第6讲-空间数据的采集与处理

重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士第6讲空间数据的采集与处理重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士本讲授课内容6.1空间数据采集在GIS中的地位6.2GIS的数据来源6.3空间数据采集的主要内容与任务6.4空间数据采集6.5空间数据的编辑与处理重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士6.1空间数据采集在GIS中的地位空间数据的采集是指将非数字化形式的各种信息通过某种方法数字化，并经过编辑处理，变成系统可以存储管理和分析的形式。空间数据的采集主要包括属性数据和图形数据的采集。对于属性数据的采集经常是通过键盘直接输入；图形数据的采集实际上就是图形数字化的过程。GIS的核心是地理数据库，建立GIS的第一步就是对有关空间实体的几何数据和属性数据进行合理的组织，形成地理数据库，这个过程也就是gis的数据采集。地理信息系统的价值及其功能在很大程度上取决于系统内所包含的地理空间数据的内容与质量。重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士6.1空间数据采集在GIS中的地位以数据为处理线索硬件∶软件∶数据=1∶2∶7汽油数据一个城市的基础GIS数据量往往达到1000G以上的量级重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士GIS技术数据核心数据是GIS的血液•数字线划数据（DLG）•影像数据•数字高程模型（DEM）•地物的属性数据6.1空间数据采集在GIS中的地位重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士GIS数据可以概括为：数字线划图（DLG,DigitalLineGraph）数字正射影像（DOM,DigitalOrthographMap）数字高程模型（DEM,DigitalElevationModel）数字栅格地图（DRG,DigitalRasterGraph）地物的属性数据（Attribute）空间数据的元数据（Metadata）４D产品空间数据的内容重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士1）数字线划图（DLG）DLG是现有地形图上基础地理要素的矢量数据集（用点、线、面坐标来描述地理要素的位置和形状），且保存地理要素间空间关系和相关的属性信息特点：基于实体的数据拓扑关系复杂用抽象图形（符号、颜色、宽度）表达空间实体空间数据的内容重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士2）数字正射影像图（DOG）DOG是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片/遥感影像，基于象元进行纠正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据特点：基于场（栅格）表示的模型直观而详细记录地表自然现象数据源丰富生产效率高空间数据的内容重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士3）数字高程模型（DEM）DEM是在高斯投影平面上规则格网点或三角网点平面坐标（x，y）及其高程（z）的数据集用来表示地表的高程信息特点：DEM的水平间隔可随地貌类型不同而改变根据不同的高程精度，可分为不同等级产品目前可以由数字摄影测量的方法全自动采集集得到也可以有野外测量或地图扫描数字化，经过内插处理得到空间数据的内容重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士4）数字栅格地形图（DRG）DRG是纸质地形图的数字化产品，每幅图经扫描、纠正、图像处理及数据压缩处理后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件特点：DRG是栅格图像表面和线划图（DLG）一致，但实质不同通常作为某种信息系统背景使用，如电力信息系统重点在电力线，可以用DRG做背景生产速度快空间数据的内容重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士5）地物的属性数据对描述空间实体的数量、质量、等级等特征的数据包含两层含义是什么？即它属于那一类地物实体特征的详细描述信息，如：公路的描述信息包括公路名称、等级、宽度、路面材料、车道数、建设年代、路面状况等属性数据往往以表格的形式存在，但可以以可视化方式描述属性数据，如道路宽度、颜色可以反映道路的不同等级、饼图反映不同属性值之间的比例属性数据的数据采集工作量往往很大，如地籍信息系统中的宗地描述数据空间数据的内容重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士12DLGDOMDEMDRG地理信息的基本形式重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士13遥感与GIS数据的融合§6空间数据采集与处理重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士14遥感与GIS数据的融合§6空间数据采集与处理重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士15遥感与GIS数据的融合§6空间数据采集与处理重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士16§6空间数据采集与处理遥感与GIS数据的融合DEM+DLG重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士17§6空间数据采集与处理遥感与GIS数据的融合DEM+DRG重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士18遥感与GIS数据的融合DEM+DOM§6空间数据采集与处理重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士19遥感与GIS数据的融合DEM+DOM+DLG§6空间数据采集与处理重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士现实世界文字报告、遥感图象等数字化仪扫描仪解析测图仪键盘等编辑、接边、分层、图形与属性连接、加注记等空间数据库数据源?如何采集?质量如何?空间数据概述①数据源的选择；②采集方法的确定；③数据的进一步编辑与处理④数据入库重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士6.2GIS数据来源统计数据地图存储介质、现势性、投影转换遥感、航空影象和数据分辨率、变形规律、纠正、解译特征地面测量数字数据格式、精度多媒体，辅助GIS空间分析和查询GIS空间数据重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士一、数据源的特征1、地图数据具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平面形式的表示，主要普通地图和专题地图在应用地图数据时应注意以下几点：（1）地图存储介质的缺陷。