第五章空间数据采集与处理

第五章空间数据采集与处理第一页，共288页。1.概述1.1数据源分类及其特征1.2空间数据采集与处理的基本流程2第二页，共288页。1.1数据源分类及其特征1.1.1数据源分类1.1.2数据源特征3第三页，共288页。1.1.1GIS数据来源GIS的数据来源非常广泛，可从数据获取方式和数据表现形式两个方面进行GIS数据源分类。4第四页，共288页。GIS的数据来源—数据获取方式①地图数据地图是传统空间数据存储和表达的方式，数据丰富且具有很高的精度。GIS最重要的数据源之一。②遥感影像数据遥感影像数据以其现时性强等诸多优点迅速成为GIS的主要数据源之一。摄影测量技术可从立体像对中获取地形数据，对遥感影像的解译和判读还可得到土地利用类型图、植被覆盖类型等诸多数据信息。5第五页，共288页。③实测数据各种野外、实地测量数据。实测数据具有精度高、现势性强等优点，可根据系统需要灵活地进行补充。④共享数据地理信息系统发展的过程中，产生了大量的数据信息。经过格式转换，许多数据、信息在不同的系统中可重复利用。通信、网络技术的高度发达，为地理信息共享提供高效可行的通道。⑤其他数据通过其他方式获取的数据。6第六页，共288页。GIS的数据来源—表现形式按照数据的表现形式可分为数字化数据多媒体数据文本资料数据。7第七页，共288页。GIS的数据来源—表现形式第一手数据第二手数据非电子数据电子数据1.全站仪、GPS数据2.地球物理、地球化学3.遥感数据1.地图2.专题地图3.统计图表1.平板测量数据2.工程测量数据3.笔记4.航空、遥感相片5.人口普查6.社会经济调查7.各种统计资料1.已建各种数据库2.GIS数据8第八页，共288页。1.1.2GIS数据来源特征5.统计数据1.地图存储介质、现势性、投影转换2.遥感、航空影像数据分辨率、变形规律、纠正、解译特征3.地面测量4.共享数据格式、精度6.多媒体，辅助GIS空间分析和查询GIS空间数据9第九页，共288页。1.2空间数据采集与处理的基本流程不同的数据源，有不同的采集与处理方法，总体上讲，空间数据的采集与处理包含下图所示的基本内容。10第十页，共288页。（1）数据源的选择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。11第十一页，共288页。（2）采集方法的确定地图数据的采集通常采用扫描矢量化的方法；影像数据的采集与处理，已有完整的摄影测量、遥感图像处理的理论与方法；实测数据采集包括平板仪测量，一体化野外数字测图、空间定位测量（如GPS测量）等；统计数据可采用扫描仪输入作为辅助性数据，也可直接用键盘输入；数字化数据通过相应的数据交换方法转换为当前系统可用的数据；多媒体数据通常以数据交换的形式进入系统；文本数据可用键盘直接输入。12第十二页，共288页。（3）数据的编辑与处理不同系统对图形的数学基础、数据结构等有不同的要求，需要进行数学基础、数据结构的转换。根据系统分析功能的要求，需要对数据进行图形拼接、拓扑生成等处理。考虑存储空间和系统运行效率，需要对数据进行一定程度的压缩。13第十三页，共288页。（4）数据质量控制与评价数据采集不可避免地存在各种类型的误差，而且误差会在数据处理及系统的各个环节之中累计和传播。对数据质量的控制和评价是系统有效运行的重要保障和系统分析结果可靠性的前提条件之一。14第十四页，共288页。（5）数据入库数据入库就是按照空间数据管理的要求，把采集和处理的成果数据导入到空间数据库中。15第十五页，共288页。2.数据采集2.1空间数据采集2.2属性数据采集16第十六页，共288页。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。地理信息系统的数据采集工作包括空间数据的采集和属性数据的采集两方面内容。17第十七页，共288页。数据采集在GIS中的地位汽油数据GIS以数据为处理线索硬件∶软件∶数据=1∶2∶718第十八页，共288页。2.1空间数据采集2.1.1野外数据采集2.1.2地图数字化2.1.3摄影测量方法2.1.4遥感图像处理19第十九页，共288页。2.1.1野外数据采集野外数据采集是GIS数据采集的一个基础手段。对于大比例尺的城市地理信息系统而言，野外数据采集更是主要手段。（1）平板测量（2）全野外数字测图（3）空间定位测量20第二十页，共288页。（1）平板测量平板测量获取的是非数字化数据，现在已不是GIS野外数据获取的主要手段。优点：成本低、技术容易掌握。平板仪测量包括小平板测量和大平板测量，测量产品都是纸质地图。一般在野外测量绘制铅笔草图，然后用小笔尖转绘在聚酯薄膜上，再晒成蓝图提供给用户使用。可对铅笔草图进行手扶跟踪或扫描数字化使平板测量结果转变为数字数据。21第二十一页，共288页。（2）全野外数字测图全野外数据采集设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。22第二十二页，共288页。全野外数据采集测量工作包括图根控制测量；测站点的增补；地形碎部点的测量。23第二十三页，共288页。全野外空间数据采集与成图分为数据采集、数据处理和地图数据输出等三个阶段。数据采集是在野外利用全站仪等仪器测量特征点，并计算其坐标，赋予代码，明确点的连接关系和符号化信息。再经编辑、符号化、整饰等成图，通过绘图仪输出或直接存储成电子数据。内业进行数据的图形处理，在人机交互方式下进行图形编辑，生成绘图文件，由绘图仪绘制地图。24第二十四页，共288页。（3）空间定位测量常用的空间定位系统主要有美国的全球定位系统，俄罗斯的GLONASS全球导航卫星系统，欧洲的伽利略导航卫星系统以及我国的北斗导航卫星系统。25第二十五页，共288页。GPS自其建立以来，因其方便快捷和较高的精度，迅速在各个行业和部门得到了广泛的应用。它从一定程度上改变了传统野外测绘的实施方式，并成为GIS数据采集的重要手段。整个GPS系统包括空间卫星、地面控制站和用户接收机三个部分。26第二十六页，共288页。空间卫星由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，它们均匀分布在六个相互夹角为60度的轨道平面内。地面控制系统GPS卫星的地面控制站系统包括位于美国科罗拉多的主控站以及分布全球的三个注入站和五个监测站，实现对GPS卫星运行的监控。GPS信号接收机其任务是捕获GPS卫星发射的信号，并进行处理，根据信号到达接收机的时间，确定接收机到卫星的距离。27第二十七页，共288页。测距交会确定点位是卫星定位测量的基本原理。应用测距后方交会原理，可由三个以上地面已知点（控制站）交会出卫星的位置；利用三个以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置。28第二十八页，共288页。2.1.2地图数字化地图数字化：根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描矢量化的方法，生产出可在计算机上进行存储、处理和分析的数字化数据。矢量电子地图：当纸地图经过计算机图形图像系统光—电转换量化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件。29第二十九页，共288页。（1）手扶跟踪数字化（ManualDigitising）①手扶跟踪数字化仪数字化仪30第三十页，共288页。31第三十一页，共288页。②数字化过程把图件固定在图形输入板上；用鼠标器（游标）输入图幅范围和至少四个控制点的坐标；手扶追踪输入图幅内的各点地物、线地物以及多边形边界的坐标。32第三十二页，共288页。③数字化仪采用的数字化方式

