地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫(kù)ppt課件

1、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫(kù),1,數(shù)據(jù)源,數(shù)據(jù)源：指建立計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)所需的各種數(shù)據(jù)的來(lái)源。 空間信息的獲取是一個(gè)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）將花費(fèi)在空間信息（特別是矢量數(shù)據(jù)）的獲取上面。,2,地圖數(shù)據(jù)源,數(shù)據(jù)源種類(lèi) 1 地圖：地圖數(shù)字化 2 遙感影像數(shù)據(jù)：圖象、GPS坐標(biāo)點(diǎn)文件等 3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：形成紙質(zhì)地圖或坐標(biāo)點(diǎn)文件 4 文字與統(tǒng)計(jì)資料 GIS重要的屬性數(shù)據(jù)源 5 已有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：各種交換格式數(shù)據(jù) DXF/E00 /MIF等,3,地圖數(shù)據(jù)源,已有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是目前空間數(shù)據(jù)共享的一個(gè)重要途徑，因此，一般的空間信息系統(tǒng)平臺(tái)都提供了各種交換格式的數(shù)

2、據(jù)轉(zhuǎn)入/轉(zhuǎn)出功能。 紙質(zhì)地圖是GIS主要的數(shù)據(jù)源。主要通過(guò)對(duì)地圖的跟蹤數(shù)字化和掃描數(shù)字化獲取。在使用地圖時(shí)，應(yīng)考慮到地圖投影所引起的變形，必要時(shí)需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換或投影變換。 遙感影像含有豐富的資源環(huán)境信息，是大面積、動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)源，是GIS數(shù)據(jù)更新的重要方式。將坐標(biāo)點(diǎn)文件轉(zhuǎn)為地圖數(shù)據(jù)也是空間信息系統(tǒng)平臺(tái)必須提供的基本功能。,4,數(shù)據(jù)的分類(lèi)編碼,地圖數(shù)據(jù)分為幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的分類(lèi)編碼指的是屬性數(shù)據(jù)編碼。 屬性數(shù)據(jù)：用來(lái)描述實(shí)體的屬性特征的數(shù)據(jù)。 在計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)中，通常把那些與幾何數(shù)據(jù)有密切聯(lián)系的屬性數(shù)據(jù)用編碼的形式表示，并與幾何數(shù)據(jù)一起管理起來(lái)。,5,屬性數(shù)據(jù)分類(lèi),分類(lèi)是將具

3、有共同屬性特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把具有不同屬性特征的事物分開(kāi)的過(guò)程。 原則： 科學(xué)性：選擇事物或現(xiàn)象最穩(wěn)定的屬性和特征作為分類(lèi)的依據(jù)。 完整性和系統(tǒng)性：形成一個(gè)完整的分類(lèi)體系，低級(jí)的類(lèi)應(yīng)能歸并到高級(jí)的類(lèi)中。 實(shí)用性：考慮對(duì)信息分類(lèi)所依據(jù)的屬性特征的獲取方式和獲取能力，應(yīng)與有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 可擴(kuò)性：應(yīng)能容納新增加的事物和現(xiàn)象，而不至于打亂已建立的分類(lèi)系統(tǒng)。 最常用的分類(lèi)方法是層次分類(lèi)法，優(yōu)點(diǎn)是層次清晰，使用方便，缺點(diǎn)是分類(lèi)體系確定后，不易改動(dòng)，當(dāng)分類(lèi)層次較多時(shí)，代碼位數(shù)較長(zhǎng)。,6,屬性數(shù)據(jù)分級(jí),對(duì)事物或現(xiàn)象的數(shù)量或特征進(jìn)行等級(jí)的劃分，主要過(guò)程為分級(jí)數(shù)和分?jǐn)?shù)界線的確定。 原則：1 符合

