刪除和修改等操作隨機(jī)文件：采取關(guān)鍵字變地址方法組織文件。優(yōu)點(diǎn)：文件隨機(jī)存放，插入刪除方便， 查找速度快，節(jié)約空間。第15頁索引文件：帶有索引表文件，在索引表中存放統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵字和統(tǒng)計(jì)在文件中位置。索引區(qū)：存放索引表數(shù)據(jù)區(qū)：存放主文件查詢：先查索引表，再按索引表所指地址查統(tǒng)計(jì)。在GIS中，空間數(shù)據(jù)量大，使用

6、索引文件能夠提升系統(tǒng)運(yùn)行速度。第16頁弧段號(hào)左多邊形號(hào)右多邊形號(hào)弧段坐標(biāo)數(shù)據(jù)1.數(shù)據(jù)文件弧索引表弧段號(hào)物理地址1.80.第17頁倒排文件：在多關(guān)鍵字文件中，建立一系列次關(guān)鍵字索引表。這種次關(guān)鍵字索引表稱作倒排文件。 次關(guān)鍵字索引表中每個(gè)索引項(xiàng)應(yīng)包含次關(guān)鍵字及含有同一次關(guān)鍵字多個(gè)統(tǒng)計(jì)主關(guān)鍵字或物理統(tǒng)計(jì)號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)復(fù)雜多關(guān)鍵字查詢時(shí)，可在倒排表中先完成查詢“交”、“并”等邏輯運(yùn)算，然后將得到結(jié)果再對(duì)主文件中統(tǒng)計(jì)進(jìn)行存取。即把對(duì)統(tǒng)計(jì)操作轉(zhuǎn)換成地址集合運(yùn)算，提升了查詢速度。第18頁地塊號(hào)地貌類型坡度坡向利用現(xiàn)實(shí)狀況1緩坡510 半陰林地2垣面15 陽牧地4溝道15 陰牧地8垣面3 陽農(nóng)地9寬梁頂3 陽

7、農(nóng)地10緩坡5 15 半陽林地土地資源文件第19頁在土地資源數(shù)據(jù)文件中，地塊號(hào)為關(guān)鍵字，地貌類型、坡度、坡向、利用現(xiàn)實(shí)狀況為次關(guān)鍵字。對(duì)次關(guān)鍵字分別建立倒排表。次關(guān)鍵字地塊號(hào)陡坡3，7垣面2，8溝道4寬頂梁9緩坡1，5，6，10次關(guān)鍵字地塊號(hào)陰5，7半陽4，6，10半陰1陽2，3，8，9次關(guān)鍵字地塊號(hào)農(nóng)地2，8，9林地1，4，5，6，10牧地3，7地貌類型倒排表坡向倒排表利用現(xiàn)實(shí)狀況倒排表第20頁現(xiàn)在要查詢土地資源數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用現(xiàn)實(shí)狀況為林地，地貌類型為緩坡、坡向?yàn)榘腙柕貕K。方法：查詢倒排文件并進(jìn)行邏輯運(yùn)算。（1）查利用現(xiàn)實(shí)狀況倒排表得林地地塊號(hào)為： 1，4，5，6，10；（2）查地貌類型倒排

8、表得緩坡地塊號(hào)： 1，5，6，10；（3）查坡向倒排表得半陽地塊號(hào)： 4，6，10；（4）對(duì)（1），（2），（3）所得結(jié)果求交得： 6，10。 符合條件地塊為6號(hào)和10號(hào)地塊。第21頁層次數(shù)據(jù)庫(kù)模型 它特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)組織成一對(duì)多關(guān)系結(jié)構(gòu)。 層次結(jié)構(gòu)采取關(guān)鍵字來訪問其中每一層次每一部分。 層次數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)尤其適合用于文件目錄、土壤分類、部門機(jī)構(gòu)等分級(jí)數(shù)據(jù)組織。 3）數(shù)據(jù)庫(kù)管理第22頁第23頁層次數(shù)據(jù)庫(kù)模型優(yōu)點(diǎn)：存取方便且速度快結(jié)構(gòu)清楚，輕易了解數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展輕易實(shí)現(xiàn)檢索關(guān)鍵屬性十分方便缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)呆板，缺乏靈活性同一屬性數(shù)據(jù)要存放屢次，數(shù)據(jù)冗余大（如公共邊）不適合于拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)組織第24頁網(wǎng)絡(luò)數(shù)

