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1、第三章 空间数据结构,第四章 空间数据采集与处理,空间数据采集与处理,数据源的选择；采集方法的确定；数据的进一步编辑与处理，包括错误消除、数学基础变换、数据结构与格式的重构、图形的拼接、拓扑的生成、数据的压缩、质量的评价与控制等等，保证采集的各类数据符合数据入库及空间分析的需求；数据入库，让采集的空间数据统一进入空间数据库。本章将系统介绍数据采集与处理过程所涉及的理论方法和关键技术。,数据源分类,数据源特征,地图数据在应用地图数据时应注意以下几点：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。地图现势性较差。传统地图更新周期较长，造成现
2、存地图的现势性不能完全满足实际需要。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。,数据源特征,遥感影像数据,数据源特征,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。,数据源特征,统计数据,数据源特征,共享数据GIS数据共享已成为地理信息系统技术的一个重要研究内容，已有数据的共享也成为GIS获取数据的重要来源之一。但对已有数据的采用需注意数据格式的转换和数据精度、可信度的问题。多媒体数据 由多媒体
3、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。文本资料数据,空间数据采集与处理的基本流程,空间数据采集与处理的基本流程,数据源的选择注意从以下几个方面考虑：是否能够满足系统功能的要求；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；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。采集方法的确定根据所选数据源的特征，选择合适的采集方法。
4、数据的编辑与处理数据质量控制与评价数据入库,数据采集,空间数据采集平板测量平板测量获取的是非数字化数据。全野外数字测图全野外空间数据采集与成图分为三个阶段：数据采集、数据处理和地图数据输出。空间定位测量,数据采集,地图数字化手扶跟踪数字化 扫描矢量化 摄影测量方法遥感图像处理遥感数据的处理与具体的数据类型（卫星影像、雷达影像）、存储介质等因素相关。,数字摄影测量工作站,数据采集,属性数据的采集,属性数据一般采用键盘输入。对照图形直接输入；预先建立属性表输入属性，或从其它统计数据库中导入属性，然后根据关键字与图形数据自动连接。属性数据的来源 国家资源与环境信息系统规范在“专业数据分类和数据项目建
5、议总表”中，将数据分为社会环境、自然环境和资源与能源三大类共14小项，并规定了每项数据的内容及基本数据来源。社会环境数据 自然环境 资源与能源,属性数据的采集,属性数据的分类 我国国土基础地理信息数据分类与代码（GB/T 13923-1992）将地球表面的自然和社会基础信息分为9个大类，分别为测量控制点、水系、居民地、交通、管线与垣栅、境界、地形与土质、植被和其他类，在每个大类下又依次细分为小类、一级和二级类。,属性数据的采集,属性数据的编码 原则：编码的系统性和科学性编码的一致性和唯一性编码的标准化和通用性编码的简捷性编码的可扩展性过程属性数据编码方案的制定 列出全部制图对象清单；制定对象分
6、类、分级原则和指标，将制图对象进行分类、分级；拟定分类代码系统；代码及其格式。设定代码使用的字符和数字、码位长度、码位分配等；建立代码和编码对象的对照表。这是编码最终成果档案，是数据输入计算机进行编码的依据 编码方法层次分类编码法多源分类编码法,属性数据的采集,层次分类编码法层次分类编码法是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。,属性数据的采集,多源分类编码法 又称独立分类编码法，是指对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。,空间数据编辑,在建立拓扑的过程中发现,空间
7、数据编辑,其它图形数据错误检查方法：叠合比较法 目视检查法 逻辑检查法 根据数据拓扑一致性进行检验，如将弧段连成多边形，数字化节点误差的检查等,属性数据编辑,内容：属性数据与空间数据是否正确关联，标识码是否唯一，不含空值。属性数据是否准确，属性数据的值是否超过其取值范围等。方法利用逻辑检查，检查属性数据的值是否超过其取值范围，属性数据之间或属性数据与地理实体之间是否有荒谬的组合属性数据打印出来进行人工校对，这和用校核图来检查空间数据准确性相似,数学基础变换-几何纠正,原因：地形图的实际尺寸发生变形；在扫描过程中，工作人员的操作会产生一定的误差，如扫描时地形图或遥感影像没被压紧、产生斜置或扫描参
8、数的设置不恰当等，都会使被扫入的地形图或遥感影像产生变形，直接影响扫描质量和精度；遥感影像本身就存在着几何变形；地图图幅的投影与其它资料的投影不同，或需将遥感影像的中心投影或多中心投影转换为正射投影等。扫描时受扫描仪幅面大小的影响，有时需将一幅地形图或遥感影像分成几块扫描，这样会使地形图或遥感影像在拼接时难以保证精度。,数学基础变换-几何纠正,地形图的纠正 四点纠正法或逐网格纠正法。四点纠正法，一般是根据选定的数学变换函数，输入需纠正地形图的图幅行、列号、地形图的比例尺、图幅名称等，生成标准图廓，分别采集四个图廓控制点坐标来完成。逐网格纠正法，是在四点纠正法不能满足精度要求的情况下采用的。这种