主要包括点方式和流方式A.点方式（PointMode）该方式下当录入人员按下游标(Puck)的按键时，向计算机发送一个点的坐标。输入点状地物要素时必须使用点输入方式；线和多边形地物的录入可以使用点方式，在输入时，可以有选择地输入曲线上的采样点，但采样点必须能够反映曲线的特征。

33第三十三页，共288页。B.流方式（StreamMode）在录入过程中，当录入人员沿着曲线移动游标时，能够自动记录经过点的坐标。采用流方式能够加快线或多边形地物的录入速度，但其采集点的数目要多于点方式，造成数据量过大。其解决方案是对记录的点进行实时采样，即尽管系统接收到了点的坐标，但是可以根据采样原则来确定是否记录该点。34第三十四页，共288页。流方式的两种采样原则a.距离流方式（DistanceStream）该方式是当前接收的点与上一点距离超过一定阈值，才记录该点。该方式容易遗漏曲线拐点，从而使曲线形状失真。

35第三十五页，共288页。b.时间流方式（TimeStream）该方式是按照一定时间间隔对接收的点进行采样。该方式下：当录入曲线比较平滑时，录入人员移动游标比较快，这样记录点的数目少；当曲线比较弯曲时，游标移动较慢，记录点的数目就多。

36第三十六页，共288页。④数字化仪数字化注意事项数字化前确定需要数字化哪些信息，输入哪些图层以及每个图层包含的具体内容。交通图铁路主干铁路、一般铁路、地方支线等公路高速公路、一级、二级……乡村公路等水运航道一级、二级、三级航道……航空国际、国内、地方航线等37第三十七页，共288页。在录入过程中，地图位置发生错动怎么办？数字化过程不可能一次完成，在两次输入之间地图的位置可能相对于数字化板发生错动，这样前后两次录入的坐标就会偏移或旋转。解决办法：在每次录入之前，先输入至少三个定位点（TickMarks），或称为注册点（RegisterPoints），这些点相对于地图的位置是固定的，这样两次输入的内容就可以根据定位点坐标之间的关系进行匹配。

38第三十八页，共288页。⑤数字化录入方式的选择在实际的录入过程中，可以根据不同的录入对象选择不同的录入方式。当录入地块图时，由于其边界多为直线，并且点的数据较少，可以采用点方式录入；当录入交通线时，因为要保证某些特征点位置的准确性，也可以使用点方式；等高线的录入由于数据量大，使用流方式可以加快录入速度。39第三十九页，共288页。（3）扫描矢量化

①扫描仪

②扫描过程

工程扫描仪小型扫描仪40第四十页，共288页。③工作流程41第四十一页，共288页。④MapGIS矢量化操作系统的安装与进入（见后页）矢量化过程中常用的功能键

F5放大屏幕F6移动屏幕F7缩小屏幕F8加点F9退点F11改向F12抓线头矢量化方式

矢量化是把读入的栅格数据通过矢量跟踪转换成矢量数据。有自动矢量化和交互式矢量化两种。高程自动赋值

加高程字段，字段类型必须为浮点型，高版本可以为双精度型。42第四十二页，共288页。MAPGIS系统安装专题在不同的操作系统下，虚拟软狗有不同的安装步骤，主要介绍在win2000/xp下的安装方法。注意：虚拟软狗安装后可能对系统的usb接口有一定的影响，如需要删除软狗则要在安全模式下通过删除硬件方法来进行。1.系统虚拟软狗安装指南43第四十三页，共288页。在控制面板内选择添加新硬件选项，如在XP系统下没有找到添加新硬件选项，则需要点击切换到经典视图：44第四十四页，共288页。45第四十五页，共288页。46第四十六页，共288页。47第四十七页，共288页。48第四十八页，共288页。49第四十九页，共288页。其中选择文件为WIN2K&XP.inf.50第五十页，共288页。安装结束在设备面板内将看到如下设备：SoftEmuDog4MapCAD或SoftEmuDog4MapGis及相应的人机接口设备HID-compliantdevice.51第五十一页，共288页。2.MapGIS系统安装MapGIS可以如一般软件一样按照缺省方式安装。52第五十二页，共288页。MAPGIS系统矢量化指南专题将mapgis安装完成后，桌面上会有MAPGIS66主菜单图标，双击后打开主界面（如图）53第五十三页，共288页。点击系统设置，进行软件的环境设置。54第五十四页，共288页。进入输入编辑子系统。55第五十五页，共288页。从文件菜单中选取打开工程或文件选项，打开光栅文件。（见图）56第五十六页，共288页。57第五十七页，共288页。文件打开后，如界面上的工具与按钮为灰色，你需要用鼠标点击图形界面。58第五十八页，共288页。进行交互式矢量化跟踪等高线59第五十九页，共288页。鼠标点击在等高线上进行自动跟踪。60第六十页，共288页。在矢量化跟踪中各功能键的用法。当一条线结束时，按鼠标右键完成；当跟踪的线不要时可以按ESC键取消。F4键(高程递加)：这个功能是供进行高程线矢量化时，为各条线的高程属性进行赋值时使用的。在设置了高程矢量化参数后，每按一次F4键，当前高程值就递加一个增量。F5键(放大屏幕)：以当前光标为中心放大屏幕内容。F6键(移动屏幕)：以当前光标为中心移动屏幕。F7键(缩小屏幕)：以当前光标为中心缩小屏幕内容。F8键(加点)：用来控制在矢量跟踪过程中需要加点的操作。按一次F8键，就在当前光标处加一点。61第六十一页，共288页。F9键（退点）：用来控制在矢量跟踪过程中需要退点的操作，每按一次F9键，就退一点。有时在手动跟踪过程中，由于注释等的影响，使跟踪发生错误，这时通过按F9键，进行退点操作，消去跟踪错误的点，再通过手动加点跟踪，即可解决。F11键（改向）：用来控制在矢量跟踪过程中改变跟踪方向的操作。按一次F11键，就转到矢量线的另一端进行跟踪。F12键（抓线头）：在矢量化一条线开始或结束时，可用F12功能键来捕捉需相连接的线头。当所跟踪的线为闭合时，你在跟踪结束按右键结束时同时按住Ctrl键，则所画线自动封闭。62第六十二页，共288页。在矢量化过程中要注意及时保存。三个图标从左到右依次为保存点、保存线和保存区。63第六十三页，共288页。编辑线属性结构64第六十四页，共288页。65第六十五页，共288页。66第六十六页，共288页。进行高程的自动赋值

