空间数据采集与处理.ppt

第五章 空间数据采集 与处理 DateDate 1 1 西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 数据采集在GIS中的地位 以数据为处理线索 硬件软件数据 = 12 7 汽油数据 DateDate 2 2 西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 GIS数据的内容 u数字线化数据 地形测图思想：点、线、面 u影像数据 u数据源丰富 u生产效率高 u直观详细记录地表自然现象 u数字高程模型 u属性数据 u是什么，判读和考察 u详细描述信息 DateDate 3 3 西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 数据采集任务 将现有的地图、外业观测成果、航空像片、 遥感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接 受的数字形式。 数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处 理，保证数据在内容和逻辑上的一致性。 不同的数据来源要用到不同的设备和方法。 数据的转换装载 数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成 等 DateDate 4 4 西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 数据源种类 图形图像数据： l地图 l工程图 l规划图 l照片 l航空与遥感影像等 文字数据： l调查报告 l文件 l统计数据 l实验数据 l野外调查的原始记 录等 图形图像数据 文字数据 第一手数据第二手数据 非电子数据 电子数据 全站仪、GPS数据 地球物理、地球化学 遥感数据 地图 专题地图 统计图表 平板测量数据 工程测量数据 笔记 航空、遥感相片 人口普查 社会经济调查 各种统计资料 已建各种数据库 GIS数据 DateDate 5 5 西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 数据源种类 l l 目前各种类型的目前各种类型的地图地图是重要的信息源。这不仅是因为地图的内容直观是重要的信息源。这不仅是因为地图的内容直观 与丰富，而且是由于在地理信息系统诞生以前，地图是表示空间与非与丰富，而且是由于在地理信息系统诞生以前，地图是表示空间与非 空间信息强有力的手段，从某种意义上说，空间信息强有力的手段，从某种意义上说，一册完备的专题地图集是一册完备的专题地图集是 一个很好的人工操作地理信息系统。一个很好的人工操作地理信息系统。 l l 遥感影像遥感影像是地理信息系统中一个极其重要的数据源，它至少具有下列是地理信息系统中一个极其重要的数据源，它至少具有下列 一些特点：一些特点：能取得大面积、综合的信息能取得大面积、综合的信息；速度快速度快；降低数据储降低数据储 存冗余和不连续性存冗余和不连续性；能提供各类专题所需要的信息能提供各类专题所需要的信息。 l l 文字数据文字数据主要用来描述空间对象的属性，比如人口数据、经济数据、主要用来描述空间对象的属性，比如人口数据、经济数据、 土壤成份、环境数据土壤成份、环境数据 l l 确定应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的，例如要建立一个确定应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的，例如要建立一个 土地的适宜性和承载力的信息系统，所需要的数据有地形、土壤类型土地的适宜性和承载力的信息系统，所需要的数据有地形、土壤类型 、降雨、地下水位、运输条件等。、降雨、地下水位、运输条件等。 DateDate 6 6 西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 数据源与相应设备 地图 地面测量数据 统计资料 航空、遥感 文字数据 多媒体 坐标几何 数字化仪 扫描仪 摄影测量系统 键盘 空间 数据库 编辑处理 数据交换 DateDate 7 7 西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据采集属性数据的 采集 包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数据与 野外调查的原始记录等，如人口数据、经济数据 、土壤成份、环境数据。 对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直接键入 或文件、表格、数据库导入。 对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数 据，则必须进行编码输入。 DateDate 8 8 西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据采集属性数据的 采集 国家资源与环境 信息系统规范 在“专业数据分 类和数据项目 建议总表”中， 将数据分为社 会环境、自然 环境和资源与 能源三大类共 14小项，并规 定了每项数据 的内容及基本 数据来源。 DateDate 9 9 西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 属性数据的编码编码原则 u系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法，能 反映出同一类型中不同的级别特点。 u一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯 一的。 