Chp5空间数据采集与处理

1、地理信息系统电子教案地理信息系统电子教案任课教师：姚晓军电子邮箱：yaoxj_西北师范大学地理与环境科学学院本章内容本章内容1. 数据源2. 数据采集3. 数据编辑4. 数据重构5. 数据质量评价与控制6. 数据入库数据源数据源v地图数据地图数据 普通地图 普通地图是以相对平衡的详细程度表示地球表面上的自然地理和社会经济要素，主要表达居民地、交通网、水系、地貌、境界、土质和植被等。 专题地图 专题地图着重反映一种或少数几种专题要素。数据源数据源v地图数据地图数据 使用时需要注意的问题 地图存储介质的缺陷地图多为纸质，在不同的存放条件下存在不同程度的变形，具体应用时，需对其进行纠正。 地图现势性

2、较差传统地图更新周期较长，造成地图的现势性不能完全满足实际需要。 地图投影的转换使用不同投影的地图数据前，需先进行地图投影的转换。数据源数据源v遥感影像数据遥感影像数据 优势 能取得大面积的信息。 能得到综合信息。 数据更新快，能够进行大面积重复性观测。 适合于表示连续变化的地理现象。 大大加宽了人眼所能观察的光谱范围。数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源数据源玉树地震，2010年4月14日Mount Everest is the highest mountain on Earth, rising 29,

3、029 feet above sea level. It is located on the border of Nepal and Tibet in the Himalayan mountain range. In Tibet the mountain is known as Chomolunga and in N e p a l i t i s c a l l e d Sagarmatha.I n t h i s i m a g e , Vegetation appears green and rock and soil appear brown in the image.This nat

4、ural color Landsat 5 image was collected on June 11, 2005. The Taklimakan Desert in northwest China is a vast region of sand desert sitting in a depression between two high, rugged mountain ranges. Seen in this true-color MODIS image from October 27, 2001, the Taklimakans rolling sand dunes stretch

5、out over about 125,000 square miles in the Xinjiang region of China. Tucked between the steep slopes of the Min Shan and the Bailong River in northwest China, the city of Zhouqu has a picturesque location. However, the intimidating natural beauty also carries a risk. On August 8, 2010, unusually int

6、ense monsoon rains triggered devastating landslides and floods that buried a densely populated area in the center of the city. As of August 17, Chinas official news agency reported 1,270 deaths with 474 people still missing. This detailed image, from DigitalGlobes WorldView-2 satellite, shows the la

7、rgest slide in the lower part of the city on August 10.Thick haze hovered over eastern China on October 20, 2012. The haze stretched from Beijing southward, covering much of the coastal plain bordering Bo Hai and the Yellow Sea.The Geostationary Operational Environmental Satellite 13 (GOES-13) captu

8、red this natural-color image of Hurricane Sandy at 1:45 p.m. Eastern Daylight Time (17:45 Universal Time) on October 28, 2012. 中巴地球资源卫星是1988年中国和巴西两国政府联合议定书批准，由中、巴两国共同投资，联合研制的卫星（代号CBERS）。1999年10月14日，中巴地球资源卫星01星（CBERS-01）成功发射，在轨运行3年10个月；02星（CBERS-02）于2003年10月21日发射升空，目前仍在轨运行。2004年中巴两国正式签署补充合作协议，启动资源02B

9、星研制工作。2007年9月19日，卫星在中国太原卫星发射中心发射，并成功入轨，2007年9月22日首次获取了对地观测图像。此后两个多月时间里，有关单位完成了卫星平台在轨测试、有效载荷的在轨测试和状态调整及数据应用评价等工作，正式交付用户使用。2007年10月29日，国防科工委与国土资源部签署协议，国土资源部成为资源02B星的主用户。常用的中国卫星常用的中国卫星环境与灾害监测预报小卫星星座A、B星(HJ-1A /1B星)于2008年9月6日上午11点25分在太原卫星发射中心成功发射，HJ-1-A星搭载了CCD相机和超光谱成像仪（HSI），HJ-1-B星搭载了CCD相机和红外相机（IRS）。常用的

10、中国卫星常用的中国卫星资源一号02C卫星（简称ZY-1 02C）于2011年12月22日成功发射。ZY-1 02C卫星重约2100公斤，设计寿命3年，搭载有全色多光谱相机和全色高分辨率相机，主要任务是获取全色和多光谱图像数据，可广泛应用于国土资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生态环境、国家重大工程等领域。资源三号卫星于2012年1月9日成功发射。资源三号卫星重约2650公斤，设计寿命约5年。该卫星的主要任务是长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全国的高分辨率立体影像和多光谱影像，为国土资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设、交通、国家重大工程等领域的应用提供服务。数据源数据