9、據(jù)庫(kù)模型網(wǎng)絡(luò)模型用連接指令或指針來確定數(shù)據(jù)間顯式連接關(guān)系，采取圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，含有圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一系列特點(diǎn)。表示數(shù)據(jù)關(guān)系是多對(duì)多，且數(shù)據(jù)之間含有顯式連接關(guān)系，但沒有層次關(guān)系 。第25頁MIIIabcdefg123456第26頁網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)模型優(yōu)點(diǎn)：能明確而方便地表示數(shù)據(jù)間復(fù)雜關(guān)系數(shù)據(jù)冗余小缺點(diǎn)：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了用戶查詢和定位困難。 需要存放數(shù)據(jù)間聯(lián)絡(luò)指針，使得數(shù)據(jù)量增大數(shù)據(jù)修改不方便（指針必須修改）第27頁 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型是以統(tǒng)計(jì)組或數(shù)據(jù)表形式組織數(shù)據(jù)，方便于利用各種地理實(shí)體與屬性之間關(guān)系進(jìn)行存放和變換，不分層也無指針，是建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間關(guān)系一個(gè)非常有效數(shù)據(jù)組織方法。點(diǎn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型第28

10、頁M地圖 acbecfgd多邊形a12gb25f463e356d41c34線1x1y12x2y23x3y34x4y45x5t56x6y6點(diǎn)第29頁關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)尤其靈活，滿足全部布爾邏輯運(yùn)算和數(shù)學(xué)運(yùn)算規(guī)則形成查詢要求能搜索、組合和比較不一樣類型數(shù)據(jù)增加和刪除數(shù)據(jù)非常方便缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)大時(shí)，查找滿足特定關(guān)系數(shù)據(jù)費(fèi)時(shí) 對(duì)空間關(guān)系無法滿足第30頁標(biāo)準(zhǔn)DBMS存放空間數(shù)據(jù)不足空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)是變長(zhǎng)（如點(diǎn)數(shù)可變性），而普通數(shù)據(jù)庫(kù)都只允許把統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度設(shè)定為固定在存放和維護(hù)空間數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系方面存在著嚴(yán)重缺點(diǎn)普通都難以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、連通、包含、疊加等基本操作不能支持復(fù)雜圖形功效單個(gè)地理實(shí)體表示需要多個(gè)

11、文件、多條統(tǒng)計(jì)，普通DBMS也難以支持難以確保含有高度內(nèi)部聯(lián)絡(luò)GIS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)需要復(fù)雜安全維護(hù)第31頁數(shù)據(jù)庫(kù)與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)差異:（1）數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序而集中管理，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，降低了冗余，提升了效益；（2）在數(shù)據(jù)間建立了聯(lián)絡(luò)，從而使數(shù)據(jù)庫(kù)能反應(yīng)出現(xiàn)實(shí)世界中信息聯(lián)絡(luò)。第32頁數(shù)據(jù)庫(kù)主要特征（與傳統(tǒng)文件管理相比）：（1）數(shù)據(jù)集中控制；（2）數(shù)據(jù)冗余度小；（3）數(shù)據(jù)獨(dú)立；（4）復(fù)雜數(shù)據(jù)模型；（5）數(shù)據(jù)保護(hù)。第33頁二、GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)1、GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)1）復(fù)雜性A.數(shù)據(jù)類型復(fù)雜：空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)緊密相連B.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜：包含矢量和柵格兩種結(jié)構(gòu)C.數(shù)據(jù)之間關(guān)系復(fù)雜：空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)既相互獨(dú)

