《GIS第四章》PPT课件

第四章GIS空间数据输入与编辑,第一节空间数据结构的建立,空间数据结构的建立是指根据确定的数据结构类型，形成与该数据结构相适应的GIS空间数据，为空间数据库的建立提供物质基础。,一、空间数据结构建立的过程：,二、系统功能与数据间的关系,现代地理信息系统数据模式的一个重要特征是数据与功能之间具有密切的联系(见下表)，因此，在确定数据内容时，首先必须明确系统的功能；对开发的GIS系统的功能，是通过用户需求调查来确定的，因此，在开发GIS系统之前，首先要进行系统分析。,系统功能与数据间的关系(据JackDangermond等，1984),三、空间数据的分类和编码,（一）空间数据的分类空间数据的分类是指根据系统功能及国家规范和标准，将具有不同属性或特征的要素区别开来的过程，以便从逻辑上将空间数据组织为不同的信息层，为数据采集、存储、管理、查询和共享提供依据。把数据输入到计算机之前，必须先按使用要求进行分类。,如国家资源和环境信息系统数据规范在“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。其中关于资源与能源类的划分为：,地貌类型土地资源土地利用类型资源与能源气候和水热资源生物资源,在进行具体分类时，首先依据图形原则，将空间数据分为点、线、面三种类型；其次是依据对象原则，如河流和道路，虽然它们同为线状要素，但是属于不同的地理对象，应当作为不同的数据存储层。,分层示意图,（二）空间数据的编码,1、空间数据的编码，是指将经过分类的数据信息用适当的数码（字符或数值）来表示，也称代码化。例如：宗地界址点、土地利用分类、土地所有制的类型、行政区划等都应该有编码。编码的目的是用来提供空间数据的地理分类和特征描述，同时为了便于地理要素的输入、存储、管理以及系统之间数据交换和共享的需要。,代码由数值或字符组成，或由它们共同组成混合码。例如，我国基础地理信息数据的分类代码由六位数字组成，其代码结构如下所示：大类码小类码一级代码二级代码识别位大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩充。,国土基础信息数据分类与代码举例,唯一性：简单性：可扩充性：易识别性：完整性：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。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。,2、制定编码必须遵守以下原则：,3、空间对象的层次分类编码,分类对象的从属和层次关系有明确的分类对象类别和严格的隶属关系,4、空间对象的多源分类编码,按空间对象不同特性进行分类并进编码代码之间没有隶属关系，反映对象特性具有较大的信息量，有利于空间分析,第二节数据输入,一、矢量数据输入矢量数据的输入，是产生和矢量数据结构相适应的GIS空间数据的过程，即把经过分类和编码的地理要素的空间位置，转换为一系列坐标，然后将这些坐标按照确定的数据格式存入到计算机中去。这一过程常常被称为数字化。,数字化的方法包括：手扶跟踪数字化仪数字化、扫描数字化等。,1、手工数字化,手工数字化是用手扶跟踪数字化仪从地图上采集各类图形数据，然后经过图数模式转换将模拟信息转换成数字信息并输入计算机的过程，是最广泛采用的输入方法。把地形图置于数字化桌上，用数字化仪的鼠标跟踪每一个地形地物特征，精确量测鼠标的位置，产生出数据形式的坐标数据。手工数字化数据采集流程见下图。,2、扫描矢量化,也称扫描数字化,扫描数字化是利用扫描仪将图形、图像扫描后，形成一定分辨率的栅格数据形式输入计算机，再经图形处理软件进一步矢量化将其转换为矢量数据形式。扫描数字化是地图数据自动化程度较高的方法,其数据采集流程见下图。,扫描矢量化过程,扫描矢量化,平板式扫描仪原理示意图,滚筒式扫描仪原理示意图,属性数据输入,属性数据的录入主要采用键盘输入的方法，对照图件直接输入，即直接在GIS中，通过其数据库管理软件对照图形直接录入；还可以用通用数据库软件录入，录入后转入GIS系统；还可以从其它系统转入数据。