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文檔簡(jiǎn)介

GIS數(shù)據(jù)的采集與質(zhì)量一、數(shù)據(jù)的采集二、數(shù)據(jù)的質(zhì)量1數(shù)據(jù)采集在GIS中的地位

空間信息的獲取是GIS空間信息系統(tǒng)建設(shè)的首要任務(wù),一個(gè)空間信息系統(tǒng)建設(shè),70%以上的工作(費(fèi)用、時(shí)間等)將花費(fèi)在空間信息的獲取上面。硬件∶軟件∶數(shù)據(jù)=1∶2∶7一、空間圖形數(shù)據(jù)的采集二、非空間屬性數(shù)據(jù)的采集2數(shù)據(jù)采集任務(wù)將現(xiàn)有的地圖、外業(yè)觀測(cè)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)入庫(kù)之前進(jìn)行驗(yàn)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)源要用到不同的設(shè)備和方法。GIS的數(shù)據(jù)采集將地理實(shí)體的幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)輸入到地理數(shù)據(jù)庫(kù)中。3數(shù)據(jù)源種類(lèi)

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圖形圖像數(shù)據(jù)

文字?jǐn)?shù)據(jù)文字?jǐn)?shù)據(jù):調(diào)查報(bào)告文件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)野外調(diào)查的原始記錄等數(shù)據(jù)源指建立GIS的地理數(shù)據(jù)庫(kù)所需的各種數(shù)據(jù)的來(lái)源。45678數(shù)據(jù)源種類(lèi)

第一手?jǐn)?shù)據(jù)第二手?jǐn)?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(zhuān)題地圖統(tǒng)計(jì)圖表平板測(cè)量數(shù)據(jù)工程測(cè)量數(shù)據(jù)筆記航空、遙感相片人口普查社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查各種統(tǒng)計(jì)資料已建各種數(shù)據(jù)庫(kù)GIS數(shù)據(jù)9101112131415數(shù)據(jù)源種類(lèi)目前各種類(lèi)型的地圖是重要的信息源。因?yàn)榈貓D的內(nèi)容直觀與豐富,而且是由于在GIS誕生以前,地圖是表示空間與非空間信息強(qiáng)有力的手段。遙感影像是地理信息系統(tǒng)中一個(gè)極其重要的數(shù)據(jù)源。①能取得大面積、綜合的信息;②動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)更新;③能提供各類(lèi)專(zhuān)題所需要的信息。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)常常也是GIS的數(shù)據(jù)源。如省級(jí)統(tǒng)計(jì)年鑒、城市統(tǒng)計(jì)年鑒、環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告等。16數(shù)據(jù)源種類(lèi)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù):各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)特別是一些GPS點(diǎn)位數(shù)據(jù)、地籍測(cè)量數(shù)據(jù)常常是GIS的一個(gè)很準(zhǔn)確和很現(xiàn)勢(shì)的資料。各種文字報(bào)告和立法文件:各種文字報(bào)告和立法文件在一些管理類(lèi)的GIS系統(tǒng)中,有很大的應(yīng)用,如在城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中,各種城市管理法規(guī)及規(guī)劃報(bào)告在規(guī)劃管理工作中起著很大的作用。17數(shù)據(jù)源與相應(yīng)設(shè)備地圖地面測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料航空、遙感文字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字化儀掃描儀攝影測(cè)量系統(tǒng)鍵盤(pán)空間數(shù)據(jù)庫(kù)編輯處理數(shù)據(jù)交換18數(shù)字化儀數(shù)字化儀,是一種用來(lái)記錄和跟蹤地圖點(diǎn)、線(xiàn)位置的手工數(shù)字化設(shè)備。根據(jù)尺寸和使用條件的不同,大致可分為兩類(lèi):小型數(shù)字化儀(Tablet):A4,A3,A2大型數(shù)字化儀(Digitizer):A1,A0,A0019數(shù)字化儀原理目前較為常用的數(shù)字化儀是電磁感應(yīng)式數(shù)字化儀,它是利用電磁感應(yīng)原理檢測(cè)出圖形坐標(biāo)數(shù)據(jù)的。由游標(biāo)線(xiàn)圈(定位器)、工作桌面(包括鋪設(shè)其下的柵格陣列導(dǎo)線(xiàn))以及電子部件、微處理器和輸出裝置組成。其中游標(biāo)線(xiàn)圈是電磁發(fā)射源,工作桌面接收信號(hào),電子部件、微處理器把游標(biāo)線(xiàn)圈在工作桌面上的位移量轉(zhuǎn)換成x,y坐標(biāo),最后經(jīng)輸出裝置輸入計(jì)算機(jī)201、圖形數(shù)據(jù)的采集采集基本模式有兩種

