空間數(shù)據(jù)的采集和質(zhì)量控制

空間數(shù)據(jù)的采集和質(zhì)量控制第1頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第1節(jié)概述

第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第5節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量第6節(jié)空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)第三章空間數(shù)據(jù)的采集和質(zhì)量控制

教學(xué)要求

教學(xué)重點

教學(xué)活動

作業(yè)第2頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)要求1.理解地理空間的地理參照系和控制基礎(chǔ)。

2.掌握空間數(shù)據(jù)組織與編碼方法。

3.了解空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的采集和集成方法。

4.理解空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題。

教學(xué)重點1.空間數(shù)據(jù)控制基礎(chǔ)

2.空間實體組織和編碼方法

3.空間數(shù)據(jù)的采集和質(zhì)量控制

教學(xué)活動

在學(xué)校圖書館或網(wǎng)絡(luò)上查閱相關(guān)的地理信息系統(tǒng)教材和雜志,進一步理解空間數(shù)據(jù)組織、編碼、采集和質(zhì)量控制的相關(guān)問題。

第3頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第1節(jié)概述一、GIS的數(shù)據(jù)源

統(tǒng)計數(shù)據(jù)文本數(shù)據(jù)地圖數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)、現(xiàn)勢性、投影轉(zhuǎn)換遙感、航空影象和數(shù)據(jù)分辨率、變形規(guī)律、糾正、解譯特征實測數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式、精度多媒體，輔助GIS空間分析和查詢GIS空間數(shù)據(jù)第4頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第1節(jié)概述二、空間數(shù)據(jù)采集的主要任務(wù)

將現(xiàn)有的地圖、外業(yè)觀測成果、航空像片、遙感圖象、文本資料等轉(zhuǎn)換成GIS可以處理與接收的數(shù)字形式，通常需要經(jīng)過驗證、修改、編輯等處理。

第5頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第1節(jié)概述三、研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的和意義

1.什么是GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量是指GIS中空間數(shù)據(jù)(幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù))的可靠性，通常用空間數(shù)據(jù)的誤差來度量。誤差是指數(shù)據(jù)與真值的偏離。

2.GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量研究的目的

建立一套空間數(shù)據(jù)的分析和處理的體系，包括誤差源的確定、誤差的鑒別和度量方法、誤差傳播的模型、控制和削弱誤差的方法等，使未來的GIS在提供產(chǎn)品的同時，附帶提供產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，即建立GIS產(chǎn)品的合格證制度。

3.研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的意義研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量對于評定GIS的算法、減少GIS設(shè)計與開發(fā)的盲目性都具有重要意義。如果不考慮GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量，那么當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)GIS的結(jié)論與實際的地理狀況相差較大時，GIS會失去信譽。

第6頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)一、地理空間的數(shù)學(xué)建構(gòu)——如何建立地球表面的幾何模型

1）地球表面形態(tài)——最自然的地球表面

包括海洋底部、高山、高原在內(nèi)的固體地球表面，難以用一個簡潔的數(shù)學(xué)式描述。

2）相對抽象的面——大地水準(zhǔn)面

假設(shè)一個當(dāng)海水處于完全靜止的平衡狀態(tài)時從海平面延伸到所有大陸下部，而與地球重力方向處處正交的一個連續(xù)、閉合的水準(zhǔn)面。與重力方向垂直的大地水準(zhǔn)面不可能是一個十分規(guī)則的表面，且不能用簡單的數(shù)學(xué)公式來表達，大地水準(zhǔn)面不能作為測量成果的計算面。

鉛垂線地球表面水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面地球橢球體第7頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)一、地理空間的數(shù)學(xué)建構(gòu)——如何建立地球表面的幾何模型

3）地球橢球體模型

為了測量成果計算的需要，選用一個同大地球體相近的、可以用數(shù)學(xué)方法來表達的旋轉(zhuǎn)橢球來代替地球——三軸橢球體。

ab

c1952年前采用的海福特橢球1953年起改用克拉索夫斯基橢球1978年后開始采用1975年國際橢球，并以此建立了我國新的、獨立的大地坐標(biāo)系(大地原點在陜西徑陽縣永樂鎮(zhèn))a=6378140.0000000000mb=6356755.2881575287mf=(a-b)/a=1/298.257第8頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)二、地理參照系——平面系統(tǒng)

坐標(biāo)系—確定地面點或空間目標(biāo)位置所采用的參考系。

與測量相關(guān)的主要有地理坐標(biāo)系和平面坐標(biāo)系。

地理坐標(biāo)系—直接建立在球體上的地理坐標(biāo)，用經(jīng)度和緯度表達地理對象位置。

對空間定位有利，但難以進行距離、方向、面積量算。

笛卡兒平面坐標(biāo)系—建立在平面上的直角坐標(biāo)系統(tǒng)，用(x,y)表達地理對象位置。便于量算和進一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。xy第9頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)二、地理參照系——高程系統(tǒng)

