地理信息系統李燕婷青海大學地質系地理信息系統第三章空間數據的采集1、概述2、空間數據采集3、空間數據的編輯與處理4、空間數據質量地理信息系統空間數據采集§3.1概述汽油數據以數據為處理線索硬件∶軟件∶數據=1∶2∶7地理信息系統空間數據采集§3.1概述3.1.1GIS數據的內容數字線劃數據點、線、面影像數據數據源豐富生產效率高直觀詳細記錄地表自然現象數字高程模型屬性數據是什么，類型特征詳細描述信息地理信息系統空間數據采集§3.1概述3.1.2數據源種類第一手數據第二手數據非電子數據電子數據全站儀、GPS數據地球物理、地球化學遙感數據地圖專題地圖統計圖表平板測量數據工程測量數據筆記航空、遙感相片人口普查社會經濟調查各種統計資料已建各種數據庫GIS數據地理信息系統空間數據采集§3.1概述圖形圖像數據：地圖工程圖規劃圖照片航空與遙感影像等文字數據：調查報告文件統計數據實驗數據野外調查的原始記錄等圖形圖像數據文字數據地理信息系統空間數據采集§3.1概述目前各種類型的地圖是重要的信息源。這不僅是因為地圖的內容直觀與豐富，而且是由于在地理信息系統誕生以前，地圖是表示空間與非空間信息強有力的手段，從某種意義上說，一冊完備的專題地圖集是一個很好的人工操作地理信息系統。遙感影像是地理信息系統中一個極其重要的數據源，它至少具有下列一些特點：①能取得大面積、綜合的信息；②速度快；③降低數據儲存冗余和不連續性；④能提供各類專題所需要的信息。文字數據主要用來描述空間對象的屬性，比如人口數據、經濟數據、土壤成份、環境數據確定應用哪些類型的數據是由系統的功能所確定的，例如要建立一個土地的適宜性和承載力的信息系統，所需要的數據有地形、土壤類型、降雨、地下水位、運輸條件等。

地理信息系統空間數據采集§3.1概述地圖地面測量數據統計資料航空、遙感文字數據多媒體坐標幾何數字化儀掃描儀攝影測量系統鍵盤空間數據庫編輯處理數據交換3.1.3數據源與相應設備地理信息系統空間數據采集§3.1概述3.1.4數據采集的任務將現有的地圖、外業觀測成果、航空像片、遙感圖片數據、文本資料等轉換成GIS可以接受的數字形式。數據庫入庫之前進行驗證、修改、編輯等處理，保證數據在內容和邏輯上的一致性。不同的數據來源要用到不同的設備和方法。數據的轉換裝載數據處理：幾何糾正、圖幅拼接、拓撲生成等地理信息系統空間數據采集3.2空間數據的采集1、選擇數據源、確定數據的表現形式2、確定數據有關指標3、選擇數據獲取的軟件平臺4、數據采集5、數據編輯6、數據拼接7、數據入庫8、數據動態更新與維護計劃調查編輯處理評價準備收集數字化地理信息系統空間數據采集空間數據采集——流程地理信息系統空間數據采集空間數據采集方法：手扶跟蹤數字化儀采集攝影測量數字化采集掃描跟蹤數字化采集外業實地數字化采集選擇采集方法的依據是如何應用圖形數據，圖形數據類型，現有設備狀況，現有人力，物力，財力狀況等。3.2.1、圖形數據的采集3.2空間數據的采集空間數據采集——圖形數據的采集數字化設備：數字化儀、掃描儀、攝影測量設備特點：范圍大，速度快使用范圍：大面積GIS數據采集、資源普查等數字化儀掃描儀數字攝影測量工作站野外測量：大平板、全站儀、GPS、移動測繪系統特點：精度高、效率較低適合范圍：小范圍GIS數據采集或局部數據更新地理信息系統空間數據采集（1）、數字化采集—手扶跟蹤數字化取什么樣的地圖作為數字化地圖數字化精度要求如何對那些要素進行數字化

采取什么樣的方式進行數字化如何分層、分幅確定數字化技術點方式流方式（時間、距離）精度要素的繁簡現勢性有利于空間數據與屬性數據的連接有利于組織所需要的各種城市專題地圖有利于提高圖形的顯示速度當所牽涉的范圍比較大時，還須考慮到數字化地圖的分幅與拼接問題。此時需將地圖按圖幅進行組織，建立各圖幅的索引圖，然后通過索引圖動態調出各具體圖幅，并完成各相鄰地圖的動態拼接任務。地理信息系統空間數據采集x1,y11x2,y22x3,y33x4,y44x5,y55x6,y66x7,y77x8,y88x9,y99地理信息系統空間數據采集點方式x1,y11x2,y22x3,y33x4,y44x5,y55x6,y66x7,y77x8,y88x9,y99地理信息系統空間數據采集流方式地圖預處理（1）對于紙張不好的紙質地圖，需將其復制到聚酯薄膜上，以減少因圖紙變形而產生的誤差；（2）為使相鄰圖幅便于拼接，需將每幅數字化底圖的四邊內圖廓框相交的線劃要素向外延伸。（3）對于地圖上封閉曲線和較長的線劃要素進行分段；（4）對于非國家標準分幅地圖，還應打上方格網，以利于控制點坐標數據精度的量取。地理信息系統空間數據采集（1）、數字化采集—手扶跟蹤數字化