11、源v遥感影像数据遥感影像数据 使用时需要注意的问题 影像的纠正 影像的分辨率 影像的解译特征数据源数据源v实测数据实测数据 实测数据主要指各种野外实验、实地测量所得数据。 使用方式 通过转换输入GIS数据库。 特点 精度较高 现势性较好数据源数据源v统计数据统计数据 统计数据一般都是和一定范围内的统计单元或观测点联系在一起，因此采集这些数据时，要注意包括研究对象的特征值、观测点的几何数据和统计资料的基本统计单元。数据源数据源v共享数据共享数据 数据共享已成为GIS技术的一个重要研究内容，已有数据的共享已成为GIS获取数据的重要来源之一。 对已有数据的采用需注意数据格式的转换和数据精度、可信度的

12、问题。数据源数据源v多媒体数据多媒体数据 声音、录像等多媒体数据的主要功能是辅助GIS的分析和查询。v文本资料数据文本资料数据 文字报告 立法文件数据源数据源v数据源选择时需要考虑的：数据源选择时需要考虑的： 是否能够满足系统功能的要求。 所选数据源是否已有使用经验。 系统成本。数据采集数据采集v概念概念 数据采集就是运用各种技术手段，通过各种渠道收集数据的过程。vGISGIS数据采集数据采集 空间数据的采集 属性数据的采集数据采集数据采集空间数据的采集空间数据的采集v野外数据采集野外数据采集 平板测量 平板测量包括小平板和大平板测量，测量的产品都是纸质地图。 全野外数字测图 全野外数据采集设

13、备是全站仪加电子手簿或电子平板配以相应的采集和编辑软件。 包括数据采集、数据处理和地图数据输出3个阶段。 空间定位测量 GPS、GLONASS、GALILEO、北斗数据采集数据采集空间数据的采集空间数据的采集v地图数字化地图数字化 手扶跟踪数字化 屏幕数字化 扫描矢量化v摄影测量方法摄影测量方法v遥感图像处理遥感图像处理数据采集数据采集属性数据的采集属性数据的采集v属性数据一般采用键盘输入。属性数据一般采用键盘输入。v输入方式输入方式 对照图形直接输入 根据关键字从外部数据库中导入数据编辑数据编辑v图形数据编辑图形数据编辑 叠合比较法 目视检查法 逻辑检查法v属性数据编辑属性数据编辑 逻辑检查

14、 人工校对数据重构数据重构v数据结构转换数据结构转换 矢量向栅格的转换 栅格向矢量的转换v数据格式的转换数据格式的转换 基于转换器的数据融合 基于数据标准的数据融合 基于公共接口的数据融合 基于直接访问的数据融合数据重构数据重构矢量向栅格的转换矢量向栅格的转换数据重构数据重构矢量向栅格的转换矢量向栅格的转换数据重构数据重构矢量向栅格的转换矢量向栅格的转换v矢量向栅格转换处理的根本任务就是把点、线、矢量向栅格转换处理的根本任务就是把点、线、面的矢量数据，转换成对应的栅格数据。这一面的矢量数据，转换成对应的栅格数据。这一过程称为栅格化。过程称为栅格化。v点的栅格化点的栅格化 设矢量坐标点（x,y）

15、，转换后的栅格单元行列值为（I,J），则有式中，表示取整运算，dy和dx分别表示栅格的高和宽。minyyyIdminxxxJd数据重构数据重构矢量向栅格的转换矢量向栅格的转换v线的栅格化线的栅格化 对于一条线段的栅格化，先使用点栅格化的方法，栅格化线段的两个端点，然后再栅格化线段中间的部分。 斜率小于1（JI） 斜率大于1（JE00-Coverage(ArcInfo)v存在的问题存在的问题 数据转换过程复杂 系统内部的数据格式需要公开数据重构数据重构基于数据标准的数据融合基于数据标准的数据融合v这种方法采用一种空间数据的转换标准来实现这种方法采用一种空间数据的转换标准来实现多源多源GISGIS

16、数据的融合。数据的融合。v例子：例子： SDTS(Spatial Data Transformation Standard)v特点特点 能处理多个数据集 转换次数少 系统内部的数据格式不需公开数据重构数据重构基于公共接口的数据融合基于公共接口的数据融合v接口是大家都需要遵守并达成统一的标准，在接口是大家都需要遵守并达成统一的标准，在接口中不仅要考虑数据格式和数据处理，而且接口中不仅要考虑数据格式和数据处理，而且还需要提供对数据处理应采用的协议。各个系还需要提供对数据处理应采用的协议。各个系统通过公共接口相互联系，而且允许各自系统统通过公共接口相互联系，而且允许各自系统内部数据结构和数据处理不相