用鼠标拖出一条橡皮线，系统弹出高程设置对话框要求用户设置当前高程、高程增量、高程域名，然后系统将凡与该橡皮线相交的等高线，根据已设置的“当前高程”为基值，自动逐条按“高程增量”递增赋值，原先若有值，则被自动更新高程。

67第六十七页，共288页。设置自动赋值参数。68第六十八页，共288页。自动赋值后的等高线会显示为黄色。69第六十九页，共288页。矢量化生成区域70第七十页，共288页。71第七十一页，共288页。72第七十二页，共288页。73第七十三页，共288页。弧段没有在图形区显示74第七十四页，共288页。75第七十五页，共288页。76第七十六页，共288页。77第七十七页，共288页。78第七十八页，共288页。79第七十九页，共288页。80第八十页，共288页。81第八十一页，共288页。82第八十二页，共288页。83第八十三页，共288页。剪断需要连接的弧段84第八十四页，共288页。弧段上删除点85第八十五页，共288页。弧段删点86第八十六页，共288页。87第八十七页，共288页。弧段节点平差88第八十八页，共288页。错误修改完后再进行一次检查89第八十九页，共288页。90第九十页，共288页。91第九十一页，共288页。弧段上删点处理92第九十二页，共288页。93第九十三页，共288页。94第九十四页，共288页。95第九十五页，共288页。96第九十六页，共288页。97第九十七页，共288页。98第九十八页，共288页。99第九十九页，共288页。文件转换－将MapGIS文件转换为shape文件100第一百页，共288页。打开转换界面101第一百零一页，共288页。102第一百零二页，共288页。103第一百零三页，共288页。104第一百零四页，共288页。105第一百零五页，共288页。（5）两种数字化方法的比较精度自动化程度速度工作量大小106第一百零六页，共288页。2.1.3摄影测量方法摄影测量技术曾在我国基本比例尺地形图生产过程中扮演重要角色，我国绝大部分1:1万和1:5万基本比例尺地形图使用摄影测量方法。随着数字摄影测量技术的推广，在GIS空间数据采集的过程中，摄影测量也起着越来越重要的作用。107第一百零七页，共288页。2.1.4遥感图像处理遥感(RemoteSensing):通过某种传感器装置，在不与研究对象直接接触的情况下，获得其特征信息，并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。108第一百零八页，共288页。遥感技术基础观测电磁波判读和分析地表的目标及现象。地物的电磁波特性:一切物体，由于其种类及环境条件不同，具有反射或辐射不同波长电磁波的特性。109第一百零九页，共288页。水、绿色植被和裸旱地的电磁波反射曲线110第一百一十页，共288页。遥感数据的基本处理流程111第一百一十一页，共288页。2.2属性数据采集2.2.1概念和输入方式2.2.2属性数据的来源2.2.3属性数据的分类2.2.4属性数据的编码112第一百一十二页，共288页。2.2.1概念和输入方式属性数据概念空间实体的特征数据，包括名称、等级、数量、代码等多种形式。属性数据记录方式直接记录在栅格或矢量数据文件中；单独输入数据库存储为属性文件，通过关键码与图形数据相联系。属性数据输入方式对照图形直接输入；预先建立属性表输入属性，或从其它统计数据库中导入属性，然后根据关键字与图形数据自动连接。113第一百一十三页，共288页。2.2.2属性数据的来源（1）社会环境数据包括城市与人口、交通网、行政区划、地名、文化和通信设施五类。可从人口普查办公室、外交部、民政部、国家测绘局，以及林业、文化、教育、卫生、邮政等相关部门获取。114第一百一十四页，共288页。（2）自然环境包括地形数据、海岸及海域数据、水系及流域数据、基础地质数据等。可从国家测绘局、海洋局、水利水电部以及地质、矿产、地震、石油等相关部门和机构获取。115第一百一十五页，共288页。（3）资源与能源包括土地资源相关数据、气候和水热资源相关数据、生物资源相关数据、矿产资源相关数据、海洋资源相关数据等。可从中国科学院、国家测绘局及农、林、气象、水电、海洋等相关部门获取。116第一百一十六页，共288页。2.2.3属性数据的分类空间数据分类概念根据系统的功能及相应的国际、国家和行业空间信息分类规范和标准，将具有不同空间特征和语义的空间要素区别开来的过程。117第一百一十七页，共288页。分类方法线分类法（层次分类法）将分类对象按选定的空间特征和语义信息作为分类划分的基础，逐次地分成相应若干个层级的类目，并排列成一个有层次的，逐级展开的分类体系。同级类之间为并列关系，下级类与上级类间存在隶属关系，同级类不重复、不交叉。118第一百一十八页，共288页。119第一百一十九页，共288页。2.2.4属性数据编码（1）编码概念和原则编码概念确定属性数据代码的方法和过程。代码是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号，是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。编码的直接产物就是代码。120第一百二十页，共288页。编码原则①编码的系统性和科学性；②编码的一致性和唯一性；③编码的标准化和通用性；④编码的简捷性；⑤编码的可扩展性。121第一百二十一页，共288页。（2）编码方案与标准的制定在属性数据分类编码过程中，力求规范化、标准化，有可遵循标准的尽量依标准。122第一百二十二页，共288页。编码标准制定方法列出全部制图对象清单；制定对象分类、分级原则和指标，将制图对象进行分类、分级；拟定分类代码系统；代码及其格式。设定代码使用的字符和数字、码位长度、码位分配等；建立代码和编码对象的对照表。123第一百二十三页，共288页。（3）编码方法层次分类编码法按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码；能明确表示分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。124第一百二十四页，共288页。河流类型的层次分类编码方案125第一百二十五页，共288页。多源分类编码法（独立分类编码法）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；各位数字代码之间没有隶属关系。该编码方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。126第一百二十六页，共288页。如某河流为常年河、通航、河流主流长度为15km，宽度为18m，河流深度为7m，则该河流编码为？127第一百二十七页，共288页。重庆市地质灾害信息管理系统编码代码长度共20位第一段代码6位数前2位表示省市，如50表示重庆市；中间2位表示市辖区县类型，如01表示市辖区、02表示市辖县；后2位表示市辖区、县统一编码（01－99）.第二段代码3位数，表示县以下行政单位。001－099表示街道办事处100－199表示镇200－399表示乡400－599表示政企合一单位（如林场，农场等）128第一百二十八页，共288页。第三段代码3位（001－999）表示地质灾害个体按所属县级行政区划统一编码。第四段代码4位，表示地质灾害类型前3位表示一级分类，如崩塌876，滑坡877，泥石流879，塌陷、坍塌844、地裂缝845；后1位表示二级分类，如滑坡按组成物质分类有黄土滑坡1，粘土滑坡2，碎屑滑坡3，基岩滑坡4。129第一百二十九页，共288页。第五段代码4位第1位按照灾害发生年限分段编码，如古滑坡（1900年以前发生）为1，老滑坡（1901－1970年发生）为2，新滑坡（1971－现今）为3，发展中滑坡为4；第2位按灾害规模分级编码第3位按灾害危险程度分级编码第4位按防治措施和紧迫程度分类编码130第一百三十页，共288页。3数据编辑3.1图形数据编辑3.2属性数据编辑131第一百三十一页，共288页。3.1图形数据编辑3.1.1主要数字化错误3.1.2对错误进行检查的主要方法3.1.3地理信息系统主要的图形编辑功能132第一百三十二页，共288页。3.1.1主要数字化错误空间数据采集过程中，人为因素是造成图形数据错误的主要原因。主要数字化错误线条连接过头线条连接不及伪节点（PseudoNode）悬挂节点（DanglingNode）碎屑多边形(SliverPolygon)不正规的多边形（WeirdPolygon）133第一百三十三页，共288页。134第一百三十四页，共288页。伪节点（PseudoNode）当一条线没有一次录入完毕时，就会产生伪结点。伪节点使一条完整的线变成两段。悬挂节点（DanglingNode）当一个节点只与一条线相连接，那么该节点称为悬挂节点。悬挂节点有过头和不及、多边形不封闭、节点不重合等几种情形。135第一百三十五页，共288页。碎屑多边形、条带多边形(SliverPolygon)前后两次录入同一条线的位置不可能完全一致，就会产生碎屑多边形，即由于重复录入而引起。当用不同比例尺的地图进行数据更新时也可能产生。不正规多边形（WeirdPolygon）在输入线的过程中，点的次序倒置或者位置不准确会引起不正规的多边形。在进行拓扑生成时，会产生碎屑多边形。136第一百三十六页，共288页。3.1.2对错误进行检查的主要方法叠合比较法目视检查法逻辑检查法137第一百三十七页，共288页。叠合比较法

