第五講空間數(shù)據(jù)的采集

第五講空間數(shù)據(jù)的采集現(xiàn)實世界文字報告、遙感圖象等數(shù)字化儀掃描儀解析測圖儀鍵盤等編輯、接邊、分層、圖形與屬性連接、加注記等空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源?如何采集?質(zhì)量如何?內(nèi)容5.1空間數(shù)據(jù)采集在GIS中的地位5.2空間數(shù)據(jù)采集的主要內(nèi)容與任務(wù)5.3GIS的數(shù)據(jù)來源5.4空間數(shù)據(jù)采集5.5采集過程中常出現(xiàn)的誤差和錯誤5.1空間數(shù)據(jù)采集在GIS中的地位空間數(shù)據(jù)的采集是指將非數(shù)字化形式的各種信息通過某種方法數(shù)字化，并經(jīng)過編輯處理，變成系統(tǒng)可以存儲管理和分析的形式。空間數(shù)據(jù)的采集主要包括屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)的采集對于屬性數(shù)據(jù)的采集經(jīng)常是通過鍵盤直接輸入；圖形數(shù)據(jù)的采集實際上就是圖形數(shù)字化的過程。GIS的核心是地理數(shù)據(jù)庫，建立gis的第一步就是對有關(guān)空間實體的幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行合理的組織，形成地理數(shù)據(jù)庫，這個過程也就是gis的數(shù)據(jù)采集。地理信息系統(tǒng)的價值及其功能在很大程度上取決于系統(tǒng)內(nèi)所包含的地理空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容與質(zhì)量以數(shù)據(jù)為處理線索硬件∶軟件∶數(shù)據(jù)=1∶2∶7汽油數(shù)據(jù)GIS技術(shù)數(shù)據(jù)核心數(shù)據(jù)是GIS的血液數(shù)字線劃數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)數(shù)字高程模型地物的屬性數(shù)據(jù)5.2空間數(shù)據(jù)采集的主要內(nèi)容與任務(wù)主要內(nèi)容空間圖形數(shù)據(jù)的采集非空間屬性數(shù)據(jù)的采集空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的連接主要任務(wù)將現(xiàn)有的地圖、外業(yè)觀測成果、航空像片、遙感圖片數(shù)據(jù)、文本資料等轉(zhuǎn)換成GIS可以接受的數(shù)字形式數(shù)據(jù)庫入庫之前進行驗證、修改、編輯等處理，保證數(shù)據(jù)在內(nèi)容和邏輯上的一致性不同的數(shù)據(jù)來源要用到不同的設(shè)備和方法數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換裝載數(shù)據(jù)處理：幾何糾正、圖幅拼接、拓撲生成等5.3GIS數(shù)據(jù)來源統(tǒng)計數(shù)據(jù)地圖存儲介質(zhì)、現(xiàn)勢性、投影轉(zhuǎn)換遙感、航空影象和數(shù)據(jù)分辨率、變形規(guī)律、糾正、解譯特征地面測量數(shù)字數(shù)據(jù)格式、精度多媒體，輔助GIS空間分析和查詢GIS空間數(shù)據(jù)GIS數(shù)據(jù)可以概括為五類數(shù)字線劃圖（DLG,DigitalLineGraph）數(shù)字正射影像（DOM,DigitalOrthographMap）數(shù)字高程模型（DEM,DigitalElevationModel）數(shù)字柵格地圖（DRG,DigitalRasterGraph）地物的屬性數(shù)據(jù)（Attribute）空間數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)（Metadata）４D產(chǎn)品數(shù)據(jù)源分類圖形圖像數(shù)據(jù)：地圖工程圖規(guī)劃圖照片航空與遙感影像等文字數(shù)據(jù)：調(diào)查報告文件統(tǒng)計數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)野外調(diào)查的原始記錄等第一手數(shù)據(jù)第二手數(shù)據(jù)非電子數(shù)據(jù)電子數(shù)據(jù)全站儀、GPS數(shù)據(jù)地球物理、地球化學(xué)遙感數(shù)據(jù)地圖專題地圖統(tǒng)計圖表平板測量數(shù)據(jù)工程測量數(shù)據(jù)筆記航空、遙感相片人口普查社會經(jīng)濟調(diào)查各種統(tǒng)計資料已建各種數(shù)據(jù)庫GIS數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)初步處理1）已有電子數(shù)據(jù)-----2）紙質(zhì)地圖-----------3）遙感數(shù)據(jù)-----------4）實地勘測數(shù)據(jù)-----5）其他統(tǒng)計資料及文本數(shù)據(jù)-----數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換手扶跟蹤數(shù)字化、掃描矢量化、鼠標(biāo)錄入遙感解譯GPS定位儀等儀器測量鍵盤錄入地圖是重要的信息源。這不僅是因為地圖的內(nèi)容直觀與豐富，而且是由于在地理信息系統(tǒng)誕生以前，地圖是表示空間與非空間信息強有力的手段，從某種意義上說，一冊完備的專題地圖集是一個很好的人工操作地理信息系統(tǒng)。遙感影像是地理信息系統(tǒng)中一個極其重要的數(shù)據(jù)源。它具有下列一些特點：①能取得大面積、綜合的信息；②速度快；③降低數(shù)據(jù)儲存冗余和不連續(xù)性；④能提供各類專題所需要的信息。文字數(shù)據(jù)主要用來描述空間對象的屬性，比如人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟數(shù)據(jù)、土壤成份、環(huán)境數(shù)據(jù)確定應(yīng)用哪些類型的數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)的功能所確定的。例如要建立一個土地的適宜性和承載力的信息系統(tǒng)，所需要的數(shù)據(jù)有地形、土壤類型、降雨、地下水位、運輸條件等。5.4空間數(shù)據(jù)采集GIS需要輸入兩方面的數(shù)據(jù)，即圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)。為此需進行三方面的工作，即圖形數(shù)據(jù)的采集、屬性數(shù)據(jù)的采集和圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接。圖形數(shù)據(jù)的采集（一）、手工鍵盤輸入1輸入矢量數(shù)據(jù)

