地理信息第五章空間數(shù)據(jù)的采集與處理課件

第五章空間數(shù)據(jù)采集與處理第一節(jié)數(shù)據(jù)源種類第二節(jié)空間數(shù)據(jù)采集第三節(jié)空間數(shù)據(jù)的編輯與處理第四節(jié)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量及其精度分析第五章空間數(shù)據(jù)采集與處理第一節(jié)數(shù)據(jù)源種類1地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源是指建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所需要的各種類型數(shù)據(jù)的來源。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源是多種多樣的，并隨系統(tǒng)功能的不同而不同地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源是指建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所需要的各種類2第一節(jié)數(shù)據(jù)源種類一、地圖二、遙感影象數(shù)據(jù)三、統(tǒng)計數(shù)據(jù)四、實測數(shù)據(jù)五、數(shù)字數(shù)據(jù)六、各種文字報告和立法文件第一節(jié)數(shù)據(jù)源種類一、地圖3一、地圖各種類型的地圖是GIS最主要的數(shù)據(jù)源，因為地圖是地理數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)描述形式是具有共同參考坐標系統(tǒng)的點、線、面的二維平面形式的表示，內(nèi)容豐富圖上實體間的空間關(guān)系直觀，而且實體的類別或?qū)傩钥梢杂酶鞣N不同的符號加以識別和表示。我國大多數(shù)的GIS系統(tǒng)其圖形數(shù)據(jù)大部分都來自地圖。一、地圖各種類型的地圖是GIS最主要的數(shù)據(jù)源，因為地圖是地理4地圖應(yīng)用注意地圖存儲介質(zhì)的缺陷由于地圖多為紙質(zhì)，由于存放條件的不同，都存在不同程度的變形，具體應(yīng)用時，須對其進行糾正。地圖現(xiàn)勢性較差由于傳統(tǒng)地圖更新需要的周期較長，造成現(xiàn)存地圖的現(xiàn)勢性不能完全滿足實際的需要。地圖投影的轉(zhuǎn)換由于地圖投影的存在，使得對不同地圖投影的地圖數(shù)據(jù)進行交流前，須先進行地圖投影的轉(zhuǎn)換。地圖應(yīng)用注意地圖存儲介質(zhì)的缺陷由于地圖多為紙質(zhì)，由于存放5二、遙感影象數(shù)據(jù)遙感影象是GIS中一個極其重要的信息源。通過遙感影象可以快速、準確地獲得大面積的、綜合的各種專題信息，航天遙感影象還可以取得周期性的資料，這些都為GIS提供了豐富的信息。但是因為每種遙感影象都有其自身的成像規(guī)律、變形規(guī)律，所以對其的應(yīng)用要注意影象的糾正、影象的分辨率、影象的解譯特征等方面的問題。二、遙感影象數(shù)據(jù)遙感影象是GIS中一個極其重要的信息源。6三、統(tǒng)計數(shù)據(jù)國民經(jīng)濟的各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)常常也是GIS的數(shù)據(jù)源。如人口數(shù)量、人口構(gòu)成、國民生產(chǎn)總值等等。四、實測數(shù)據(jù)各種實測數(shù)據(jù)特別是一些GPS點位數(shù)據(jù)、地籍測量數(shù)據(jù)常常是GIS的一個很準確和很現(xiàn)勢的資料。五、數(shù)字數(shù)據(jù)目前，隨著各種專題圖件的制作和各種GIS系統(tǒng)的建立，直接獲取數(shù)字圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的可能性越來越大。數(shù)字數(shù)據(jù)也成為GIS信息源不可缺少的一部分。但對數(shù)字數(shù)據(jù)的采用需注意數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)精度、可信度的問題。三、統(tǒng)計數(shù)據(jù)7六、各種文字報告和立法文件各種文字報告和立法文件在一些管理類的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)劃報告在規(guī)劃管理工作中起著很大的作用。對于一個多用途的或綜合型的系統(tǒng)，一般都要建立一個大而靈活的數(shù)據(jù)庫，以支持其非常廣泛的應(yīng)用范圍。而對于專題型和區(qū)域型統(tǒng)一的系統(tǒng)，則數(shù)據(jù)類型與系統(tǒng)功能之間具有非常密切的關(guān)系。六、各種文字報告和立法文件各種文字報告和立法文件在一些管理類8第二節(jié)空間數(shù)據(jù)采集一、屬性數(shù)據(jù)的采集二、圖形數(shù)據(jù)的采集