①將地理信息實(shí)體以(x,y)坐標(biāo)的形式,以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)椒ㄒ来屋斎?矢量)②用點(diǎn)、線(xiàn)、多邊形和格網(wǎng)鄰接的方法表示地理實(shí)體(柵格)一、數(shù)據(jù)的采集21矢量數(shù)據(jù)的獲取方式1)由外業(yè)測(cè)量獲得可利用測(cè)量?jī)x器自動(dòng)記錄測(cè)量成果(常稱(chēng)為電子手薄)然后,轉(zhuǎn)到地理數(shù)據(jù)庫(kù)中。2)由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得利用柵格數(shù)據(jù)矢量化技術(shù),把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。3)數(shù)字化用數(shù)字化的方法,把地圖變成離散的矢量數(shù)據(jù)。22柵格數(shù)據(jù)的獲取1、

手工獲取:專(zhuān)題圖上劃分均勻網(wǎng)格,逐個(gè)決定其網(wǎng)格代碼。2、掃描儀:掃描專(zhuān)題圖的圖像數(shù)據(jù)再進(jìn)行柵格編碼、存貯,即得該專(zhuān)題圖的柵格數(shù)據(jù)。3、

由矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來(lái)。4、

遙感影像數(shù)據(jù):對(duì)地面景象的輻射和反射能量的記錄,并按不同的光譜段量化后,以數(shù)字形式記錄下來(lái)的象素值序列。5、

格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù),當(dāng)屬性值為地面高程,則為格網(wǎng)DEM,通過(guò)DEM內(nèi)插得到。23矢量空間數(shù)據(jù)的采集矢量空間數(shù)據(jù)獲取的方式和步驟。2425261、規(guī)劃好數(shù)字化過(guò)程a.建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的操作流程,如先點(diǎn),后弧b.建立標(biāo)準(zhǔn)的命名方法。使每個(gè)階段的圖層一目了然。c.選擇底圖精度、完整、清晰d.地圖的分層與分幅

確定要素層及名稱(chēng)。如政區(qū)圖包括邊界、主要道路、河流和城市等層。272、地圖預(yù)處理a.減少圖紙變形的影響:對(duì)于紙張較差的地圖,復(fù)印到聚脂薄膜上b.透邊處理:將地圖圖框要素向圖框外延伸5-10mm,便于拼接283、設(shè)置數(shù)字化設(shè)備