12、立又親密聯(lián)絡(luò)第34頁2）多樣性查詢與檢索同時(shí)包括空間與屬性數(shù)據(jù)，經(jīng)常引入算法與模型。3）數(shù)據(jù)量大空間數(shù)據(jù)量大，統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度多變，需用合理算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及編碼方式第35頁2、GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)組織與管理混合式結(jié)構(gòu) 一體化結(jié)構(gòu)（1）地圖數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)）采取文件處理方式，應(yīng)用程序知道每個(gè)數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第36頁空間數(shù)據(jù)管理模塊包含以下功效：a.地圖數(shù)據(jù)輸入：地圖數(shù)字化、坐標(biāo)變換、空間數(shù)據(jù)編輯、拓?fù)渥儞Q、注記等b.空間數(shù)據(jù)管理和維護(hù)：圖庫(kù)管理、數(shù)據(jù)格式變換、數(shù)據(jù)編碼變換、地圖投影變換、地形數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)組合與分解等c.標(biāo)準(zhǔn)查詢 等第37頁（2）屬性數(shù)據(jù)采取數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式（DBMS），如dbase，F(xiàn)o

13、xbase，Oracle等。（3）圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)連接依據(jù)屬性表中唯一公共標(biāo)識(shí)來連接圖形文件屬性文件標(biāo)識(shí)符第38頁第39頁（5）混合式空間數(shù)據(jù)庫(kù)和一體化空間數(shù)據(jù)庫(kù)功效結(jié)構(gòu)舉例（以ArcGIS為例） 1）以ArcGIS為例，了解混合式空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矢量格式Shapefile矢量格式Coverage第40頁文件管理Windows 管理：復(fù)制 刪除 移動(dòng)等ArcGIS系統(tǒng)內(nèi)部管理：坐標(biāo)變換，矢量與柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，屬性標(biāo)連接，新專題生成等屬性數(shù)據(jù)管理：用tables模塊管理ArcGIS中，每生成一矢量或柵格專題，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)屬性表，能夠?qū)傩员磉M(jìn)行編輯、連接等操作。第41頁2）ArcGIS 中SDE集

14、成方式表達(dá)了使用一體化空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。SDE擴(kuò)展了傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)只存放和管理屬性數(shù)據(jù)模式，允許把空間數(shù)據(jù)加入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，提供地理要素空間位置幾何形狀等信息。第42頁4.3 空間數(shù)據(jù)數(shù)字化GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)主要數(shù)據(jù)源：地圖類：數(shù)字化；圖像類：遙感成圖，然后數(shù)字化； 掃描后進(jìn)行圖像處理、判讀 ；文件類：調(diào)查匯報(bào)、文件、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、 試驗(yàn)數(shù)據(jù)、野外調(diào)查原始統(tǒng)計(jì)等第43頁數(shù)據(jù)源與對(duì)應(yīng)設(shè)備地圖地面測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料航空、遙感文字?jǐn)?shù)據(jù)多媒體坐標(biāo)幾何數(shù)字化儀掃描儀攝影測(cè)量系統(tǒng)鍵盤空間數(shù)據(jù)庫(kù)編輯處理數(shù)據(jù)交換第44頁一、地圖數(shù)字化處理過程框架 1.地圖數(shù)字化過程總體框架 第45頁2、系統(tǒng)分析過程 系統(tǒng)分析過程是依據(jù)

15、任務(wù)詳細(xì)情況出發(fā)，全方面地分析目標(biāo)、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間、現(xiàn)有條件等之間關(guān)系，平衡目標(biāo)和約束條件之間矛盾，制訂出地圖數(shù)字化過程方案，和對(duì)各個(gè)技術(shù)步驟詳細(xì)要求。 第46頁3、地圖文件預(yù)處理和編修過程1）搜集空間數(shù)據(jù)不一樣：地圖、航片或遙感圖像等2）成像年代、投影類型、百分比尺及精度可能不一致3）屬性分類及度量單位也不會(huì)完全一致 所以要進(jìn)行預(yù)處理。 第47頁地圖文件預(yù)處理和編修過程第48頁4、地圖數(shù)字化過程矢量數(shù)據(jù)： 1）數(shù)字化儀數(shù)字化 2）屏幕數(shù)字化：先掃描然后數(shù)字化柵格數(shù)據(jù)： 1）用手工方法 2）在GIS平臺(tái)上由矢量轉(zhuǎn)柵格。 第49頁第50頁5、數(shù)字化結(jié)果檢驗(yàn)與編輯第51頁二、專題圖編篡方法 建立GIS