17、同。内部数据结构和数据处理不相同。v例子：例子： OGC规范v特点特点 独立于具体平台 转换技术高度抽象 数据格式不需公开数据重构数据重构基于直接访问的数据融合基于直接访问的数据融合v直接数据访问指在一个直接数据访问指在一个GISGIS软件中实现对其他软件中实现对其他软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个GISGIS软件存取多种数据格式。软件存取多种数据格式。v例子：例子： GeoMedia数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量的相关概念空间数据质量的相关概念 准确度（accuracy） 准确度是量测值与真值之间的接近程度，可用误差来衡量。

18、 精度（precision） 精度是指对现象描述的详细程度。 不确定性（uncertainty） 不确定性是指对真值的认知或肯定的程度，是更广泛意义上的误差。 GIS的不确定性包括空间位置的不确定性、属性不确定性、时域不确定性、逻辑上的不一致性和数据的不完整性。数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量评价空间数据质量评价评价指标评价指标 完备性 要素、要素属性和要素关系的存在和缺失。 指标：多余：数据集中多余的数据遗漏：数据集中缺少的数据数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量评价空间数据质量评价评价指标评价指标 逻辑一致性 对数据结构、属性及关系的逻辑规则的依附度。 指标

19、：概念一致性：对概念模式规则的符合情况值域一致性：值对值域的符合情况格式一致性：数据存储同数据集的物理结构匹配程度拓扑一致性：数据集拓扑特征编码的准确度数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量评价空间数据质量评价评价指标评价指标 位置准确度 要素位置的准确度。 指标：绝对或客观精度：坐标值与可以接受或真实值的接近程度相对或内在精度：数据集中要素的相对位置和其可以接受或真实的相对位置的接近程度格网数据位置精度：格网数据位置值同可以接受或真实值的接近程度数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量评价空间数据质量评价评价指标评价指标 时间准确度 要素时间属性和时间关系的准确度。 指

20、标：时间量测准确度：时间参照的正确性时间一致性：事件时间排序或时间次序的正确性时间有效性：时间上数据的有效性数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量评价空间数据质量评价评价指标评价指标 专题准确度 定量属性的准确度，定性属性的正确性，要素的分类分级以及其他关系。 指标：分类分级正确性：要素被划分的类别或等级，或者他们的属性与论域（如地表真值或参考数据集）的比较非定量属性准确度：非定量属性的正确性定量属性的准确度：定量属性的正确性对于任意数据质量指标可以根据需要建立其他的具体植被数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量评价空间数据质量评价评价方法评价方法 直接评价方法 直接评

21、价方法是对数据集通过全面检测或抽样检测方式进行评价的方法，又称验收度量。 内部直接评价方法要求对所有数据仅在其内部对数据集进行评价。 外部直接评价方法要求参考外部数据对数据集测试。数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量评价空间数据质量评价评价方法评价方法 间接评价方法 间接评价方法是对数据的来源和质量、生产方法等间接信息进行数据集质量评价的方法，又称预估度量。 间接评价方法仅在直接评价方法不能使用时使用。 间接评价方法有效的情况：使用信息中记录了数据集的用法；数据日志信息记录了有关数据集生产和历史的信息；用途信息描述了数据集生产的用途。数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据

22、的误差空间数据的误差 几何误差 几何误差指空间数据在描述空间实体时，在几何属性上的误差。 属性误差 间隔和比值属性数据误差可以点误差的分析方法进行分析评价。数据质量评价与控制数据质量评价与控制误差类型误差类型具体内容具体内容地形图本身的误差1、地形图的位置误差2、地形图的属性误差3、时间误差4、逻辑不一致误差5、不完整性误差数据转换和处理的误差1、数字化误差2、格式转换误差3、不同GIS系统间数据转换误差应用分析时的误差1、数据层叠加时的冗余多边形2、数据应用时，由应用模型引进的误差地图数字化中的几何误差地图数字化中的几何误差数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量的控制空间数据质量

23、的控制 概念 空间数据质量控制是指在GIS建设和应用过程中，对可能引入误差的步骤和过程加以控制，对这些步骤和过程的一些指标和参数予以规定，对检查出的错误和误差进行修正，以达到提高系统数据质量和应用水平的目的。 需要注意的 在进行空间数据质量控制时，必须明确数据质量是一个相对的概念，除了可度量的空间和属性误差外，许多质量指标是难以确定的，因此空间数据质量控制主要是针对其中可度量和可控制的质量指标而言的。数据质量评价与控制数据质量评价与控制v空间数据质量的控制空间数据质量的控制 方法 传统的手工方法将数字化数据与数据源进行比较 元数据方法通过跟踪元数据了解数据质量的状况和变化 地理相关法用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量数据质量评价与控制数