掃描儀直接把圖形(如地形圖)和圖象(如遙感影象、照片)掃描輸入到計(jì)算機(jī)中,以象素信息進(jìn)行存儲(chǔ)表示的設(shè)備。按輻射分辨率劃分:二值掃描儀、灰度掃描儀和彩色掃描儀29掃描數(shù)字化儀掃描時(shí),必須先進(jìn)行掃描參數(shù)的設(shè)置包括:a、掃描模式的設(shè)置:(二值、灰度、彩色),對(duì)地形圖的掃描一般采用二值掃描,或灰度掃描。對(duì)彩色航片或衛(wèi)片采用百萬(wàn)種彩色掃描,對(duì)黑白航片采用灰度掃描b、掃描分辨率的設(shè)置:根據(jù)掃描要求,對(duì)地形圖的掃描一般采用300dpi或更高的分辨率。c、針對(duì)一些特殊的需要,還可以調(diào)整亮度、對(duì)比度、色調(diào)等。掃描參數(shù)設(shè)置完后,即可通過(guò)掃描獲得某個(gè)地區(qū)的柵格數(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)量有20兆左右。30手工數(shù)字化手工數(shù)字化:不借用任何數(shù)字化設(shè)備對(duì)地圖進(jìn)行數(shù)字化,即手工讀取并錄入地圖的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù).手工數(shù)字化按照空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式的不同分為:313233地圖數(shù)字化是目前矢量空間數(shù)據(jù)獲取的主要手段:數(shù)字化主要方式有兩種:

①手扶跟蹤數(shù)字化;②地圖掃描數(shù)字化(屏幕跟蹤數(shù)字化)。兩種主要的矢量空間數(shù)據(jù)獲取方式34一、手扶跟蹤數(shù)字化1、數(shù)字化儀的構(gòu)造及工作原理標(biāo)示器或筆在圖板上移動(dòng)時(shí)發(fā)出的信號(hào)能夠被板內(nèi)的電磁感應(yīng)裝置所感應(yīng),并自動(dòng)確定其位置,然后傳給計(jì)算機(jī)。①圖板:圖板外形是一個(gè)矩形樹(shù)脂平板,板內(nèi)有電磁感應(yīng)線(xiàn)圈、電子部件及微處理機(jī)。②標(biāo)示器:一般分為4鍵定標(biāo)器、16鍵定標(biāo)器、接觸開(kāi)關(guān)筆、一鍵開(kāi)關(guān)筆、兩鍵開(kāi)關(guān)筆和壓力敏感筆等。352、數(shù)字化儀的操作方式點(diǎn)方式(PointMode):操作員能選擇最有利于表現(xiàn)曲線(xiàn)特征也使面積誤差最小的那些點(diǎn)位進(jìn)行數(shù)字化。

缺點(diǎn):每一個(gè)記錄坐標(biāo)的點(diǎn)位上,操作員都必須按鍵來(lái)告訴計(jì)算機(jī)“記錄該點(diǎn)坐標(biāo)”。流方式StreamMode):等時(shí)間間隔或等距離間隔自動(dòng)記錄坐標(biāo)。缺點(diǎn):如果操作員未按希望的移動(dòng)速率工作就會(huì)記錄過(guò)多的坐標(biāo),后繼處理必須刪除多余坐標(biāo)。等距離記錄點(diǎn)則不能正確的數(shù)字化尖銳的彎曲頂點(diǎn),常常切割這類(lèi)彎曲部分,誤差較大。363、手扶跟蹤數(shù)字化儀輸入法具體步驟①原圖準(zhǔn)備:即準(zhǔn)備數(shù)字化原圖,并將原圖內(nèi)容轉(zhuǎn)繪到不易引起變形的聚脂薄膜上,檢查原圖內(nèi)容的完整性,分別標(biāo)識(shí)原圖的圖幅角點(diǎn)、內(nèi)部的控制點(diǎn)等。②輸入初始化參數(shù):包括數(shù)字化的閾值(數(shù)字化兩點(diǎn)間的最短距離),圖幅四角點(diǎn)的理論坐標(biāo),圖幅長(zhǎng)度和寬度,以及圖名、圖號(hào)、比例尺、地圖投影等。37③輸入控制點(diǎn)坐標(biāo):數(shù)字化圖幅四角點(diǎn)的坐標(biāo)和經(jīng)標(biāo)識(shí)的控制點(diǎn)坐標(biāo)。④地圖數(shù)字化:輸人數(shù)字化圖幅內(nèi)的圖形,直到形成一個(gè)數(shù)字化信息存儲(chǔ)層。⑤檢查和修改數(shù)字化錯(cuò)誤:通過(guò)熒屏或繪圖顯示,檢查結(jié)點(diǎn)不匹配、假結(jié)點(diǎn)、懸掛結(jié)點(diǎn)、標(biāo)識(shí)點(diǎn)遺漏等各種錯(cuò)誤,并予以改正。⑥建立拓?fù)潢P(guān)系和輸入屬性:利用GIS軟件提供功能,建立拓?fù)潢P(guān)系。⑦輸入屬性:屬性數(shù)據(jù)一般采用鍵盤(pán)輸入,作為一個(gè)順序文件,經(jīng)編輯處理后,再轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)文件或表格中。384、手扶跟蹤數(shù)字化采樣誤差分析