16、數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可能會(huì)碰到缺乏一些專題圖，或所搜集專題圖在編圖時(shí)間、百分比尺、投影方式、精度等方面不相同，需要編篡。四種方法：直接轉(zhuǎn)繪法；遙感成圖法；利用航片修訂現(xiàn)存專題圖法；野外調(diào)查、測(cè)量成圖法。第52頁直接轉(zhuǎn)繪法百分比尺不一樣：先歸正百分比尺，再轉(zhuǎn)繪。用方格純手工或用轉(zhuǎn)繪儀或光學(xué)縮放儀等方法。百分比尺相同：直接轉(zhuǎn)繪區(qū)域框架不一樣：修正位置和邊界，把基本圖和工作圖配準(zhǔn)線性綜合：邊界與線性特征取舍補(bǔ)充，與相鄰圖幅是否一致，屬性編碼是否一致 第53頁利用遙感或航片成圖法：1、判讀：依據(jù)圖象判定地物，不一樣程度上進(jìn)行地物分類和區(qū)劃2、成圖：把圖象判讀區(qū)劃結(jié)果定位到基本圖上。 野外調(diào)查測(cè)量成圖方法：使用遙

17、感圖像進(jìn)行區(qū)劃判讀，確定空間位置，經(jīng)過 野外調(diào)查取得各區(qū)劃類型屬性數(shù)據(jù)。第54頁三、專題地圖一體化預(yù)處理過程 一體化預(yù)處理過程就是把這些專題地圖定位在所選定區(qū)域框架上，并統(tǒng)一各區(qū)劃邊界及分類單位。在數(shù)字化之前進(jìn)行稱為預(yù)處理，在數(shù)字化之后進(jìn)行稱為后處理。 1、統(tǒng)一專題圖區(qū)域框架，制作一體化底圖。2、統(tǒng)一區(qū)劃邊界限。3、統(tǒng)一屬性數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)。第55頁四、地圖數(shù)據(jù)數(shù)字化方式1、數(shù)字化儀輸入方式數(shù)字化儀由數(shù)字化平板和鼠標(biāo)控制器組成，GIS早期較多用。受精度限制，現(xiàn)在少用2、掃描儀數(shù)字化輸入方式 先用掃描儀對(duì)地圖或文件掃描，然后用計(jì)算機(jī)軟件處理，提取點(diǎn)、線、面等。分自動(dòng)矢量化和交互式矢量化。第56頁3、

18、計(jì)算機(jī)屏幕數(shù)字化方式 把航片、衛(wèi)星圖象，地圖掃描成數(shù)字化位圖數(shù)據(jù)。GIS 系統(tǒng)工具把這些數(shù)據(jù)作為一個(gè)圖象專題加載到GIS系統(tǒng)內(nèi)。在GIS 功效模塊支持下，把這些專題顯示在屏幕上，以這些圖象為底圖，進(jìn)行目視輪廓判讀、地物與邊界識(shí)別等，然后利用GIS繪圖功效，繪出點(diǎn)、線、面等不一樣地圖要素專題圖數(shù)據(jù)。 第57頁4、遙感數(shù)據(jù)源輸入GIS方式 遙感數(shù)據(jù)分為航片和衛(wèi)片。經(jīng)過圖像處理軟件處理和分析，衛(wèi)片可直接加載到GIS中5、CAD數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)手工輸入和文本等空間數(shù)據(jù)輸入方式 CAD繪圖與圖形編輯功效強(qiáng)大，成為很好數(shù)字化軟件第58頁五、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量誤差起源：數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)存放、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸

19、出、數(shù)據(jù)應(yīng)用。質(zhì)量控制：準(zhǔn)確度、精度、不確定性、相容性、一致性、完整性、可得性、現(xiàn)勢(shì)性。第59頁數(shù)據(jù)質(zhì)量準(zhǔn)確度：與真值靠近程度； 精度：對(duì)象表示詳細(xì)程度 不確定性：不能準(zhǔn)確描述對(duì)象 相容性：兩個(gè)起源數(shù)據(jù)在同一應(yīng)用中難易程度 一致性：同類現(xiàn)象表示一致性 完整性：數(shù)據(jù)完整性 可得性：數(shù)據(jù)獲取輕易程度 現(xiàn)勢(shì)性：數(shù)據(jù)反應(yīng)對(duì)象當(dāng)前程度 第60頁常見數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤圖紙移動(dòng) 圖紙變形 制圖誤差 數(shù)字化誤差 各種誤差將影響到GIS數(shù)據(jù)處理各個(gè)步驟第61頁制圖錯(cuò)誤第62頁圖幅接邊誤差第63頁數(shù)字化誤差第64頁數(shù)據(jù)編輯內(nèi)容與方法空間數(shù)據(jù)編輯必要性 修正數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤 維護(hù)數(shù)據(jù)完整性和一致性 更新地理信息 空間數(shù)據(jù)編輯

20、內(nèi)容 數(shù)據(jù)不完整、重復(fù) 空間數(shù)據(jù)位置不正確 空間數(shù)據(jù)百分比尺不準(zhǔn)確 空間數(shù)據(jù)變形 幾何和屬性連接有誤 屬性數(shù)據(jù)不完整 主要方法 疊合比較法 目視檢驗(yàn)法 邏輯檢驗(yàn)法 第65頁4.4 空間數(shù)據(jù)管理三個(gè)坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換：數(shù)字化儀坐標(biāo)系圖幅坐標(biāo)系屏幕坐標(biāo)系變換表現(xiàn)為三方面：平移，旋轉(zhuǎn)，縮放一、地圖數(shù)據(jù)坐標(biāo)變換與圖象地理編碼第66頁1、數(shù)字化儀與圖幅坐標(biāo)系之間變換 （平移和旋轉(zhuǎn)） 其中：x1，y1地圖上一點(diǎn)在圖幅坐標(biāo)系中坐標(biāo)；x，y該點(diǎn)在數(shù)字化儀坐標(biāo)系中坐標(biāo)；x0，y0 圖幅坐標(biāo)系中原點(diǎn)在數(shù)字化儀坐標(biāo)系中坐標(biāo)值；A 圖幅坐標(biāo)系坐標(biāo)軸與數(shù)字化儀坐標(biāo)系坐標(biāo)軸逆時(shí)針夾角。第67頁X0 XYY0PY1X1AA第6

21、8頁怎樣求X0，Y0與A值在數(shù)字化儀上先測(cè)得圖幅四個(gè)角點(diǎn)P1、P2、P3、P4x和y坐標(biāo) X (p1)與Y (p1) 值即為X0Y0值P2P1 X P3P4Y第69頁P(yáng)2P1 X P3P4Y第70頁2、屏幕與圖幅坐標(biāo)變換 百分比變換因子：其中：X與Y方向上屏幕窗口與圖幅百分比變換因子py21y1x224p2p33p4p1x1第71頁其中：x1與y1是圖幅內(nèi)任意點(diǎn)圖幅坐標(biāo)x2與y2是該點(diǎn)在屏幕上屏幕坐標(biāo)變換公式：py21y1x224p2p33p4p1x1第72頁二、空間數(shù)據(jù)格式變換 柵格數(shù)據(jù)格式 矢量數(shù)據(jù)格式 （一）兩種數(shù)據(jù)格式變換基礎(chǔ)1、矢量數(shù)據(jù)格式 ：空間位置是用它們?cè)谀骋粎⒖甲鴺?biāo)系中坐標(biāo)來