輸入坐標(biāo)值2輸入柵格數(shù)據(jù)按行列號輸入各象元的屬性輸入方法簡單，對設(shè)備要求低效率低，工作煩瑣（二）、手扶跟蹤數(shù)字化儀輸入手扶跟蹤數(shù)字化儀,根據(jù)其采集數(shù)據(jù)的方式分為機械式、超聲波式和全電子式三種,其中全電子式數(shù)字化儀精度最高，應(yīng)用最廣。按照其數(shù)字化版面的大小可分為A0、A1、A2、A3、A4等。

圖形數(shù)據(jù)的采集數(shù)字化過程把待數(shù)字化的圖件固定在圖形輸入板上，首先用鼠標(biāo)器輸入圖幅范圍和至少四個控制點的坐標(biāo)，隨后即可輸入圖幅內(nèi)各點、曲線的坐標(biāo)。通過數(shù)字化儀采集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量小，數(shù)據(jù)處理的軟件也比較完備，但由于數(shù)字化的速度比較慢，工作量大，自動化程度低，數(shù)字化的精度與作業(yè)員的操作有很大關(guān)系，所以，目前很多單位在大批量數(shù)字化時，已不再采用它。（三）、掃描儀輸入掃描儀簡介掃描儀是直接把圖形(如地形圖)和圖象(如遙感影象、照片)掃描輸入到計算機中，以象素信息進行存儲表示的設(shè)備。按其所支持的顏色分類，可分為單色掃描儀和彩色掃描儀；按所采用的固態(tài)器件又分為電荷耦合器件(CCD)掃描儀、MOS電路掃描儀、緊貼型掃描儀等；按掃描寬度和操作方式分為大型掃描儀、臺式掃描儀和手動式掃描儀。掃描儀的分辨率是指在原稿的單位長度(英寸)上取樣的點數(shù)，單位是dpi，常用的分辨率有300-1000dpi之間。掃描圖象的分辨率越高，所需的存儲空間就越大?，F(xiàn)在多數(shù)掃描儀都提供了可選擇分辨率的功能。對于復(fù)雜圖象，可選用較高的分辨率；對于較簡單的圖象，就選擇較低的分辨率。

圖形數(shù)據(jù)的采集小型掃描儀工程掃描儀主要工具是掃描儀和矢量化軟件掃描儀分為柵格掃描儀和矢量掃描儀

1、柵格掃描儀法掃描得到的是柵格數(shù)據(jù)，從柵格圖象中提取點、線、面及文字信息，這一過程包括去除噪音、線的細化等。此后的處理需借助人機交互實現(xiàn)，如斷線的連接、屬性碼的添加等，此類處理俗稱“抬頭數(shù)字化”。

紙地圖

掃描轉(zhuǎn)換

拼接子圖塊

裁剪地圖

矢量圖編輯

矢量圖合成

圖像處理矢量化

屏幕跟蹤矢量化流程：準(zhǔn)備掃描圖像柵格圖像配準(zhǔn)新建數(shù)字化圖層屏幕跟蹤矢量化地圖選擇投影和單位輸入控制點編輯控制點掃描過程掃描時，必須先進行掃描參數(shù)的設(shè)置（具體掃描界面如圖5-3所示），包括：a、掃描模式的設(shè)置，（分二值、灰度、彩色），對地形圖的掃描一般采用二值掃描，或灰度掃描。對彩色航片或衛(wèi)片采用彩色掃描，對黑白航片或衛(wèi)片采用灰度掃描。b、掃描分辨率的設(shè)置，根據(jù)掃描要求，對地形圖的掃描一般采用300dpi或更高的分辨率。c、針對一些特殊的需要，還可以調(diào)整亮度、對比度、色調(diào)、GAMMA曲線等。d、設(shè)定掃描范圍。通過掃描獲得的是柵格數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量比較大。如一張地形圖采用300dpi灰度掃描其數(shù)據(jù)量就有20兆左右。除此之外，掃描獲得的數(shù)據(jù)還存在著噪聲和中間色調(diào)像元的處理問題。噪聲是指不屬于地圖內(nèi)容的斑點污漬和其它模糊不清的東西形成的像元灰度值。噪音范圍很廣，沒有簡單有效的方法能加以完全消除，有的軟件能去除一些小的臟點，但有些地圖內(nèi)容如小數(shù)點等和小的臟點很難區(qū)分。對于中間色調(diào)像元，則可以通過選擇合適的閾值選用一些軟件如Photoshop等來處理。一般對獲得的柵格數(shù)據(jù)還要進行一些后續(xù)處理如圖象糾正、矢量化掃描輸入因其輸入速度快、不受人為因素的影響、操作簡單而越來越受到大家的歡迎，再加之計算機運算速度、存儲容量的提高和矢量化軟件的踴躍出現(xiàn)，使得掃描輸入已成為圖形數(shù)據(jù)輸入的主要方法。