坐標(biāo)系——確定地面點或空間目標(biāo)位置所采用的參考系。

與測量相關(guān)的主要有地理坐標(biāo)系和平面坐標(biāo)系。

高程系統(tǒng)——描述空間點在垂直高度上的特性

高程——由高程基準(zhǔn)面起算的地面點的高度。

1956年黃海高程系1985年國家高程基準(zhǔn)在采用新的高程基準(zhǔn)后，對已有地圖的等高線高程的影響可忽略不計第10頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)三、GIS的地理控制基礎(chǔ)

各種GIS的數(shù)據(jù)源、服務(wù)目的和各自特征可以不同，但均有自身統(tǒng)一的地理控制基礎(chǔ)

1）地理控制基礎(chǔ)的內(nèi)容

地理控制基礎(chǔ)是地理信息數(shù)據(jù)表示格式與規(guī)范的重要組成部分統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)統(tǒng)一的地理格網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)（地理參照系）統(tǒng)一的地理編碼系統(tǒng)2)投影與坐標(biāo)系：

每一種投影都與一個坐標(biāo)系統(tǒng)相聯(lián)系。投影關(guān)系著如何將圖形物體顯示于平面上，坐標(biāo)系統(tǒng)顯示出地形地物所在的相對位置。3)統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)的意義：

為地理信息的輸入、輸出及匹配處理提供一個統(tǒng)一的定位框架使各種來源的地理信息和數(shù)據(jù)能夠具有共同的地理空間基礎(chǔ)第11頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)四、地圖投影

1）地圖投影的概念及目的

將地球橢球面上的點映射到平面上的方法，稱為地圖投影

地理坐標(biāo)為球面坐標(biāo)，不方便進行距離、方位、面積等參數(shù)的量算

地球橢球體為不可展曲面

地圖為平面，符合視覺心理，并易于進行距離、方位、面積等量算和各種空間分析

第12頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)四、地圖投影

2）地圖投影的實質(zhì)

建立地球橢球面上經(jīng)緯線網(wǎng)和平面上相應(yīng)經(jīng)緯線網(wǎng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，也就是建立地球橢球面上的點的地理坐標(biāo)（λ，φ）與平面上對應(yīng)點的平面坐標(biāo)（x，y）之間的函數(shù)關(guān)系：當(dāng)給定不同的具體條件時，將得到不同類型的投影方式。第13頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)四、地圖投影

3）地圖投影變形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。

長度變形

面積變形

角度變形第14頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)四、地圖投影

4）地圖投影方法

變形分類：等角投影：投影前后角度不變等面積投影：投影前后面積不變；任意投影：角度、面積、長度均變形投影面：橫圓柱投影：投影面為橫圓柱圓錐投影：投影面為圓錐方位投影：投影面為平面投影面位置：正軸投影：投影面中心軸與地軸相互重合斜軸投影：投影面中心軸與地軸斜向相交橫軸投影：投影面中心軸與地軸相互垂直

相切投影：投影面與橢球體相切相割投影：投影面與橢球體相割第15頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)四、地圖投影

5）GIS與地圖投影的關(guān)系

數(shù)據(jù)輸出（具有相應(yīng)投影的地圖）數(shù)據(jù)獲取（不同投影的地圖）

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理（按某一參照系數(shù)字化）數(shù)據(jù)存儲（統(tǒng)一的坐標(biāo)基礎(chǔ)）數(shù)據(jù)處理（投影轉(zhuǎn)換）數(shù)據(jù)應(yīng)用（檢索查詢、覆蓋分析等）

地理基礎(chǔ)(地圖投影)第16頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)四、地圖投影

5）GIS與地圖投影的關(guān)系

GIS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。GIS數(shù)據(jù)庫中地理數(shù)據(jù)以地理坐標(biāo)存儲時，則以地圖為數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)必須通過投影變換轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)；而輸出或顯示時，則要將地理坐標(biāo)表示的空間數(shù)據(jù)通過投影變換變換成指定投影的平面坐標(biāo)。GIS中，地理數(shù)據(jù)的顯示可根據(jù)用戶的需要而指定投影方式，但當(dāng)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。第17頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)四、地圖投影

