空間數(shù)據(jù)獲取

空間數(shù)據(jù)獲取第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第三章GIS數(shù)據(jù)的獲取與處理

概述空間數(shù)據(jù)的獲取空間數(shù)據(jù)錄入后的處理

GIS空間數(shù)據(jù)質(zhì)量第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.1概述3.1.1空間數(shù)據(jù)的類型

數(shù)字線劃數(shù)據(jù)數(shù)字線劃數(shù)據(jù)時將空間地物直接抽象為點、線、面的實體，用坐標(biāo)描述它們的位置。影像數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)包括遙感影像和航空影像。它可以是彩色影像，也可以是灰度影像。它在現(xiàn)代GIS中起到越來越重要的作用。數(shù)字高程模型即地表物體的高程信息。屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)是GIS的重要特征，它包含兩方面的內(nèi)容：即是什么和實體的詳細(xì)描述信息。地理信息系統(tǒng)第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.1.2GIS數(shù)據(jù)源1、地圖2、遙感數(shù)據(jù)影像3、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)4、實測數(shù)據(jù)5、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)6、各種文字報告和立法文件

第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.2空間數(shù)據(jù)的獲取1、選擇數(shù)據(jù)源、確定數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式2、確定數(shù)據(jù)有關(guān)指標(biāo)3、選擇數(shù)據(jù)獲取的軟件平臺4、數(shù)據(jù)采集5、數(shù)據(jù)編輯6、數(shù)據(jù)拼接7、數(shù)據(jù)入庫8、數(shù)據(jù)動態(tài)更新與維護第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.2.1選擇數(shù)據(jù)源第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.2.2確定數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式柵格數(shù)據(jù)矢量數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.2.3確定數(shù)據(jù)有關(guān)技術(shù)指標(biāo)（1）編寫元數(shù)據(jù)文件（2）確定數(shù)據(jù)分類與編碼體系（3）編寫數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)分層與拓?fù)鋽?shù)據(jù)屬性項設(shè)計第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)據(jù)字典1、定義是指對GIS數(shù)據(jù)的分層、圖形、屬性、拓?fù)涞脑敿?xì)描述。2、作用

指導(dǎo)數(shù)據(jù)采集指導(dǎo)數(shù)據(jù)編輯數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查的依據(jù)數(shù)據(jù)的詳細(xì)說明書數(shù)據(jù)使用的幫助工具第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.2.4選擇數(shù)據(jù)獲取的軟件平臺

ArcInfo（ArcGIS）

MapInfoArcviewSuperMapMApGISAutoCAD第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.2.5數(shù)據(jù)采集1幾何數(shù)據(jù)的采集（1）、手扶跟蹤數(shù)字化第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一

操作步驟：

連接數(shù)字化儀

圖版定向

數(shù)字化手扶跟蹤數(shù)字化第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一P第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一

數(shù)字化方式

點方式流方式時間t距離d第15頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一x1,y11x2,y22x3,y33x4,y44x5,y55x6,y66x7,y77x8,y88x9,y99第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一（2）、掃描數(shù)字化第17頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一2、屬性數(shù)據(jù)的采集

屬性數(shù)據(jù)即空間實體的特征數(shù)據(jù)，一般包括名稱、等級、數(shù)量、代碼等多種形式，屬性數(shù)據(jù)的內(nèi)容有時直接記錄在柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中，有時則單獨輸入數(shù)據(jù)庫存儲為屬性文件，通過關(guān)鍵碼與圖形數(shù)據(jù)相聯(lián)系。

對于要輸入屬性庫的屬性數(shù)據(jù)，通過鍵盤則可直接鍵入。對于要直接記錄到柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中的屬性數(shù)據(jù)，則必須先對其進(jìn)行編碼，將各種屬性數(shù)據(jù)變?yōu)橛嬎銠C可以接受的數(shù)字或字符形式，便于GIS存儲管理。第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.2.6、數(shù)據(jù)編輯空間數(shù)據(jù)編輯的必要性修正數(shù)據(jù)輸入錯誤維護數(shù)據(jù)的完整性和一致性更新地理信息空間數(shù)據(jù)一般性錯誤數(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)比例尺不準(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)不完整錯誤檢查主要方法疊合比較法目視檢查法邏輯檢查法第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.2.8、數(shù)據(jù)入庫3.2.9、數(shù)據(jù)動態(tài)更新與維護