全自動矢量化半自動矢量化（交互式）手工式AutoCAD環(huán)境下的數(shù)字化方法調(diào)入圖象用CAD點、線工具跟蹤圖象中需要數(shù)字化的邊界分層數(shù)字化所有需要的信息將圖形文件予以保存作業(yè)質(zhì)量有所提高，提高工作效率，降低了勞動強度

掃描數(shù)字化界面(1)掃描數(shù)字化界面(2)2、矢量掃描儀法是實現(xiàn)直接跟蹤掃描原圖上的曲線，并直接產(chǎn)生矢量數(shù)據(jù)。目前以激光方式為主，作業(yè)員用光標(biāo)引導(dǎo)激光束到被數(shù)字化的曲線上，激光束自動沿線跟蹤，碰到線交叉處或端點時，自動停止移動。這種方法數(shù)字化精度高，數(shù)據(jù)量小，但對原圖件要求高，設(shè)備也相對昂貴。（四）、解析測圖法輸入

由航空或航天立體象對重建三維立體模型，測量地面三維坐標(biāo)，并傳輸?shù)接嬎銠C。目前，解析測圖法已發(fā)展至全數(shù)字測圖階段圖形數(shù)據(jù)的采集1）平板儀（經(jīng)緯儀）測量采用平板儀或經(jīng)緯儀到野外進行測量是最傳統(tǒng)的野外測量方法、儀器成本低產(chǎn)品是紙質(zhì)（模擬）地形圖，即非數(shù)字形式野外勞動強度大、工作效率不高、圖形描繪質(zhì)量因人而異要轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式必須采用數(shù)字化的方式進行野外數(shù)據(jù)采集平板儀測量2）全站儀測量是電子經(jīng)緯儀和測距儀的集成，得到數(shù)字形式的方位角、距離或三維坐標(biāo)作業(yè)靈活、精度高作業(yè)形式全站儀+與電子手簿：野外采集數(shù)據(jù)點、繪草圖，室內(nèi)進行數(shù)據(jù)導(dǎo)入、圖形編輯電子平板：是平板儀的電子形式，野外即測即所得，可以及時了解測繪的正確與否

野外數(shù)據(jù)采集3）GPS測量GPS的基本概念全球定位系統(tǒng)（GPS），有美國海軍于1973年開始實施，并于20世紀90年代開始使用由三部分組成：空間部分、控制部分和用戶部分空間部分：包括衛(wèi)星和在佛羅里達州Canaeral海岬攜載衛(wèi)星升空的德而塔火箭；衛(wèi)星系統(tǒng)24顆衛(wèi)星組成，高度為20183KM，分布在6個軌道面上，軌道面之間的夾角為60度，并且與赤道面的交角為55度，以保證可以覆蓋極地地區(qū)GPS衛(wèi)星群

野外數(shù)據(jù)采集攝影測量1）攝影測量學(xué)(Photogrammetry）

概念：對研究的對象進行攝影，根據(jù)所獲得的構(gòu)像信息，從幾何方面和物理方面加以分析研究，從而對所攝對象的本質(zhì)提供各種資料的一門學(xué)科研究內(nèi)容獲取被研究物體的影像單張或多張像片處理的理論、方法、設(shè)備和技術(shù)如何用圖形、圖像或數(shù)字形式將所測得的成果表示出來任務(wù)測制各種比例尺的地形圖建立地形數(shù)據(jù)庫，為各種GIS和LIS提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2）攝影測量分類（按處理技術(shù)手段）模擬攝影測量：利用模擬儀器完成攝影測量工作，制作模擬地形圖解析攝影測量：利用解析儀器*（精密立體測圖儀）完成攝影測量工作，生產(chǎn)數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型數(shù)字攝影測量：利用計算機完成攝影測量工作，輸出結(jié)果也是數(shù)字線劃圖、數(shù)字高程模型、以及數(shù)字正射影像影像數(shù)據(jù)可見像片數(shù)字影像雷達影像衛(wèi)星遙感影像研究對象宇宙天體地球表面工業(yè)產(chǎn)品人體……正射影像圖目視產(chǎn)品地形圖剖面圖專題地圖……數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)字地面模型數(shù)字景像數(shù)字地圖數(shù)字景觀……數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)字地面模型數(shù)字景觀數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)字地面模型數(shù)字景觀改造自然航空、近景、顯微遙感、航天、地面解析、數(shù)字攝影數(shù)字圖像處理圖形影像輸出3）攝影測量處理流程1）遙感（Remote