把成果数据打印在透明材料上，然后与原图叠合在一起，在透光桌上仔细的观察和比较。该法是空间数据数字化正确与否的最佳检核方法，对于空间数据的比例尺不准确和空间数据的变形马上可以观察出来。138第一百三十八页，共288页。目视检查法在屏幕上用目视检查的方法，检查一些明显的数字化误差与错误。逻辑检查法

根据数据拓扑一致性进行检验，如将弧段连成多边形，数字化节点误差的检查等。139第一百三十九页，共288页。3.1.3地理信息系统主要的图形编辑功能MapGIS软件图形编辑功能点编辑140第一百四十页，共288页。线编辑141第一百四十一页，共288页。区（面）编辑142第一百四十二页，共288页。3.2属性数据编辑3.2.1属性数据校核的主要内容3.2.2属性数据错误检查的主要方法143第一百四十三页，共288页。3.2.1属性数据校核的主要内容属性数据校核内容（1）属性数据与空间数据是否正确关联，标识码是否唯一，不含空值。（2）属性数据是否准确，属性数据的值是否超过其取值范围。144第一百四十四页，共288页。3.2.2属性数据错误检查的主要方法（1）利用逻辑检查，检查属性数据的值是否超过其取值范围，属性数据之间或属性数据与地理实体之间是否有荒谬的组合。（2）把属性数据打印出来进行人工校对。145第一百四十五页，共288页。4.数学基础变换4.1几何纠正4.2坐标变换4.3栅格数据重采样146第一百四十六页，共288页。4.1几何纠正4.1.1需进行几何纠正的原因4.1.2地形图的纠正4.1.3遥感影像的纠正147第一百四十七页，共288页。4.1.1需进行几何纠正的原因（1）地形图的实际尺寸发生变形；（2）在扫描过程中，工作人员的操作产生一定的误差，如扫描时地形图或遥感影像没被压紧、产生斜置或扫描参数的设置不恰当等；（3）遥感影像本身存在着几何变形；148第一百四十八页，共288页。（4）地图图幅的投影与其它资料的投影不同，或需将遥感影像的中心投影或多中心投影转换为正射投影等。（5）扫描时受扫描仪幅面大小影响，将一幅地形图或遥感影像分几块扫描使地形图或遥感影像在拼接时难以保证精度。149第一百四十九页，共288页。对扫描得到的图像进行纠正，主要是建立要纠正的图像与标准的地形图或地形图的理论数值或纠正过的正射影像之间的变换关系，消除各类图形的变形误差。目前主要变换函数有仿射变换、双线性变换、平方变换、双平方变换、立方变换和四阶多项式变换。150第一百五十页，共288页。4.1.2地形图的纠正四点纠正法逐网格纠正法151第一百五十一页，共288页。四点纠正法根据选定的数学变换函数，输入需纠正地形图的图幅行、列号、地形图的比例尺、图幅名称等，生成标准图廓;分别采集四个图廓控制点坐标完成。152第一百五十二页，共288页。逐网格纠正法在四点纠正法不能满足精度要求的情况下采用。该方法和四点纠正法的不同点在于采样点数目不同，它是逐方里网进行。具体采点时，一般先采源点（需纠正的地形图），后采目标点（标准图廓），先采图廓点和控制点，后采方里网点。153第一百五十三页，共288页。4.1.3遥感影像的纠正遥感影像的纠正，一般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点。154第一百五十四页，共288页。具体采点时，先采源点（影像），后采目标点（地形图）。选点时，选点需均匀分布，点不能太多。否则不但不能保证精度，反而会使影像产生变形。选点时，点位应选由人工建筑构成的并且不会移动的地物点，如渠或道路交叉点、桥梁等，尽量不要选河床易变动的河流交叉点，以免点的移位影响配准精度。155第一百五十五页，共288页。156第一百五十六页，共288页。4.2坐标变换4.2.1投影变换4.2.2仿射变换4.2.3相似变换4.2.4橡皮拉伸4.2.5坐标变换的地理意义157第一百五十七页，共288页。在GIS空间数据的采集、处理和输出等过程中都进行着空间坐标变换。坐标变换：将地理实体在一个坐标系中的坐标（x，y）通过某种对应法则转换成另一个坐标系中的坐标（X，Y）的过程。158第一百五十八页，共288页。4.2.1投影变换投影变换必须已知变换前后的两个空间参考的投影参数，然后利用投影公式的正解和反解算法，推算变化前后两个空间参考系之间点的一一对应函数关系。投影变换是坐标变换中精度最高的变换方法。159第一百五十九页，共288页。4.2.2仿射变换在不同的方向上进行不同的压缩和扩张，可以将球变为椭球，将正方形变为平行四边形。160第一百六十页，共288页。仿射变换要求最少三个位移关联点。161第一百六十一页，共288页。4.2.3相似变换由一个图形变换为另一个图形,在改变的过程中保持形状不变(大小可以改变)。在二维坐标变换过程中，经常遇到的是平移、旋转和缩放三种基本的相似变换操作。162第一百六十二页，共288页。图形的平移163第一百六十三页，共288页。图形的旋转164第一百六十四页，共288页。图形的缩放165第一百六十五页，共288页。4.2.4橡皮拉伸通过坐标几何纠正来修正缺陷。主要针对几何变形，通常发生在原图上。如下图所示，原图层（实心线）被纠正成更精确的目标（虚线）。166第一百六十六页，共288页。4.2.5坐标变换的地理意义实现地图的数学法则坐标变换是将地球球面上的地理对象表示在平面上的数学基础。对地图进行数字化时必须将这种数学法则反映到数字地图中。实现由设备坐标（数字化仪坐标和栅格图像坐标）到现实世界坐标（实际地理坐标）的转换167第一百六十七页，共288页。控制数据采集的精度由控制点建立的坐标转换公式实际上是一组回归方程，通过在图面上均匀选取适当数目的控制点，并精确地输入控制点的实际地理坐标，可以提高回归方程的拟合精度，从而根据需要进一步控制数字化的精度。168第一百六十八页，共288页。实现多图幅拼接或不同比例尺间地图的匹配当需要对多幅地图进行数字化时，如果在多幅地图之间或在不同比例尺地图之间建立了一个统一的坐标系，并在每一幅地图上都输入一定数量的控制点（至少四个）及相应地理坐标，则经由控制点拟合的坐标转换公式，将所有图幅的数字化仪平面坐标转换成统一坐标系中的坐标，这样就使图幅拼接或不同比例尺地图间的匹配成为可能。169第一百六十九页，共288页。4.3栅格数据重采样（略）最邻近像元法双线性插值法双三次卷积法170第一百七十页，共288页。5.数据重构5.1数据结构转换5.2数据格式转换171第一百七十一页，共288页。5.1数据结构转换5.1.1矢量数据向栅格数据的转换5.1.2栅格数据向矢量数据的转换172第一百七十二页，共288页。5.1.1矢量数据向栅格数据的转换矢量结构与栅格结构的相互转换是地理信息系统的基本功能之一，目前已经发展了许多高效的转换算法。173第一百七十三页，共288页。点状实体只是坐标精度变换问题，不存在太大的技术问题。线实体把序列中坐标对变为栅格行列坐标以及在坐标点之间插满一系列栅格点，这容易由两点式直线方程得到；同时线实体的转换与将多边形边界表示为矢量结构相似。我们主要探讨多边形数据结构的转换。174第一百七十四页，共288页。主要方法

