第4章GIS数据输入课件

地理信息系统原理GIS4-1 4-1 概述概述第四章第四章 地理信息系统地理信息系统数据的输入数据的输入现实世界现实世界文字报告、文字报告、遥感图象遥感图象等等数字化仪数字化仪扫描仪扫描仪解析测图仪解析测图仪键盘键盘 等等编辑、接边、分层、图形与编辑、接边、分层、图形与属性连接、加注记等属性连接、加注记等空间数据库空间数据库数据源数据源?如何采集如何采集?质量如何质量如何?4-1概述第四章概述第四章地理信息系统数据的输入现实世界文字报告地理信息系统数据的输入现实世界文字报告地理信息系统原理GIS一、一、GISGIS的数据源：的数据源：第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-1 4-1 概述概述 地图数据地图数据 遥感数据遥感数据 实测数据实测数据 文本数据文本数据 统计数据统计数据 多媒体数据：声音、图片、视频多媒体数据：声音、图片、视频 已有系统的数据已有系统的数据二、空间数据采集的任务二、空间数据采集的任务 将现有的上述类型数据转换成将现有的上述类型数据转换成GISGIS可以处理与接收可以处理与接收的数字形式，通常要经过的数字形式，通常要经过验证、修改、编辑验证、修改、编辑等处理。等处理。一、一、GIS的数据源：的数据源：第四章第四章地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-1地理信息系统原理GIS地图数据地图数据地图数据地图数据地理信息系统原理GIS遥感数据遥感数据遥感数据遥感数据地理信息系统原理GIS遥感数据遥感数据遥感数据遥感数据地理信息系统原理GIS第第4章章GIS数据输入课件数据输入课件地理信息系统原理GIS第第4章章GIS数据输入课件数据输入课件地理信息系统原理GIS第第4章章GIS数据输入课件数据输入课件地理信息系统原理GIS4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化空间数据可空间数据可按某种属性特征按某种属性特征形成一个形成一个数据层数据层，通常称为，通常称为图层图层。1、空间数据分层方法：、空间数据分层方法：1 1）专题分层）专题分层每每个个图图层层对对应应一一个个专专题题，包包含含某某一一种种或或某某一一类类数数据据。如如地地貌貌层层、水水系系层层、道道路路层、居民地层等。层、居民地层等。2 2）时间序列分层）时间序列分层即把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。即把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。3 3）地面垂直高度分）地面垂直高度分层把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入专题分层专题分层时间序列时间序列Z Z一、地理数据的分层一、地理数据的分层4-2数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化空间数据可按某种属性空间数据可按某种属性地理信息系统原理GIS2 2、空间数据分层的目的、空间数据分层的目的便于空间数据的便于空间数据的管理、查询、显示、分析管理、查询、显示、分析等。等。1 1）空空间间数数据据分分为为若若干干数数据据层层后后，对对所所有有空空间间数数据据的的管管理理就就简简化化为为对对各各数数据据层层的的管管理理，而而一一个个数数据据层层的的数数据据结结构构往往往往比比较较单单一一，数数据据量量也也相对较小相对较小，管理起来就相对，管理起来就相对简单简单；2 2）对对分分层层的的空空间间数数据据进进行行查查询询时时，不不需需要要对对所所有有空空间间数数据据进进行行查查询询，只需只需要对要对某一层某一层空间数据进行查询即可，因而空间数据进行查询即可，因而可加快可加快查询速度；查询速度；3 3）分分层层后后的的空空间间数数据据，由由于于便便于于任任意意选选择择需需要要显显示示的的图图层层，因因而而增增加了加了图形显示图形显示的的灵活性灵活性；4 4）对）对不同数据层不同数据层进行叠加，可进行进行叠加，可进行各种目的各种目的的空间分析。的空间分析。第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化2、空间数据分层的目的便于空间数据的管理、查询、显示、分析等、空间数据分层的目的便于空间数据的管理、查询、显示、分析等地理信息系统原理GIS二、统一的地理基础二、统一的地理基础-控制基控制基础各种各种GISGIS的数据源、服的数据源、服务目的和各自特征可以不同，目的和各自特征可以不同，但但均有均有自身自身统一一的地理基的地理基础。3 3、统一的地一的地图投影系投影系统的意义的意义：为地理信息系地理信息系统选择和和设计一种或几种一种或几种适用的适用的地地图投影系投影系统和和网格坐网格坐标系系统，为各种地理信息的各种地理信息的输入入、输出出及及匹配匹配处理理提供一个提供一个统一的定位框架一的定位框架，使，使各种各种来源的地理信息和数据能来源的地理信息和数据能够具有具有共同的共同的地理基地理基础，并在，并在这个基个基础上上反映反映出它出它们的的地理位置地理位置和和地理关系地理关系特征。特征。地理基础地理基础是地理信息是地理信息数据表示格式数据表示格式与与规范的规范的重要重要组成部分组成部分统一的统一的地图投影地图投影系统系统统一的地理格网坐标系统（统一的地理格网坐标系统（地理参照系地理参照系）统一的统一的地理编码地理编码系统系统2 2、投影与坐标系、投影与坐标系：每一种每一种投影都与投影都与一个一个坐坐标系统标系统相联系相联系。坐标系。坐标系统是一套说明某一物体统是一套说明某一物体地理坐标的地理坐标的参数参数，参数，参数之一之一为投影。投影关系为投影。