p3-1空间数据输入.ppt

2020/5/16,1,第三章空间数据采集与处理,2020/5/16,2,空间数据的三个特征,空间特征：表示现象的空间位置或现在所处的地理位置。空间特征又称为几何特征或定位特征，一般以坐标数据表示，例如笛卡尔坐标等。属性特征：表示实际现象或特征，例如变量、级别、数量特征和名称等等。时间特征：指现象或物体随时间的变化，其变化的周期有超短期的、短期的、中期的、长期的等等。,2020/5/16,3,三个侧面,2020/5/16,4,空间特征,是GIS区别于其它的软件的根本特征是由于地物或现象的空间分布所带来通常是通过特定空间参照系下的坐标直接表达基于坐标的派生数据定量的度量信息：面积、周长、质心、距离等定性的空间关系：拓扑关系、方位关系CB-GIS和PB-GIS,2020/5/16,5,时间特征,空间数据涉及时间特征的几个方面地物的生命周期（产生、消亡）地物的移动（移动点）属性的时效性相关的问题时间关系时空关系时态GIS数据模型是其关键（时空立方体模型等）,2020/5/16,6,专题属性特征,地物所固有的，不是由于地物空间分布所带来的特征如某地的年降雨量、土地酸缄类型、人口密度、交通流量、空气污染程度等。这类特征在其它类型的信息系统中均可存储和处理专题属性特征通常以数字、符号、文本和图像等形式来表示,2020/5/16,7,空间数据与专题数据,2020/5/16,8,数据的测量尺度(1/2),命名(Nominal)量定性而非定量，不能进行任何算术运算，如一个城市的名字次序(Ordinal)量线性坐标上不按值的大小，而是按顺序排列的数，例如，事故发生危险程度的级别由大到小被标为1，2，3，间隔(Interval)量不参照某个固定点，而是按间隔表示相对位置的数。按间隔量测的值相互之间可以比较大小，并且它们之间的差值大小是有意义的比率(Ratio)量比率测量尺度的测量值指那些有真零值而且测量单位的间隔是相等的数据。,2020/5/16,9,数据的测量尺度(2/2),GIS数据测量尺度示例,2020/5/16,10,数据采集在GIS中的地位,以数据为处理线索硬件软件数据=127,2020/5/16,11,GIS数据的内容,数字线化数据地形测图思想：点、线、面影像数据数据源丰富生产效率高直观详细记录地表自然现象数字高程模型属性数据是什么，判读和考察详细描述信息,2020/5/16,12,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,2020/5/16,13,数据源种类,图形图像数据：地图工程图规划图照片航空与遥感影像等文字数据：调查报告文件统计数据实验数据野外调查的原始记录等,2020/5/16,14,地理信息系统的数据源,数据源：是指建立地理信息系统数据库所需要的和所能用的各类型的数据来源。1、地图:有普通地图和专题图2、影像数据:卫星遥感和般空遥感图像,2020/5/16,15,普通地图,普通地图：以同等详细程度表示各种自然和社会现象，主要内容有水系、地貌、土质、植被、居民地、交通线、境界线和经济文化要素。,地形图：主要是指国家制订统一规范细则编制的国家基本比例尺地形图，内容较详细。地形用等高线表示，能表示地面的实际高度和起伏特征。其它要素用规定的图式符号表示，地形图有严格的大地控制基础，采用统一的投影，统一分幅编号。地形图反映制图区域，自然要素和社会要素的一般特征。地形图最主要的作用是为GIS的图形库中的地图提供基本框架.,地理图：一般地图,2020/5/16,16,专题地图,专题图是突出表示某一种或几种主题要素或现象的地图。它不同于普通地图的是拥有固定的用图对象，侧重某一方面，以内容适应于专题要求为其特色，强调它的个性。分为自然地图和社会经济地图两类。A自然图:有地质图、地貌图、水文图、气候图、土壤图等。B社会经济地图:有政区图，人口图，经济图等。,2020/5/16,17,影像数据,来源于卫星遥感和般空遥感，包括多平台，多层面，多种传感器，多时相，多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，构成多源海量数据，也是GIS最有效的数据源之一。,2020/5/16,18,地理空间与地图,地理空间的概念:地理空间（Geo-spatial）上至大气电离层，下至地幔莫霍面，是生命活动的场所，是我们研究的区域，一般包括地理空间定位框架及其所联系的特征实体。地理空间定位框架即大地测量控制，由地面控制网和高程控制网组成，大地测量控制为建立所有的地理数据的坐标位置提供了一个通用参考系，利用该通用参考系可以将全国范围使用的平面及高程坐标系与所有地理要素相连。,2020/5/16,19,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,2020/5/16,20,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。