第三章空間數(shù)據(jù)采集

第三章地理數(shù)據(jù)輸入與處理

學(xué)習(xí)目標(biāo)·了解GIS的數(shù)據(jù)采集方式·掌握地圖數(shù)字化的方法、步驟·掌握地圖數(shù)據(jù)的各種處理方法·理解屬性數(shù)據(jù)編碼的深刻含義·了解空間數(shù)據(jù)的壓縮處理的方法及優(yōu)缺點(diǎn)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集方式和數(shù)字化方法，空間數(shù)據(jù)處理的概念、意義和方法。難點(diǎn)：掃描數(shù)據(jù)的處理，空間數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。

四、空間數(shù)據(jù)的壓縮處理一、數(shù)據(jù)采集方式二、地圖數(shù)字化三、地圖數(shù)據(jù)處理五、屬性數(shù)據(jù)輸入1.手工方式2.手扶跟蹤化數(shù)字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數(shù)據(jù)通訊方式通過手工在計(jì)算機(jī)終端上輸入數(shù)據(jù)，主要是鍵盤輸入。主要用于屬性數(shù)據(jù)的輸入。第一節(jié)數(shù)字采集方式1.手工方式2.手扶跟蹤化數(shù)字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數(shù)據(jù)通訊方式手扶跟蹤數(shù)字化儀是一種圖形數(shù)字化設(shè)備，是目前常用的地圖數(shù)字化方式生成矢量數(shù)據(jù)。第一節(jié)數(shù)字采集方式數(shù)字化儀第一節(jié)數(shù)字采集方式1.手工方式2.手扶跟蹤化數(shù)字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數(shù)據(jù)通訊方式掃描儀是一種圖形、圖象輸入設(shè)備，可以快速地將圖形、圖象輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是目前發(fā)展最快的數(shù)字化設(shè)備生成柵格數(shù)據(jù)。第一節(jié)數(shù)字采集方式小型掃描儀工程掃描儀第一節(jié)數(shù)字采集方式1.手工方式2.手扶跟蹤化數(shù)字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數(shù)據(jù)通訊方式從遙感影像上直接提取專題信息。第一節(jié)數(shù)字采集方式1.手工方式2.手扶跟蹤化數(shù)字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數(shù)據(jù)通訊方式聯(lián)網(wǎng)方式下，信息系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間以及與其它信息系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息交流和信息共享的主要方式。第一節(jié)數(shù)字采集方式1.圖形數(shù)字化2.數(shù)據(jù)的編輯3.拓?fù)潢P(guān)系生成4.基本量算5.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換6.地理數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能驅(qū)動數(shù)字化儀、掃描儀等數(shù)字化設(shè)備。對影像、圖形、數(shù)字等多種形式、多方來源的信息實(shí)現(xiàn)自動、半自動或人工的數(shù)字化，建立空間數(shù)據(jù)庫。1.圖形數(shù)字化2.數(shù)據(jù)的編輯3.拓?fù)潢P(guān)系生成4.基本量算5.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換6.地理數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)查詢修改更新圖形分割與拼接圖形縮放比例尺轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能1.圖形數(shù)字化2.數(shù)據(jù)的編輯3.拓?fù)潢P(guān)系生成4.基本量算5.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換6.地理數(shù)據(jù)庫建立大多數(shù)GIS系統(tǒng)都采用基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型的GIS數(shù)據(jù)庫，一些系統(tǒng)具有拓?fù)潢P(guān)系的自動生成功能，由矢量數(shù)據(jù)自動生成多邊形，并根據(jù)相應(yīng)的多邊形內(nèi)部點(diǎn)文件，生成多邊形邊界的左右多邊形信息并識別島狀多邊形，大大減少了編輯工作量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能1.圖形數(shù)字化2.數(shù)據(jù)的編輯3.拓?fù)潢P(guān)系生成4.基本量算5.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換6.地理數(shù)據(jù)庫建立1．質(zhì)心量算對地理分布變化的跟蹤；計(jì)算目標(biāo)物對周圍地區(qū)的經(jīng)濟(jì)輻射范圍。例如，應(yīng)用質(zhì)心量測分析人口變遷、經(jīng)濟(jì)增長級等。2．幾何量算自動快速的計(jì)算三維目標(biāo)的表面積、體積，各類多邊形的的周長、面積，各類線段的曲率、方向，以及點(diǎn)狀物體的坐標(biāo)等。如公路、鐵路線的長度，各種土地類型的面積量算，道路設(shè)計(jì)中的土石方量算等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能1.圖形數(shù)字化2.數(shù)據(jù)的編輯3.拓?fù)潢P(guān)系生成4.基本量算5.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換6.地理數(shù)據(jù)庫建立矢量數(shù)據(jù)---柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)---矢量數(shù)據(jù)二值化－>細(xì)化－>填充空隙－>矢量追蹤－>矢量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能1.圖形數(shù)字化2.數(shù)據(jù)的編輯3.拓?fù)潢P(guān)系生成4.基本量算5.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換6.地理數(shù)據(jù)庫建立地理數(shù)據(jù)庫四種方式:1.全部采用文件管理