①

内部点扩散法

②

复数积分法

③

射线法

④

扫描法175第一百七十五页，共288页。方法原理对每个面域多边形分别选择一个内部点(种子点)；从内部点（种子点）开始，向其八个方向的邻点扩散，分别判断这八个点是否在多边形边界上：如在边界上，则将该栅格点不作为种子点；如不在边界上，则将该栅格点作为新的种子点。新种子点与原种子点一起进行新的扩散运算；重复上述过程直到所有种子点填满该多边形并遇到边界为止。①内部点扩散法176第一百七十六页，共288页。方法缺点扩散算法程序设计比较复杂，需要在栅格阵列中进行搜索，占用内存很大。当栅格尺寸取得不合理（过大）时，某些复杂图形(如狭长多边形)的两条边界落在同一个或相邻的两个栅格内，会造成多边形不连通。177第一百七十七页，共288页。②复数积分法

判别方法由待判点对每个多边形的封闭边界计算复数积分，对某个多边形，如果积分值为2r，则该待判点属于此多边形，赋以多边形编号，否则在此多边形外部，不属于该多边形。缺点复数积分算法涉及许多乘除运算，运算时间很长，难以在比较低档次的计算机上采用。

178第一百七十八页，共288页。③射线法

由待判点向图外某点引射线，判断该射线与某多边形所有边界相交的总次数，如相交偶数次，则待判点在该多边形的外部，如为奇数次，则待判点在该多边形内部。

射线与多边形边界相交时，有一些特殊情况会影响交点的个数，必须予以排除。（见后图）179第一百七十九页，共288页。射线方法的特殊情况180第一百八十页，共288页。④扫描法

方法原理射线算法的改进，将射线改为沿栅格阵列列或行方向扫描线，判断与射线算法相似。优点扫描法省去计算射线与多边形边界交点的大量运算，大大提高效率。

181第一百八十一页，共288页。5.1.2栅格数据向矢量数据的转换栅格向矢量转换的目的将栅格数据分析的结果通过矢量绘图装置输出；为了数据压缩的需要，将大量的面状栅格数据转换为由少量数据表示的多边形的边界；为了能将自动扫描仪获得的栅格数据加入矢量形式的数据库。182第一百八十二页，共288页。多边形栅格格式向矢量格式转换就是提取以相同的编号的栅格集合表示的多边形区域的边界和边界的拓扑关系，并表示由多个小直线段组成的矢量格式边界线的过程。183第一百八十三页，共288页。184第一百八十四页，共288页。栅格数据到矢量数据转换的一般过程二值化二值图像的预处理细化追踪拓扑化去除多余点及曲线圆滑185第一百八十五页，共288页。（1）二值化

扫描后的图像以不同灰度级（0-255）存储，为了进行栅格数据矢量化的转换，需压缩为两级(0和1)，即二值化。二值化的关键是在灰度级的最大和最小值之间选取一个阈值，当灰度级小于阈值时，取值为0，当灰度级大于阈值时，取值为1。186第一百八十六页，共288页。在扫描图比较清晰时阈值可根据经验进行人工设定。当扫描图不清晰时，需由灰度级直方图来确定阈值，其方法为：设M为灰度级数，Pk为第k级的灰度的概率，nk为某一灰度级的出现次数，n为像元总数，则有：Pk＝nk/n

k＝1，…，M187第一百八十七页，共288页。对于地图，通常在灰度级直方图上出现两个峰值(见下图)，取波谷处的灰度级为阈值，二值化的效果较好。188第一百八十八页，共288页。（2）二值图像的预处理对于扫描输入的图幅，由于原稿不干净等原因，总会出现一些飞白、污点、线划边缘凹凸不平等。除了依靠图像编辑功能进行人机交互处理外，还可以通过一些算法来进行处理。如用3×3的象素矩阵，规定各种情况的处理原则。（见下图）189第一百八十九页，共288页。（3）细化