6）GIS中地圖投影的設(shè)計與配置一般原則

與相應(yīng)比例尺的國家基本圖投影系統(tǒng)一致。系統(tǒng)一般只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種應(yīng)用于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸出、輸入，另一種服務(wù)于小比例尺。所用投影以等角投影為宜。所用投影應(yīng)能與網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)相適應(yīng)，即所采用的網(wǎng)格系統(tǒng)在投影帶中應(yīng)保持完整。第18頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第2節(jié)空間數(shù)據(jù)的地理參照系和控制基礎(chǔ)四、地圖投影

7）我國常用的地圖投影配置

我國基本比例尺地形圖(1:100萬到1:5000),除1:100萬外均采用高斯—克呂格投影為地理基礎(chǔ)；我國1:100萬地形圖采用了Lambert投影，其分幅原則與國際地理學(xué)會規(guī)定的全球統(tǒng)一使用的國際百萬分之一地圖投影保持一致。我國大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用Lambert投影和屬于同一投影系統(tǒng)的Albers投影(正軸等面積割圓錐投影)；Lambert投影中，地球表面上兩點間的最短距離(即大圓航線)表現(xiàn)為近于直線。第19頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼一、屬性數(shù)據(jù)的定義地理實體數(shù)據(jù)的編碼指的是地理實體中屬性數(shù)據(jù)的編碼

1、屬性數(shù)據(jù)的含義——是指描述實體數(shù)據(jù)的屬性特征的數(shù)據(jù)

如道路的寬度、等級、表面類型、建筑方法、建筑日期、特殊的交通規(guī)則、車流量等當(dāng)屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較大時，通常與幾何數(shù)據(jù)分開輸入，并存儲在數(shù)據(jù)庫中，通過惟一的標(biāo)識符與相應(yīng)的幾何數(shù)據(jù)聯(lián)系起來在屬性數(shù)據(jù)中，有一部分是與幾何數(shù)據(jù)的表示密切有關(guān)的（如道路的等級、類型等，它們決定著道路符號的形狀、色彩、尺寸等），在G1S中，通常把這部分屬性數(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。

編碼的過程是將信息轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的過程，前提是首先要對需表示的信息進行分類分級第20頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼二、屬性數(shù)據(jù)的分類分級

分類，是將具有共同的屬性或特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把不同屬性或特征的事物或現(xiàn)象分開的過程

分級，對事物或現(xiàn)象的數(shù)量或特征進行等級的劃分，主要包括確定分級數(shù)和分級界線。

1、分類的基本原則分類的基本原則是：

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)。

系統(tǒng)性應(yīng)形成一個分類體系，低級的類應(yīng)能歸并到高級的類中。

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)。

實用性應(yīng)考慮對信息分類所依據(jù)的屬性或特征的獲取方式和獲取能力。

兼容性應(yīng)與有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。第21頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼二、屬性數(shù)據(jù)的分類分級2、分類的基本方法線分類法（層次分類法）

面分類法

線分類法——將初始的分類對象按所選定的若干個屬性或特征依次分成若干個層級目錄，并編排成一個有層次的、逐級展開的分類體系。其中，同層級類目之間存在并列關(guān)系，不同層級類目之間存在隸屬關(guān)系，同層類目互不重復(fù)、互不交叉。優(yōu)點：容量較大，層次性好，使用方便；缺點：分類結(jié)構(gòu)一經(jīng)確定，不易改動，分類層次較多時，代碼位數(shù)較長。面分類法——將給定的分類對象按選定的若干個屬性或特征分成彼此互不依賴、互不相干的若干方面(簡稱面)，每個面中又可分成許多彼此獨立的若干個類目。該的分類結(jié)果在應(yīng)用時，可根據(jù)需要將面中的類目組合在一起，形成復(fù)合類目優(yōu)點：是具有較大的彈性，一個面內(nèi)類目的改變，不會影響其他面，且適應(yīng)性強，易于添加和修改類目缺點：是不能充分利用容量。第22頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼二、屬性數(shù)據(jù)的分類分級

3、分級的基本原則分級數(shù)應(yīng)符合數(shù)值估計精度的要求

分級數(shù)多，數(shù)值估計的精度就高。

分級數(shù)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，根據(jù)人對符號等級的感受，分級數(shù)應(yīng)在4～7級。

分級數(shù)應(yīng)符合數(shù)據(jù)的分布特征對于呈明顯聚群分布的數(shù)據(jù)，應(yīng)以數(shù)據(jù)的聚群數(shù)作為分級數(shù)。

在滿足精度的前提下，應(yīng)盡可能選擇較少的分級數(shù)

第23頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼二、屬性數(shù)據(jù)的分類分級

4、確定分級界線的基本原則保持?jǐn)?shù)據(jù)的分布特征

使級內(nèi)差異盡可能小，各級代表值之間的差異應(yīng)盡可能大。

在任何一個等級內(nèi)都必須有數(shù)據(jù)，任何數(shù)據(jù)都必須落在某一個等級內(nèi)