4、數(shù)值估計(jì)精度的要求。在滿(mǎn)足精度的前提下，盡可能選擇較少的分級(jí)數(shù)。 2 分級(jí)應(yīng)符合數(shù)據(jù)的分布特征。級(jí)內(nèi)差異盡可能小，各級(jí)代表值之間的差異盡可能大。 3 應(yīng)顧及可視化的效果。等級(jí)的劃分要以圖形的方式表示出來(lái)，考慮到人對(duì)圖形符號(hào)等級(jí)的感受，分級(jí)數(shù)不易超過(guò)8級(jí)。 4 分級(jí)時(shí)主要使用數(shù)學(xué)方法。最優(yōu)分割分級(jí)是在有序樣本不被破壞的前提下，使其分割的級(jí)內(nèi)離差平方和為最小而級(jí)間離差平方和為極大的一種分級(jí)方法。它可以用來(lái)對(duì)有序樣本或可變?yōu)橛行?排序)的樣本進(jìn)行分級(jí),7,屬性數(shù)據(jù)編碼,數(shù)據(jù)編碼是指確定屬性數(shù)據(jù)代碼的過(guò)程。代碼是一個(gè)易于被計(jì)算機(jī)識(shí)別與處理的符號(hào)，是計(jì)算機(jī)地圖制圖中定性查詢(xún)信息的主要依據(jù)和手段。 編碼的

5、基礎(chǔ)是分類(lèi)分級(jí)，編碼的結(jié)果是代碼。 代碼的類(lèi)型： 1 數(shù)字代碼：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于計(jì)算機(jī)處理，直觀性較差。 2 字母代碼：便于識(shí)別，易于記憶，但占空間多。 3 數(shù)字、字母混合代碼，有數(shù)字代碼與字母代碼的優(yōu)點(diǎn)，但處理起來(lái)復(fù)雜。,8,屬性數(shù)據(jù)編碼,代碼的種類(lèi)： 分類(lèi)碼(特征碼)：根據(jù)地理信息分類(lèi)體系設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)信息的分類(lèi)代碼，表示不同類(lèi)別的數(shù)據(jù)。 標(biāo)志碼(識(shí)別碼)：在分類(lèi)碼的基礎(chǔ)上，對(duì)每類(lèi)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出其全部實(shí)體的識(shí)別代碼，表示某一類(lèi)數(shù)據(jù)中的某個(gè)個(gè)體。 代碼的功能：代碼表示對(duì)象的名稱(chēng)，是對(duì)象的唯一標(biāo)志；代碼也可作為區(qū)分分類(lèi)對(duì)象類(lèi)別的標(biāo)志；代碼可作為對(duì)象排序的標(biāo)志。,9,屬性數(shù)據(jù)編碼,原則：1 科學(xué)性，與分類(lèi)

6、體系相適應(yīng)，便于數(shù)據(jù)庫(kù)管理。 2 唯一性：一個(gè)代碼唯一的表示一類(lèi)對(duì)象。 3 完整性和可擴(kuò)充性：能完整的反映分類(lèi)體系，并留下足夠的備用代碼，適應(yīng)擴(kuò)充的需要。 4 應(yīng)用性和規(guī)范性：代碼應(yīng)盡可能反映對(duì)象的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于記憶，格式規(guī)范、統(tǒng)一。,10,屬性分類(lèi)分級(jí)編碼舉例,國(guó)土基礎(chǔ)信息分類(lèi)編碼,大類(lèi)碼,小類(lèi)碼,一級(jí)代碼,二級(jí)代碼,標(biāo)志碼,11,屬性分類(lèi)分級(jí)編碼舉例,土地利用分類(lèi)編碼,12,地圖數(shù)據(jù)的采集,幾何數(shù)據(jù)采集 兩種方式： 地圖跟蹤數(shù)字化（數(shù)字化儀輸入、屏幕矢量化）傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法。 地圖掃描矢量化（自動(dòng)或半自動(dòng)矢量化）：較為先進(jìn)的地圖數(shù)字化方式,13,地圖跟蹤數(shù)字化,數(shù)字化儀原理 目前較

7、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)線圈（定位器）、工作桌面（包括鋪設(shè)其下的柵格陣列導(dǎo)線）以及電子部件、微處理器和輸出裝置組成。其中游標(biāo)線圈是電磁發(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),14,地圖跟蹤數(shù)字化,基本過(guò)程 將需要數(shù)字化的圖件（地圖、航片等）固定在數(shù)字化板上，設(shè)定數(shù)字化范圍，輸入有關(guān)參數(shù)，選擇數(shù)字化方式，按地圖要素的類(lèi)別實(shí)施數(shù)字化 在進(jìn)行地圖手扶跟蹤數(shù)字化時(shí)，需要在數(shù)字化儀面板坐標(biāo)和地圖真實(shí)坐標(biāo)之間建立映射關(guān)系，通常的做法是先錄入三個(gè)不在同一條直線上的控制點(diǎn)