2.文件結(jié)合關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理

3.全部采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理

4.重新設(shè)計(jì)具有空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)管理和分析功能的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（OO－DBMS）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能第三節(jié)地圖數(shù)字化一、手扶跟蹤數(shù)字化數(shù)字化儀組成、數(shù)字化方式、操作步驟二、掃描矢量化掃描儀原理、處理流程、操作方式數(shù)字化儀示意圖底座感應(yīng)板定標(biāo)器手扶跟蹤數(shù)字化方法有效區(qū)域手扶跟蹤數(shù)字化方法數(shù)字化儀板面組成示意圖1．點(diǎn)方式

每次定標(biāo)器的鍵被按下，感應(yīng)板發(fā)送一對坐標(biāo)數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)。2．開關(guān)流方式在定標(biāo)器上，每按下一次鍵，即將一組坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)。當(dāng)用數(shù)字化來輸入一條連續(xù)曲線是很有效。3．連續(xù)流方式不論定標(biāo)器的鍵是否按下，數(shù)字化儀每個一定的時間就向計(jì)算機(jī)發(fā)送坐標(biāo)數(shù)據(jù)，即是不可控的。4．增量方式當(dāng)定標(biāo)器在感應(yīng)板上移動某個距離，數(shù)字化儀就發(fā)送一對絕對坐標(biāo)數(shù)據(jù)。數(shù)字化儀的工作方式—操作方式手扶跟蹤數(shù)字化方法1．ASCⅡ格式

2．二進(jìn)制輸出格式數(shù)字化儀的工作方式—輸出格式手扶跟蹤數(shù)字化方法地圖數(shù)字化的操作步驟準(zhǔn)備設(shè)置數(shù)字化固定地圖設(shè)置投影方式設(shè)置控制點(diǎn)處理誤差設(shè)置定標(biāo)器按鍵地圖分幅手扶跟蹤數(shù)字化方法掃描儀數(shù)字化方法一、掃描儀的工作原理二、掃描儀的使用方法三、掃描數(shù)字化四、地圖掃描數(shù)據(jù)處理二值化細(xì)化矢量化冗余去除斷線修復(fù)要素提取符號識別屬性賦值掃描儀數(shù)字化方法地圖掃描數(shù)據(jù)處理GIS與遙感的結(jié)合一、結(jié)合的必要性二、結(jié)合的途徑發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)交換格式建立能綜合處理矢量數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)的GISGIS軟件與遙感圖像處理系統(tǒng)之間建立接口數(shù)據(jù)處理的概念空間數(shù)據(jù)處理的方法空間數(shù)據(jù)的編輯處理地圖數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理的概念一、數(shù)據(jù)處理的概念二、數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容三、數(shù)據(jù)處理的意義對采集的各種數(shù)據(jù)，按照不同的方式方法對數(shù)踞進(jìn)行編輯運(yùn)算，清除數(shù)據(jù)沉余，彌補(bǔ)數(shù)據(jù)缺失，形成符合用戶要求的數(shù)據(jù)文件格式數(shù)據(jù)處理的概念一、數(shù)據(jù)處理的概念二、數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容三、數(shù)據(jù)處理的意義數(shù)踞編輯數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)變換數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)內(nèi)插邊沿匹配數(shù)據(jù)提取數(shù)據(jù)處理的概念一、數(shù)據(jù)處理的概念二、數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容三、數(shù)據(jù)處理的意義空間數(shù)據(jù)有序化檢驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享提高資源利用效果1.平面坐標(biāo)變換2.空間數(shù)據(jù)的壓縮處理3.空間數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換4.空間數(shù)據(jù)插值5.數(shù)據(jù)提取空間數(shù)據(jù)處理的方法平移變換

0yxP（x，y）P′(x′，y′)xyx′=x+Δx′y′=y+Δy′空間數(shù)據(jù)處理的方法-平面坐標(biāo)變換旋轉(zhuǎn)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空間數(shù)據(jù)處理的方法-平面坐標(biāo)變換比例變換（圖形縮放）

點(diǎn)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(diǎn)的距離。x′=x·Sxy′=y·Syx′=x0+(x-x0)·Sx

y′=y0+(y-y0)

·Sy空間數(shù)據(jù)處理的方法-平面坐標(biāo)變換地圖投影變換

當(dāng)系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)來自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的數(shù)字化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)地圖投影變換正解變換反解變換數(shù)值變換通過建立兩個投影的解析關(guān)系式，直接把一種投影坐標(biāo)(x,y)

變換成另一種投影的坐標(biāo)(X,Y)空間數(shù)據(jù)處理的方法-平面坐標(biāo)變換地圖投影變換

當(dāng)系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)來自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的數(shù)字化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)地圖投影變換正解變換反解變換數(shù)值變換由一種投影的坐標(biāo)(x,y)反解出地理坐標(biāo)（λ,φ)