盡可能采用有規(guī)則變化的分級界線

分級界線應(yīng)當(dāng)湊整第24頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼二、屬性數(shù)據(jù)的分類分級

5、分級的基本方法在分級時，大多采用數(shù)學(xué)方法，如數(shù)列分級、最優(yōu)分割分級等

對于有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的分級方法時，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的分級方法

如按人口數(shù)把城市分為特大城市、大城市、中等城市、小城市等也可以定性地分級，如國家、省、市、縣、鎮(zhèn)等第25頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼三、屬性數(shù)據(jù)的編碼——確定屬性數(shù)據(jù)代碼的方法和過程

代碼，是一個或一組有序的易于被計算機或人識別與處理的符號，是計算機鑒別和查找信息的主要依據(jù)和手段。

編碼的直接產(chǎn)物就是代碼，而分類分級則是編碼的基礎(chǔ)。

1、代碼的功能鑒別代碼代表對象的名稱，是鑒別對象的惟一標(biāo)識。

分類當(dāng)按對象的屬性分類并分別賦予不同的類別代碼時，代碼又可作為區(qū)分分類對象類別的標(biāo)識。排序當(dāng)按對象產(chǎn)生的時間、所占的空間或其他方面的順序關(guān)系排列并分別賦予不同的代碼時，代碼又可作為區(qū)別對象排序的標(biāo)識。第26頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼三、屬性數(shù)據(jù)的編碼——確定屬性數(shù)據(jù)代碼的方法和過程

2、編碼的基本原則惟一性一個代碼只惟一地表示一類對象。

合理性代碼結(jié)構(gòu)要與分類體系相適應(yīng)。

可擴性必須留有足夠的備用代碼，以適應(yīng)擴充的需要。

簡單性結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，長度應(yīng)盡量短。

適用性代碼應(yīng)盡可能反映對象的特點，以助記憶。

規(guī)范性代碼的結(jié)構(gòu)、類型、編寫格式必須統(tǒng)一。第27頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼三、屬性數(shù)據(jù)的編碼——確定屬性數(shù)據(jù)代碼的方法和過程

3、代碼的類型——是指代碼符號的表示形式，有數(shù)字型、字母型、數(shù)字和字母混合型三類數(shù)字型代碼，是用一個或若干個阿拉伯?dāng)?shù)字表示對象的代碼。

特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、易于排序，但對對象的特征描述不直觀

字母型代碼，是用一個或若干個字母表示對象的代碼。特點：比同樣位數(shù)的數(shù)字型代碼容量大，還可提供便于識別的信息，易于記憶，但比同樣位數(shù)的數(shù)字型代碼占用更多的計算機空間。

數(shù)字、字母混合型代碼，是由數(shù)字、字母、專用符組成的代碼。特點：代碼兼有數(shù)字型和字母型的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，直觀性好，但組成形式復(fù)雜，處理麻煩。第28頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼三、屬性數(shù)據(jù)的編碼——確定屬性數(shù)據(jù)代碼的方法和過程

4、GIS中代碼的種類——可以分為兩種，一種是分類碼，另一種是標(biāo)識碼。分類碼，是根據(jù)地理信息分類體系設(shè)計出的各專業(yè)信息的分類代碼，用以標(biāo)識不同類別的數(shù)據(jù)，根據(jù)它可以從數(shù)據(jù)中查詢出所需類別的全部數(shù)據(jù)。

標(biāo)識碼(亦稱識別碼)，是在分類碼的基礎(chǔ)上，對每類數(shù)據(jù)設(shè)計出其全部或主要實體的識別代碼，用以對某一類數(shù)據(jù)中的某個實體(如一個居民地、一條河流等)進行個體查詢檢索，從而彌補分類碼不能進行個體分離的缺陷。

標(biāo)識碼是聯(lián)系實體的幾何信息和屬性信息的關(guān)鍵字。第29頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼三、屬性數(shù)據(jù)的編碼——確定屬性數(shù)據(jù)代碼的方法和過程

5、編碼方法舉例行政區(qū)劃代碼(GB—2260—91)——是一種識別碼用6位數(shù)字代碼按層次分別表示:

例如，南京市的代碼為320101連云港市的代碼為320701東海縣320722灌云縣320723贛榆縣320721灌南縣320822第30頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月三、屬性數(shù)據(jù)的編碼——確定屬性數(shù)據(jù)代碼的方法和過程

5、編碼方法舉例加拿大數(shù)字地形要素分類編碼系統(tǒng)——一種分類碼，且是數(shù)字字母混合代碼采用樹型結(jié)構(gòu)將地形要素分為四級，其代碼結(jié)構(gòu)為：