将二值图像像元阵列逐步剥除轮廓边缘的点，使之成为线划宽度只有一个像元的骨架图形。细化后的图形骨架既保留了原图形的绝大部分特征，又便于下一步的跟踪处理。细化的基本过程(1)确定需细化的像元集合；(2)移去不是骨架的像元；(3)重复，直到仅剩骨架像元。190第一百九十页，共288页。经典的细化算法是通过3×3的像元组来确定细化。基本原理：在3×3的像元组中，凡是去掉后不会影响原栅格影像拓扑连通性的像元都应该去掉，反之，则应保留。3×3的像元共有28即256种情况，但经过旋转，去除相同情况，共有51种情况，其中只有一部分是可以将中心点剥去的，如下图中的(1)、(2)是可剥去的，而(3)、(4)的中心点是不可剥去的。通过对每个像元点经过如此反复处理，最后可得到应保留的骨架像元。191第一百九十一页，共288页。

如果是对扫描后的地图图像进行细化处理，应符合下列基本要求：保持原线划的连续性；线宽只为一个像元；细划后的骨架应是原线划的中心线；保持图形的原有特征。192第一百九十二页，共288页。（4）追踪细化后的二值图像形成骨架图，追踪就是把骨架转换为矢量图形的坐标序列。其基本步骤为：1.从左向右，从上向下搜索线划起始点，并记下坐标。2.朝该点的8个方向追踪点，若没有，则本条线的追踪结束，转向步骤1进行下条线的追踪；否则记下坐标。3.把搜索点移到新取的点上，转向步骤2。其中需要注意的是，已追踪点应作标记，防止重复追踪。193第一百九十三页，共288页。（5）拓扑化进行拓扑化需找出线的端点、结点以及孤立点。孤立点：8邻域中没有为1的像元。如图中1。端点：8邻域中只有一个为1的像元。如图中2。结点：8邻域中有三个或三个以上为1的像元。如图中3。在追踪时加上这些信息后，就可形成结点和孤段，就可用矢量数据的自动拓扑方法进行拓扑化。194第一百九十四页，共288页。（6）去除多余点及曲线圆滑搜索是逐个栅格进行，必须去除由此造成的多余点记录以减少冗余。搜索结果曲线由于栅格精度的限制可能不够圆滑，需要采用一定的插补算法进行光滑处理。195第一百九十五页，共288页。5.2数据格式转换5.2.1数据交换模式5.2.2数据转换类型5.2.3数据转换途径196第一百九十六页，共288页。GIS软件的多样性，每种GIS软件都有自已特定的数据模型，造成数据存储格式和结构的不同。如ARC/INFO(ARCGIS)是一种基于显式地描述空间地理实体的全拓扑关系的地理信息系统，各种要素的拓扑关系，如节点与弧的连接关系、面与面的邻接关系等都显式地存放在相应的属性表上。MapInfo是以实体结构为基础的地理信息系统，在它的各种要素属性表上并不存放任何拓扑关系信息。197第一百九十七页，共288页。目前不同GIS软件系统使用的空间数据格式主要有:ESRI公司的ARC/INFOCoverage、ArcShapeFile、EOO格式;Autodesk公司的DXF和DWG格式;MapInfo公司的MIF格式;Intergraph公司的DGN格式等。198第一百九十八页，共288页。5.2.1数据交换模式外部数据交换模式直接数据访问模式数据互操作模式空间数据共享平台模式199第一百九十九页，共288页。外部数据交换模式在具体应用中更具可操作性和现实性，与现实的技术、资金条件更相符。数据转换可直接利用软件商提供的交换文件(如DXF，MIF，E00等)；采用中介文件转换方式在数据加工平台软件支持下，把空间数据连同属性数据按自定义的格式输出为一文本文件，作为中介文件；在GIS平台下开发数据接口程序，读入该文件，自动生成基础地理信息系统支持的数据格式。200第二百页，共288页。5.2.2数据转换类型数据转换的内容包括空间数据、属性数据、拓扑信息以及相应的元数据和数据描述信息。根据数据转换的程度、数据分层和编码对应情况,数据转换可以分为三类。201第二百零一页，共288页。分层和编码原则都不同的数据转换在数据转换过程中，系统最大限度地保证空间数据和属性数据的转入，并把相应的分层和编码转换过来。分层不同，编码原则相同的数据转换两者数据编码原则是一致的，为空间数据和数据描述信息的相互转换提供了有利条件。分层不同，编码方案完全一致的数据转换除描述信息外，两者数据质量和数据情况完全一致。202第二百零二页，共288页。5.2.3数据转换途径（1）外部数据交换方式（2）标准空间数据交换标准方式（3）空间数据的互操作方式203第二百零三页，共288页。（1）外部数据交换方式目前空间转换的主要方式主要GIS软件的交换格式ArcInfo的EOOMapInfo的MIFAutoCAD的DXF204第二百零四页，共288页。205第二百零五页，共288页。MapGIS－Mapinfo－ArcGIS的转换该方式存在主要问题数据转换过程复杂，转换次数频繁；数据信息易损失；系统内部的数据格式需要公开。206第二百零六页，共288页。（2）标准空间数据交换标准方式该方式采用空间数据的转换标准实现多源GIS数据格式的转换。207第二百零七页，共288页。美国国家空间数据协会(NSDI)制定了统一的空间数据转换规范SDTS(即SpatialDataTransformationStandard)根据SDTS，许多GIS软件提供标准的空间数据交换格式，如ARC/INFO的SDTSIMPORT和SDTSEXPORT模块等可供其他系统调用。208第二百零八页，共288页。该方式优点能处理多个数据集，转换次数少；系统内部数据格式不需公开。209第二百零九页，共288页。（3）空间数据的互操作方式该方式为基于公共接口的数据融合模式。接口相当于一种规程，是大家都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，还要提供对数据处理采用的协议;各个系统通过公共接口相互联系，允许各自系统内部数据结构和数据处理各不相同。210第二百一十页，共288页。211第二百一十一页，共288页。OGC(OpenGISConsortium)为数据互操作制定统一的规范。根据规范，提供数据源的软件为数据服务器(DataServers)，使用数据的软件为数据客户(DataClients);数据客户使用某种数据的过程就是发出数据请求，由数据服务器提供服务的过程，其最终目的是使数据客户能读取任意数据服务器提供的空间数据。212第二百一十二页，共288页。OpenGIS思想将空间数据转换变成一次转换或者不进行转换，实现不同GIS软件系统之间空间数据的互操作。213第二百一十三页，共288页。直接数据访问指在一个GIS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GIS软件存取多种数据格式。214第二百一十四页，共288页。215第二百一十五页，共288页。6.图形拼接6.1图幅数据边缘匹配的原因6.2图幅数据边缘匹配的步骤216第二百一十六页，共288页。6.1图幅数据边缘匹配的原因原图数字化误差，同一实体线段或弧段的坐标数据不能相互衔接；坐标系统、编码方式等不统一。217第二百一十七页，共288页。6.2图幅数据边缘匹配的步骤（1）逻辑一致性处理人工操作失误，两相邻图幅的空间数据库在接合处出现逻辑裂隙如一个多边形在一幅图层中具有属性A，而在另一幅图层中属性为B。使用交互编辑方法，使两相邻图斑的属性相同，取得逻辑一致性。218第二百一十八页，共288页。（2）识别和检索相邻图幅图幅数据编号方法编号有2位，十位数指示图幅的横向顺序，个位数指示纵向顺序，并记录图幅的长宽标准尺寸。219第二百一十九页，共288页。识别相邻图幅方法横向：十位数编号相同的图幅；纵向：个位数编号相同的图幅。220第二百二十页，共288页。图幅检索提取图幅边界2cm范围内的数据作为匹配和处理的目标；图幅内空间实体的坐标数据已进行过投影转换。221第二百二十一页，共288页。（3）相邻图幅边界点坐标数据匹配采用追踪拼接法进行边界点坐标数据匹配。相邻图幅边界两条线段或弧段的左右码各自相同或相反；相邻图幅同名边界点坐标在某一允许值范围内(如±0.5mm)。222第二百二十二页，共288页。（4）相同属性多边形公共边界删除将相同属性两个或多个相邻图斑组合成一个图斑，即消除公共边界，并对共同属性进行合并。223第二百二十三页，共288页。224第二百二十四页，共288页。7.拓扑生成7.1点线拓扑关系的建立7.2多边形拓扑关系的建立7.3网络拓扑关系的建立225第二百二十五页，共288页。7.1点线拓扑关系的建立在图形采集和编辑中点线拓扑关系的实时建立226第二百二十六页，共288页。图形采集与编辑之后，系统自动建立拓扑关系原理与前面方法一样，只是在全部数据完成后进行。227第二百二十七页，共288页。7.2多边形拓扑关系的建立三种类型的多边形独立多边形具有公共边界的简单多边形嵌套多边形（内岛）228第二百二十八页，共288页。简单多边形的自动生成步骤节点匹配（Snap）229第二百二十九页，共288页。建立节点－弧段拓扑关系在节点匹配的基础上，对产生的节点进行编号，并产生两个文件表，一个记录弧段两端的节点，另一个记录节点所关联的弧段。230第二百三十页，共288页。多边形的自动生成实质：建立多边形与弧段的关系，并将弧段关联的左右多边形填入弧段文件中。首先将所有弧段的左、右多边形都置为空，并将已建立的节点－弧段拓扑关系中各个节点所关联的弧段按方位角大小排序。方位角：从x轴按逆时针方向量至节点与它相邻的该弧段上后一个（或前一个）顶点连线的夹角。231第二百三十一页，共288页。建立多边形拓扑关系的算法从弧段文件中得到第一条弧段，以该弧段为起始弧段，并以顺时针方向为搜索方向若起终点号相同，则这是一条单封闭弧段；否则根据前进方向的节点号在节点－弧段拓扑关系表中搜索下一个待连接的弧段。与每个节点有关的弧段都已按方位角大小排过序，则下一个待连接的弧段就是它的后续弧段。232第二百三十二页，共288页。以A4为起始弧段（N4－N3）；A4，A6，A2待连接弧段为A6（N2－N3）；A6，A5，A3待连接弧段为A5（N2－N4）。233第二百三十三页，共288页。7.3网络拓扑关系的建立在输入道路、水系、管网、通讯线路等信息时，为进行流量、连通性、最佳线路分析，需要确定实体间的连接关系。网络拓扑关系的建立可由GIS软件自动完成节点与弧段之间的拓扑关系。234第二百三十四页，共288页。在一些特殊情况下，两条相互交叉的弧段在交点处不一定需要节点，如道路交通中的立交桥，在平面上相交，但实际上不连通，这时需要手工修改，将在交叉处连通的节点删除。235第二百三十五页，共288页。8.数据压缩8.1数据压缩概念8.2栅格数据压缩8.3矢量数据压缩236第二百三十六页，共288页。8.1数据压缩概念数据压缩从数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定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。压缩比表示曲线信息载量减少的程度。设曲线的原点序A:|A1,A2,A3……Am|