第二節(jié)空間數(shù)據(jù)采集一、屬性數(shù)據(jù)的采集9一、屬性數(shù)據(jù)的采集屬性數(shù)據(jù)即空間實體的特征數(shù)據(jù)，一般包括名稱、等級、數(shù)量、代碼等多種形式，屬性數(shù)據(jù)的內(nèi)容有時直接記錄在柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中，有時則單獨輸入數(shù)據(jù)庫存儲為屬性文件，通過關(guān)鍵碼與圖形數(shù)據(jù)相聯(lián)系。對于要輸入屬性庫的屬性數(shù)據(jù)，通過鍵盤則可直接鍵入。對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)，則必須先對其進行編碼，將各種屬性數(shù)據(jù)變?yōu)橛嬎銠C可以接受的數(shù)字或字符形式，便于GIS存儲管理。一、屬性數(shù)據(jù)的采集屬性數(shù)據(jù)即空間實體的特征數(shù)據(jù)，一般包括名稱101、編碼原則（1）編碼的系統(tǒng)性和科學(xué)性。（2）編碼的一致性。（3）編碼的標準化和通用性。（4）編碼的簡捷性。（5）編碼的可擴展性。1、編碼原則（1）編碼的系統(tǒng)性和科學(xué)性。112、編碼內(nèi)容（1）登記部分，用來標識屬性數(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；（2）分類部分，用來標識屬性的地理特征，可采用多位代碼反映多種特征；（3）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。2、編碼內(nèi)容（1）登記部分，用來標識屬性數(shù)據(jù)的序號，可以是簡123、編碼方法（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)定代碼使用的字符和數(shù)字、碼位長度、碼位分配等。（5）建立代碼和編碼對象的對照表．這是編碼最終成果檔案，是數(shù)據(jù)輸人計算機進行編碼的依據(jù)。3、編碼方法（1）列出全部制圖對象清單。13地理信息第五章空間數(shù)據(jù)的采集與處理課件14編碼的類型1）層次分類編碼法：是按照分類對象的從屬和層次關(guān)系為排列順序的一種代碼，它的優(yōu)點是能明確表示出分類對象的類別，代碼結(jié)構(gòu)有嚴格的隸屬關(guān)系。上圖以土地利用類型的編碼為例，說明上圖：土地利用類型編碼（層次分類編碼法）層次分類編碼法所構(gòu)成的編碼體系。2）多源分類編碼法又稱獨立分類編碼法。是指對于一個特定的分類目標，根據(jù)諸多不同的分類依據(jù)分別進行編碼，各位數(shù)字代碼之間并沒有隸屬關(guān)系。表4-1以河流為例說明了屬性數(shù)據(jù)多源分類編碼法的編碼方法。編碼的類型1）層次分類編碼法：15表4-1河流編碼的標準分類方案和數(shù)碼系統(tǒng)表（略）表4-1河流編碼的標準分類方案和數(shù)碼系統(tǒng)表16二、圖形數(shù)據(jù)的采集1、手扶跟蹤數(shù)字化儀輸入（1）手扶跟蹤數(shù)字化儀（2）數(shù)字化過程2、掃描儀輸入（1）掃描儀簡介（2）掃描過程二、圖形數(shù)據(jù)的采集1、手扶跟蹤數(shù)字化儀輸入17（1）手扶跟蹤數(shù)字化儀手扶跟蹤數(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。數(shù)字化儀由電磁感應(yīng)板、游標和相應(yīng)的電子電路組成，如圖4-2所示。這種設(shè)備利用電磁感應(yīng)原理：在電磁感應(yīng)板的x，y方向上有許多平行的印刷線，每隔200μm一條。游標中裝有一個線圈。當(dāng)使用者在電磁感應(yīng)板上移動游標到圖件的指定位置，并將十字叉絲的交點對準數(shù)字化的點位，按動相應(yīng)的按鈕時，線圈中就會產(chǎn)生交流信號，十字叉絲的中心也便產(chǎn)生了一個電磁場，當(dāng)游標在電磁感應(yīng)板上運動時，板下的印制線上就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。印制板周圍的多路開關(guān)等線路可以檢測出最大信號的位置，即十字叉線中心所在的位置，從而得到該點的坐標值。圖4-2手扶跟蹤數(shù)字化儀示意圖（1）手扶跟蹤數(shù)字化儀手扶跟蹤數(shù)字化儀,根據(jù)其采集數(shù)據(jù)的方式18（2）數(shù)字化過程把待數(shù)字化的圖件固定在圖形輸入板上，首先用鼠標器輸入圖幅范圍和至少四個控制點的坐標，隨后即可輸入圖幅內(nèi)各點、曲線的坐標。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。（2）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192、掃描儀輸入掃描儀簡介掃描過程2、掃描儀輸入掃描儀簡介20（1）掃描儀簡介掃描儀直接把圖形(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。CCD掃描儀的工作原理（1）掃描儀簡介掃描儀直接把圖形(如地形圖)和圖象(如遙感影21（2）掃描過程掃描模式的設(shè)置，（分二值、灰度、百萬種彩色），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)片采用百萬種彩色掃描，對黑白航片或衛(wèi)片采用灰度掃描。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。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。