《地理GIS》PPT课件

4空间数据结构的建立P60,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、数据结构建立的基本过程,二、系统功能与数据的关系,三、空间数据的分类和编码,四、矢量数据的输入与编辑,五、栅格数据的输入与编辑,根据用户需求，确定数据项目,根据数据项目，确定数据源,数据分类和编码,确定数据模型和数据结构类型,数据输入与编辑,矢量数据输入与编辑,栅格数据输入与编辑,跟踪数字化,扫描矢量化,解析测图仪,数据结构转换,扫描数字化,透明格网采集,数据结构转换,矢量数据库,栅格数据库,数据结构建立的基本过程,滚筒式扫描仪,平台式扫描仪,扫描界面,全数字摄影测量实验室,全数字摄影测量,DEM,右航片,左航片,DEM与正射影象叠合的地面三维模型,二、系统功能与数据的关系P61,三、空间数据的分类和编码,不同功能、应用目的，要求的数据内容不同,1、空间数据的分类P62,分类是指根据系统功能及国家规范和标准，将具不同属性或特征的要素区别出来的过程。目的是便于从逻辑上将空间数据组织为不同的信息层（图层），为数据采集、存储、管理、查询、分析、共享提供依据。方法主要依据图形原则、对象原则。,图形原则,对象原则,分类,目的,图层,方法,文,数据分层实例,图,KU41,KU31,KU21,KU11,KU42,KU32,KU22,KU12,KU43,KU33,KU23,KU13,KU44,KU34,KU24,KU14,KU45,KU35,KU25,KU15,图库中空间数据组织管理,DB,空间数据的分幅分层组织管理,空间分幅属性分层时间分段,可视化,泉州市交通旅游图,layer1,layer2,layern,分幅分层组织管理示意图,1）编码的含义：指确定空间数据的代码的方法和过程。代码是一个或一组有序的易于被计算机识别或处理的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段2）原则：系统性和科学性；一致性；标准性和通用性；简捷性；可扩展性（原则）3）内容：主要包括登记部分；分类部分；控制部分（内容）,2、空间数据的编码P63,继续,代码,编码的含义：,原则：,内容：,空间数据编码，是将数据分类结果用一种易于计算机和人识别的符号系统进行表示的过程,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。一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。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。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。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。,空间数据编码的原则,返回,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,空间数据编码内容,返回,层次分类编码法是按照对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码。（例）多源分类（独立分类）编码法指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。（例）一般方法包含的主要内容：列出对象清单指定分类拟定分类代码系统设定代码及其格式建立代码和编码对象的对照表,4）方法：,继续,土地利用类型7,耕地71,园地72,林地73,牧草地74,居民点及工矿用地75,交通用地76,水域77,未利用地78,有林地731,灌木地732,疏林地733,未成林林地734,迹地735,针叶树疏林地7331,阔叶树疏林地7332,二级代码,识别码,大类码,小类码,一级代码,国家基础地理信息系统数据的分类码结构,大类码、小类码、一级和二级代码分别用数字排列，识别码由用户自行定义，以便扩充。,返回,多源综合编码法,多源综合编码法,多源综合编码法,多源综合编码法,常年河，通航，河床形状为树形，主流长7公里，宽25米，河流弯曲，2.5公里的弯曲平均数为40，弯曲的平均深度为50，弯曲的平均宽度75米。