圖形接邊屬性接邊拓?fù)浣舆?.2.7、數(shù)據(jù)拼接第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)字化邊界調(diào)整3、圖幅接邊（1）幾何接邊

調(diào)出需接邊的圖幅，以其中的一個作為活動圖幅，其他圖幅作為參考，沿圖幅的邊沿選取一定范圍（如5cm）的空間目標(biāo)。這些目標(biāo)一般都終結(jié)于圖廓邊附近，以活動工作區(qū)的目標(biāo)為基準(zhǔn)，根據(jù)圖廓邊上弧段的結(jié)點坐標(biāo)查找相鄰圖幅對應(yīng)弧段。地物編碼相同，且結(jié)點坐標(biāo)誤差在允許范圍內(nèi)，則將兩邊結(jié)點坐標(biāo)取中數(shù)吻合，空間關(guān)系不變。地物編碼不同，或超過允許誤差，需進(jìn)行人工編輯。第21頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一（2）邏輯接邊兩方面的含義：檢查同一目標(biāo)在相鄰圖幅的地物編碼和屬性賦值是否一致。將同一目標(biāo)在相鄰圖幅的空間實體數(shù)據(jù)在邏輯上連在一起。AA2A2A2解決方法：在圖幅數(shù)據(jù)文件的上一層，將有邏輯聯(lián)系的空間目標(biāo)，建立一個新的文件。不建立目標(biāo)文件，也不為邏輯接邊的子目標(biāo)建立索引，而是通過空間操作的方法。第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.3空間數(shù)據(jù)錄入后的處理3.3.1坐標(biāo)變換與糾正

（1）坐標(biāo)變換第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一糾正原因地圖變形(均勻變形、非均勻變形）數(shù)字化中的位置移動遙感影像本身存在幾何變形投影方式不同分幅掃描實質(zhì)建立糾正圖象與標(biāo)準(zhǔn)地圖的一一對應(yīng)關(guān)系變換方法精確方法：仿射變換、雙線性變換、平方變換、立方變換等近似方法：橡皮板變換糾正步驟糾正點—數(shù)據(jù)采集—函數(shù)建立—逐點或網(wǎng)格糾正（2）圖象糾正第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一投影A（x，y）投影B（X，Y）正解變換：解析函數(shù)關(guān)系X=f(x,y)，Y=g(x,y)反解變換：經(jīng)緯度B=f(x,y),L=g(x,y)X=F(B,L),Y=G(B,L)數(shù)值變換：數(shù)學(xué)方法（3）投影變換第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一（3）投影變換

當(dāng)系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)取自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的數(shù)字化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。正解投影——平面直接變平面。如換帶投影。反解投影——平面——球面——球面——平面。如54系與80系變換。數(shù)值變換——坐標(biāo)對之間變換。如獨立坐標(biāo)系與54、80、84等之間的變換。第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.3.2、數(shù)字化數(shù)據(jù)處理1、結(jié)點的編輯（1）結(jié)點吻合（1）結(jié)點移動（2)求平均位置（3）求兩線的交點（4）自動匹配解決方法：第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一（2）結(jié)點與線的吻合解決方法：

結(jié)點移動使用線段求交自動編輯第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一(3)清除假結(jié)點處理方法：連接兩線，使其成為一條線。第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一（4）碎屑多邊形原因：（1）由于重復(fù)錄入；（2）由于用不同比例尺的地圖進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一（5）不正規(guī)的多邊形原因：在輸入線時，點的次序倒置或者位置不準(zhǔn)確引起的。第33頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一刪除一個頂點增加一個頂點2、圖形編輯第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一移動一個頂點刪除一段弧段fdg第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一5.3.3拓?fù)潢P(guān)系生成弧段——結(jié)點表結(jié)點——弧段表N1N2A1N3N4A4A3P1A5A6結(jié)點弧段