設(shè)定掃描范圍（2）掃描過程掃描模式的設(shè)置，（分二值、灰度、百萬種彩色）22掃描參數(shù)設(shè)置完后，即可通過掃描獲得某個地區(qū)的柵格數(shù)據(jù)。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、矢量化掃描參數(shù)設(shè)置完后，即可通過掃描獲得某個地區(qū)的柵格數(shù)據(jù)。23掃描的優(yōu)點掃描輸入因其輸入速度快不受人為因素的影響操作簡單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。掃描的優(yōu)點掃描輸入因其輸入速度快24第三節(jié)空間數(shù)據(jù)的編輯與處理一、誤差或錯誤的檢查與編輯二、圖象糾正三、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換四、地圖投影轉(zhuǎn)換五、圖象解譯六、圖幅拼接第三節(jié)空間數(shù)據(jù)的編輯與處理一、誤差或錯誤的檢查與編輯25一、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，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。一、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26圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的誤差原因1、空間數(shù)據(jù)的不完整或重復(fù)：主要包括空間點、線、面數(shù)據(jù)的丟失或重復(fù)、區(qū)域中心點的遺漏、柵格數(shù)據(jù)矢量化時引起的斷線等；圖4-4數(shù)字化幾種誤差示例2、空間數(shù)據(jù)位置的不準確：主要包括空間點位的不準確、線段過長或過短、線段的斷裂、相鄰多邊形結(jié)點的不重合等；3、空間數(shù)據(jù)的比例尺不準確；4、空間數(shù)據(jù)的變形；5、空間屬性和數(shù)據(jù)連接有誤；6、屬性數(shù)據(jù)不完整；圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的誤差原因1、空間數(shù)據(jù)的不完整或重復(fù)：主要27圖4-4數(shù)字化幾種誤差示例圖4-4數(shù)字化幾種誤差示例28檢查方法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。一般，對于空間數(shù)據(jù)的比例尺不準確和空間數(shù)據(jù)的變形馬上就可以觀察出來，對于空間數(shù)據(jù)的位置不完整和不準確則須用粗筆把遺漏、位置錯誤的地方明顯地標注出來。如果數(shù)字化的范圍比較大，分塊數(shù)字化時，除檢核一幅(塊)圖內(nèi)的差錯外還應(yīng)檢核已存入計算機的其它圖幅的接邊情況；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。檢查方法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29二、圖象糾正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。二、圖象糾正1、由于受地形圖介質(zhì)及存放條件等因素的影響，使地30地形圖和遙感影象的糾正過程及步驟對掃描得到的圖象進行糾正，主要是建立要糾正的圖象與標準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步驟對掃描得到的圖象進行糾正，主311、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，生成標準圖廓，分別采集四個圖廓控制點坐標來完成。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），后采目標點（標準圖廓），先采圖廓點和控制點，后采方里網(wǎng)點。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322、遙感影象的糾正圖4-5遙感影象糾正選點示例2、遙感影象的糾正圖4-5遙感影象糾正選點示例33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準，選用合適的變換函數(shù)，分別在要糾正的遙感影象和標準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），后采目標點（地形圖）。選點時，要注意選點的均勻分布，點不能太多（見圖4-5）。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精度。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34三、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，這在上一節(jié)中已經(jīng)說明；第二類轉(zhuǎn)換是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)化又包括同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同組織形式間的轉(zhuǎn)換和不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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。