X

XX

XXX

XXX——四級代碼，三位數(shù)字——三級代碼，三位數(shù)字——二級代碼，兩位數(shù)字——一級代碼，一位數(shù)字第3節(jié)地理實體數(shù)據(jù)的編碼第31頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月屬性數(shù)據(jù)的編碼——編碼方法

層次分類編碼法：是按照分類對象的從屬和層次關(guān)系為排列順序的一種代碼，它的優(yōu)點是能明確表示出分類對象的類別，代碼結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格的隸屬關(guān)系。耕地71園地

72林地

73牧草地74居民點及公礦用地

75交通用地75水域

76未利用地

77土地利用類型7有林地

731灌木地

732疏林地733跡地

735針葉樹疏林地7331闊葉樹疏林地7332未成林林地734第32頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月多源分類編碼法：對于一個特定的分類目標(biāo)，根據(jù)諸多不同的分類依據(jù)分別進行編碼，各位數(shù)字代碼之間并沒有隸屬關(guān)系。標(biāo)

志

編

號

分類

ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ123

平原河過渡河山地河

123

常年河時令河消失河

12

通航河不通航河

123456

樹狀河平行河篩狀河輻射河扇形河迷宮河

1234567

主〔要河〕流∶一級支

流∶二級

三級

四級

五級

六級

七級

12345

河長：一組——1公里以下

二組——2公里以下

三組——5公里以下

四組——10公里以下

五組——10公里以上

12345678

河寬：一組——5～10米

二組——10～20米

三組——20～30米

四組——30～60米

五組——60～120米

六組——120～300米

七組——300～500米

八組——500米以上

1234567

河流間的最短距離50米

50～100米100～200米200～400米400～500米500～1000米1000～2000米

12345彎曲度：2.5公里彎曲

深度

寬度

>40>50>50>40>50>75>25>50>75>25>50>100<25>75>150第33頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

GIS的核心是地理數(shù)據(jù)庫

GIS的數(shù)據(jù)采集——就是將空間實體的幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)輸入到地理數(shù)據(jù)庫中

這是建立GIS的第一步

GIS需要輸入兩方面的數(shù)據(jù)：

幾何數(shù)據(jù)

屬性數(shù)據(jù)而拓?fù)鋽?shù)據(jù)可在已有的幾何數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上重新建立

GIS地理數(shù)據(jù)庫的建立需進行三方面的工作：

幾何數(shù)據(jù)的采集

屬性數(shù)據(jù)的采集

幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第34頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一、地理目標(biāo)數(shù)據(jù)的分層

地理目標(biāo)數(shù)據(jù)，可按某種屬性特征形成一個數(shù)據(jù)層，通常稱為圖層。

圖層，是描述某一地理區(qū)域的某一(有時也可以是多個)屬性特征的數(shù)據(jù)集。某一區(qū)域的地理目標(biāo)數(shù)據(jù)可以看成是若干圖層的集合。

分層的目的

是為了便于空間數(shù)據(jù)的

管理——對所有地理目標(biāo)的管理就簡化為對各數(shù)據(jù)層的管理。

查詢——對地理目標(biāo)數(shù)據(jù)進行查詢，只需要對某一層地理目標(biāo)數(shù)據(jù)進行查詢即可，因而可加快查詢速度。

顯示——不需要分層后的地理目標(biāo)數(shù)據(jù)由于任意選擇需要顯示的圖層，因而增加了圖形顯示的靈活性

分析——對不同數(shù)據(jù)層進行疊加，可進行各種目的的空間分析

第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第35頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一、地理目標(biāo)數(shù)據(jù)的分層

分層的方法

A.按專題分層

每個圖層對應(yīng)一個專題，包含某一種或某一類數(shù)據(jù)。如地貌層、水系層、道路層等。對于不同的研究目的，地理目標(biāo)數(shù)據(jù)可以根據(jù)不同的專題分成不同的數(shù)據(jù)層。

B.按時間序列分層

把不同時間或不同時期的數(shù)據(jù)分別構(gòu)成各個數(shù)據(jù)層。

第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第36頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、幾何數(shù)據(jù)的采集

已有幾何數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換及裝載；實測幾何數(shù)據(jù)的直接裝載；掃描獲取的柵格直接裝載；遙感專題信息的提取矢量數(shù)據(jù)的采集——地圖跟蹤數(shù)字化，地圖掃描數(shù)字化

第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第37頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、幾何數(shù)據(jù)的采集——地圖跟蹤矢量化