9、方法和四点纠正法的不同点就在于采样点数目的不同，它是逐方里网进行的，也就是说，对每一个方里网，都要采点。具体采点时，一般要先采源点（需纠正的地形图），后采目标点（标准图廓），先采图廓点和控制点，后采方里网点。,数学基础变换-几何纠正,遥感影像的纠正般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点。具体采点时，要先采源点（影像），后采目标点（地形图）。选点时，要注意选点的均匀分布，点不能太多。如果在选点时没有注意点位的分布或点太多，这样不但不能保证精度，反而会使影像产生变形。另外选点时，点位应选由人工建
10、筑构成的并且不会移动的地物点，如渠或道路交叉点、桥梁等，尽量不要选河床易变动的河流交叉点，以免点的移位影响配准精度。,数学基础变换-坐标变换,数学基础变换-栅格数据重采样,最邻近像元法 双线性插值法 双三次卷积法,数据重构,数据结构的转换矢量数据向栅格数据的转换栅格数据向矢量数据的转换数据格式转换 分层和编码原则都不同的数据转换。在数据转换过程中，系统最大限度地保证空间数据和属性数据的转入，并把相应的分层和编码转换过来。分层不同，编码原则相同的数据转换。两者数据编码原则是一致的，为空间数据和数据描述信息的相互转换提供了有利条件。分层不同，编码方案完全一致的数据转换。除描述信息外，两者数据质量和
11、数据情况是完全一致的。,数据重构,数据格式转换途径实现 外部数据交换方式,数据重构,数据格式转换途径实现 标准空间数据交换标准方式,数据重构,数据格式转换途径实现 空间数据的互操作方式,图形拼接,在相邻图幅的边缘部分，由于原图本身的数字化误差，使得同一实体的线段或弧段的坐标数据不能相互衔接，或是由于坐标系统、编码方式等不统一，需进行图幅数据边缘匹配处理。,图幅拼接,图形拼接,逻辑一致性的处理 由于人工操作的失误，两个相邻图幅的空间数据库在接合处可能出现逻辑裂隙，如一个多边形在一幅图层中具有属性A，而在另一幅图层中属性为B。此时，必须使用交互编辑的方法，使两相邻图斑的属性相同，取得逻辑一致性。识
12、别和检索相邻图幅将待拼接的图幅数据按图幅进行编号，编号有2位，其中十位数指示图幅的横向顺序，个位数指示纵向顺序，并记录图幅的长宽标准尺寸。,图形拼接,相邻图幅边界点坐标数据的匹配相邻图幅边界点坐标数据的匹配采用追踪拼接法。只要符合下列条件，两条线段或弧段即可匹配衔接：相邻图幅边界两条线段或弧段的左右码各自相同或相反；相邻图幅同名边界点坐标在某一允许值范围内(如0.5mm)。相同属性多边形公共边界的删除当图幅内图形数据完成拼接后，相邻图斑会有相同属性。此时，应将相同属性的两个或多个相邻图斑组合成一个图斑，即消除公共边界，并对共同属性进行合并,拓扑生成,点线拓扑关系的建立多边形拓扑关系的建立网络拓
13、扑关系的建立,数据压缩,栅格数据的压缩栅格数据的压缩是指栅格数据量的减少，这是与栅格数据结构密切相关的话题。其压缩技术有游程长度编码、块状编码、四叉树法等。矢量数据的压缩间隔取点法 垂距法和偏角法 分裂法 把曲线首末两端点连成一条直线；计算曲线上每一点与直线的垂直距离。若所有这些距离均小于限差，则将直线两端点间的各点全部舍去。若上一步条件不满足，则保留含有最大垂足距离的点，将原曲线分成两段曲线，再递归地重复使用分裂法。,数据质量评价与控制,相关概念 误差（Error）准确度（Accuracy）偏差（Bias）精密度（Precision）不确定性（uncertainty）,空间数据质量评价,评价
14、指标,空间数据质量评价,评价方法直接评价法直接评价法又分为内部和外部两种。内部直接评价方法要求对所有数据仅在其内部对数据集进行评价。例如在属于拓扑结构的数据集中，为边界闭合的拓扑一致性做的逻辑一致性测试所需要的所有信息。外部直接评价法要求参考外部数据对数据集测试。例如对数据集中道路名称做完整性测试需要另外的道路名称原始性资料。间接评价法间接评价法是一种基于外部知识的数据集质量评价方法。外部知识可包括但不限定数据质量综述元素和其他用来生产数据集的数据集或数据的质量报告。本方法只是推荐性的，仅在直接评价方法不能使用时使用。在下列几种情况下，见解评价法是有效的：使用信息中记录了数据集的用法；数据日志
15、信息记录了有关数据集生产和历史的信息；用途信息描述了数据集生产的用途。,空间数据的误差源及误差传播,误差类型分析,几何误差属性误差属性数据可以分为命名、次序、间隔和比值四种类型。间隔和比值的属性数据误差可以用点误差的分析方法进行分析评价。此处主要讨论命名和次序这类定性、也是离散型的数据误差评价方法。多数专题图都用命名或次序表现，如人口分布图、土地利用图、地质图等的内容主要为命名数据，而反映坡度、土壤侵蚀度等一般是次序数据。如将土壤侵蚀度分为若干级，级数即为次序数据。考察空间任意点处定性属性数据与其真实的状态是否一致，只有对或错两种可能。因此可以用遥感分类中常用的准确度评价方法来评价定性数据的属性误差。,空间数据质量的控制,方法：传统的手工方法 元数据方法 地理相关法 空间数据生产过程中的质量控制数据源的选择 数字化过程的数据质量控制 数据预处理 数字化设备的选用 数字化对点精度(准确性)数字化限差 数据的精度检查,数据入库,数据入库流程,数据入库,数据入库流程,元数据及其作用,元数据与元数据的作用 元数据实例,