由于地图多为纸质，在不同的存放条件下存在不同程度的变形，具体应用时，须对其进行纠正。（2）地图现势性较差。传统地图更新周期较长，造成现存地图的现势性不能完全满足实际需要。（3）地图投影的转换。使用不同投影的地图数据进行交流前，须先进行地图投影的转换。重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士一、数据源的特征2、遥感数据每种遥感影像都有其自身的成像规律、变形规律，所以在应用时要注意影像的纠正、影像的分辨率、影像的解译特征等方面的问题。重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士①视域广阔，监测范围最大可覆盖整个地球②可瞬时成像、实时传输、快速处理，有助于迅速获取信息和实施动态监测③遥感影像形象逼真，信息丰富，可进行定性、定量分析和量测④可利用不同目标物对不同波段电磁波的穿透或反射特性来认识目标物⑤加宽了人眼所能观测的光谱范围，从可见光到紫外和红外波段多光谱卫星传感器获得的全球天然彩色图像重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士一、数据源的特征3、实测数据实测数据主要指各种野外实验、实地测量所得数据，它们通过转换可直接进入GIS的空间数据库以用于实时分析和进一步应用。其中，GPS点位数据、地籍测量数据等通常具有较高的精度和较好的现势性，是GIS的重要数据来源。4、统计数据许多部门和机构都拥有不同领域如人口、自然资源等方面的大量统计资料、国民经济的各种统计数据，这些常常也是GIS的数据源，尤其是属性数据的重要来源。统计数据一般都是和一定范围内的统计单元或观测点联系在一起。重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士一、数据源的特征5、多媒体数据由多媒体设备获取的数据（包括声音、录像等）也是GIS的数据源之一，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询，可通过通讯口传入GIS的空间数据库中。6、文本资料数据各种文字报告和立法文件在一些管理类的GIS系统中，有很大的应用，如在城市规划管理信息系统中，各种城市管理法规及规划报告在规划管理工作中起着很大的作用。在土地资源管理、灾害监测、水质和森林资源管理等专题信息系统中，各种文字说明资料对确定专题内容的属性特征起着重要的作用。确定应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的。例如要建立一个土地的适宜性和承载力的信息系统，所需要的数据有地形、土壤类型、降雨、地下水位、运输条件等。重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士二、采集的基本内容和流程1、数据源的选择①是否能够满足系统功能的要求；②所选数据源是否已有使用经验。如果传统的数据源可用的话，就应避免使用其他它的陌生数据源。一般情况下，当两种数据源的数据精度差别不大时，宜采用有使用经验的传统数据源；③系统成本。因为数据成本占GIS工程成本的70%甚至更多，所以数据源的选择对于系统整体的成本控制来说至关重要。I.数据源的选择II.采集方法的确定III.数据的编辑和处理IV.数据质量控制与评价V.数据入库重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士空间数据采集的基本内容二、采集的基本内容和流程2、采集方法的确定地图地面测量数据统计资料航空、遥感文字数据多媒体坐标几何数字化仪扫描仪摄影测量系统键盘空间数据库编辑处理数据交换质量评价重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士二、采集的基本内容和流程3、数据的编辑和处理各种方法所采集的原始空间数据，都不可避免地存在着错误或误差，属性数据在建库输入时，也难免会存在错误，所以对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑是很有必要的。不同系统对图形的数学基础、数据结构等可能会有不同的要求，往往需要进行数学基础、数据结构的转换。此外，根据系统分析功能的要求，需要对数据进行图形拼接、拓扑生成等处理。如果考虑到存储空间和系统运行效率，往往需要对数据进行一定程度的压缩。4、数据质量控制与评价无论何种数据源，使用何种方法进行采集，都不可避免地存在各种类型的误差，而且误差会在数据处理及系统的各个环节之中累计和传播。对于数据质量的控制和评价是系统有效运行的重要保障和系统分析结果可靠性的前提条件之一。5、数据入库重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士6.3空间数据采集的主要内容与任务（一）主要内容1、空间图形数据的采集2、非空间属性数据的采集3、空间数据和非空间数据的连接（二）主要任务1、将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的数字形式；2、数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数据在内容和逻辑上的一致性；3、不同的数据来源要用到不同的设备和方法；4、数据的转换装载；5、数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士6.4空间数据采集GIS需要输入两方面的数据，即图形数据与属性数据。为此需进行三方面的工作，即图形数据的采集、属性数据的采集和图形数据与属性数据的连接重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士（一）图形数据的采集——地图数字化1、手工键盘输入（1)输入矢量数据输入坐标值(2)输入栅格数据按行列号输入各象元的属性输入方法简单，对设备要求低效率低，工作烦琐6.4空间数据采集重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士2、手扶跟踪数字化仪输入手扶跟踪数字化仪,根据其采集数据的方式分为机械式、超声波式和全电子式三种,其中全电子式数字化仪精度最高，应用最广。按照其数字化版面的大小可分为A0、A1、A2、A3、A4等。通向计算机接口叉丝游标按扭电磁感应板6.4空间数据采集—图形数据的采集重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士手扶跟踪数字化通过数字化仪获取是一种最普通的传统方法是单调而细致的工作重庆三峡学院环境与化学工程学院兰国新博士数字化过程把待数字化的图件固定在图形输入板上，首先用鼠标器输入图幅范围和至少四个控制点的坐标，随后即可输入图幅内各点、曲线的坐标。通过数字化仪采集数据数据量小，数据处理的软件也比较完备，但由于数字化的速度比较慢，工作量大，自动化程度低，数字化的精度与作业员的操作有很大关系，所以，目前很多单位在大批量数字化时，已不再采用它。6.4空间数据采集—图形数据的采集目前基本上不再采用重庆三峡