地圖跟蹤數(shù)字化，是通過記錄數(shù)字化板上點的平面坐標(biāo)來獲取矢量數(shù)據(jù)。

基本過程是：將需數(shù)字化的圖件(地圖、航片等)固定在數(shù)字化板上，然后設(shè)定數(shù)字化范圍、輸入有關(guān)參數(shù)、設(shè)置特征碼清單、選擇數(shù)字化方式(點方式和流方式等)，按地圖要素的類別分別實施圖形數(shù)字化了。

地圖跟蹤數(shù)字化時數(shù)據(jù)的可靠性主要取決于：操作員的技術(shù)熟練程度，操作員的情緒跟蹤數(shù)字化本身幾乎不需要GIS的其它計算功能，所以跟蹤數(shù)字化軟件往往可以與整個GIS系統(tǒng)脫離開，可單獨使用。第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第38頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、幾何數(shù)據(jù)的采集——地圖掃描矢量化掃描數(shù)字化，是目前較為先進的地圖數(shù)字化方式，也是今后的發(fā)展方向，但要實現(xiàn)完全自動化還要做大量艱苦工程目前所能提供的掃描數(shù)字化軟件是半自動化的，還需做相當(dāng)一部分的人機交互工作。地圖掃描數(shù)字化的基本思想是：首先通過掃描將地圖轉(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，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，自動給矢量數(shù)據(jù)賦以屬性值。第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第39頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月三、屬性數(shù)據(jù)的采集

屬性數(shù)據(jù)的錄人主要采用鍵盤輸入的方法，有時也可以輔助于字符識別軟件。當(dāng)屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較小時，可以在輸入幾何數(shù)據(jù)的同時，用鍵盤輸入；當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時，一般與幾何數(shù)據(jù)分別輸入，并檢查無誤后轉(zhuǎn)人到數(shù)據(jù)庫中。

第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第40頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月四、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接

實體幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接紐帶——公共標(biāo)識符(關(guān)鍵字)標(biāo)識符可以在輸入幾何數(shù)據(jù)或?qū)傩詳?shù)據(jù)時手工輸人，也可以由系統(tǒng)自動生成(如用順序號代表標(biāo)識符)。當(dāng)幾何數(shù)據(jù)或?qū)傩詳?shù)據(jù)沒有公共標(biāo)識碼時，只有通過人機交互的方法，確定兩者之間的關(guān)系，同時自動生成公共標(biāo)識碼?？臻g實體的幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)連接起來之后，就可進行各種GIS的操作與運算不論是在幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)連接之前或之后，GIS都應(yīng)提供靈活而方便的手段以對屬性數(shù)據(jù)進行增加、刪除、修改等操作。

第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第41頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月五、空間數(shù)據(jù)的檢核

1、空間數(shù)據(jù)輸入的誤差

(1)幾何數(shù)據(jù)的不完整或重復(fù)；(2)幾何數(shù)據(jù)的位置不正確；(3)比例尺不正確；(4)變形；(5)幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接有誤；(6)屬性數(shù)據(jù)錯誤

第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第42頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月五、空間數(shù)據(jù)的檢核

2、空間數(shù)據(jù)的檢查——常見的檢查方法

(1)通過圖形實體與其屬性的聯(lián)合顯示，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化中的遺漏、重復(fù)、不匹配等錯誤；(2)在屏幕上用地圖要素對應(yīng)的符號顯示數(shù)字化的結(jié)果，對照原圖檢查錯誤；(3)把數(shù)字化的結(jié)果繪圖輸出在透明材料上，然后與原圖疊加以便發(fā)現(xiàn)錯漏；(4)通過確定最低和最高等高線的高程及等高距，編制軟件來檢查等高線高程賦值是否正確；(5)對于面狀要素，可在建立拓?fù)潢P(guān)系時，根據(jù)多邊形是否閉合來檢查，或根據(jù)多邊形與多邊形內(nèi)點的匹配來檢查等；(6)對于屬性數(shù)據(jù)，通常是在屏幕上逐表、逐行檢查，也可打印出來檢查；(7)對于屬性數(shù)據(jù)還可編寫檢核程序，如有無字符代替了數(shù)字，數(shù)字是否超出范圍等；(8)對于圖紙變形引起的誤差，應(yīng)使用幾何糾正進行處理。第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第43頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月六、圖形數(shù)據(jù)采集、入庫之前的預(yù)處理

(1)幾何糾正

糾正由紙張變形所引起的數(shù)字化數(shù)據(jù)的誤差，直接關(guān)系到GIS數(shù)據(jù)的質(zhì)量。幾何糾正要以控制點的理論坐標(biāo)和數(shù)字化坐標(biāo)為依據(jù)來進行，最后應(yīng)顯示平差結(jié)果。

(2)投影變換

為保證GIS地理數(shù)據(jù)庫中空間數(shù)據(jù)的一致性，須將原圖投影下的矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)或指定投影下的數(shù)據(jù)。