8、。,15,控制點(diǎn)（tic）概念,地圖上具有控制地圖圖幅精確度的一些點(diǎn)，也稱(chēng)地理控制點(diǎn)（同名點(diǎn)），通常這些點(diǎn)都具有準(zhǔn)確的實(shí)地坐標(biāo)或可以精確定位的，如圖幅圖廓點(diǎn)、公路網(wǎng)格點(diǎn)、測(cè)量點(diǎn)、道路交叉口等,16,地圖掃描數(shù)字化,1、掃描儀數(shù)字化思想 通過(guò)掃描將地圖轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，然后采用柵格數(shù)據(jù)矢量化的技術(shù)追蹤出線和面，采用模式識(shí)別技術(shù)識(shí)別出點(diǎn)和注記，并根據(jù)地圖內(nèi)容和地圖符號(hào)的關(guān)系自動(dòng)給矢量數(shù)據(jù)賦以屬性值。 2、主要方法 自動(dòng)矢量化 交互式矢量化 ：采用人機(jī)交互方式,17,屬性數(shù)據(jù)的采集,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，與幾何數(shù)據(jù)分別輸入，根據(jù)預(yù)先建立屬性表輸入屬性； 從其它統(tǒng)

9、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。 幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系：公共標(biāo)識(shí)碼（用戶(hù)ID），即 幾何數(shù)據(jù)（圖形數(shù)據(jù)）與屬性數(shù)據(jù)之間的公共標(biāo)識(shí)符,18,地圖數(shù)據(jù)的編輯和數(shù)據(jù)質(zhì)量分析,數(shù)據(jù)編輯：數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，無(wú)論是地圖的幾何數(shù)據(jù)數(shù)字化還是屬性數(shù)據(jù)數(shù)字化，都不可能完全正確，常見(jiàn)的錯(cuò)誤有：地圖錯(cuò)誤的遺漏，地圖要素的重復(fù)或多余，幾何數(shù)據(jù)的位置不正確或不完整，屬性數(shù)據(jù)的遺漏、重復(fù)，幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接錯(cuò)誤等。因此必須對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯修改。為此，首先要顯示數(shù)據(jù)，然后才能進(jìn)行編輯修改。,19,數(shù)據(jù)顯示,數(shù)據(jù)顯示是指在屏幕上通過(guò)繪圖機(jī)把有關(guān)信息顯示出來(lái)，以便與原圖進(jìn)行比較，找出數(shù)字化過(guò)程中的差錯(cuò)

10、，加以編輯修改。為了能對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行較為完整的顯示，計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)應(yīng)提供如下基本功能： 1 圖形顯示功能 2 符號(hào)設(shè)置及符號(hào)庫(kù)功能 3 圖形輸出功能,20,數(shù)據(jù)編輯修改,編輯系統(tǒng)一般具有的主要功能： 投影變換 數(shù)據(jù)匹配 數(shù)據(jù)查詢(xún) 圖形編輯 屬性編輯及注記配置,21,數(shù)據(jù)質(zhì)量分析,地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量的含義：地圖數(shù)據(jù)具有定位、定性和時(shí)間性三大特征。地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量是指用該數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)其三大特征時(shí)所能達(dá)到的準(zhǔn)確性、一致性和完整性，以及它們之間統(tǒng)一性的程度。 基本內(nèi)容： 1 準(zhǔn)確性：幾何位置精度以及屬性精度 2 一致性：數(shù)據(jù)的邏輯一致性，如：節(jié)點(diǎn)匹配、多邊形閉合及拓?fù)潢P(guān)系的正確性等 3 現(xiàn)勢(shì)性 4 統(tǒng)一