具體的轉(zhuǎn)換方法在第四章中已有詳細說明。三、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)35四、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x、y變換到另一種投影的直角坐標X、Y。2、反解變換:即由一種投影的坐標反解出地理坐標(x、y→B、L)，然后再將地理坐標代入另一種投影的坐標公式中(B、L→X、Y)，從而實現(xiàn)由一種投影的坐標到另一種投影坐標的變換(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)由一種投影的坐標到另一種投影坐標的變換。四、地圖投影轉(zhuǎn)換1、正解變換:通過建立一種投影變換為另36五、圖象解譯包括：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。五、圖象解譯包括：研究地理區(qū)域的一般知識；掌握影像分析的經(jīng)驗37遙感圖象的解譯標志很多，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。遙感圖象的解譯標志很多，包括圖象的色調(diào)或色彩、大小、形狀、紋38六、圖幅拼接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數(shù)據(jù)不能相互銜接，或是由于坐標系統(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。六、圖幅拼接在相鄰圖幅的邊緣部分，由于原圖本身的數(shù)字化誤差，39圖像拼接的步驟1、邏輯一致性的處理2、識別和檢索相鄰圖幅3、相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配4、相同屬性多邊形公共邊界的刪除圖像拼接的步驟1、邏輯一致性的處理401、邏輯一致性的處理由于人工操作的失誤，兩個相鄰圖幅的空間數(shù)據(jù)庫在接合處可能出現(xiàn)邏輯裂隙，如一個多邊形在一幅圖層中具有屬性A，而在另一幅圖層中屬性為B。此時，必須使用交互編輯的方法，使兩相鄰圖斑的屬性相同，取得邏輯一致性。圖4-6圖幅編號及圖幅邊緣數(shù)據(jù)提取范圍1、邏輯一致性的處理由于人工操作的失誤，兩個相鄰圖幅的空間數(shù)412、識別和檢索相鄰圖幅將待拼接的圖幅數(shù)據(jù)按圖幅進行編號，編號有2位，其中十位數(shù)指示圖幅的橫向順序，個位數(shù)指示縱向順序(圖4-6)，并記錄圖幅的長寬標準尺寸。因此，當(dāng)進行橫向圖幅拼接時，總是將十位數(shù)編號相同的圖幅數(shù)據(jù)收集在一起；進行縱向圖幅拼接時，是將個位數(shù)編號相同的圖幅數(shù)據(jù)收集在一起。其次，圖幅數(shù)據(jù)的邊緣匹配處理主要是針對跨越相鄰圖幅的線段或弧而的，為了減少數(shù)據(jù)容量，提高處理速度，一般只提取圖幅邊界2cm范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)作為匹配和處理的目標。同時要求，圖幅內(nèi)空間實體的坐標數(shù)據(jù)已經(jīng)進行過投影轉(zhuǎn)換2、識別和檢索相鄰圖幅將待拼接的圖幅數(shù)據(jù)按圖幅進行編號，423、相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配采用追蹤拼接法。追蹤拼接有四種情況(圖4—7)，只要符合下列條件，兩條線段或弧段即可匹配銜接：相鄰圖幅邊界兩條線段或弧段的左右碼各自相同或相反；相鄰圖幅同名邊界點坐標在某一允許值范圍內(nèi)(如土O．5mm)。匹配銜接時是以一條弧或線段作為處理的單元，因此，當(dāng)邊界點位于兩個結(jié)點之間時，須分別取出相關(guān)的兩個結(jié)點，然后按照結(jié)點之間線段方向一致性的原則進行數(shù)據(jù)的記錄和存儲。3、相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹43圖4-7追蹤拼接法圖4-7追蹤拼接法444、相同屬性多邊形公共邊界的刪除當(dāng)圖幅內(nèi)圖形數(shù)據(jù)完成拼接后，相鄰圖斑會有相同屬性。此時，應(yīng)將相同屬性的兩個或多個相鄰圖斑組合成一個圖斑，即消除公共邊界，并對共同屬性進行合并。多邊形公共界線的刪除，可以通過構(gòu)成每一面域的線段坐標鏈，刪去其中共同的線段，然后重新建立合并多邊形的線段鏈表(圖4—8)。對于多邊形的屬性表，除多邊形的面積和周長需重新計算外，其余屬性保留其中之一圖斑的屬性即可。圖4-8多邊形公共邊界的自動刪除4、相同屬性多邊形公共邊界的刪除當(dāng)圖幅內(nèi)圖形數(shù)據(jù)完成拼接45第四節(jié)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量及其精度分析一、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念二、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價三、誤差的類型（源誤差、操作誤差）四、GIS空間操作中誤差的傳播