，然后再將地理坐標(biāo)代入另一種投影公式中，求出該投影下的直角坐標(biāo)（X,Y)空間數(shù)據(jù)處理的方法-平面坐標(biāo)變換地圖投影變換

當(dāng)系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)來自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的數(shù)字化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)地圖投影變換正解變換反解變換數(shù)值變換根據(jù)兩種投影在變換區(qū)內(nèi)若干同名的坐標(biāo)點(diǎn)，采用插值法、有限差分法、待定系數(shù)法等，實(shí)現(xiàn)不同投影之間的轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)處理的方法-平面坐標(biāo)變換

空間數(shù)據(jù)處理的方法-壓縮處理數(shù)據(jù)壓縮的目的

節(jié)省存貯空間節(jié)省處理時間數(shù)據(jù)壓縮途徑壓縮軟件:原數(shù)據(jù)信息基本不丟失而且可以大大節(jié)省存貯空間，缺點(diǎn)是壓縮后的文件必須在解壓縮后才能使用數(shù)據(jù)消冗處理:原數(shù)據(jù)信息不會丟失，得到的文件可以直接使用，缺點(diǎn)是技術(shù)要求高，工作量大，對冗余度不大的數(shù)據(jù)集合效用小用數(shù)據(jù)子集代替數(shù)據(jù)全集:在規(guī)定的精度范圍內(nèi),從原數(shù)據(jù)集合中抽取一個子集，缺點(diǎn)以信息損失為代價，換取空間數(shù)據(jù)容量的縮小空間數(shù)據(jù)處理的方法-壓縮處理常見空間數(shù)據(jù)的壓縮方法曲線數(shù)據(jù)的壓縮面域柵格數(shù)據(jù)的壓縮面域鄰接線段的刪除特征點(diǎn)篩選法：篩選抽取曲線特征點(diǎn)，并刪除全部多余點(diǎn)以達(dá)到節(jié)省存貯空間的目的?？臻g數(shù)據(jù)處理的方法-壓縮處理常見空間數(shù)據(jù)的壓縮方法曲線數(shù)據(jù)的壓縮面域柵格數(shù)據(jù)的壓縮面域鄰接線段的刪除通過壓縮編碼技術(shù)來消除冗余數(shù)據(jù)：鏈碼游程長度編碼塊碼四叉樹編碼空間數(shù)據(jù)處理的方法-壓縮處理常見空間數(shù)據(jù)的壓縮方法曲線數(shù)據(jù)的壓縮面域柵格數(shù)據(jù)的壓縮面域鄰接線段的刪除數(shù)據(jù)屬性的重新分類和空間圖形的化簡需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮相鄰界線的刪除共同屬性的合并空間數(shù)據(jù)處理的方法-壓縮處理面域鄰接線段的刪除空間數(shù)據(jù)處理的方法-壓縮處理矢量向柵格轉(zhuǎn)換網(wǎng)格尺寸的確定點(diǎn)的網(wǎng)格化直線網(wǎng)格化多邊形網(wǎng)格化

柵格向矢量轉(zhuǎn)換網(wǎng)格尺寸的確定點(diǎn)的網(wǎng)格化直線網(wǎng)格化多邊形網(wǎng)格化

空間數(shù)據(jù)處理的方法-類型轉(zhuǎn)換空間數(shù)據(jù)處理的方法-空間數(shù)據(jù)插值

1.離散空間：空間具有跳躍特征（土地利用類型），重要變化發(fā)生在邊界上，邊界內(nèi)的變化則是均勻的，同質(zhì)的，即在各個方面都是相同的。鄰近元法：以最相鄰近圖元的特征值表征未知圖元的特征值。

2.

連續(xù)空間：空間具有漸變特征（地形表面），內(nèi)插技術(shù)必須采用連續(xù)的空間漸變模型實(shí)現(xiàn)這些連續(xù)變化，可用一種平滑的數(shù)學(xué)表面加以描述。這類技術(shù)可分為整體擬合和局部擬合技術(shù)兩大類。

整體擬合技術(shù):擬合模型是由研究區(qū)域內(nèi)所有采樣點(diǎn)上的全部特征觀測值建立的。通常采用的技術(shù)是整體趨勢面擬合。這種內(nèi)插技術(shù)一般用于模擬大范圍內(nèi)的變化，而不能提供內(nèi)插區(qū)域的局部特性局部擬合技術(shù)則是僅僅用鄰近的數(shù)據(jù)點(diǎn)來估計(jì)未知點(diǎn)的值，而不受局部范圍外其它點(diǎn)的影響。這類技術(shù)包括雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插、樣條函數(shù)、移動擬合法等等?？臻g數(shù)據(jù)處理的方法-空間數(shù)據(jù)插值

基本提取按照屬性或窗口找出