西北大學(xué)地理信息系統(tǒng)第五章

第五章空間數(shù)據(jù)采集與處理2/3/20231西北大學(xué)城市與資源學(xué)系數(shù)據(jù)采集在GIS中的地位以數(shù)據(jù)為處理線(xiàn)索硬件∶軟件∶數(shù)據(jù)=1∶2∶7汽油數(shù)據(jù)2/3/20232西北大學(xué)城市與資源學(xué)系GIS數(shù)據(jù)的內(nèi)容數(shù)字線(xiàn)化數(shù)據(jù)地形測(cè)圖思想：點(diǎn)、線(xiàn)、面影像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源豐富生產(chǎn)效率高直觀(guān)詳細(xì)記錄地表自然現(xiàn)象數(shù)字高程模型屬性數(shù)據(jù)是什么，判讀和考察詳細(xì)描述信息2/3/20233西北大學(xué)城市與資源學(xué)系數(shù)據(jù)采集任務(wù)將現(xiàn)有的地圖、外業(yè)觀(guān)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)庫(kù)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)來(lái)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?fù)渖傻?/3/20234西北大學(xué)城市與資源學(xué)系數(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)查的原始記錄等圖形圖像數(shù)據(jù)文字?jǐn)?shù)據(jù)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)2/3/20235西北大學(xué)城市與資源學(xué)系數(shù)據(jù)源種類(lèi)目前各種類(lèi)型的地圖是重要的信息源。這不僅是因?yàn)榈貓D的內(nèi)容直觀(guān)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(qiáng)有力的手段，從某種意義上說(shuō)，一冊(cè)完備的專(zhuān)題地圖集是一個(gè)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(gè)極其重要的數(shù)據(jù)源，它至少具有下列一些特點(diǎn)：①能取得大面積、綜合的信息；②速度快；③降低數(shù)據(jù)儲(chǔ)存冗余和不連續(xù)性；④能提供各類(lèi)專(zhuān)題所需要的信息。文字?jǐn)?shù)據(jù)主要用來(lái)描述空間對(duì)象的屬性，比如人口數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、土壤成份、環(huán)境數(shù)據(jù)確定應(yīng)用哪些類(lèi)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(gè)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(lèi)型、降雨、地下水位、運(yùn)輸條件等。

2/3/20236西北大學(xué)城市與資源學(xué)系數(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)多媒體坐標(biāo)幾何數(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2/3/20237西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)采集——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)。對(duì)于要輸入屬性庫(kù)的屬性數(shù)據(jù)，通過(guò)鍵盤(pán)直接鍵入或文件、表格、數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入。對(duì)于要直接記錄到柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中的屬性數(shù)據(jù)，則必須進(jìn)行編碼輸入。2/3/20238西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)采集——屬性數(shù)據(jù)的采集國(guó)家資源與環(huán)境信息系統(tǒng)規(guī)范在“專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)分類(lèi)和數(shù)據(jù)項(xiàng)目建議總表”中，將數(shù)據(jù)分為社會(huì)環(huán)境、自然環(huán)境和資源與能源三大類(lèi)共14小項(xiàng)，并規(guī)定了每項(xiàng)數(shù)據(jù)的內(nèi)容及基本數(shù)據(jù)來(lái)源。2/3/20239西北大學(xué)城市與資源學(xué)系屬性數(shù)據(jù)的編碼——編碼原則

系統(tǒng)性和科學(xué)性：滿(mǎn)足所涉及學(xué)科的科學(xué)分類(lèi)方法，能反映出同一類(lèi)型中不同的級(jí)別特點(diǎn)。一致性：對(duì)代碼所定義的同一專(zhuān)業(yè)名詞、術(shù)語(yǔ)必須是唯一的。標(biāo)準(zhǔn)化和通用性：有國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的必須考慮在有可能的條件下實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。簡(jiǎn)捷性：在滿(mǎn)足國(guó)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(fù)最大的信息量?？蓴U(kuò)展性：編碼的設(shè)置應(yīng)留有擴(kuò)展的余地，避免新對(duì)象的出現(xiàn)而使原編碼系統(tǒng)失效、造成編碼錯(cuò)亂現(xiàn)象。