数据压缩处理后新子序A’:|A1,A2,A3……An|

压缩比a为237第二百三十七页，共288页。8.2栅格数据压缩见前面介绍的栅格数据编码（略）游程长度编码链式编码块状编码四叉树编码238第二百三十八页，共288页。8.3矢量数据的压缩矢量数据压缩目的删除冗余数据，减少数据的存贮量，节省存贮空间；加快后继处理的速度。矢量数据压缩内容在不扰乱拓扑关系的前提下，对采样点数据进行合理的抽稀；对矢量坐标数据重新进行编码，以减少所需要的存储空间。下面简单介绍几种常用的矢量数据的压缩算法以及它们之间的异同点。239第二百三十九页，共288页。（1）道格拉斯—普克法(Douglas—Peucker)

基本思路：对每一条曲线的首末点虚连一条直线，求所有点与直线的距离，并找出最大距离值dmax，用dmax与限差D相比：

若dmax＜D，这条曲线上的中间点全部舍去；若dmax≥D，保留dmax对应的坐标点，并以该点为界，把曲线分为两部分，对这两部分重复使用该方法。240第二百四十页，共288页。（2）垂距法基本思路：每次顺序取曲线上的三个点，计算中间点与其它两点连线的垂线距离d，并与限差D比较。若d＜D，则中间点去掉；若d≥D，则中间点保留。然后顺序取下三个点继续处理，直到这条线结束。

241第二百四十一页，共288页。（3）间隔取点法该方法每隔K个点取一点，或舍去那些离已选点比规定距离（临界值）更近的点，但首、末点一定要保留。该法可大量压缩数字化仪用连续方法获取的点列中的点和曲率显著变化的点，但不一定能恰当地保留方向上曲率显著变化的点。242第二百四十二页，共288页。(4)几种方法的比较

通过分析可以发现，大多数情况下道格拉斯—普克法的压缩算法较好，但必须在对整条曲线数字化完成后才能进行，且计算量较大；垂距法算法简单，速度快，但有时会将曲线的弯曲极值点p值去掉而失真；间隔取点法以前应用较广，现在应用较少。243第二百四十三页，共288页。9.数据质量评价与控制9.1空间数据质量相关概念9.2空间数据质量问题的来源9.3常见空间数据的误差分析9.4空间数据质量控制方法244第二百四十四页，共288页。9.1空间数据质量相关概念（1）空间数据质量空间数据质量：空间数据在表达其空间位置、专题特征和时间信息时所能够达到的准确性、一致性、完整性及它们之间统一性的程度。通常用空间数据的误差来度量。245第二百四十五页，共288页。GIS数据质量研究目的建立一套空间数据的分析和处理的体系。包括误差源的确定、误差的鉴别和度量方法、误差传播的模型、控制和削弱误差的方法等，使未来的GIS在提供产品的同时，附带提供产品的质量指标，即建立GIS产品的合格证制度。246第二百四十六页，共288页。从应用角度可把GIS数据质量的研究分为正演和反演两大问题。正演问题：当GIS录入数据的误差和各种操作中引入的误差已知时，计算GIS最终生成产品的误差大小的过程。反演问题：根据用户对GIS产品所提出的误差限值要求，确定GIS录入数据的质量。

