08地理GIS0405的课件知识

§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KU41KU31KU21KU11KU42KU32KU22KU12KU43KU33KU23KU13KU44KU34KU24KU14KU45KU35KU25KU15图库中空间数据组织管理DB图幅1图幅i……图层1……图层L图层i类型1类型2类型K目标1，目标2，…，目标N目标1，目标2，…，目标M……空间数据的分幅分层组织管理目标=点x,y+属性线x1,y1x2,y2…xn,yn坐标串多边形坐标串1…坐标串2…坐标串m空间分幅属性分层时间分段可视化泉州市交通旅游图layer1layer2layern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：①列出对象清单②指定分类③拟定分类代码系统④设定代码及其格式⑤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。特征码制图要素名称6境界61行政区划界6101国界61011

界桩61020未定国界61030省、自治区、直辖市返回标志编号分类ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ12通航河不通航河123常年河时令河消失河123平原河过渡河山地河多源综合编码法标志编号分类ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ123456树状河平行河筛状河辐射河扇形河迷宫河1234567主(要河)流∶一级支流∶二级三级四级五级六级七级多源综合编码法标志编号分类ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ12345河长：一组—1公里以下二组—2公里以下三组—5公里以下四组—10公里以下五组—10公里以上12345678河宽：一组—5～10米二组—10～20米三组—20～30米四组—30～60米五组—60～120米六组—120～300米七组—300～500米八组—500米以上多源综合编码法标志编号分类ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ1234567河流间的最短距离50米50～100米100～200米200～400米400～500米500～1000米1000～2000米12345弯曲度：2.5公里弯曲深度宽度>40>50>50>40>50>75>25>50>75>25>50>100<25>75>150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12.MPJ区文件WP线文件WL点文件WT1数据组织管理1.WP2.WPn.WP1.WL2.WLn.WL1.WL2.WLn.WL0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P68③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；①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①目读法：②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④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。②手扶数字化仪或屏幕跟踪数字化：③扫描数字化：④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V1V2V3V4V5V6V3V1V4V5V6AAABBBCCAAABBBCC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ABC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+a10x2y+a11xy+a12y+a13x3+a14x2+a15x+a16ABDC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351030v1UAv2v35.05.05.05.05.05.03.33.35.05.05.03.35.05.05.05.05.05.04.44.25.04.64.63.95.05.04.23.35.05.05.05.0P1=35/33.2=1.054;P2=35/29.2=1.1986;P3=9.9/11.8=0.839554.44.254.6533.25.35.34.64.45.34.83.63.05.35.34.53.45.35.35.34.55.55.14.64.05.35.13.53.75.55.24.53.35.55.54.94.5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P1441、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