11、性：各類(lèi)數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)一協(xié)調(diào),22,數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法,直接法：1 直接用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。用計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的某些類(lèi)型的錯(cuò)誤，并自動(dòng)算出數(shù)據(jù)中不符合數(shù)據(jù)項(xiàng)的百分率或平均質(zhì)量等級(jí)等。例如，可以檢測(cè)文件格式是否符合規(guī)范、編碼是否正確、數(shù)據(jù)是否超出范圍等。 2 隨機(jī)抽樣檢測(cè)：在確定抽樣方案時(shí)，應(yīng)考慮數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性。,23,數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法,間接評(píng)價(jià)法：所謂間接評(píng)價(jià)法是指通過(guò)外部知識(shí)或信息進(jìn)行推理來(lái)確定空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量的方法。用于推理的外部知識(shí)或信息如用途、數(shù)據(jù)歷史記錄、數(shù)據(jù)源的質(zhì)量、數(shù)據(jù)生產(chǎn)的方法、誤差傳遞模型等。,24,地圖數(shù)據(jù)誤差,地圖數(shù)據(jù)的質(zhì)量通常用誤差來(lái)衡量，而地圖數(shù)據(jù)誤差主

12、要來(lái)自于地圖數(shù)據(jù)采集過(guò)程。地圖數(shù)據(jù)采集的方法除野外觀測(cè)數(shù)據(jù)、圖像外，主要是對(duì)已有的地圖進(jìn)行數(shù)字化采集，地圖數(shù)字化中，地圖原有誤差和數(shù)字化過(guò)程引入的誤差是兩個(gè)主要的誤差源： 1 地圖原有誤差 控制點(diǎn)和碎部點(diǎn)誤差 地圖制圖綜合誤差與編繪誤差 地圖清繪誤差 印刷誤差 圖紙變形誤差 2 數(shù)字化誤差 儀器差 人員差 數(shù)字化方式 數(shù)字化軟件,25,數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制,目的：減少誤差，提高精度 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法： 1 誤差帶法 2 比較法 3 相關(guān)法,26,地圖數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型按不同的應(yīng)用層次分成三種類(lèi)型：分別是概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、物理數(shù)據(jù)模型。 邏輯數(shù)據(jù)模型 1 層次模型 2 網(wǎng)狀模型 3 關(guān)系模型

13、,27,C,B,A,d,f,g,h,c,a,b,e,1,2,3,4,5,6,M,28,層次模型,M,A,a,b,c,1,2,層次分明，結(jié)構(gòu)清晰，易于實(shí)現(xiàn),29,層次模型,缺點(diǎn)： 對(duì)任何對(duì)象的查詢(xún)都從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，低層次的對(duì)象的查詢(xún)效率很低，并且很難進(jìn)行反向查詢(xún)，插入和刪除操作比較復(fù)雜，父節(jié)點(diǎn)的刪除意味著下層所有子節(jié)點(diǎn)均被刪除。 數(shù)據(jù)獨(dú)立性較差，數(shù)據(jù)更新涉及很多指針 層次命令具有過(guò)程式性質(zhì)，用戶(hù)必須了解數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)，并在數(shù)據(jù)操作命令中顯式的給出數(shù)據(jù)的存取路徑 難以描述復(fù)雜的地理實(shí)體之間的聯(lián)系，描述多對(duì)多的關(guān)系時(shí)導(dǎo)致物理存儲(chǔ)上的冗余,30,網(wǎng)絡(luò)模型,M,A,B,a,c,b,d,e,1,2,3,4,31,網(wǎng)絡(luò)模型,缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加查詢(xún)和定位困難，用戶(hù)需要熟悉數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，知道自己所在的相應(yīng)位置 網(wǎng)狀模型不直接支持對(duì)于層次結(jié)構(gòu)的表達(dá) 網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操作命令具有過(guò)程式性質(zhì) 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)是導(dǎo)航式（Navigation）數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶(hù)在操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)不但說(shuō)明要做什么，還要說(shuō)明怎么做。例如在查找語(yǔ)句中不但要說(shuō)明查找的對(duì)象，而且要規(guī)定存取路徑,32,關(guān)系模型,地圖-多邊形關(guān)系M(A,B,C) 多邊形-線關(guān)系A(chǔ)(a,b,c),B(b,d,e),C(e,f,g,h) 邊-節(jié)點(diǎn)關(guān)系 a(1