Sensing）的定義從廣義上說，泛指一切無接觸的遠距離探測，包括對電磁場、力場、機械波（聲波、地震波）等的探測從狹義上說，遙感是借助對電磁波敏感的儀器

，從遠處（不與探測目標(biāo)相接觸）記錄目標(biāo)物對電磁波的輻射、反射、散射等信息，通過分析，揭示出目標(biāo)物的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)

遙感圖像處理2）遙感分類根據(jù)運載工具不同，遙感可分為：航天遙感、航空遙感、近地遙感、地面遙感根據(jù)輻射源不同，遙感方式又可分為：主動式和被動式遙感按電磁波的波譜范圍，遙感可分為：紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感、多譜段遙感按應(yīng)用領(lǐng)域或?qū)ｎ}，遙感還可分為：環(huán)境遙感、大氣遙感、資源遙感、海洋遙感、地質(zhì)遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感等航空、航天遙感示意圖

3）遙感技術(shù)系統(tǒng)由遙感平臺、遙感器、信息傳輸接收裝置以及數(shù)字或圖像處理設(shè)備等及其技術(shù)組成4）遙感技術(shù)優(yōu)勢①視域廣闊，監(jiān)測范圍最大可覆蓋整個地球②可瞬時成像、實時傳輸、快速處理，有助于迅速獲取信息和實施動態(tài)監(jiān)測③遙感影像形象逼真，信息豐富，可進行定性、定量分析和量測④可利用不同目標(biāo)物對不同波段電磁波的穿透或反射特性來認識目標(biāo)物⑤加寬了人眼所能觀測的光譜范圍，從可見光到紫外和紅外波段多光譜衛(wèi)星傳感器獲得的全球天然彩色圖像5）遙感數(shù)據(jù)類型(主要)目前，已有美國、法國、日本、硬度等國發(fā)射了陸地衛(wèi)星，我過已發(fā)射了國土資源普查衛(wèi)星、與巴西合作美國陸地衛(wèi)星（Landsat）,1972.7.23、1975.1.22、1978.3.5簡稱Landsat-1、2、3號MSS多光譜掃描儀分辨率79*79、周期18天Landsat-4(1982)、5(1984),專題制圖儀（TM）、分辨率30*30、周期16天美國諾阿氣象衛(wèi)星的甚高分辨率輻射儀法國SPORT衛(wèi)星數(shù)據(jù)，SPORT-1(1986)、SPORT-2(1990)SPORT-3(1993)、SPORT-4(1998)，高分辨率可見光傳感器（HRV）,分辨率10*10（全色）、20*20（分色綠、紅、紅外）、周期26天，同一地區(qū)的成像周期為（3.7-2.4天），SPORT-5(分辨率為5M、10M)日本地球資源衛(wèi)星(JERS),JERS-1(1992),合成孔徑雷達（SAR）、分辨率18M印度遙感衛(wèi)星（IRS）,IRS-1A(1988),IRS(1991),周期22天歐洲遙感衛(wèi)星（ERS）數(shù)據(jù)，ERS-1(1991),7種傳感器，其中合成孔徑雷達用于土地利用/土地覆蓋調(diào)查，ERS-2（1995）美國商用通訊衛(wèi)星QUICKBIRD（快鳥）（2001.10）,分辨率達0.61M衛(wèi)星傳感器空間分辨率重訪周期主要用處美國陸地衛(wèi)星LandsatTM30m熱紅外120m16天水深、水色、葉綠素、植物長勢、土壤和植物水分、云及地表溫度、巖石類型美國氣象衛(wèi)星NOVAA-AVHRR1.1km0.5天植物、云、冰雪、大氣及地表溫度法國SPOT衛(wèi)星SPOT-HRV可見光10m紅外20m26局部2-3天水色、植被狀況、植物長勢、制圖美國QiuckBird全色1-0.61m多光譜4-2.5m94