多源综合编码法一般具有较大的信息载量，有利于对于空间信息的综合分析,111114322,返回,四、矢量数据的输入与编辑,1、制定分层方案图形原则：按点（文本）、线、面分层对象原则：点（文本）、线、面进一步分层2、编制图层字典、定义属性结构3、拟定各种点（文本）、线、面参数4、分层数字化采集5、编辑修改,四、矢量,一）手扶跟踪数字化仪输入,二）MAPGIS屏幕跟踪数字化输入,1,2,.MPJ,区文件WP,线文件WL,点文件WT,1数据组织管理,1.WP,2.WP,n.WP,1.WL,2.WL,n.WL,1.WL,2.WL,n.WL,0层,1层,2047层,0层,1层,2047层,0层,1层,2047层,通过工程管理器管理,通过图层管理,MAPGIS主菜单,MAPGIS输入编辑系统,2、点采集,线型,2、线采集,4、面采集,通过拓扑处理形成面文件的步骤,数据预备,清除重叠坐标及自相交,自动剪断线,清除微短线,自动结点平差线拓扑错误检查,线转弧段保存面文件,关闭线文件或清除线工作区,装入转换后的弧段文件拓扑错误检查,拓扑重建弧段转线保存线,属性结构编辑对话框,5、属性采集,（1）空间数据的不完整或重复如点、线、面数据丢失或重复、断线、区域中心点的遗漏等（2）空间数据位置的不准确如点位的不准确、线段过长或过短、线段的断裂、相邻多边形结点的不重合等（3）空间数据的比例尺不准确（4）空间数据的变形（5）空间属性和数据连接有误（6）属性数据不完整,三）空间数据的编辑,1、图形数据和属性数据常见误差,图,继续,数字化的几种误差,返,2、空间数据误差检查的方法,1）叠合比较法,2）目视检查法,3）逻辑检查法,3、空间数据编辑,五、栅格数据的输入与编辑P68,扫描数字化：逐点扫描专题地图，再经重采样和再编码得到栅格数据文件；,目读法：在专题图上划分规则网格，再逐个网格地决定其代码，最后形成栅格数字地图文件,目读法：,手扶数字化仪或屏幕跟踪数字化：得到矢量结构数据后，再转换为栅格结构,分类影像输入：将经过分类解译的遥感影像数据直接或重采样后输入系统，作为栅格数据结构的专题地图。,手扶数字化仪或屏幕跟踪数字化：,扫描数字化：,分类影像输入：,第3章空间数据的处理P69,数据处理涉及广泛内容，主要取决于原始数据的特点和用户的具体需求，一般包括数据变换、数据重构、数据提取等,数据变换是指数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换，包括几何纠正、投影变换、辐射变换等，解决空间数据的几何配准数据重构指数据从一种格式到另一种格式的转换，包括结构转换、格式变换、类型替换等。空间数据的结构、格式、类型的统一，实现多源和异构数据的联接与融合数据提取是对数据实施某种有条件的提取，包括类型提取、窗口提取、空间内插等，解决不同用户对数据的特定需求,1空间数据的坐标转换P69,一、几何纠正P69,二、投影变换P71,仿射变换相似变换二次变换,正解变换反解变换数值变换,几何纠正,仿射变换,投影变换,2.1由矢量向栅格的转换P801）点的栅格化P812）线的栅格化P813）面的栅格化P82基于弧段数据的栅格化P83基于多边形数据的栅格化P832.2由栅格向矢量的转换P85基于图像数据的矢量化P85基于再生栅格数据的矢量化P87,2空间数据结构的转换,栅格数据矢量化,栅格数据,栅格矢量化得到的弧段数据,弧段数据自动生成多边形,3.1遥感与GIS数据的融合P89遥感图像与数字线划图DLG的融合P89遥感数据与数字高和DEM的融合P89遥感图像与数字栅格图DRG的融合P903.2不同格式数据的融合P90基于转换器的数据融合P90基于数据标准的数据融合P91基于公共接口的数据融合P91基于直接访问的数据融合P92,3多源空间数据的融合,图像分析,文件转换,4.1空间数据的压缩P92曲线上点的压缩（矢量）P92面域栅格数据的压缩（栅格）P944.2空间数据的重分类P94重分类（换码）同属性相邻多边形公共边界消失，重建拓朴共同属性合并（例）,4空间数据的压缩与重分类,空间数据的压缩（P92）是从空间坐标数据集合中抽取一个子集，使这个子集在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比a。