地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫ppt課件

1、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫,1,數(shù)據(jù)源,數(shù)據(jù)源：指建立計算機(jī)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。,2,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(biāo)點文件等 3 實測數(shù)據(jù)：形成紙質(zhì)地圖或坐標(biāo)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?jǐn)?shù)據(jù)：各種交換格式數(shù)據(jù) DXF/E00 /MIF等,3,地圖數(shù)據(jù)源,已有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是目前空間數(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)

2、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(jìn)行坐標(biāo)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(biāo)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。,4,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(jī)地圖制圖系統(tǒng)中，通常把那些與幾何數(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。,5,屬性數(shù)據(jù)分類,分類是將具

3、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(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 可擴(kuò)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(dāng)分類層次較多時，代碼位數(shù)較長。,6,屬性數(shù)據(jù)分級,對事物或現(xiàn)象的數(shù)量或特征進(jìn)行等級的劃分，主要過程為分級數(shù)和分?jǐn)?shù)界線的確定。 原則：1 符合

4、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?排序)的樣本進(jìn)行分級,7,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(jī)識別與處理的符號，是計算機(jī)地圖制圖中定性查詢信息的主要依據(jù)和手段。 編碼的

5、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(jī)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。,8,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(biāo)志碼(識別碼)：在分類碼的基礎(chǔ)上，對每類數(shù)據(jù)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(biāo)志；代碼也可作為區(qū)分分類對象類別的標(biāo)志；代碼可作為對象排序的標(biāo)志。,9,屬性數(shù)據(jù)編碼,原則：1 科學(xué)性，與分類

6、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(kuò)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(kuò)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。,10,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(biāo)志碼,11,屬性分類分級編碼舉例,土地利用分類編碼,12,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(jìn)的地圖數(shù)字化方式,13,地圖跟蹤數(shù)字化,數(shù)字化儀原理 目前較

7、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(biāo)數(shù)據(jù)的。由游標(biāo)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、微處理器和輸出裝置組成。其中游標(biāo)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(biāo)線圈在工作桌面上的位移量轉(zhuǎn)換成x，y坐標(biāo)，最后經(jīng)輸出裝置輸入計算機(jī),14,地圖跟蹤數(shù)字化,基本過程 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，按地圖要素的類別實施數(shù)字化 在進(jìn)行地圖手扶跟蹤數(shù)字化時，需要在數(shù)字化儀面板坐標(biāo)和地圖真實坐標(biāo)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

8、。,15,控制點（tic）概念,地圖上具有控制地圖圖幅精確度的一些點，也稱地理控制點（同名點），通常這些點都具有準(zhǔn)確的實地坐標(biāo)或可以精確定位的，如圖幅圖廓點、公路網(wǎng)格點、測量點、道路交叉口等,16,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。 2、主要方法 自動矢量化 交互式矢量化 ：采用人機(jī)交互方式,17,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，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)先建立屬性表輸入屬性； 從其它統(tǒng)

9、計數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入屬性，通過關(guān)鍵字段聯(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(biāo)識碼（用戶ID），即 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(biāo)識符,18,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(jìn)行編輯修改。為此，首先要顯示數(shù)據(jù)，然后才能進(jìn)行編輯修改。,19,數(shù)據(jù)顯示,數(shù)據(jù)顯示是指在屏幕上通過繪圖機(jī)把有關(guān)信息顯示出來，以便與原圖進(jìn)行比較，找出數(shù)字化過程中的差錯

10、，加以編輯修改。為了能對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行較為完整的顯示，計算機(jī)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,20,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,21,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(dá)其三大特征時所能達(dá)到的準(zhǔn)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(zhǔn)確性：幾何位置精度以及屬性精度 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?fù)潢P(guān)系的正確性等 3 現(xiàn)勢性 4 統(tǒng)一

11、性：各類數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)一協(xié)調(diào),22,數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價方法,直接法：1 直接用計算機(jī)程序進(jìn)行自動檢測。用計算機(jī)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(jī)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。,23,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(jìn)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。,24,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

12、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(jìn)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,25,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 2 比較法 3 相關(guān)法,26,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

13、,27,C,B,A,d,f,g,h,c,a,b,e,1,2,3,4,5,6,M,28,層次模型,M,A,a,b,c,1,2,層次分明，結(jié)構(gòu)清晰，易于實現(xiàn),29,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(jìn)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，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,30,網(wǎng)絡(luò)模型,M,A,B,a,c,b,d,e,1,2,3,4,31,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(dá) 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,32,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