.4分制圖、農(nóng)業(yè)、城市規(guī)劃、氣象、軍事歐洲遙感衛(wèi)星ERS-SAR25m用于土地利用/土地覆蓋調(diào)查……………………6）遙感圖像處理系統(tǒng)目前國內(nèi)外流行的遙感圖像處理軟件有ERDASIMAGINE、ENVI、PCI、TITANImage、ImageXuiteRS、Matlab遙感圖象處理系統(tǒng)的功能包括文件管理、圖像編輯、圖像瀏覽、圖像的幾何處理、圖像增強、圖像濾波、圖像運算、圖像統(tǒng)計、圖像分類、圖像變換、圖像融合、遙感圖像制圖7）遙感與GIS集成與相互作用RS與GIS的集成可用于全球環(huán)境變化監(jiān)測、空間數(shù)據(jù)自動更新遙感與GIS系統(tǒng)集成的角度看，可分無縫集成、整體集成從數(shù)據(jù)相互利用的角度看，遙感與GIS結(jié)合（相互作用）主要有五個層次用戶界面圖形與圖像與屬性處理空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)圖形、圖像、屬性數(shù)據(jù)庫用戶界面遙感圖象處理圖形與屬性數(shù)據(jù)處理圖形數(shù)據(jù)文件屬性數(shù)據(jù)庫影像數(shù)據(jù)文件RS與GIS無縫集成RS與GIS整體集成級別遙感GIS方式與作用低級遙感或正射影像GISDOM作為GIS的一個基礎(chǔ)層與矢量GIS線劃圖疊加、進行幾何糾正遙感GISGIS數(shù)據(jù)作為輔助信息為遙感監(jiān)督分類提供訓(xùn)練樣區(qū)遙感或航空影像GISGIS數(shù)據(jù)輔助識別線目標(biāo)或人工地物遙感或航空影像GIS利用遙感或數(shù)字攝影測量技術(shù)對GIS數(shù)據(jù)進行采集和更新高級遙感GIS遙感與GIS數(shù)據(jù)進行聯(lián)合空間分析例如洪水淹沒計算、水稻估產(chǎn)遙感與GIS的結(jié)合層次圖像解譯遙感影象的信息，要進入GIS，很重要的一步就是圖像解譯：從圖像中提取有用信息的過程。對圖像進行解譯，是一項涉及諸多內(nèi)容的復(fù)雜過程。這些內(nèi)容包括：研究地理區(qū)域的一般知識；掌握影像分析的經(jīng)驗和技能；對影像特征的深入理解。有時，在圖象解譯之前，還會對其進行圖象增強處理。圖像解譯過程一般是建立在對圖像及其解譯區(qū)域進行系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)之上，具體包括圖象的成像原理、圖象的成像時間、圖象的解譯標(biāo)志、成像地區(qū)的地理特征、地圖、植被、氣候?qū)W以及區(qū)域內(nèi)有關(guān)人類活動的各種信息。遙感圖象的解譯標(biāo)志很多，包括圖象的色調(diào)或色彩、大小、形狀、紋理、陰影、位置及地物之間的相互關(guān)系等。色調(diào)被認為是最基本的因素，因為沒有色調(diào)變化，物體就不能被識別。大小、形狀和紋理較復(fù)雜，需要進行個體特征的分析和解譯。而陰影、類型、位置和相互關(guān)系則最為復(fù)雜，涉及特征間的相關(guān)關(guān)系。影像分析是一個不斷重復(fù)的過程，其中要對各種地物類型的信息以及信息之間的相關(guān)關(guān)系進行周密調(diào)查，收集資料、檢驗假說、作出解譯并不斷修正錯誤，才能最終得出正確的結(jié)果。遙感圖象的解譯有目視判讀和計算機自動解譯兩種方法，其中，自動解譯又可分為監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類兩種。（五）、已有數(shù)字形式空間數(shù)據(jù)的錄入