人工操作誤差:屬于偶然誤差,包括采點(diǎn)時(shí)的中誤差,以及取點(diǎn)的代表性誤差,此項(xiàng)誤差與操作人員的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度有很大關(guān)系。儀器誤差:是指由于數(shù)字化儀本身的結(jié)構(gòu)及其分辨率等因素引起的誤差,屬于系統(tǒng)誤差,目前數(shù)字化儀的精度一般可達(dá)到0.1mm~0.05mm,可以滿(mǎn)足數(shù)字化圖的精度要求。39二、地圖掃描數(shù)字化使用掃描儀對(duì)地圖進(jìn)行掃描,掃描數(shù)據(jù)讀入GIS軟件系統(tǒng),采用屏幕跟蹤矢量化,或者自動(dòng)矢量化方法進(jìn)行地圖數(shù)字化。掃描柵格文件屏幕跟蹤矢量化自動(dòng)矢量化矢量文件GIS數(shù)據(jù)庫(kù)掃描矢量化的過(guò)程4041①數(shù)據(jù)源準(zhǔn)備將已有的地圖,通過(guò)掃描儀掃入計(jì)算機(jī),以柵格形式保存。進(jìn)行必要的格式轉(zhuǎn)換后,輸入GIS軟件。②影象變換處理輸入地面控制點(diǎn)坐標(biāo),進(jìn)行影象糾正、投影轉(zhuǎn)換。1、屏幕跟蹤矢量化輸入法具體步驟大型掃描儀照片(A0)小型掃描儀照片(A4)42③利用屏幕跟蹤技術(shù),實(shí)現(xiàn)專(zhuān)題圖層矢量化在GIS軟件支持下,將要數(shù)字化的影象作為背景圖層,增加(建立)矢量要素層,進(jìn)行屏幕跟蹤數(shù)字化,直到形成一個(gè)數(shù)字化信息存儲(chǔ)層。④檢查和修改數(shù)字化錯(cuò)誤通過(guò)熒屏或繪圖顯示,檢查圖層輸入錯(cuò)誤,包括結(jié)點(diǎn)不匹配、假結(jié)點(diǎn)、懸掛結(jié)點(diǎn)、線(xiàn)段過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短、標(biāo)識(shí)點(diǎn)遺漏等,并予以改正。⑤建立拓?fù)潢P(guān)系:

可利用GIS軟件提供的功能自動(dòng)建立;⑥屬性輸入:

將矢量圖層疊置在原始影象上,通過(guò)目視解譯(遙感影象)或讀取原圖屬性(地圖掃描),采用鍵盤(pán)輸入屬性數(shù)據(jù)。43

地圖數(shù)字化后處理,即數(shù)據(jù)編輯處理。矢量數(shù)據(jù)編輯和輸入兩者之間是一個(gè)相互交替的工作過(guò)程,矢量數(shù)據(jù)編輯的目的就是為了消除數(shù)據(jù)輸入引起的誤差,并重新組織數(shù)字化數(shù)據(jù)。2、地圖掃描數(shù)字化后處理數(shù)字化過(guò)程引起的誤差類(lèi)型:空間數(shù)據(jù)位置不正確、空間數(shù)據(jù)丟漏或重復(fù)、坐標(biāo)系、采用的量測(cè)單位不正確、屬性數(shù)據(jù)不正確、屬性數(shù)據(jù)丟漏或重復(fù)、空間和屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤、各要素關(guān)系處理不正確,以及圖幅接邊處理。441、Arcview屏幕跟蹤數(shù)字化2、MAPGIS屏幕跟蹤數(shù)字化3、MAPGIS點(diǎn)線(xiàn)面輸入452、屬性數(shù)據(jù)的采集