22、表示。 點(diǎn)：?jiǎn)蝹€(gè)坐標(biāo) 線：一組坐標(biāo)值 面：封閉邊界限2、柵格數(shù)據(jù)格式：表示空間位置數(shù)據(jù)基本單位是柵格單元（像素）第73頁3、將一個(gè)網(wǎng)格系統(tǒng)覆蓋在笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)上，可生成一個(gè)網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)。向量地圖上線和面邊界能夠用網(wǎng)格線近似表示。精度取決于網(wǎng)格密度。4、柵格坐標(biāo)系統(tǒng)左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，矢量坐標(biāo)系統(tǒng)左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)。兩坐標(biāo)系之間存在著相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。第74頁（二）由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成拓?fù)湎蛄繑?shù)據(jù)算法分析（多邊形） 設(shè)給定網(wǎng)格數(shù)據(jù)是一個(gè)NN矩陣間隔：矩陣中同一行內(nèi)相互鄰接 ，且含有 相同專題屬性值元素組成一個(gè)間 隔段。區(qū)域：分布在不一樣行，但相互鄰接間隔組 成一個(gè)區(qū)域。第75頁518437529508268

23、439643第76頁（1）對(duì)網(wǎng)格型數(shù)據(jù)所描述區(qū)域賦給一個(gè)標(biāo)志值 A.對(duì)第一行每一個(gè)間隔段按先后次序給定一個(gè)標(biāo)志值 B.從第二行開始到最終一行，假如某一間隔第一個(gè)元素專題屬性值等于上一行相鄰間隔段專題屬性值，則該間隔標(biāo)志值采取上一行與其相鄰間隔標(biāo)志值，不然賦給一個(gè)新標(biāo)志值。假如在一間隔內(nèi)第一個(gè)元素以外其它元素與上一行相鄰接元素有著相同專題屬性值，而這兩個(gè)元素所在間隔段標(biāo)志值又不相同，則這兩個(gè)間隔段要建立一個(gè)關(guān)系 。第77頁1113242533678333333259999101113101412121212151617171717181815192021192222202023232121192

24、425252626262626272720202028293030272727292919第78頁C.在全部間隔都賦給了一個(gè)間隔值后，則取得一個(gè)包含相鄰間隔之間關(guān)系表和關(guān)系子圖。每個(gè)子圖把屬于同一區(qū)域間隔段連結(jié)在一起。每個(gè)區(qū)域取值為間隔段最小標(biāo)志值。這么同一區(qū)域全部間隔段都被賦給了一個(gè)相同唯一標(biāo)志值。為去掉斷號(hào)現(xiàn)象，按從小到大次序重新對(duì)區(qū)域標(biāo)志編號(hào)。 4 66 97 108 1011 1212 1313 1514 1616 1919 2018 2224 2528 304 6 97 8 1011 12 13 1514 16 19 2018 2224 2528 30第79頁111324253347

25、73333332544447111171411111111111417171717181811141421141818141423232121142424242626262626272714141428292828272727292914第80頁第81頁D.專題屬性值轉(zhuǎn)變成標(biāo)志值后，形成二者關(guān)系表，進(jìn)行空間處理分析時(shí)應(yīng)用。提取每個(gè)區(qū)域間隔段時(shí)，每個(gè)間隔段用R-L 碼進(jìn)行編碼（行列編碼），編碼值與區(qū)域標(biāo)志值儲(chǔ)存在一起 。第82頁（2）區(qū)域和鄰域關(guān)系表每個(gè)區(qū)域鄰域用開“窗口”方法取得（22）。假如兩個(gè)或三個(gè)元素區(qū)域標(biāo)志值在“窗口”中不一樣，則表明這些標(biāo)志值所代表區(qū)域含有鄰域關(guān)系。 XXX11478

26、10第83頁區(qū)域鄰域1242134632567412675362347.區(qū)域與鄰域關(guān)系表第84頁第85頁（3）提取邊界限，并用鏈碼編碼 為提取邊界限及結(jié)點(diǎn)，開設(shè)22窗口進(jìn)行游動(dòng)搜索。窗口內(nèi)結(jié)點(diǎn)及邊界結(jié)果如圖 a c b c a b c a a b a c a b c c a a b c a b b a a c b a b c a c6種邊界結(jié)構(gòu) 8種結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)a ab ba aa ba ba b a b b b b a b b a a b a第86頁探測(cè)結(jié)點(diǎn)并編碼之后，從第一個(gè)結(jié)點(diǎn)開始提取隱含邊界限。每個(gè)結(jié)點(diǎn)提取3條以上隱含邊界限。一條鏈只能提取一次。 每條鏈?zhǔn)孜步Y(jié)點(diǎn)坐標(biāo)以及該鏈左右區(qū)域標(biāo)志值均