遙感數(shù)據(jù)其他與GIS數(shù)據(jù)庫不兼容的數(shù)字化信息圖形數(shù)據(jù)的采集

屬性(Attribute)數(shù)據(jù)：空間實體的特征數(shù)據(jù)，一般包括名稱、等級、數(shù)量、代碼等多種形式。

它是描述地理實體的社會、經(jīng)濟或其它專題數(shù)據(jù)。其表達方式是字符串、各種代碼或統(tǒng)計數(shù)值等。屬性數(shù)據(jù)是對地理實體的詳細描述，在GIS數(shù)據(jù)中占有很大比重，是GIS處理的主要對象，它為管理、規(guī)劃與決策提供充分的參考信息。

屬性(Attribute)數(shù)據(jù)的采集屬性數(shù)據(jù)的存在方式直接記錄在柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中單獨輸入數(shù)據(jù)庫存儲，通過關(guān)鍵字（ID碼）與圖形數(shù)據(jù)聯(lián)系屬性數(shù)據(jù)輸入方式一般采用鍵盤輸入對照圖形輸入預(yù)先建立屬性表輸入屬性數(shù)據(jù)，然后根據(jù)關(guān)鍵字與圖形數(shù)據(jù)自動關(guān)聯(lián)

國家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)規(guī)范在“專業(yè)數(shù)據(jù)分類和數(shù)據(jù)項目建議總表”中，將數(shù)據(jù)分為社會環(huán)境、自然環(huán)境和資源與能源三大類共14小項，并規(guī)定了每項數(shù)據(jù)的內(nèi)容及基本數(shù)據(jù)來源。數(shù)據(jù)采集常用設(shè)備定位設(shè)備野外測量：大平板、全站儀、GPS、移動測繪系統(tǒng)特點：精度高、效率較低適合范圍：小范圍GIS數(shù)據(jù)采集或局部數(shù)據(jù)更新數(shù)字化設(shè)備數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、攝影測量設(shè)備特點：范圍大，速度快使用范圍：大面積GIS數(shù)據(jù)采集、資源普查等數(shù)字化儀掃描儀數(shù)字攝影測量工作站數(shù)據(jù)源與相應(yīng)設(shè)備地圖地面測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計資料航空、遙感文字數(shù)據(jù)多媒體坐標(biāo)幾何數(shù)字化儀掃描儀攝影測量系統(tǒng)鍵盤空間數(shù)據(jù)庫編輯處理數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)采集方案隨機采樣系統(tǒng)采樣系統(tǒng)隨機采樣可變系統(tǒng)采樣蔟聚采樣斷面采樣等高線采樣空間數(shù)據(jù)的采集流程計劃調(diào)查編輯處理評價準(zhǔn)備收集數(shù)字化幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接為了把空間實體的幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，必須在幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間有一公共標(biāo)識符。標(biāo)識符可以在輸入幾何數(shù)據(jù)或?qū)傩詳?shù)據(jù)時手工輸入，也可以由系統(tǒng)自動生成(如用順序號代表標(biāo)識符)。只有當(dāng)幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)有一共同的數(shù)據(jù)項時，才能將幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)自動地連接起來；當(dāng)幾何數(shù)據(jù)或?qū)傩詳?shù)據(jù)沒有公共標(biāo)識碼時，只有通過人機交互的方法，如選取一個空間實體，再指定其對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)表來確定兩者之間的關(guān)系，同時自動生成公共標(biāo)識碼。圖幅數(shù)據(jù)幾何糾正YaO‘X’Y‘XObθx=A1x’+A2y’+ay=B1x’+B2y’+b變換參數(shù)A1，A2，a,B1，B2，b5.5采集過程中常出現(xiàn)的誤差和錯誤空間數(shù)據(jù)編輯的必要性修正數(shù)據(jù)輸入錯誤維護數(shù)據(jù)的完整性和一致性更新地理信息空間數(shù)據(jù)的編輯與處理的主要內(nèi)容誤差或錯誤的檢查與編輯圖象糾正數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換地圖投影轉(zhuǎn)換圖象解譯圖幅拼接誤差或錯誤的檢查與編輯通過矢量數(shù)字化或掃描數(shù)字化所獲取的原始空間數(shù)據(jù)，都不可避免的存在著錯誤或誤差，屬性數(shù)據(jù)在建庫輸入時，也難免會存在錯誤，所以，對圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行一定的檢查、編輯是很有必要的。圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的誤差主要包括以下幾個方面：數(shù)據(jù)不完整、重復(fù)空間數(shù)據(jù)位置不正確空間數(shù)據(jù)比例尺不準(zhǔn)確空間數(shù)據(jù)變形幾何和屬性連接有誤屬性數(shù)據(jù)不完整

數(shù)字化誤差常見誤差類型(a)實際地物(b)不及(c)過頭偽節(jié)點多邊形不封閉接點不重合(a)正常多邊形(b)不正規(guī)多邊形圖幅拼接（邊界匹配）在相鄰圖幅的邊緣部分，由于原圖本身的數(shù)字化誤差，使得同一實體的線段或弧段的坐標(biāo)數(shù)據(jù)不能相互銜接，或是由于坐標(biāo)系統(tǒng)、編碼方式等不統(tǒng)一，需進行圖幅數(shù)據(jù)邊緣匹配處理。圖幅的拼接總是在相鄰兩圖幅之間進行的。要將相鄰兩圖幅之間的數(shù)據(jù)集中起來，就要求相同實體的線段或弧的坐標(biāo)數(shù)據(jù)相互銜接，也要求同一實體的屬性碼相同，因此必須進行圖幅數(shù)據(jù)邊緣匹配處理。圖幅接邊誤差圖幅接邊誤差方法：第一種方法是小心地修改空間數(shù)據(jù)庫中點和矢量的坐標(biāo)，以維護數(shù)據(jù)庫的連續(xù)性；第二種方法是先對準(zhǔn)兩幅圖的一條邊緣線，然后再小心地調(diào)整其它線段使其取得連續(xù)。圖幅接邊步驟：邊界匹配（edgematch）圖幅接邊(mapjoin)邊界融合（dissolve）數(shù)字化邊界調(diào)整為發(fā)現(xiàn)并有效消除誤差，一般采用如下方法進行檢查：1、疊合比較法。是空間數(shù)據(jù)數(shù)字化正確與否的最佳檢核方法，按與原圖相同的比例尺用把數(shù)字化的內(nèi)容繪在透明材料上，然后與原圖疊合在一起，在透光桌上仔細的觀察和比較。2、目視檢查法。指在屏幕上用目視檢查的方法，檢查一些明顯的數(shù)字化誤差與錯誤，如上圖所示，包括線段過長或過短、多邊形的重疊和裂口、線段的斷裂等；3、邏輯檢查法。如根據(jù)數(shù)據(jù)拓撲一致性進行檢驗，將弧段連成多邊形，進行數(shù)字化誤差的檢查。有許多軟件已能自動進行多邊形結(jié)點的自動平差。另外，對屬性數(shù)據(jù)的檢查一般也最先用這種方法，檢查屬性數(shù)據(jù)的值是否超過其取值范圍。屬性數(shù)據(jù)之間或?qū)傩詳?shù)據(jù)與地理實體之間是否有荒謬的組合。糾正對于空間數(shù)據(jù)的不完整或位置的誤差，主要是利用GIS的圖形編輯功能，如刪除（目標(biāo)、屬性、坐標(biāo)），修改（平移、拷貝、連接、分裂、合并、整飾），插入等進行處理。對空間數(shù)據(jù)比例尺的不準(zhǔn)確和變形，可以通過比例變換和糾正來處理。