包括各類(lèi)調(diào)查報(bào)告、文件、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與野外調(diào)查的原始記錄等,如人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、土壤成份、環(huán)境數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)量較小,可以在輸入幾何數(shù)據(jù)的同時(shí),用鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)量大,預(yù)先建立屬性表從其它統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入屬性,通過(guò)關(guān)鍵字段聯(lián)接圖形46二、數(shù)據(jù)的質(zhì)量研究空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的在于加強(qiáng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制,提高數(shù)據(jù)質(zhì)量471、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)概念2、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題的來(lái)源3、空間數(shù)據(jù)的誤差分析4、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制481、數(shù)據(jù)的質(zhì)量準(zhǔn)確性(Accuracy)精度(Precision)空間分辨率(SpatialResolution)比例尺(Scale)不確定性(Uncertainty)49準(zhǔn)確性(Accuracy)一個(gè)記錄值(測(cè)量或者觀察值)與它的真實(shí)值之間的接近程度;空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性通常是根據(jù)所指的位置、拓?fù)浠蛘叻强臻g屬性來(lái)分類(lèi)的;

可以用誤差(Error)來(lái)衡量空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;50精度(Precision)數(shù)據(jù)精度表示數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)象描述的詳細(xì)程度數(shù)據(jù)精度和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的區(qū)別:精度低的數(shù)據(jù)不一定準(zhǔn)確度也低;數(shù)據(jù)精度如果超出了測(cè)量?jī)x器的已知準(zhǔn)確度,這樣的紀(jì)錄數(shù)字在效率上是冗余的;

例如:在設(shè)計(jì)精度為0.1mm的數(shù)字化儀上測(cè)量返回的坐標(biāo)數(shù)據(jù)為(10.11mm,12.233mm),其中就含有冗余的數(shù)據(jù);51空間分辨率(SpatialResolution)分辨率是兩個(gè)可測(cè)量數(shù)值之間最小的可辨識(shí)的差異;空間分辨率可以看作是記錄變化的最小幅度;52比例尺(Scale)地圖上一個(gè)記錄的距離和它所表現(xiàn)的“真實(shí)世界”的距離之間的一個(gè)比例;比例尺是刻畫(huà)數(shù)據(jù)精度的量(如最小線(xiàn)寬為地圖的空間分辨率);53不確定性(Uncertainty)對(duì)于空間信息科學(xué)技術(shù)來(lái)說(shuō),數(shù)據(jù)的正確性與錯(cuò)誤并存,正常與異常并存,精確與粗糙并存,質(zhì)量高與質(zhì)量低并存,什么時(shí)候是正確的,什么時(shí)候不正確的,這些都屬于不確定性現(xiàn)象;GIS中數(shù)據(jù)的不確定性包括:位置的不確定性、屬性的不確定性、時(shí)域的不確定性、邏輯上的不一致性等;542、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題的來(lái)源空間現(xiàn)象自身存在的不穩(wěn)定性分布的不確定性、屬性類(lèi)型劃分和表達(dá)多樣性等;空間現(xiàn)象的表達(dá)測(cè)量誤差、地圖投影、數(shù)值采樣和量化等;空間數(shù)據(jù)處理中的誤差投影轉(zhuǎn)換、地圖數(shù)字化與掃描矢量化、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)抽象(聚類(lèi)、歸并等)可視化等;空間數(shù)據(jù)使用中的誤差生產(chǎn)者和使用者對(duì)數(shù)據(jù)的解釋和

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