GIS教案-第四讲-数据录入

地理信息系统导论IntroductiontoGeographicInformationSystem 郑新奇博士教授 中国地质大学 北京 土地科学技术学院 1 四 空间数据的压缩处理 一 数据采集方式 二 地图数字化 三 地图数据处理 第四讲地理数据输入与处理 五 数据输入案例 2 数据源与相应设备 3 1 手工方式2 手扶跟踪化数字方式3 扫描方式4 影像处理和信息提取方式5 数据通讯方式 通过手工在计算机终端上输入数据 主要是键盘输入 主要用于属性数据的输入 第一节数字采集方式 4 1 手工方式2 手扶跟踪化数字方式3 扫描方式4 影像处理和信息提取方式5 数据通讯方式 手扶跟踪数字化仪是一种图形数字化设备 是目前常用的地图数字化方式生成矢量数据 第一节数字采集方式 5 数字化仪 第一节数字采集方式 6 1 手工方式2 手扶跟踪化数字方式3 扫描方式4 影像处理和信息提取方式5 数据通讯方式 扫描仪是一种图形 图象输入设备 可以快速地将图形 图象输入计算机系统 是目前发展最快的数字化设备生成栅格数据 第一节数字采集方式 7 工程扫描仪 第一节数字采集方式 8 小型扫描仪 R2V矢量化软件S Spline矢量化软件VPSTUDIOV9 自动矢量化工具KVECv3 72 图形矢量化工具WiseImagePro CAD与图像处理工具 矢量化软件 第一节数字采集方式 9 R2V5 5矢量化软件 1 手工方式2 手扶跟踪化数字方式3 扫描方式4 影像处理和信息提取方式5 数据通讯方式 从遥感影像上直接提取专题信息 第一节数字采集方式 10 第一节数字采集方式 11 1 手工方式2 手扶跟踪化数字方式3 扫描方式4 影像处理和信息提取方式5 数据通讯方式 联网方式下 信息系统内部各子系统之间以及与其它信息系统之间实现信息交流和信息共享的主要方式 第一节数字采集方式 12 掌上GIS平台 ArcPad 13 掌上GIS平台 ArcPad 14 15 1 图形数字化2 数据的编辑3 拓扑关系生成4 基本量算5 数据结构转换6 地理数据库建立 数据采集系统功能 驱动数字化仪 扫描仪等数字化设备 对影像 图形 数字等多种形式 多方来源的信息实现自动 半自动或人工的数字化 建立空间数据库 16 1 图形数字化2 数据的编辑3 拓扑关系生成4 基本量算5 数据结构转换6 地理数据库建立 数据查询修改更新图形分割与拼接图形缩放比例尺转换 第二节数据采集系统功能 17 1 图形数字化2 数据的编辑3 拓扑关系生成4 基本量算5 数据结构转换6 地理数据库建立 大多数GIS系统都采用基于拓扑结构模型的GIS数据库 一些系统具有拓扑关系的自动生成功能 由矢量数据自动生成多边形 并根据相应的多边形内部点文件 生成多边形边界的左右多边形信息并识别岛状多边形 大大减少了编辑工作量 第二节数据采集系统功能 18 1 图形数字化2 数据的编辑3 拓扑关系生成4 基本量算5 数据结构转换6 地理数据库建立 1 质心量算对地理分布变化的跟踪 计算目标物对周围地区的经济辐射范围 例如 应用质心量测分析人口变迁 经济增长级等 2 几何量算自动快速的计算三维目标的表面积 体积 各类多边形的的周长 面积 各类线段的曲率 方向 以及点状物体的坐标等 如公路 铁路线的长度 各种土地类型的面积量算 道路设计中的土石方量算等 第二节数据采集系统功能 19 1 图形数字化2 数据的编辑3 拓扑关系生成4 基本量算5 数据结构转换6 地理数据库建立 矢量数据 栅格数据栅格数据 矢量数据二值化 细化 填充空隙 矢量追踪 矢量数据 第二节数据采集系统功能 20 1 图形数字化2 数据的编辑3 拓扑关系生成4 基本量算5 数据结构转换6 地理数据库建立 地理数据库四种方式 1 全部采用文件管理2 文件结合关系数据库管理3 全部采用关系数据库管理4 重新设计具有空间数据和属性数据管理和分析功能的数据库系统 第二节数据采集系统功能 21 第三节地图数字化 一 手扶跟踪数字化数字化仪组成 数字化方式 操作步骤二 扫描矢量化扫描仪原理 处理流程 操作方式 22 数字化仪示意图 底座 感应板 定标器 手扶跟踪数字化方法 23 有效区域 手扶跟踪数字化方法 数字化仪板面组成示意图 24 1 点方式每次定标器的键被按下 感应板发送一对坐标数据到计算机 2 开关流方式在定标器上 每按下一次键 即将一组坐标数据发送到计算机 当用数字化来输入一条连续曲线是很有效 3 连续流方式不论定标器的键是否按下 数字化仪每隔一定的时间就向计算机发送坐标数据 即是不可控的 4 增量方式当定标器在感应板上移动某个距离 数字化仪就发送一对绝对坐标数据 数字化仪的工作方式 操作方式 手扶跟踪数字化方法 25 1 ASC 格式2 二进制输出格式 