2/3/202310西北大學(xué)城市與資源學(xué)系屬性數(shù)據(jù)的編碼——編碼內(nèi)容

登記部分：用來(lái)標(biāo)識(shí)屬性數(shù)據(jù)的序號(hào)，可以是簡(jiǎn)單的連續(xù)編號(hào)，也可劃分不同層次進(jìn)行順序編碼；分類(lèi)部分：用來(lái)標(biāo)識(shí)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(lái)通過(guò)一定的查錯(cuò)算法，檢查在編碼、錄入和傳輸中的錯(cuò)誤，在屬性數(shù)據(jù)量較大情況下具有重要意義。

2/3/202311西北大學(xué)城市與資源學(xué)系屬性數(shù)據(jù)的編碼——編碼方法

層次分類(lèi)編碼法：是按照分類(lèi)對(duì)象的從屬和層次關(guān)系為排列順序的一種代碼，它的優(yōu)點(diǎn)是能明確表示出分類(lèi)對(duì)象的類(lèi)別，代碼結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格的隸屬關(guān)系。耕地71園地

72林地

73牧草地74居民點(diǎn)及公礦用地

75交通用地75水域

76未利用地

77土地利用類(lèi)型7有林地

731灌木地

732疏林地733跡地

735針葉樹(shù)疏林地7331闊葉樹(shù)疏林地7332未成林林地7342/3/202312西北大學(xué)城市與資源學(xué)系屬性數(shù)據(jù)的編碼——編碼方法多源分類(lèi)編碼法：對(duì)于一個(gè)特定的分類(lèi)目標(biāo)，根據(jù)諸多不同的分類(lèi)依據(jù)分別進(jìn)行編碼，各位數(shù)字代碼之間并沒(méi)有隸屬關(guān)系。標(biāo)

志

編

號(hào)

分類(lèi)

ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ123

平原河過(guò)渡河山地河

123

常年河時(shí)令河消失河

12

通航河不通航河

123456

樹(shù)狀河平行河篩狀河輻射河扇形河迷宮河

1234567

主〔要河〕流∶一級(jí)支

流∶二級(jí)

三級(jí)

四級(jí)

五級(jí)

六級(jí)

七級(jí)

12345

河長(zhǎng)：一組——1公里以下

二組——2公里以下

三組——5公里以下

四組——10公里以下

五組——10公里以上

12345678

河寬：一組——5～10米

二組——10～20米

三組——20～30米

四組——30～60米

五組——60～120米

六組——120～300米

七組——300～500米

八組——500米以上

1234567

河流間的最短距離50米50～100米100～200米200～400米400～500米500～1000米1000～2000米

12345彎曲度：2.5公里彎曲

深度

寬度>40>50>50>40>50>75>25>50>75>25>50>100<25>75>1502/3/202313西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)采集——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来屋斎搿?/p>

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。特征數(shù)碼位置點(diǎn)11x,y（點(diǎn)）線(xiàn)21x1,y1,x2,y2,...,xn,yn(線(xiàn)）面31x1,y1,x2,y2,...,xn,yn（面）2/3/202314西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)采集——圖形數(shù)據(jù)的采集空間數(shù)據(jù)采集方法：手扶跟蹤數(shù)字化儀采集攝影測(cè)量數(shù)字化采集掃描跟蹤數(shù)字化采集外業(yè)實(shí)地?cái)?shù)字化采集選擇采集方法的依據(jù)是如何應(yīng)用圖形數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)類(lèi)型，現(xiàn)有設(shè)備狀況，現(xiàn)有人力，物力，財(cái)力狀況等。2/3/202315西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)采集——圖形數(shù)據(jù)的采集數(shù)字化設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、攝影測(cè)量設(shè)備特點(diǎn)：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?jǐn)z影測(cè)量工作站野外測(cè)量：大平板、全站儀、GPS、移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)特點(diǎn)：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2/3/202316西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)采集——數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換文件GISAGISAGISBGISB內(nèi)部文件外部文件內(nèi)部文件外部文件

GISAGISB數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)OpenGISInternet/Intranet2/3/202317西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)采集——方案隨機(jī)采樣系統(tǒng)采樣系統(tǒng)隨機(jī)采樣可變系統(tǒng)采樣蔟聚采樣斷面采樣等高線(xiàn)采樣2/3/202318西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)采集——流程計(jì)劃調(diào)查編輯處理評(píng)價(jià)準(zhǔn)備收集數(shù)字化2/3/202319西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)的編輯與處理空間數(shù)據(jù)編輯的必要性修正數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和一致性更新地理信息空間數(shù)據(jù)一般性錯(cuò)誤數(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)不完整錯(cuò)誤檢查主要方法疊合比較法目視檢查法邏輯檢查法2/3/202320西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)的編輯與處理方式誤差修正一般過(guò)程：設(shè)定容許值連接接點(diǎn)重建拓?fù)潢P(guān)系2/3/202321西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)的編輯與處理方式邊界匹配（圖幅接邊）不同圖幅的連接自動(dòng)、手工第一種方法是小心地修改空間數(shù)據(jù)庫(kù)中點(diǎn)和矢量的坐標(biāo)，以維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)