(3)圖形接邊在相鄰地圖的接合處可能會產(chǎn)生裂隙。包括幾何裂隙和屬性裂隙。在自動接邊無法處理時，需要人機交互進行。

(4)圖形編輯圖形編輯功能應(yīng)能對點、線、面進行增加、刪除、移動、修改等

(5)拓?fù)潢P(guān)系的建立

拓?fù)潢P(guān)系是強大的查詢與分析功能的基礎(chǔ)。建立拓?fù)涫窃谝咽噶炕臄?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，自動建立起點、線、面的拓?fù)潢P(guān)系。第4節(jié)空間數(shù)據(jù)的采集第44頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第5節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量一、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容和類型

1.GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本內(nèi)容

GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量包含如下五個方面：

位置精度：如數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、平面精度、高程精度等，用以描述幾何數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

屬性精度：如要素分類的正確性、屬性編碼的正確性、注記的正確性等，用以反映屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

邏輯一致性：如多邊形的閉合精度、結(jié)點匹配精度、拓?fù)潢P(guān)系的正確性等。

完備性：如數(shù)據(jù)分類的完備性、實體類型的完備性、屬性數(shù)據(jù)的完備性、注記的完整性等

現(xiàn)勢性：如數(shù)據(jù)的采集時間、數(shù)據(jù)的更新時間等

2.誤差產(chǎn)生的主要原因

空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性

空間現(xiàn)象的表達（如由橢球體到平面必然產(chǎn)生誤差）空間數(shù)據(jù)處理中的誤差

空間數(shù)據(jù)使用中的誤差

第45頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第5節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量一、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容和類型

3.空間數(shù)據(jù)的誤差類型

GIS空間數(shù)據(jù)的誤差可分為源誤差和處理誤差：

(1)源誤差，是指數(shù)據(jù)采集和錄入中產(chǎn)生的誤差，包括：遙感數(shù)據(jù)：攝影平臺、傳感器的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性、分辯率等測量數(shù)據(jù)：人差(讀數(shù)誤差等)、儀差(儀器不完善等)、環(huán)境(干擾等)屬性數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的錄入、數(shù)據(jù)庫的操作等GPS數(shù)據(jù)：信號的精度、接收機精度、定位方法、處理算法等地圖：控制點精度，編繪、清繪、制圖綜合等的精度地圖數(shù)字化精度：紙張變形、數(shù)字化儀精度、操作員的技能等

(2)處理誤差，是指GIS對空間數(shù)據(jù)進行處理時產(chǎn)生的誤差，如：

幾何糾正；坐標(biāo)變換；

幾何數(shù)據(jù)的編輯；屬性數(shù)據(jù)的編輯；

空間分析(如多邊形疊置等)；圖形化簡(如數(shù)據(jù)壓縮)；

數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；計算機截斷誤差；

空間內(nèi)插；矢量柵格數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。第46頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第5節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量一、GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的內(nèi)容和類型

4.GIS中的誤差傳播誤差傳播是指對有誤差的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理生成的GIS產(chǎn)品也存在著誤差。誤差傳播公式：

誤差傳播在GIS中可歸結(jié)為三種方式：

1°代數(shù)關(guān)系下的誤差傳播：是指對有誤差的數(shù)據(jù)進行代數(shù)運算后，所得結(jié)果的誤差。

2°邏輯關(guān)系下的誤差傳播：即指在GIS中對數(shù)據(jù)進行邏輯交、并等運算所引起的誤差傳播，如疊置分析時的誤差傳播。

3°推理關(guān)系下的誤差傳播：是指不精確推理所造成的誤差。

y=F(x1,x2,…

xn)

xi:空間數(shù)據(jù)子變量，帶有誤差

F：為GIS空間數(shù)據(jù)操作過程中的函數(shù)關(guān)系式第47頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第5節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量二、研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法

1.GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價方法

直接評價法

1°用計算機程序自動檢測

某些類型的錯誤可以用計算機軟件自動發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中不符合要求的數(shù)據(jù)項的百分率或平均質(zhì)量等級也可由計算機軟件算出。如可以檢測編碼是否正確等。

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

間接評價法（地理相關(guān)法和元數(shù)據(jù)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。

非定量描述法，是指通過對數(shù)據(jù)質(zhì)量的各組成部分的評價結(jié)果進行的綜合分析來確定數(shù)據(jù)的總體質(zhì)量的方法。

第48頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第5節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量二、研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法

2.研究GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的常用方法

敏感度分析法，通過人為地在輸入數(shù)據(jù)中加上擾動值來檢驗輸出結(jié)果對這些擾動值的敏感程度。然后根據(jù)適合度分析，由置信域來衡量由輸入數(shù)據(jù)的誤差所引起的輸出數(shù)據(jù)的變化。敏感度分析法是一種間接測定GIS產(chǎn)品可靠性的方法。