设某线实体空间坐标的原序列压缩后的子序列,压缩比,压缩比a既与线的复杂程度、缩小倍数、精度要求、数字化取点密度等有关，又与数据压缩技术有关,阈值,V1,V2,V3,V4,V5,V6,V3,V1,V4,V5,V6,A,A,A,B,B,B,C,C,A,A,A,B,B,B,C,C,黄砂土,黑砂土,棕红土,石质土,板浆白土,灰泥土,灰泥土,淀砂土,老红土,A,B,C,黄砂土、石质土、黑砂土A板浆白土、淀砂土、灰泥土B棕红土、老红土C,换码重分类,边界消除，重建拓朴,合并公共属性,5.1点的内插P95点的内插是用来建立具有连续变化特征现象的数值方法，理论基础是对空间相关性的认识地理上连续分布的现象，邻近点之间相关性强，较远的点之间相关性弱或无关，因此，能用未知点附近的已知数据点的数据推测未知点处的数据。点的空间内插法分类P96,5空间数据的内插方法P95,因取样的数据呈离散点分布形式，或数据虽按格网排列，但格网的密度不能满足使用的要求，因此需以数据点为基础进行插值运算。插值运算，选择一个合理的数学模型，利用已知点的数据，求出插值函数的待定系数。,5.1点的内插分块内插P97点内插P1005.2区域的内插P104叠置法P104比重法P105,分块内插,线性内插法：z=a0+a1x+a2y,双线性多项式内插法：z=a0+a1x+a2y+a3xy,二元样条内插法（双三次多项式）：z=a0+a1x3y3+a2x2y3+a3xy3+a4y3+a5x3y2+a6x2y2+a7xy2+a8y2+a9x3y+a10 x2y+a11xy+a12y+a13x3+a14x2+a15x+a16,A,B,D,C,网格角点(x,y,z)分别列出1个方程应用数据点在x方向斜率Y方向斜率曲面扭距,？,？,逐点内插,移动拟合法:以插值点为中心的局部函数拟合,加强平均法:以插值点为中心的加权平均,克里金法:也是一种加权平均，权依赖变异函数确定,35,10,30,v1,UA,v2,v3,P1=35/33.2=1.054;P2=35/29.2=1.1986;P3=9.9/11.8=0.839,比重法,6.1识别和检索相临图幅的数据6.2相临图幅边界点坐标数据的匹配6.3相同属性多边形公共界限的删除,6图幅数据边沿匹配处理,第4章地理信息系统空间数据库1、空间数据管理方法的进展P1122、实体-联系模型（实体、联系、属性）P1163、对象的数据模型的基本概念P118-对象、类、消息、继承、超类或基类、子类或派生类、概括、聚集4、索引P135、空间索引P135、范围索引P136、格网索引P136、四叉树索引P1375、空间元数据P138作用P1396、空间数据库引擎P1417、时间片模型P143、底图叠加模型PP143、时空合成模型P144,1、空间数据管理方法的进展P112-113四个阶段1）初级式的管理模式-通过文件管理2）混合式的管理模式-文件+数据库管理3）扩展式的管理模式/引擎方式-添加一空间数据库引擎层4）集成式的管理模式-扩展关系数据库的空间数据管理功能,4、索引P135、空间索引P135、范围索引P136、格网索引P136、四叉树索引P137索引是数据库的一种数据快速查找机制，通常由关键字和存储地址组成。关键字标识数据记录，地址表示记录在数据库中的存储位置。空间索引是依据空间实体的位置和形状或实体之间的某种空间关系按一定顺序排列的一种数据结构，其中包含空间实体的概略信息（如标识码、最小外接矩形、存在地址等）-排除无关空间实体、提高空间操作效率范围索引即在记录每个空间实体坐标时，同时记录每个空间实体的最大、最小坐标-通过空间计算进行识别,格网索引将区域划分为大小相等的网格，记录每个网格中所包含的空间实体在数据库中的地址四叉树空间索引即将区域进行若干层次的划分，每一层次的划分是将上一层次划分得到的每个区域分成四个相等的子区域，判断空间实体包含在哪一层次的哪一子区域中，用子区域的编码来记录空间实体。5、空间元数据P138作用P139空间元数据指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一主要作用是帮助空间数据的使用者查询所需的空间信息，进行空间数据共享，并进一步处理空间数据,6、空间数据库引擎P141空间数据库引擎（SDE）是使常规关系数据库支持GIS空间数据类型的存储和空间操作功能的技术方法，即在GIS应用软件与关