数字化仪的工作方式 输出格式 手扶跟踪数字化方法 26 27 28 GIS与遥感的结合 一 结合的必要性二 结合的途径发展标准的空间数据交换格式建立能综合处理矢量数据与栅格数据的GISGIS软件与遥感图像处理系统之间建立接口 29 数据处理的概念 空间数据处理的方法 空间数据的编辑处理 第四节地图数据处理 30 数据处理的概念 一 数据处理的概念二 数据处理的内容三 数据处理的意义 对采集的各种数据 按照不同的方式方法对数踞进行编辑运算 清除数据沉余 弥补数据缺失 形成符合用户要求的数据文件格式 31 数据处理的概念 一 数据处理的概念二 数据处理的内容三 数据处理的意义 数踞编辑数据压缩数据变换数据格式转换空间数据内插边沿匹配数据提取 32 数据处理的概念 一 数据处理的概念二 数据处理的内容三 数据处理的意义 空间数据有序化检验数据质量实现数据共享提高资源利用效果 33 1 平面坐标变换2 空间数据的压缩处理3 空间数据类型的转换4 空间数据插值5 数据提取 空间数据处理的方法 34 平移变换 x x x y y y 空间数据处理的方法 平面坐标变换 35 旋转变换 x x cos y sin y x sin y cos x x0 x x0 cos y y0 sin y y0 x x0 sin y y0 cos 空间数据处理的方法 平面坐标变换 36 比例变换 图形缩放 点可以通过对其P x y 坐标分别乘以各自的比例因子Sx和Sy来改变它们到坐标原点的距离 x x Sxy y Sy x x0 x x0 Sxy y0 y y0 Sy 空间数据处理的方法 平面坐标变换 37 地图投影变换 当系统使用的数据来自不同地图投影的图幅时 需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据 通过建立两个投影的解析关系式 直接把一种投影坐标 x y 变换成另一种投影的坐标 X Y 空间数据处理的方法 平面坐标变换 38 地图投影变换 当系统使用的数据来自不同地图投影的图幅时 需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据 由一种投影的坐标 x y 反解出地理坐标 然后再将地理坐标代入另一种投影公式中 求出该投影下的直角坐标 X Y 空间数据处理的方法 平面坐标变换 39 地图投影变换 当系统使用的数据来自不同地图投影的图幅时 需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据 根据两种投影在变换区内若干同名的坐标点 采用插值法 有限差分法 待定系数法等 实现不同投影之间的转换 空间数据处理的方法 平面坐标变换 40 第五节空间数据处理的方法 压缩处理 41 数据压缩途径 压缩软件 原数据信息基本不丢失而且可以大大节省存贮空间 缺点是压缩后的文件必须在解压缩后才能使用数据消冗处理 原数据信息不会丢失 得到的文件可以直接使用 缺点是技术要求高 工作量大 对冗余度不大的数据集合效用小用数据子集代替数据全集 在规定的精度范围内 从原数据集合中抽取一个子集 缺点以信息损失为代价 换取空间数据容量的缩小 空间数据处理的方法 压缩处理 42 常见空间数据的压缩方法 曲线数据的压缩 面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除 特征点筛选法 筛选抽取曲线特征点 并删除全部多余点以达到节省存贮空间的目的 空间数据处理的方法 压缩处理 43 常见空间数据的压缩方法 曲线数据的压缩 面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除 通过压缩编码技术来消除冗余数据 链码游程长度编码块码四叉树编码 空间数据处理的方法 压缩处理 44 常见空间数据的压缩方法 曲线数据的压缩 面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除 数据属性的重新分类和空间图形的化简需要对数据进行压缩相邻界线的删除共同属性的合并 空间数据处理的方法 压缩处理 45 图形显示输出 数据存储 数据压缩 光滑 空间数据处理的方法 压缩处理 46 曲线光滑 拟合 是假想曲线为一组离散点 寻找形式较简单 性能良好的曲线解析式 插值方式 曲线通过给定的离散点 如拉格朗日插值 三次样条曲线逼近方式 曲线尽量逼近给定离散点 如贝塞尔和B样条曲线 空间数据处理的方法 压缩处理 47 面域邻接线段的删除 空间数据处理的方法 压缩处理 48 空间数据处理的方法 类型转换 49 第六节案例 城市网格管理 信息采集土地利用数据采集 50 城市网格化管理 数据采集 51 城市网格化管理 数据采集 