u标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进行， 没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。 u简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是 以最小的数据量载负最大的信息量。 u可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象 的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。 DateDate1010西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 属性数据的编码编码内容 u登记部分：用来标识属性数据的序号，可 以是简单的连续编号，也可划分不同层次 进行顺序编码； u分类部分：用来标识属性的地理特征，可 采用多位代码反映多种特征； u控制部分：用来通过一定的查错算法，检 查在编码、录入和传输中的错误，在属性 数据量较大情况下具有重要意义。 DateDate1111西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 属性数据的编码编码方法 u层次分类编码法：是按照分类对象的从属和层次关系为排列 顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有 严格的隶属关系。 耕地 71 园地 72 林地 73 牧草地 74 居民点及公矿用地 75 交通用地 75 水域 76 未利用地 77 土地利用类型 7 有林地 731 灌木地 732 疏林地 733 迹地 735 针叶树疏林地 7331 阔叶树疏林地 7332 未成林林地 734 DateDate1212西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 属性数据的编码编码方法 u多源分类编码法：对于一个特定的分类目标，根据诸多不同 的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。 标 志 编 号 分 类 1 2 3 平原河 过渡河 山地河 1 2 3 常年河 时令河 消失河 1 2 通航河 不通航河 1 2 3 4 5 6 树状河 平行河 筛状河 辐射河 扇形河 迷宫河 1 2 3 4 5 6 7 主要河流一级 支 流二级 三级 四级 五级 六级 七级 1 2 3 4 5 河长：一组 1公里以下 二组 2公里以下 三组 5公里以下 四组10公里以下 五组10公里以上 1 2 3 4 5 6 7 8 河宽：一组 510 米 二组 1020 米 三组 2030 米 四组 3060 米 五组 60120米 六组120300米 七组300500米 八组500米以上 1 2 3 4 5 6 7 河流间的最短距离50米 50 100 米 100 200 米 200 400 米 400 500 米 500 1000米 10002000米 1 2 3 4 5 弯曲度：2.5公里弯曲 深度 宽度 40 50 50 40 50 75 25 50 75 25 50 100 75 150 DateDate1313西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据采集图形数据的 采集 采集基本模式有 两种： 将地理信息 实体以x,y坐标 的形式，以顺 时针或逆时针 方法依次输入 。 用点、线 、多边形和格 网邻接的方法 表示地理实体 。 特征数码位置 点11 x,y（点） 线21 x1,y1,x2,y2,.,xn,yn(线） 面31 x1,y1,x2,y2,.,xn,yn（面） DateDate1414西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据采集图形数据的 采集 空间数据采集方法： u手扶跟踪数字化仪采集 u摄影测量数字化采集 u扫描跟踪数字化采集 u外业实地数字化采集 选择采集方法的依据是如何应用图形数据 ，图形数据类型，现有设备状况，现有 人力，物力，财力状况等。 DateDate1515西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据采集图形数据的 采集 数字化设备：数字化仪、扫描仪、摄影测量设备 特 点：范围大，速度快 使 用 范 围：大面积GIS数据采集、资源普查等 数字化仪扫描仪数字摄影测量工作站 野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘系统 特 点：精度高、效率较低 适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新 DateDate1616西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据采集数据交换 数据交换文件 GIS A GIS A GIS B GIS B 内部文件 外部文件 内部文件 外部文件 GIS A 数据交换标准 Open GIS Internet / Intranet DateDate1717西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据采集方案 随机采样系统采样系统随机采样可变系统采样 蔟聚采样断面采样等高线采样 DateDate1818西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据采集流程 计划 调查 编辑 处理 评价 准备 