連接數字化儀

圖版定向

數字化手扶跟蹤數字化：地理信息系統空間數據采集（1）、數字化采集—手扶跟蹤數字化地理信息系統空間數據采集數字化儀1234YXOO’(x0,y0)X’P’（x‘，）yx地理信息系統地理信息系統空間數據采集（2）、數字化采集—掃描數字化地理信息系統空間數據采集3、攝影測量—采集方案隨機采樣系統采樣系統隨機采樣可變系統采樣蔟聚采樣斷面采樣等高線采樣3.2.2屬性數據采集包括各類調查報告、文件、統計數據、實驗數據與野外調查的原始記錄等，如人口數據、經濟數據、土壤成份、環境數據。

對于要輸入屬性庫的屬性數據，通過鍵盤直接鍵入或文件、表格、數據庫導入。

對于要直接記錄到柵格或矢量數據文件中的屬性數據，則必須進行編碼輸入。地理信息系統空間數據采集國家資源與環境信息系統規范在“專業數據分類和數據項目建議總表”中，將數據分為社會環境、自然環境和資源與能源三大類共14小項，并規定了每項數據的內容及基本數據來源。地理信息系統空間數據采集3.2.3、數據交換數據交換文件GISAGISAGISBGISB內部文件外部文件內部文件外部文件

GISAGISB數據交換標準OpenGISInternet/Intranet地理信息系統空間數據采集3.3空間數據的編輯與處理空間數據編輯的必要性修正數據輸入錯誤維護數據的完整性和一致性更新地理信息空間數據一般性錯誤數據不完整、重復空間數據位置不正確空間數據比例尺不準確空間數據變形幾何和屬性連接有誤屬性數據不完整錯誤檢查主要方法疊合比較法目視檢查法邏輯檢查法糾正原因地圖變形(均勻變形、非均勻變形）數字化中的位置移動遙感影像本身存在幾何變形投影方式不同分幅掃描實質建立糾正圖象與標準地圖的一一對應關系變換方法精確方法：仿射變換、雙線性變換、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—數據采集—函數建立—逐點或網格糾正（1）圖象糾正地理信息系統空間數據采集3.3空間數據的編輯與處理圖像糾正地理信息系統空間數據采集投影A（x，y）投影B（X，Y）正解變換：解析函數關系X=f(x,y)，Y=g(x,y)反解變換：經緯度B=f(x,y),L=g(x,y)X=F(B,L),Y=G(B,L)數值變換：數學方法（2）投影變換地理信息系統空間數據采集地理信息系統空間數據采集幾何接邊

調出需接邊的圖幅，以其中的一個作為活動圖幅，其他圖幅作為參考，沿圖幅的邊沿選取一定范圍（如5cm）的空間目標。這些目標一般都終結于圖廓邊附近，以活動工作區的目標為基準，根據圖廓邊上弧段的結點坐標查找相鄰圖幅對應弧段。

地物編碼相同，且結點坐標誤差在允許范圍內，則將兩邊結點坐標取中數吻合，空間關系不變。

地物編碼不同，或超過允許誤差，需進行人工編輯。數字化邊界調整3.3空間數據的編輯與處理(3)接邊（2）邏輯接邊兩方面的含義：檢查同一目標在相鄰圖幅的地物編碼和屬性賦值是否一致。

將同一目標在相鄰圖幅的空間實體數據在邏輯上連在一起。AA2A2A2解決方法：在圖幅數據文件的上一層，將有邏輯聯系的空間目標，建立一個新的文件，即所引到它在每幅圖的子目標，并建立雙向指針。不建立目標文件，也不為邏輯接邊的子目標建立索引，而是通過空間操作的方法，根據關鍵字讓系統自動在周邊圖幅中搜索。地理信息系統空間數據采集AA2A2A2oid指針A1Aoid指針A2Aoid指針A2Aoid指針AA1、A2、A3（2）邏輯接邊地理信息系統空間數據采集地理信息系統空間數據采集3.4空間數據質量3.4.1有關數據質量的基本概念1、準確度（Accurancy）

即測量值與真值之間的接近程度。可用誤差來衡量。2、精度（precision)

即對現象描述的詳細程度。3、不確定性（uncertainty）

不確定性是指某一現象不能被準確測定的程度，包括空間位置不確定性、屬性不確定、時域不確定、邏輯上的不一致性和數據的不完整性。地理信息系統空間數據采集

5、相容性（compatibility）指兩個來源的數據在同一個應用中使用的難易程度。引起的原因：（1）統計指標或分類標準不同；（2）使用不同比例尺的地圖

6、一致性（consistency)