27、被存放在同一個(gè)拓?fù)湮募?，而把組成隱含邊界限鏈編碼存放在另一文件中。在每個(gè)鏈拓?fù)浣y(tǒng)計(jì)中有一個(gè)指針指向鏈編碼文件中該鏈?zhǔn)捉Y(jié)點(diǎn)物理地址。對(duì)提取邊界限進(jìn)行平滑處理 。第87頁（三）由拓?fù)湎蛄繑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)向網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變換 關(guān)鍵點(diǎn)：確定柵格元素大小，即分辨率。如地形起伏大應(yīng)用高分辨率了解矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)坐標(biāo)。如矢量數(shù)據(jù)坐標(biāo)是直角坐標(biāo)系，原點(diǎn)在圖左下方，柵格數(shù)據(jù)坐標(biāo)是行列坐標(biāo)，原點(diǎn)在圖左上方，轉(zhuǎn)換時(shí)，普通使直角資本x,y軸與柵格數(shù)據(jù)行列平行第88頁xminxmaxymaxyminxminxmaxymaxymin(0,0)JIxy第89頁轉(zhuǎn)換公式：X=(Xmax-Xmin) / JY=(ymax-ymin

28、) / I其中：xmax xmin ymax ymin 表示矢量坐標(biāo)中x,y最大值，最小值。I,J表示柵格行數(shù)和列數(shù)xy表示每個(gè)柵格單元邊長(zhǎng)第90頁基本要素轉(zhuǎn)換（1）點(diǎn)轉(zhuǎn)換行 i=1+Integer（ymax-y）/y列 j=1+Integer（x-xmin）/xInteger-取整i,j-行，列值 第91頁（2）線轉(zhuǎn)換線轉(zhuǎn)換實(shí)質(zhì)是完成相鄰兩點(diǎn)間直線轉(zhuǎn)換。設(shè)直線AB端點(diǎn)坐標(biāo)為A（x1，y1），B（x2，y2）則需把A，B兩點(diǎn)矢量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)，同時(shí)求出直線AB經(jīng)過中間柵格數(shù)據(jù)。1 利用點(diǎn)轉(zhuǎn)換法，將A，B轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)，求出行列值2 由上述行列值求出直線所在行列范圍3 確定直線經(jīng)過中間柵格點(diǎn)

29、第92頁 B i (x,y) A 求出直線經(jīng)過起始行號(hào)為i1，終止行號(hào)為im，則中間行號(hào)為i2,i3im-1現(xiàn)在要求出對(duì)應(yīng)行號(hào)相交于直線列號(hào)1）求對(duì)應(yīng)i行中心處同直線相交y值y=ymax-y(i-1/2)2）用直線方程求y值對(duì)應(yīng)x值X=(x2-x1)(y-y1)/(y2-y1)+x13）由x,y值求對(duì)應(yīng)i行列值jJ=1+Integer(x-xmin)/x如此不停求直線經(jīng)過各行列值，完成轉(zhuǎn)換第93頁已知某矢量坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)為O（0，0），X坐標(biāo)最大值為150，Y坐標(biāo)最大值為300，其中有兩點(diǎn)P1和P2，坐標(biāo)分別為P1（51，100）、P2（53，103）試將P1、P2所連成直線轉(zhuǎn)為柵格坐標(biāo)，柵

30、格坐標(biāo)系分辨率為300行150列 。 P1P2第94頁P(yáng)1點(diǎn)行列值：i=1+Integer(300-100)/1=201 j=1+Integer(51-0)/1=52P2點(diǎn)行列值：i=1+Integer(300-103)/1=198 j=1+Integer(53-0)/1=54直線經(jīng)過行范圍：198-201 P1P2第95頁199行中心處同直線相交y值：y=300-199*1+1/2=101.5該行y值對(duì)應(yīng)x值：x=(53-51)(101.5-100)/(103-100)+51=52x坐標(biāo)對(duì)應(yīng)柵格列值為：j=1+Integer(52-0)/1=53 P1P2第96頁200行中心處同直線相交y值