,空间数据与属性数据的连接,公共字段：关键字,几何数据,属性数据,二、栅格数据输入,栅格数据输入过程是产生和栅格数据结构相适应的GIS数据的过程。常用的方法包括：扫描输入、遥感图像解译和数据结构转换等。,扫描输入是通过工程扫描仪，将地图扫描成图像存储，成为数字栅格图像。遥感影像和栅格数据具有相同的数据结构，可以直接通过对遥感图像的分类解译，得到相应的分类栅格数据，数据结构转换是可以把矢量数据结构的空间数据直接转换成栅格数据结构的数据。扫描输入是通过工程扫描仪，将地图扫描成图像存储，成为数字栅格图像。,第三节数据编辑,空间数据来源种类多，不同的数据来源输入方法不同，不论采用什么方法输入数据，都会有一些问题，如输入过程中出现意外的错误，输入数据与使用格式不一致，各种来源数据的比例尺、投影不统一，图幅间不匹配等。因此必须对空间数据进行编辑，才能得到纯净，统一的数据文件，使存储的空间数据符合规范、标准的要求，满足使用和分析的需要。,空间数据编辑涉及两类错误：定位错误：与地图要素定位有关的错误。诸如多边形缺失、线条扭曲等拓扑错误：如悬挂弧段和未闭合多边形等，是与地图要素拓扑关系有关的错误。,一、数字化错误类型,拓扑错误有：1）伪节点（PseudoNode），伪节点使一条完整的线变成两段，造成伪节点的原因常常是没有一次录入完毕一条线。,2）悬挂节点（DanglingNode），如果一个节点只与一条线相连接，那么该节点称为悬挂节点，悬挂节点有多边形不封闭、不及和过头节点不重合等几种情形。,3）“碎屑”多边形（SliverPolygon）条带多边形一般由于重复录入引起，由于前后两次录入同一条线的位置不可能完全一致，造成了“碎屑”多边形。另外，由于用不同比例尺的地图进行数据更新，也可能产生“碎屑”多边形。,4）不正规的多边形（WeirdPolygon）不正规的多边形是由于输入线时，点的次序倒置或者位置不准确引起的。在进行拓扑生成时，同样会产生“碎屑”多边形。,基于拓扑的GIS软件包能发现和显示拓扑错误，并能有轻松消除拓扑错误的功能。基于拓扑的GIS软件包有：ARCINFO、AutoCADMap、MGE、SPANS等,非拓扑的GIS软件包不能发现拓扑错误和建立拓扑关系，虽然它可用于地图要素的数字化和编辑。非拓扑的GIS软件包括：ArcView、MapInfo不具有显示拓扑错误的能力。,二、图形编辑,可以进行逐点或逐线段地增、删、改操作,缩放、移动、旋转、裁剪、粘贴和拷贝等操作。对图形进行分层显示;输出地理坐标或相对于某参考的坐标值;具有对线段的特定处理功能,比如,修改或删除某线段的一部分或全部、线段的连接与断开、产生平行线、使曲线光滑以及镜面反射等功能。,主要考虑拓扑关系的调整图（a）删除顶点；（b）增加顶点,删除与增加一个顶点,移动一个顶点,移动一个顶点比较简单，因为只改变某个点的坐标，不涉及拓扑关系的维护和调整，所有关系不变。,删除一段弧段,有时需要在一线目标或多边形边界弧段之间删除一段弧段，此时的处理比较复杂，先要把原来的弧段分成三段，去掉中间一段，保留两端的两条弧段。这时由于赋了两个新的目标标识，原来建立的空间拓补关系，都需要进行调整和变化,图形的合并,一幅图内的多层数据合并在一起;或将相邻的多幅图的同一层数据合并涉及到空间拓扑关系的重建。对于多边形，由于同一个目标在两幅图内已形成独立的多边形，合并时，需去除公共边界，属性也合并实际处理过程是先解除多边形间的空间关系后，删除公共边，再重建拓扑。,图形的合并,图幅拼接,在数字化过程中,由于人为的或(和)仪器的误差影响致使两个相邻图幅的数据库在接合处产生不一致,即所谓“裂隙”。“几何裂隙”是指数据库中的边界数据所分开的一个实体的两部分不能精确地彼此衔接。“逻辑裂隙”则是指某个实体在一个数据库有性质A,而在另一个数据库中却具有性质B;或者同一实体在两个数据库中具有不同的附加信息,1、识别或提取相邻图幅。-要求图幅编号合理,2、几何接边,3、逻辑接边,1）检查同一地物在相邻图幅的地物编码和属性值是否一致，不一致，进行人工编辑。2）将同一地物在相邻图幅的空间数据在逻辑上连在一起。,三、生成拓扑关系,能够自动使矢量数据生成拓扑关系。建立拓扑关系:根据相应