尺度不變空間分析法，地理數(shù)據(jù)的分析結(jié)果應(yīng)與所采用的空間坐標(biāo)系統(tǒng)無關(guān)，即為尺度不變空間分析，包括比例不變和平移不變。尺度不變是數(shù)理統(tǒng)計中常用的一個準(zhǔn)則，一方面在能保證用不同的方法能得到一致的結(jié)果，另一方面又可在同一尺度下合理地衡量估值的精度。

MonteCarlo實驗仿真，首先根據(jù)經(jīng)驗對數(shù)據(jù)誤差的種類和分布模式進行假設(shè)，然后利用計算機進行模擬試驗，將所得結(jié)果與實際結(jié)果進行比較，找出與實際結(jié)果最接近的模型。

空間濾波，可從含有噪聲的數(shù)據(jù)中分離出噪聲信息或者從含有噪聲的數(shù)據(jù)中提取信號，然后用隨機過程理論等方法求得數(shù)據(jù)的誤差。對GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量的研究，傳統(tǒng)的概率論和數(shù)理統(tǒng)計是其最基本的理論基礎(chǔ)，同時還需要信息論、模糊邏輯、人工智能、數(shù)學(xué)規(guī)劃、隨機過程、分形幾何等理論與方法的支持。

第49頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第5節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量三、數(shù)據(jù)采集中的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價

GIS中數(shù)據(jù)采集的方法：直接方法——直接從野外采集，以獲取觀測數(shù)據(jù)、圖象等

受人、儀器和環(huán)境影響，但已有傳統(tǒng)方法可解決間接方法——從已有的圖件上進行采集

除受直接方法中誤差影響外，還有展繪控制點誤差、編繪誤差、制圖綜合誤差、數(shù)字化誤差等地圖數(shù)字化是獲取矢量數(shù)據(jù)的主要方法之一，也是GIS的重要誤差源，是GIS數(shù)據(jù)質(zhì)量研究的重點。地圖數(shù)字化中，原圖固有誤差和數(shù)字化過程中引入的誤差是兩個主要的誤差源

第50頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第5節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量三、數(shù)據(jù)采集中的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價

A.地圖固有誤差的來源和類型除了含有控制點和碎部點引入誤差外，還至少存在下列誤差：

控制點展繪誤差

編繪誤差

繪圖誤差

綜合誤差

地圖復(fù)制誤差和分版套合誤差

繪圖材料變形誤差

特征的定義誤差

展繪控制點是成圖的第一步。當(dāng)?shù)貓D的精度要求不高時，該誤差可不考慮通常點狀特征的編繪精度優(yōu)于線狀特征的編繪精度，即使是線狀特征，分辨率和寬度不同，編繪精度也不同繪圖過程中產(chǎn)生的，其誤差范圍為0.06~0.18mm其大小取決于特征的類型和復(fù)雜程度，有取決于采用的制圖綜合方法，如取舍、夸大等，因此，綜合誤差極難量化地圖印刷中產(chǎn)生的誤差，如地圖復(fù)制誤差的均方差為0.1~0.2mm環(huán)境條件變化，地圖圖紙也會發(fā)生變化自然界的許多特征并無明確的界限，但在地圖上卻有明確的位置第51頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第5節(jié)GIS的數(shù)據(jù)質(zhì)量三、數(shù)據(jù)采集中的數(shù)據(jù)質(zhì)量評價

B.數(shù)字化誤差的評價方法

數(shù)字化的精度主要受數(shù)字化儀、數(shù)字化的方式、操作員的水平、數(shù)字化軟件的算法等影響。

1)評價數(shù)字化誤差的方法

自動回歸法，由于跟蹤數(shù)字化的數(shù)據(jù)是一個隨機序列，存在序列相關(guān)性，同時還是一個時間序列，因此可用數(shù)理統(tǒng)計中的時間序列分析法來確定數(shù)字化的誤差。ε－Band法，又稱誤差帶方法，即在一條數(shù)字化線的兩側(cè)，各定義寬為ε的范圍，作為該數(shù)字化線的誤差帶，用ε的值來說明誤差的范圍，以及處理多邊形疊置等的誤差。該方法適用于任何類型的GIS數(shù)據(jù)，關(guān)鍵是如何給出合理的ε值。

對比法，把數(shù)字化后的數(shù)據(jù)，用繪圖機繪出，與原圖疊合，選擇明顯地物點進行量測，以確定誤差。除了幾何精度外，屬性精度、完整性、邏輯一致性等也可用對比