誤差修正一般過程：設(shè)定容許值連接接點重建拓撲關(guān)系點編輯線編輯面編輯目標(biāo)編輯刪除移動拷貝旋轉(zhuǎn)追加水平對齊垂直對齊刪除移動拷貝追加加接點移動接點旋轉(zhuǎn)（改向）剪斷光滑求平行線弧段加點弧段刪點弧段移點刪除弧段移動弧段插入弧段剪斷弧段刪除目標(biāo)旋轉(zhuǎn)目標(biāo)拷貝目標(biāo)移動目標(biāo)放大目標(biāo)縮小目標(biāo)開窗口圖像糾正糾正的必要性：由于如下原因，使掃描得到的地形圖數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)存在變形，必須加以糾正。（此處的圖象主要指通過掃描得到的地形圖和遙感影象）1、由于受地形圖介質(zhì)及存放條件等因素的影響，使地形圖的實際尺寸發(fā)生變形；2、在掃描過程中，工作人員的操作會產(chǎn)生一定的誤差，如掃描時地形圖或遙感影象沒被壓緊、產(chǎn)生斜置或掃描參數(shù)的設(shè)置等因素都會使被掃入的地形圖或遙感影象產(chǎn)生變形，直接影響掃描質(zhì)量和精度；3、由于遙感影象本身就存在著幾何變形；4、由于所需地圖圖幅的投影與資料的投影不同，或需將遙感影象的中心投影或多中心投影轉(zhuǎn)換為正射投影等。5、由于掃描時，受掃描儀幅面大小的影響，有時需將一幅地形圖或遙感影象分成幾塊掃描，這樣會使地形圖或遙感影象在拼接時難以保證精度。糾正的實質(zhì)：主要是建立要糾正的圖象與標(biāo)準(zhǔn)的地形圖或地形圖的理論數(shù)值或糾正過的正射影象之間的變換關(guān)系主要方法：目前，主要的變換函數(shù)有：仿射變換、雙線性變換、平方變換、雙平方變換、立方變換、四階多項式變換等具體采用哪一種，則要根據(jù)糾正圖象的變形情況、所在區(qū)域的地理特征及所選點數(shù)來決定。地形圖和遙感影象的糾正過程及具體步驟：1、地形圖的糾正對地形圖的糾正，一般采用四點糾正法或逐網(wǎng)格糾正法。四點糾正法：一般是根據(jù)選定的數(shù)學(xué)變換函數(shù)，輸入需糾正地形圖的圖幅行、列號、地形圖的比例尺、圖幅名稱等，生成標(biāo)準(zhǔn)圖廓，分別采集四個圖廓控制點坐標(biāo)來完成。逐網(wǎng)格糾正法：是在四點糾正法不能滿足精度要求的情況下采用的。這種方法和四點糾正法的不同點就在于采樣點數(shù)目的不同，它是逐方里網(wǎng)進行的，也就是說，對每一個方里網(wǎng)，都要采點。具體采點時，一般要先采源點（需糾正的地形圖），后采目標(biāo)點（標(biāo)準(zhǔn)圖廓），先采圖廓點和控制點，后采方里網(wǎng)點。

2、遙感影象的糾正遙感影象的糾正，一般選用和遙感影象比例尺相近的地形圖或正射影象圖作為變換標(biāo)準(zhǔn)，選用合適的變換函數(shù)，分別在要糾正的遙感影象和標(biāo)準(zhǔn)地形圖或正射影象圖上采集同名地物點。具體采點時，要先采源點（影像），后采目標(biāo)點（地形圖）。選點時，要注意選點的均勻分布，點不能太多。如果在選點時沒有注意點位的分布或點太多，這樣不但不能保證精度，反而會使影象產(chǎn)生變形。另外選點時，點位應(yīng)選由人工建筑構(gòu)成的并且不會移動的地物點，如渠或道路交叉點、橋梁等，盡量不要選河床易變動的河流交叉點，以免點的移位影響配準(zhǔn)精度。