247第二百四十七页，共288页。（2）与空间数据质量相关的几个基本概念准确性（Accuracy）

准确性即一个记录值（测量或观察值）与它的真实值之间的接近程度。精度（Precision）即对现象描述的详细程度。248第二百四十八页，共288页。误差（Error）误差反映数据与真实值或者大家公认的真值之间的差异。误差研究包括四个方面：位置误差；属性误差；位置与属性误差之间的关系以及误差的传播规律。249第二百四十九页，共288页。不确定性（Uncertainty）

不确定性是关于空间过程和特征不能被准确确定的程度，是自然界各种空间现象自身固有的属性。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、逻辑不一致性及数据不完整性等五个方面。250第二百五十页，共288页。空间位置的不确定性：GIS中某一被描述物体与其地面上真实物体位置上的差别；属性不确定性：某一物体在GIS中被描述的属性与其真实的属性之差别；时域不确定性：在描述地理现象时，时间描述上的差错；逻辑不一致性：数据结构内部的不一致性，尤其是指拓扑逻辑上的不一致性；数据不完整性：对于给定的目标，GIS没有尽可能完全地表达该物体。251第二百五十一页，共288页。9.2空间数据质量问题的来源（1）空间现象自身存在的不稳定性（2）空间现象的表达

（3）空间数据处理中的误差（4）空间数据使用中的误差252第二百五十二页，共288页。（1）空间现象自身存在的不稳定性空间数据质量问题首先来源于空间现象自身存在的不稳定性。空间上的不确定性：在空间位置分布上的不确定性变化；时间上的不确定性：在发生时间段上的游移性；属性上的不确定性：属性类型划分的多样性，非数值型属性值表达的不精确性。

253第二百五十三页，共288页。（2）空间现象的表达数据采集、制图过程中采用的测量方法以及量测精度的选择等受到人类自身的认识和表达的影响，通过它们生成的数据都有可能出现误差。受人类认知和表达水平的限制而产生的误差有以下四个方面：概念与定义测量表达方式物理介质的变化254第二百五十四页，共288页。①概念与定义在某些学科领域中，许多概念还没有取得一致性的认识，即使是同一领域的专家，他们对同一种具有空间特征变量的认识也可能有很大的差异。变量概念理解的不一致性必然导致数据测量误差的产生。②测量用于获取各种原始数据的各种测量仪器的精度不同或者测量人员设计与选取的精度不同会导致误差的产生。255第二百五十五页，共288页。③表达方式地理空间实体采用点、线、面和体的数据形式描述。某特定实体以何种图形要素或要素组合来表达取决于实体自身的地理特征以及用户的特殊要求，因此，必然存在图形表达的合理性问题。不合理的表达必然导致误差的产生。256第二百五十六页，共288页。④物理介质的变化多数空间数据来源于纸质地图，纸地图上的各种线划要素会随时间的延续而发生一定的变化，以这些纸质地图作为源数据所生成的数据也就具有误差。257第二百五十七页，共288页。（3）空间数据处理中的误差空间数据处理中的误差主要有以下十个方面：投影变换：在不同投影形式下，地理特征的位置、面积和方向的表现会有差异。地图数字化和扫描后的矢量化处理：数字化过程采点的位置精度、空间分辨率、属性赋值等都可能出现误差。数据格式转换：在矢量格式和栅格格式之间的数据格式转换中，数据所表达的空间特征的位置具有差异性。258第二百五十八页，共288页。数据抽象：在对数据进行的聚类、归并、合并等操作时产生的误差。建立拓扑关系：拓扑过程中伴随有数据所表达的空间特征的位置坐标的变化。数据层的匹配：在多层数据面匹配的过程中存在空间位移，导致误差。数据叠加操作和更新：数据在进行叠加运算以及数据更新时，会产生空间位置和属性值的差异。

259第二百五十九页，共288页。数据集成处理：在来源不同、类型不同的各种数据集的相互操作过程中所产生的误差。数据的可视化表达：数据在可视化表达过程中为适应视觉效果，需对数据的空间特征位置、注记等进行调整，由此产生数据表达上的误差。数据处理过程中误差的传递和扩散：在数据处理的各个过程中，误差是累积和扩散的，前一过程的累积误差可能成为下一个阶段的误差起源，从而导致新的误差的产生。260第二百六十页，共288页。（4）空间数据使用中的误差在空间数据使用的过程中的误差主要包括两个方面：一是对数据的解释过程，二是缺少文档。解释过程产生的误差：对于同一种空间数据来说，不同用户对它内容的解释和理解可能不同，导致误差产生。缺少文档造成的误差：缺少对某一地区不同来源的空间数据的说明，如缺少投影类型、数据定义等描述信息，这样往往导致数据用户对数据的随意性使用而使误差扩散。261第二百六十一页，共288页。数据处理过程误差来源数据搜集1.野外测量误差：仪器误差、记录误差2.遥感数据误差：辐射和几何纠正误差、信息提取误差3.地图数据误差：原始数据误差、坐标转换、制图综合及印刷数据输入1.数字化误差：仪器误差、操作误差2.不同系统格式转换误差：栅格-矢量转换、三角网-等值线转换数据存储1.数值精度不够2.空间精度不够：每个格网点太大、地图最小制图单元太大数据处理1.分类间隔不合理2.多层数据叠合引起的误差传播：插值误差、多源数据综合分析误差3.比例尺太小引起的误差数据输出1.输出设备不精确引起的误差2.输出的媒介不稳定造成的误差数据使用1.对数据所包含的信息的误解2.对数据信息使用不当262第二百六十二页，共288页。9.3常见空间数据的误差分析（1）数据误差类型空间数据误差主要有几何误差、属性误差、时间误差和逻辑误差四大类。其中属性误差和时间误差与普通信息系统中的误差概念一致，几何误差是GIS所特有，而几何误差、属性误差和时间误差都会造成逻辑误差。263第二百六十三页，共288页。①逻辑误差检查逻辑误差，有助于发现不完整的数据和其他三类误差。对数据进行质量控制或质量保证或质量评价，一般先从数据的逻辑性检查入手。

264第二百六十四页，共288页。一般情况下，桥或停车场等与道路是相接的，如果数据库中只有桥或停车场，而没有与道路相连，则说明道路数据被遗漏，使数据不完整。265第二百六十五页，共288页。空间数据的几何误差引起的逻辑误差。266第二百六十六页，共288页。空间数据