52 城市网格化管理 数据采集 53 城市网格化管理 数据采集 54 城市网格化管理 数据采集 55 城市网格化管理 数据采集 56 城市网格化管理 数据采集 57 空间数据质量误差来源 数据收集 数据录入 数据存储 数据处理 数据输出 数据应用 质量控制 准确度 精度 不确定性 相容性 一致性 完整性 可得性 现势性 58 数据质量 准确度 与真值的接近程度 精度 对象表达的详细程度不确定性 不能精确描述的对象相容性 两个来源数据在同一应用中的难易程度一致性 同类现象表达的一致性完整性 数据的完整性可得性 数据获取的容易程度现势性 数据反映对象目前的程度 59 常见数据输入错误 图纸移动图纸变形制图误差数字化误差各种误差将影响到GIS数据处理的各个环节 60 制图错误 61 图幅接边误差 62 数字化误差 63 基于MAPGIS的土地数据采集与编辑 64 数据采集 编辑处理 图件扫描 矢量化误差校正 投影转换点 线 面属性数据录入数据接边处理数据分层 65 66 图面预处理 1 检查相邻图幅接边情况 线状要素的连续性 图斑界线是否闭合以及等高线是否连续 相接 与水系的关系是否正确等 2 标出同一条线上具有不同属性内容线段的分界点等 3 添补不完整的线化 如被注记符号压盖而间断的线划等 4 对图面上的各种注记标示清楚 包括图廓内外各种注记 5 标出资料示意图上打 部分 即原资料上已废除的内容 100 67 图件扫描 68 在综合考虑软硬件的承受能力及图件质量之后 我们选择了300dpi 的分辨率 灰度扫描方式来进行土地利用现状工作底图的分幅扫描 为保证下一步误差校正的精度 利用PHOTOSHOP图形编辑软件对每幅光栅文件进行了角度纠正 使内图廓下边左右两角点的连线水平 69 读图 分层 图形矢量化以前 首先认真读图 对整个图形主要结构要有一个了解 然后根据一定的目的和分类指标 对底图上的图形要素进行分类 例如 地形图按照要素的特性分成公路层 水系层 地貌层等等 每一类作为一个图层 对每一个图层赋一个图层名 在数字化中提供修改当前图层功能 当前图层下采集的数据都赋为当前图层 我们可以在编辑系统的图层菜单中 给它们重新命名 对图形进行分层 有助于图形的编辑与检索 当我们对图形编辑时可以调入相应的图层 无关图层不调入 这样进入工作区的图形数据就可大大减少 从而提高检索与显示速度 同时也避免了无关图形干扰编辑者的视线 例如 要制作水系分布图 那么就可以容易地把水系层及有关的要素提取出来 保存为一个文件 这样大大节省了时间及费用 并且提高工作效率 对底图资料充分了解后 就可以拟一个数字化工作提纲 它包括总的图层数 每一层的命名 每个数据文件的命名 工作的先后顺序 工作进度等等 70 设置系统环境 工作目录应设成工作文件存放的目录 如我们建库目录在D 培训 矢量字库目录应指到相对应盘下的 CLIB 目录下即可 系统库目录应指到相对应盘下的 SLIB 目录下即可 系统库中包括符号库 线型库 颜色库 层名字典等 可以编辑和追加 以此为根据设计数字化参数表 系统临时目录应指到相对应盘下的任一临时目录即可 系统临时目录 所指向的目标盘应何留足够的空间存放临时文件 系统在退出时会自动删除此目录夹中的所有临时文件 若系统非正常退出 则需用户自行删除其中的临时文件 71 矢量化 分幅利用土地利用图中记录了土地利用的各类数据信息 在将这些数据信息输入计算机后 为了便于管理及使用方便 应将相同属性的数据放在同一个数据层中 主要数据层 行政辖区 地类图斑 线状地物 零星地类 其它基础地理要素等 72 多重属性线要素的矢量化 多重属性线 在土地利用现状图中 许多线状要素具有多重属性 同时属于不同的数据层 因而在数据采集时要对此种类型的要素进行特殊处理 多重属性的线状要素常发生在境界与其他线状要素之间 与一般线状要素相比 多重属性的线状要素需要复合编码 参与复合编码的因子包括多重属性标识码和线段方向 采集方法 多重属性的线状要素只需要采集一次 为了编码方便 在采集具有方向的多重属性的线状要素时一般将其矢量化方向按如下方法设置 即境界在线状地物的左右位置确定编码 境界在前进方向左右跳绘 则其编码设置为以 A 开头的复合编码 境界在前进方向左侧 则其编码设置为以 B 开头的复合编码 境界在前进方向右侧 则其编码设置为以 C 开头的复合编码 73 74 误差校正的步骤 在扫描影象图上采集图面控制点坐标 通过公式计算或者用计算机生成理论控制点坐标 计算得到图面控制点和理论控制点的坐标对应关系校正矢量化数据 下图是图面控制点和理论控制点的对应关系表 误差校正是根据图形数字化过程中因纸张变形 变换比例尺等产生的变形 计算出其校正系数 然后根据校正系数 校正变形图形 校正是对整幅图的全体图元或局部图元块 而非对个别图元而言