N1A1N2A1，A2，弧段起始結(jié)點終止結(jié)點A1N1N2A2N2A3N2A4N4A5N3N5A6N4N6N3N3A2，N4A3,A3N4A4N3A4，A5N5A2第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一5.3.3拓?fù)潢P(guān)系生成oid起結(jié)點終結(jié)點A1N1N2A2N2N3A3N2N4A4N4N3A5N3N5oid弧段號N1A1N2A2，A3，A1N3A5，A4，A2N4A4，A6，A3弧段——結(jié)點表結(jié)點——弧段表N1N2A1N3N4A2A4A3oid弧段P1A4，A3，A2P1A5A6N5第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.４GIS空間數(shù)據(jù)質(zhì)量3.４.1有關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本概念1、準(zhǔn)確度（Accurancy）即測量值與真值之間的接近程度?？捎谜`差來衡量。2、精度（precision)

即對現(xiàn)象描述的詳細(xì)程度。3、不確定性（uncertainty）

不確定性是指某一現(xiàn)象不能被準(zhǔn)確測定的程度，包括空間位置不確定性、屬性不確定、時域不確定、邏輯上的不一致性和數(shù)據(jù)的不完整性。第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一

5、相容性（compatibility）指兩個來源的數(shù)據(jù)在同一個應(yīng)用中使用的難易程度。引起的原因：（1）統(tǒng)計指標(biāo)或分類標(biāo)準(zhǔn)不同；（2）使用不同比例尺的地圖

6、一致性（consistency)

指對同一現(xiàn)象或同類現(xiàn)象表達(dá)的一致程度。 （1）如同一條河流，在兩張不同地圖上的形狀不同。 （2）邏輯上的不一致性。

7、完整性（completeness） 指用同一準(zhǔn)確度和精度的數(shù)據(jù)在特定空間范圍內(nèi)是否完整的程度。

3.４GIS空間數(shù)據(jù)質(zhì)量第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一8、可得性（accessibility） 指獲取或使用數(shù)據(jù)的容易程度。保密的數(shù)據(jù)按其保密等及限制使用者的多少。9、現(xiàn)勢性（timeliness） 指數(shù)據(jù)反映客觀現(xiàn)象目前狀況的程度。不同現(xiàn)象的變化頻率是不同的。3.４GIS空間數(shù)據(jù)質(zhì)量第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一森林水庫森林水庫第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.4.2、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量體系3.4.2.1空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本內(nèi)容

準(zhǔn)確度

精密度

誤差

比例尺精度

不確定性3.4.2.2空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

數(shù)據(jù)情況說明

位置精度或定位精度

屬性精度

時間精度

邏輯一直性

數(shù)據(jù)完整性

表達(dá)形式的合理性第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.4.2.3空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)

空間特征時間特征專題特征繼承性ˇˇˇ位置精度ˇ屬性精度ˇˇˇ邏輯一致性ˇˇˇ完整性ˇˇˇ表達(dá)形式準(zhǔn)確性ˇˇˇ第43頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3.4.2.3常用方法

1、敏感度分析法2、尺度不變空間分析法

3、MonteCarlo實驗仿真4、空間濾波

第44頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一３.４.3數(shù)據(jù)誤差或不確定的來源1、空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性包括空間特征和過程在空間、專題和時間內(nèi)容上的不確定性。2、空間現(xiàn)象的表達(dá)3、空間數(shù)據(jù)處理中的誤差投影變換、地圖數(shù)字化和掃描后的矢量化處理、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)抽象、建立拓?fù)潢P(guān)系、與主控數(shù)據(jù)層的匹配、數(shù)據(jù)疊加操作和更新、數(shù)據(jù)集成處理、數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)4、空間數(shù)據(jù)使用中的誤差包括對數(shù)據(jù)的解釋過程和缺少文檔。第45頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)據(jù)處理過程誤差來源數(shù)據(jù)收集野外測量誤差：儀器誤差、記錄誤差遙感數(shù)據(jù)誤差：輻射和幾何糾正誤差地圖數(shù)據(jù)誤差：原始數(shù)據(jù)誤差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、制圖綜合及印刷數(shù)據(jù)輸入數(shù)字化誤差：儀器誤差、操作誤差不同系統(tǒng)格式的轉(zhuǎn)換誤差數(shù)據(jù)存儲數(shù)值精度不夠空間精度不夠數(shù)據(jù)處理分類間隔不合理多層數(shù)據(jù)疊合引起的誤差傳播比例尺大小引起的誤差數(shù)據(jù)輸出輸出設(shè)備不精確引起的誤差輸出媒介不穩(wěn)定造成