五、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制第四節(jié)空間數(shù)據(jù)質(zhì)量及其精度分析一、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念46一、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念1、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量2、與數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)的幾個概念一、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念1、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量471、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量空間位置、專題特征以及時間是表達現(xiàn)實世界空間變化的三個基本要素?？臻g數(shù)據(jù)是有關(guān)空間位置、專題特征以及時間信息的符號記錄。而數(shù)據(jù)質(zhì)量則是空間數(shù)據(jù)在表達這三個基本要素時，所能夠達到的準確性、一致性、完整性，以及它們?nèi)咧g統(tǒng)一性的程度?？臻g數(shù)據(jù)是對現(xiàn)實世界中空間特征和過程的抽象表達。由于現(xiàn)實世界的復(fù)雜性和模糊性，以及人類認識和表達能力的局限性，這種抽象表達總是不可能完全達到真值的，而只能在一定程度上接近真值。從這種意義上講，數(shù)據(jù)質(zhì)量發(fā)生問題是不可避免的；另一方面，對空間數(shù)據(jù)的處理也會導(dǎo)致出現(xiàn)一定的質(zhì)量問題；例如，在某些應(yīng)用中，用戶可能根據(jù)需要來對數(shù)據(jù)進行一定的刪減或擴充，這對數(shù)據(jù)記錄本身來說也是一種誤差。因此，空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞是一個相對概念，并具有一定程度的針對性。盡管如此，我們?nèi)钥梢悦撾x開具體的應(yīng)用，從空間數(shù)據(jù)存在的客觀規(guī)律性出發(fā)來對空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量進行評價和控制。1、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量空間位置、專題特征以及時間是表達現(xiàn)實世界空482、與數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)的幾個概念（1）誤差(Error)：誤差反映了數(shù)據(jù)與真實值或者大家公認的真值之間的差異，它是一種常用的數(shù)據(jù)準確性的表達方式。（2）數(shù)據(jù)的準確度(Accuracy)：數(shù)據(jù)的準確度被定義為結(jié)果、計算值或估計值與真實值或者大家公認的真值的接近程度。（3）數(shù)據(jù)的精密度(Resolution)：數(shù)據(jù)的精密度指數(shù)據(jù)表示的精密程度，亦即數(shù)據(jù)表示的有效位數(shù)。它表現(xiàn)了測量值本身的離散程度。由于精密度的實質(zhì)在于它對數(shù)據(jù)準確度的影響，同時在很多情況下。它可以通過準確度而得到體現(xiàn)，故常把二者結(jié)合在一起稱為精確度，簡稱精度。（4）不確定性（Uncertainty)：不確定性是關(guān)于空間過程和特征不能被準確確定的程度，是自然界各種空間現(xiàn)象自身固有的屬性。在內(nèi)容上，它是以真值為中心的一個范圍，這個范圍越大，數(shù)據(jù)的不確定性也就越大。2、與數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)的幾個概念（1）誤差(Error)：誤差反49二、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價1、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準2、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價二、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評價1、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準501、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準是生產(chǎn)、使用和評價空間數(shù)據(jù)的依據(jù)，數(shù)據(jù)質(zhì)量是數(shù)據(jù)整體性能的綜合體現(xiàn)。目前，世界上已經(jīng)建立了一些數(shù)據(jù)質(zhì)量標準，如美國FGDC的數(shù)據(jù)質(zhì)量標準等?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量標準的建立必須考慮空間過程和現(xiàn)象的認知、表達、處理、再現(xiàn)等全過程。