指對同一現象或同類現象表達的一致程度。 （1）如同一條河流，在兩張不同地圖上的形狀不同。 （2）邏輯上的不一致性。

7、完整性（completeness） 指用同一準確度和精度的數據在特定空間范圍內是否完整的程度。

3.4空間數據質量4.2.2數據誤差或不確定的來源1、空間現象自身存在的不穩定性空間現象自身存在的不穩定性包括空間特征和過程在空間、專題和時間內容上的不確定性。2、空間現象的表達3、空間數據處理中的誤差投影變換、地圖數字化和掃描后的矢量化處理、數據格式轉換、數據抽象、建立拓撲關系、與主控數據層的匹配、數據疊加操作和更新、數據集成處理、數據的可視化表達4、空間數據使用中的誤差包括對數據的解釋過程和缺少文檔。3.4空間數據質量數據處理過程誤差來源數據收集野外測量誤差：儀器誤差、記錄誤差遙感數據誤差：輻射和幾何糾正誤差地圖數據誤差：原始數據誤差、坐標轉換、制圖綜合及印刷數據輸入數字化誤差：儀器誤差、操作誤差不同系統格式的轉換誤差數據存儲數值精度不夠空間精度不夠數據處理分類間隔不合理多層數據疊合引起的誤差傳播比例尺大小引起的誤差數據輸出輸出設備不精確引起的誤差輸出媒介不穩定造成的誤差數據使用對數據所包含的信息的誤差對數據信息使用不當地理信息系統空間數據采集3.4空間數據質量3.4.3數據的誤差類型

幾何誤差

屬性誤差時間誤差

邏輯誤差地理信息系統空間數據采集森林水庫森林水庫地理信息系統空間數據采集住宅住宅商業區住宅商業區1972年火場1989年火場灌叢、幼林1989年火場1972年火場針闊葉混交林灌叢、幼林針闊葉混交林地理信息系統空間數據采集幾何誤差幾何誤差是地理信息系統所特有的。

點：測量位置與真實位置的差異，即用常規的中誤差表示即可。線：線在地理信息系統數據庫中既可以表示線性現象，又可以通過連成的多邊形表示面狀現象。線可分為直線、折線、曲線及曲直線混合四種類型。地理信息系統空間數據采集屬性數據的測量尺度1、命名（Nominal）量

定性而非定量，不能進行任何算術運算。只能進行“等于”與“不等于”的邏輯運算。2、次序（Ordinal）量

是基于對對象進行排序來標識的。不同次序之間的間隔大小可以不同。除了可以進行“等于”與“不等于”的邏輯運算外，還可進行大小的比較。3、間隔（Interval）量

不參照某個固定點，而是按間隔表示相對位置的數。間隔測量尺度與比例測量尺度相似，但間隔尺度的測量值無真的零值。它可用于加、減、乘、除等運算，而且可以求算術平均。4、比率（Ratio）量

比例測量尺度的測量制止那些有真零值而且測量單位的間隔是相等的數據。地理信息系統空間數據采集屬性數據的不確定性

定性屬性數據的準確度評價方法比較復雜。它受屬性變量的離散值，每個屬性在空間上分布和每個同屬性地塊的形態和大小，監測樣點的分布和選區，及不同屬性值在特征上的相似程度等多種因素的影響。

可用概率、概率面、模糊度、準確度等指標來衡量。綠地水池4.2.4、空間數據的質量控制

傳統的手工方法

元數據方法數據的元數據中包含了大量的有關數據質量的信息，通過它可以檢查數據質量，同時元數據也記錄了數據處理過程中質量的變化，通過跟蹤元數據可以了解數據質量的變化，通過跟蹤元數據可以了解數據質量的狀況和變化。地理相關法用空間數據的地理特征要素自身的相關性來分析數據的質量。地理信息系統空間數據采集3.4空間數據質量3.5空間數據的元數據3.5.1概念元數據（Metadata）是指描述數據的數據。在地里空間信息中用于描述地理數據集的內容、質量、表示方式、空間參考、管理方式以及數據集的其他特征，是實現地理空間信息共享的核心標準之一。地理信息系統空間數據采集3.5.2目的促進數據集的高效利用，并為計算機輔助軟件工程服務。3.5.3、內容（1）對數據集的描述：對數據集中各數據項、數據來源、數據所有者及數據序代（數據生產歷史）等的說明；（2）對數據質量的描述：數據精度、數據的邏輯一致性、分辨率、元數據的比例尺等。（3）對數據處理信息的說明：如量綱的轉換。（4）對數據轉換方法的描述；（5）對數據庫的更新、集成等的說明。3.5空間數據的元數據3.5.4、作用（1）幫助數據生產單位有效的管理和維護空間數據，建立數據文檔，并保證即使其主要工作人員離退時，也不會丟失對數據情況的了解。（2）提供有關數據生產單位對數據存儲、數據分類、數據內容、數據質量、數據交換網絡及數據銷售等方面的信息，便于用戶查詢檢索地理空間數據。（3）幫助用戶了解數據以便就數據是否滿足其需求做出正確的判斷。（4）提供有關信息，以便用戶