收集 数字化 DateDate1919西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据的编辑与处理 q 空间数据编辑的必要性 修正数据输入错误 维护数据的完整性和一致性 更新地理信息 q 空间数据一般性错误 数据不完整、重复 空间数据位置不正确 空间数据比例尺不准确 空间数据变形 几何和属性连接有误 属性数据不完整 q 错误检查主要方法 叠合比较法 目视检查法 逻辑检查法 DateDate2020西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据的编辑与处理方式 误差修正一般过程： u设定容许值 u连接接点 u重建拓扑关系 DateDate2121西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据的编辑与处理方式 边界匹配（图幅接边） u不同图幅的连接 u自动、手工 第一种方法是小心地修 改空间数据库中点和 矢量的坐标，以维护 数据库 的连续性； 第二种方法是先对准两 幅图的一条边缘线， 然后再小心地调整其 它线段使其取得连续 。 数字化边界调整 DateDate2222西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据的编辑与处理方式 数据格式的转换： q数据结构转换 相同数据结构的不同组织形式转换 n矢量拓扑结构变换 n栅格数据转换 不同数据结构转换 n矢量到栅格 n栅格到矢量 q不同介质转换 DateDate2323西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据的编辑与处理方式 投影变换： 投影A （x，y） 投影B （X，Y） 正解变换：解析函数关系 X=f (x , y) ，Y=g( x , y ) 反解变换：经纬度 B=f (x , y) , L=g( x , y ) X=F(B, L) , Y=G( B, L) 数值变换：数学方法 DateDate2424西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据的编辑与处理方式 坐标变换 DateDate2525西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据的编辑与处理方式 图象纠正 q 纠正原因 地图变形(均匀变形、非均匀变形） 数字化中的位置移动 遥感影像本身存在几何变形 投影方式不同 分幅扫描 q 实质 建立纠正图象与标准地图的一一对应关系 q 变换方法 精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等 近似方法：橡皮板变换 q 纠正步骤 纠正点数据采集函数建立逐点或网格纠正 DateDate2626西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据的编辑与处理方式 图象纠正 u橡皮板变换 u函数变换 DateDate2727西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据的编辑与处理方式 图像解译 从图像中提取有用信息的过程。 图像解译需要一定的能力： u研究地理区域的一般知识 u具有一定的图像处理能力 u掌握影像分析的经验和技能 u对影像特征的深入理解 遥感图象的解译有目视判读和计算机自动解译两 种方法，其中，自动解译又可分为监督分类和 非监督分类两种。 DateDate2828西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据质量及其精度分析 数据质量是空间数据在表达空间位置、专题 特征以及时间这三 个基本要素时，所能够 达到的准确性、一致性、完整性，以及它 们三者之间统一性的程度。 （1）误差(Error) （2）数据的准确度(Accuracy) （3）数据的精密度(Resolution) （4）不确定性（Uncertainty) DateDate2929西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 空间数据质量评价 q数据情况说明 q时间精度(现势性) q位置精度(几何精度) q分类精度(属性精度) q可靠性 q逻辑的一致性、完整性 q数据采集与编码方法 DateDate3030西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 误差的类型 u源误差 u操作误差 误差类型误差来源误差特征 源误差数据年代；数据的空间覆盖范 围；地图比例尺；观测 密 度数据的可访问 性，数据格 式；数据与用途的一致性； 数据的采集处理费用 明显、易探测 由自然变化或原 始测量引起 的误差 位置误差；属性误差：质量和 数量方面的误差 数据偏差：输入输出错误 ，观 测者偏差，自然变化 不明显 难测 定 GIS处理过程引 起的误差 计算机字长引起的误差 拓扑分析引起的误差：逻辑错 误、地图叠置操作 分类与综合引起的误差：分类 方法、分类间 隔、内插方法 复杂 难探测 DateDate3131西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 源误差（与数据获取方法有 关） u 测量数字数据的误差 u地图数字化数据的误差 u遥感数据误差 DateDate3232西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 测量数字数据的误差 u控制测量误差 u碎部测量误差 u空中三角测量误差 u测图误差 DateDate3333西北大学城市与资源学系西北大学城市与资源学系 地图数字化数据的误差 u