1、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準是生產(chǎn)、使用和評價空間51空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準要素(1)數(shù)據(jù)情況說明(2)位置精度或稱定位精度(3)屬性精度(4)時間精度。(5)邏輯一致性(6)數(shù)據(jù)完整性(7)表達形式的合理性空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準要素(1)數(shù)據(jù)情況說明522、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價，就是用空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標準要素對數(shù)據(jù)所描述的空間、專題和時間特征進行評價。圖略2、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價，就是用空間數(shù)據(jù)質(zhì)53三、誤差的類型（源誤差、操作誤差）1、源誤差2、操作誤差三、誤差的類型（源誤差、操作誤差）1、源誤差54空問數(shù)據(jù)的質(zhì)量通常用誤差來衡量，而誤差定義為空間數(shù)據(jù)與其真值的差別?？臻g數(shù)據(jù)誤差的來源是多方面的，例如，GIS的原始錄入數(shù)據(jù)本身包含著數(shù)據(jù)采集過程中引入的源誤差。另外，在原始數(shù)據(jù)錄入到空間數(shù)據(jù)庫以及隨后的數(shù)據(jù)分析處理和結(jié)果輸出過程中，每一步都會引入新誤差。根據(jù)P．A．Burrough(1986)的建議，可以將GIS數(shù)據(jù)誤差的來源歸納為三類，如表4-3所示?？諉枖?shù)據(jù)的質(zhì)量通常用誤差來衡量，而誤差定義為空間數(shù)據(jù)與其真值551、源誤差(1)地面測量數(shù)字數(shù)據(jù)的誤差(2)地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)的誤差①制圖誤差②數(shù)字化誤差(3)遙感數(shù)據(jù)誤差①數(shù)據(jù)獲取誤差②數(shù)據(jù)預(yù)處理誤差③數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換誤差④人工判讀誤差1、源誤差(1)地面測量數(shù)字數(shù)據(jù)的誤差56(1)地面測量數(shù)字數(shù)據(jù)的誤差來源于地面測量的數(shù)字數(shù)據(jù)中含有控制測量和碎部測量誤差。其中控制點誤差又受控制網(wǎng)的參考基準、網(wǎng)形和觀測精度以及觀測費用等因素的影響。碎部點誤差隨繼承了控制點的誤差外，還受自身的觀測方法、觀測精度和地界的人為判斷，以及地物地貌的取舍等因素的影響。當(dāng)然，原始觀測誤差受觀測儀器、觀測者和外界環(huán)境三種因素影響。地面測量數(shù)據(jù)中的誤差可以表現(xiàn)為隨機誤差、系統(tǒng)誤差或粗差。一般而言，粗差采用可靠性理論探測剔除，系統(tǒng)誤差采用實驗方法校正或建立系統(tǒng)誤差模型處理，隨機誤差采用隨機模型，如最小二乘法平差處理。利用誤差傳播律可求得點坐標的方差—協(xié)方差陣或誤差橢圓(球)元素采表達點坐標數(shù)據(jù)的精度。(1)地面測量數(shù)字數(shù)據(jù)的誤差來源于地面測量的數(shù)字數(shù)據(jù)中含有57(2)地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)的誤差目前GIS數(shù)據(jù)的主要來源之一是現(xiàn)有地圖數(shù)字化。原因固有誤差和數(shù)字化過程誤差是地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)誤差的主要來源。原因固有誤差除含有上述地面控制測量和碎部測量的全部誤差外，還含有制圖誤差。(2)地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)的誤差目前GIS數(shù)據(jù)的主要來源之一是現(xiàn)58①制圖誤差a、控制點展繪誤差b、編繪誤差c、繪圖誤差d、綜合誤差e、地圖復(fù)制誤差f、分色板套合誤差g、繪圖材料的變形誤差h、歸化到同一比例尺所引起的誤差i、特征的定義j、特征夸大誤差①制圖誤差a、控制點展繪誤差59②數(shù)字化誤差數(shù)字化方式主要有手工數(shù)字化和掃描數(shù)字化。目前在生產(chǎn)實踐中多采用掃描數(shù)字化，然后屏幕半自動化跟蹤。線劃跟蹤與掃描數(shù)字化所引起的平面誤差較小，只是在掃描數(shù)字化時，要素結(jié)合處出現(xiàn)的誤差較大。②數(shù)字化誤差數(shù)字化方式主要有手工數(shù)字化和掃描數(shù)字化。60(3)遙感數(shù)據(jù)誤差數(shù)據(jù)獲取誤差數(shù)據(jù)處理誤差數(shù)據(jù)分析誤差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換誤差人工判斷誤差(3)遙感數(shù)據(jù)誤差數(shù)據(jù)獲取誤差612、操作誤差(1)由計算機字長引起的誤差(2)由拓撲分析引起的誤差(3)數(shù)據(jù)