的連續(xù)性；第二種方法是先對(duì)準(zhǔn)兩幅圖的一條邊緣線(xiàn)，然后再小心地調(diào)整其它線(xiàn)段使其取得連續(xù)。數(shù)字化邊界調(diào)整2/3/202322西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)的編輯與處理方式數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同組織形式轉(zhuǎn)換矢量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換矢量到柵格柵格到矢量不同介質(zhì)轉(zhuǎn)換2/3/202323西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)的編輯與處理方式投影變換：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2/3/202324西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)的編輯與處理方式坐標(biāo)變換2/3/202325西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)的編輯與處理方式圖象糾正糾正原因地圖變形(均勻變形、非均勻變形）數(shù)字化中的位置移動(dòng)遙感影像本身存在幾何變形投影方式不同分幅掃描實(shí)質(zhì)建立糾正圖象與標(biāo)準(zhǔn)地圖的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系變換方法精確方法：仿射變換、雙線(xiàn)性變換、平方變換、立方變換等近似方法：橡皮板變換糾正步驟糾正點(diǎn)—數(shù)據(jù)采集—函數(shù)建立—逐點(diǎn)或網(wǎng)格糾正2/3/202326西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)的編輯與處理方式圖象糾正橡皮板變換函數(shù)變換2/3/202327西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)的編輯與處理方式圖像解譯從圖像中提取有用信息的過(guò)程。圖像解譯需要一定的能力：研究地理區(qū)域的一般知識(shí)具有一定的圖像處理能力掌握影像分析的經(jīng)驗(yàn)和技能對(duì)影像特征的深入理解

遙感圖象的解譯有目視判讀和計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯兩種方法，其中，自動(dòng)解譯又可分為監(jiān)督分類(lèi)和非監(jiān)督分類(lèi)兩種。2/3/202328西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)質(zhì)量及其精度分析數(shù)據(jù)質(zhì)量是空間數(shù)據(jù)在表達(dá)空間位置、專(zhuān)題特征以及時(shí)間這三個(gè)基本要素時(shí)，所能夠達(dá)到的準(zhǔn)確性、一致性、完整性，以及它們?nèi)咧g統(tǒng)一性的程度。（1）誤差(Error)（2）數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度(Accuracy)（3）數(shù)據(jù)的精密度(Resolution)（4）不確定性（Uncertainty)2/3/202329西北大學(xué)城市與資源學(xué)系空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)情況說(shuō)明時(shí)間精度(現(xiàn)勢(shì)性)位置精度(幾何精度)分類(lèi)精度(屬性精度)可靠性邏輯的一致性、完整性數(shù)據(jù)采集與編碼方法2/3/202330西北大學(xué)城市與資源學(xué)系誤差的類(lèi)型

源誤差操作誤差

誤差類(lèi)型誤差來(lái)源誤差特征源誤差數(shù)據(jù)年代；數(shù)據(jù)的空間覆蓋范圍；地圖比例尺；觀(guān)測(cè)密度數(shù)據(jù)的可訪(fǎng)問(wèn)性，數(shù)據(jù)格式；數(shù)據(jù)與用途的一致性；數(shù)據(jù)的采集處理費(fèi)用明顯、易探測(cè)由自然變化或原始測(cè)量引起的誤差位置誤差；屬性誤差：質(zhì)量和數(shù)量方面的誤差數(shù)據(jù)偏差：輸入輸出錯(cuò)誤，觀(guān)測(cè)者偏差，自然變化不明顯難測(cè)定GIS處理過(guò)程引起的誤差計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)引起的誤差拓?fù)浞治鲆鸬恼`差：邏輯錯(cuò)誤、地圖疊置操作分類(lèi)與綜合引起的誤差：分類(lèi)方法、分類(lèi)間隔、內(nèi)插方法復(fù)雜難探測(cè)2/3/202331西北大學(xué)城市與資源學(xué)系源誤差（與數(shù)據(jù)獲取方法有關(guān)）

測(cè)量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的誤差地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)的誤差遙感數(shù)據(jù)誤差2/3/202332西北大學(xué)城市與資源學(xué)系測(cè)量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的誤差