,2020/5/16,21,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。,2020/5/16,22,属性数据的编码编码原则,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。,2020/5/16,23,属性数据的编码编码内容,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。,2020/5/16,24,属性数据的编码编码方法,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。,2020/5/16,25,属性数据的编码编码方法,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。,2020/5/16,26,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。,2020/5/16,27,空间数据采集图形数据的采集,空间数据采集方法：手扶跟踪数字化仪采集摄影测量数字化采集扫描跟踪数字化采集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。,2020/5/16,28,空间数据采集图形数据的采集,2020/5/16,29,空间数据采集数据交换,2020/5/16,30,大尺寸卷滚式图像扫描仪,矢量图层下的栅格背景影像,栅格数据使用扫描仪获取栅格数据在GIS中，扫描地图和文件通常作为背景地图和数据保存,2020/5/16,31,空间数据采集方案,2020/5/16,32,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,2020/5/16,33,空间数据的编辑与处理,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错误检查主要方法叠合比较法目视检查法逻辑检查法,2020/5/16,34,空间数据的编辑与处理方式,误差修正一般过程：设定容许值连接接点重建拓扑关系,2020/5/16,35,空间数据的编辑与处理方式,边界匹配（图幅接边）不同图幅的连接自动、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。,2020/5/16,36,空间数据的编辑与处理方式,数据格式的转换：数据结构转换相同数据结构的不同组织形式转换矢量拓扑结构变换栅格数据转换不同数据结构转换矢量到栅格栅格到矢量不同介质转换,2020/5/16,37,空间数据的编辑与处理方式,投影变换：,2020/5/16,38,空间数据的编辑与处理方式,坐标变换,2020/5/16,39,空间数据的编辑与处理方式,图象纠正纠正原因地图变形(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实质建立纠正图象与标准地图的一一对应关系变换方法精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等近似方法：橡皮板变换纠正步骤纠正点数据采集函数建立逐点或网格纠正,2020/5/16,40,空间数据的编辑与处理方式,图象纠正橡皮板变换函数变换,2020/5/16,41,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：研究地理区域的一般知识具有一定的图像处理能力掌握影像分析的经验和技能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。,2020/5/16,42,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)(5)空间分辩率(spatialresolution)（6）比例尺(scale),2020/5/16,43,空间数据质量评价,数据情况说明时间精度(现势性)位置精度(几何精度)分类精度(属性精度)可靠性逻辑的一致性、完整性数据采集与编码方法,2020/5/16,44,误差的类型,源误差操作误差,2020/5/16,45,源误差（与数据获取方法有关）,测量数字数据的误差地图数字化数据的误差遥感数据误差,2020/5/16,46,测量数字数据的误差,控制测量误差碎部测量误差空中三角测量误差测图误差,2020/5/16,47,地图数字化数据的误差,制图误差：控制点展绘误差、编绘误差、绘图误差、综合误差、地图复制误差、分色板套合误差、绘图材料的变形误差数字化误差,2020/5/16,48,遥感数据误差,数据获取误差数据处理误差数据分析误差数据转换误差人工判断误差,2020/5/16,49,操作误差,由计算机字长引起的误差由拓扑分析引起的误差数据分类和内插引起的误差,2020/5/16,50,GIS空间操作中误差的传播,GIS空间