31、：y=300-200*1+1/2=100.5該行y值對(duì)應(yīng)x值：x=(53-51)(100.5-100)/(103-100)+51=51.3x坐標(biāo)對(duì)應(yīng)柵格列值為：j=1+Integer(51.3-0)/1=52P1、P2所連成直線柵格坐標(biāo)為（201，52），（200，52），（199，53），（198，54）第97頁（3）區(qū)域填充 區(qū)域矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成柵格數(shù)據(jù)是經(jīng)過矢量邊界輪廓轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。矢量邊界限段轉(zhuǎn)成柵格數(shù)據(jù)后，還要進(jìn)行面域填充。1）射線法判斷疑問點(diǎn)p(x,y)是否在多邊形內(nèi)，從點(diǎn)向左引水平掃描線（射線）與區(qū)域邊界相交次數(shù)為c，若c為奇數(shù)，在多邊形內(nèi)，c為偶數(shù)，則在多邊形外。作一系列水平掃描線，求

32、出掃描線和區(qū)域邊界交點(diǎn)，將交點(diǎn)按x值大小排序，其相鄰坐標(biāo)點(diǎn)之間射線在區(qū)域內(nèi)。產(chǎn)生奇異性第98頁I1OXYX3X1X2X1X2X3X4X2X1I2I3OXYPP1第99頁奇異性：射線碰到極值點(diǎn)出現(xiàn)判斷失誤。a.采取鄰點(diǎn)分析法區(qū)分出極值點(diǎn)。對(duì)極值點(diǎn)看作2個(gè)同值交點(diǎn)，對(duì)非極值點(diǎn)看作一個(gè)斜交點(diǎn)，從而處理奇異性。判斷極值點(diǎn)：極值點(diǎn)為兩直線交點(diǎn)，若兩直線在掃描線同一側(cè)，則為極值點(diǎn)，不然為非極值點(diǎn)。P1P2P3P4第100頁b.簡(jiǎn)化方法：它對(duì)組成多邊形每條直線高端點(diǎn)y值坐標(biāo)進(jìn)行負(fù)修正，避開了奇異性。又稱上閉下開法。即在二直線交點(diǎn)處掃描線上面邊與掃描線交點(diǎn)有效，掃描線下面邊與該掃描線交點(diǎn)無效，掃描線與多邊形重

33、合時(shí)不作求交運(yùn)算。YOXI1 I1 相交零次I2 I2 相交兩次I3 I3 相交兩次I4 I4 相交兩次I5 I5 相交四次I6 I6 相交兩次第101頁2）邊界點(diǎn)跟蹤法 從邊界上某一點(diǎn)柵格單元開始按順時(shí)針方向跟蹤邊界上各柵格，對(duì)多邊形中島則按逆時(shí)針方向跟蹤，將跟蹤每個(gè)柵格分別賦予R，L，N。R-該柵格同相鄰元素行數(shù)不一樣，且行數(shù)增加單元L-該柵格同相鄰元素行數(shù)不一樣，且行數(shù)降低單元N-該柵格值單元同相鄰單元行數(shù)相同最終，逐行掃描，依據(jù)填充字符值，填充L-R之間柵格。第102頁NNNNLRLRLNNRLRLRLRLNNNNLRLRLRLRLNNRLNNRLRLRLRLRLRLRNNNNNN第1

34、03頁3）邊界代數(shù)法前提：已知組成多邊形邊界（弧段）拓?fù)潢P(guān)系，即邊界前進(jìn)方向左右多邊形號(hào)。方法：假定沿邊界前進(jìn)方向y值下降時(shí)稱下行，y值上升時(shí)稱上行。上行時(shí)填充值為左多邊形號(hào)減右多邊形號(hào)，下行時(shí)為右多邊形號(hào)減左多邊形號(hào)，將每次填充值同該處原始值作代數(shù)運(yùn)算得到最終填充值。第104頁N2N4N1N3123第105頁N1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1N2（1）N3-1-1-1222211222211222211222111N2（2）第106頁N333222222211222211222211222111（3）N1310002200-1-12220-1-1222211222111N4（4）第107頁310002200