思考與練習(xí)空間數(shù)據(jù)采集方法有哪些？它們分別適合采集什么樣的數(shù)據(jù)？說說在數(shù)字化中屬性數(shù)據(jù)采集的原則和方法？為什么要對數(shù)字化地圖進行編輯與處理后才能入GIS數(shù)據(jù)庫？數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換一般分為兩大類：不同數(shù)據(jù)介質(zhì)之間的轉(zhuǎn)換，即將各種不同的源材料信息如地圖、照片、各種文字及表格轉(zhuǎn)為計算機可以兼容的格式，主要采用數(shù)字化、掃描、鍵盤輸入等方式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同組織形式間的轉(zhuǎn)換。包括不同柵格記錄形式之間的轉(zhuǎn)換（如四叉樹和游程編碼之間的轉(zhuǎn)換）和不同矢量結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換（如索引式和DIME之間的轉(zhuǎn)換）。這兩種轉(zhuǎn)換方法要視具體的轉(zhuǎn)換內(nèi)容根據(jù)矢量和柵格數(shù)據(jù)編碼的原理和方法來進行。不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)換。主要包括矢量到柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和柵格到矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換兩種。例：柵格轉(zhuǎn)換地圖投影轉(zhuǎn)換1、正解變換:通過建立一種投影變換為另一種投影的嚴密或近似的解析關(guān)系式，直接由一種投影的數(shù)字化坐標(biāo)x、y變換到另一種投影的直角坐標(biāo)X、Y。2、反解變換:即由一種投影的坐標(biāo)反解出地理坐標(biāo)(x、y→B、L)，然后再將地理坐標(biāo)代入另一種投影的坐標(biāo)公式中(B、L→X、Y)，從而實現(xiàn)由一種投影的坐標(biāo)到另一種投影坐標(biāo)的變換(x、y→X、Y)。3、數(shù)值變換:根據(jù)兩種投影在變換區(qū)內(nèi)的若干同名數(shù)字化點，采用插值法，或有限差分法，最小二乘法、或有限元法，或待定系數(shù)法等，從而實現(xiàn)由一種投影的坐標(biāo)到另一種投影坐標(biāo)的變換。目前，大多數(shù)GIS軟件是采用正解變換法來完成不同投影之間的轉(zhuǎn)換，并直接在GIS軟件中提供常見投影之間的轉(zhuǎn)換投影變換投影A（x，y）投影B（X，Y）正解變換：解析函數(shù)關(guān)系X=f(x,y)，Y=g(x,y)反解變換：經(jīng)緯度B=f(x,y),L=g(x,y)X=F(B,L),Y=G(B,L)數(shù)值變換：數(shù)學(xué)方法地圖投影投影變換墨卡特投影摩爾魏特投影0yxP（x，y）P′(x′，y′)xyx′=x+Δx′y′=y+Δy′圖形坐標(biāo)變換1、平移變換yP（x，y）0xθP′(x′，y′)x′=x?cosθ-y?sinθy′=x?sinθ+y?cosθx′=x0+(x-x0)cosθ-(y-y0)

?sinθy′=y0+(x-x0)

sinθ+(y-y0)

cosθ圖形坐標(biāo)變換２、旋轉(zhuǎn)變換點可以通過對其P（x，y）坐標(biāo)分別乘以各自的比例因子Sx和Sy來改變它們到坐標(biāo)原點的距離。x′=x·Sxy′=y·Syx′=x0+(x-x0)·Sx

y′=y0+(y-y0)

·Sy圖形坐標(biāo)變換３、比例變換（圖形縮放）SX=SY=1SX=SY>1SX=SY<1SX=SY≠1空間坐標(biāo)變換處理一個典型的GIS系統(tǒng)項目開始時，首先需要確定區(qū)域的地理分布范圍，然后選擇合適的地圖投影來作為工作投影（workingprojection）工作步驟：記錄圖幅控制點（tics）的大地坐標(biāo)對具有相同圖幅控制點的地圖實施數(shù)字化，進行編輯、并建立拓撲關(guān)系建立只有控制點的空數(shù)據(jù)層（coverage）實施從數(shù)字化坐標(biāo)到大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換transform屬性數(shù)據(jù)的編碼原則

系統(tǒng)性和科學(xué)性：滿足所涉及學(xué)科的科學(xué)分類方法，能反映出同一類型中不同的級別特點。一致性：對代碼所定義的同一專業(yè)名詞、術(shù)語必須是唯一的。標(biāo)準(zhǔn)化和通用性：有國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要按標(biāo)準(zhǔn)進行，沒有標(biāo)準(zhǔn)的必須考慮在有可能的條件下實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。簡捷性：在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下、每一種編碼應(yīng)該是以最小的數(shù)據(jù)量載負最大的信息量?？蓴U展性：編碼的設(shè)置應(yīng)留有擴展的余地，避免新對象的出現(xiàn)而使原編碼系統(tǒng)失效、造成編碼錯亂現(xiàn)象。

屬性數(shù)據(jù)的編碼內(nèi)容

登記部分：用來標(biāo)識屬性數(shù)據(jù)的序號，可以是簡單的連續(xù)編號，也可劃分不同層次進行順序編碼；分類部分：用來標(biāo)識屬性的地理特征，可采用多位代碼反映多種特征；控制部分：用來通過一定的查錯算法，檢查在編碼、錄入和傳輸中的錯誤，在屬性數(shù)據(jù)量較大情況下具有重要意義。

屬性數(shù)據(jù)的編碼方法編碼的一般方法是：（1）列出全部制圖對象清單。（2）制定對象分類，分級原則和指標(biāo)將制圖對象進行分類、分級。（3）擬定分類代碼系統(tǒng)。（4）設(shè)定代碼及其格式。設(shè)定代碼使用