投影关系着着如何如何将图形物体显示将图形物体显示于平面上，而坐标系统于平面上，而坐标系统则显示出地形地物所在则显示出地形地物所在的的相对位置相对位置。1 1、地理基础的内容、地理基础的内容返回返回第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的数据的规范化和范化和标准化准化二、统一的地理基础二、统一的地理基础-控制基础各种控制基础各种GIS的数据源、服务目的和的数据源、服务目的和地理信息系统原理GIS 地地图投影投影 1 1、GISGIS与地图投影关系与地图投影关系 第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化地理基础地理基础(地图投影地图投影)数据输出数据输出（具有相应投影的地图）（具有相应投影的地图）数据获取数据获取（不同投影的地图）（不同投影的地图）数据标准化预处理数据标准化预处理（按某一参照系数字化）（按某一参照系数字化）数据存储数据存储（统一的坐标基础）（统一的坐标基础）数据处理数据处理（投影转换）（投影转换）数据应用数据应用（检索查询、覆盖分析等）（检索查询、覆盖分析等）地图投影地图投影1、GIS与地图投影关系与地图投影关系第四章第四章地理信息系统地理信息系统地理信息系统原理GIS 2 2、GISGIS中地图投影设计与配置的一般原则中地图投影设计与配置的一般原则1 1）所所配配置置的的投投影影系系统统应应与与相相应应比比例例尺尺的的国国家家基基本本图图（基基本本比比例例尺尺地地形形图图，基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。基本省区图或国家大地图集）投影系统一致。2 2）系系统统一一般般只只考考虑虑至至多多采采用用两两种种投投影影系系统统，一一种种应应用用于于大大比比例例尺尺的的数数据据处理与输出、输入，另一种服务于处理与输出、输入，另一种服务于小比例尺小比例尺。3 3）所用投影以所用投影以等角投影等角投影为宜。为宜。4 4）所用投影所用投影应能与能与网格坐网格坐标系系统相适相适应，即所采用的网格系，即所采用的网格系统（特（特别是是一一级网格）在投影网格）在投影带中中应保持完整保持完整。第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化2、GIS中地图投影设计与配置的一般原则中地图投影设计与配置的一般原则1）所配置的投影系）所配置的投影系地理信息系统原理GIS3 3、我国、我国GISGIS常用的地图投影配置常用的地图投影配置采用与采用与我国基本图系列我国基本图系列一致一致的地图投影系统：的地图投影系统：我国我国常用的地图投影的情况常用的地图投影的情况为：为：1)1)、我我国国基基本本比比例例尺尺地地形形图图(1(1：100100万万、1 1：5050万万、1 1：2525万万、1 1：1010万万、1 1：5 5万万、1 1：2.52.5、1 1：1 1万万、1 1：5000),5000),除除1 1：100100万万外外均均采采用用高高斯斯克克吕吕格格投投影影为地理基础；为地理基础；2)2)、我我国国1 1：100100万万地地形形图图采采用用了了LambertLambert投投影影，其其分分幅幅原原则则与与国国际际地地理理学学会会规定的规定的全球统一使用全球统一使用的国际的国际百万分之一百万分之一地图投影保持一致。地图投影保持一致。3)3)、我我国国大大部部分分省省区区图图以以及及大大多多数数这这一一比比例例尺尺的的地地图图也也多多采采用用LambertLambert投投影影和属于同一投影系统的和属于同一投影系统的AlbersAlbers投影投影(正轴等面积割圆锥投影正轴等面积割圆锥投影)；4)4)、LambertLambert投影中，地球表面上两点间的投影中，地球表面上两点间的最短距离最短距离(即大圆航线即大圆航线)表现为近表现为近于直线，这于直线，这有利于有利于地理信息系统中地理信息系统中空间分析量度空间分析量度的正确实施。的正确实施。第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化3、我国、我国GIS常用的地图投影配置采用与我国基本图系列一致的地常用的地图投影配置采用与我国基本图系列一致的地地理信息系统原理GIS 地理参照系地理参照系1 1、经纬度坐标系（地理坐标）、经纬度坐标系（地理坐标）对对空间定位有利空间定位有利，但，但难以难以进行距离、方向、面积量算。进行距离、方向、面积量算。2 2、笛卡儿平面坐标系、笛卡儿平面坐标系 便于便于量算和进一步的空间数量算和进一步的空间数据处理和分析。据处理和分析。3 3、高程系统、高程系统描描述述空空间间点点在在垂垂直直高高度度上上的的特特性性-高高程程由由高高程程基基准准面面起起算的地面点的高度。算的地面点的高度。地地图图投投影影“19561956年黄海高程系年黄海高程系”“19851985年国家高程基准年国家高程基准”第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化椭椭球球体体模模型型地理参照系地理参照系1、经纬度坐标系（地理坐标）、经纬度坐标系（地理坐标）2、笛卡儿平面坐标、笛卡儿平面坐标地理信息系统原理GIS分类编码分类编码第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入分类、编码分类、编码点、线、面点、线、面特征码特征码、坐标、坐标信息世界信息世界4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化分类编码第四章分类编码第四章地理信息系统数据的输入分类、编码点、线、面信地理信息系统数据的输入分类、编码点、线、面信地理信息系统原理GIS1 1、属性数据编码、属性数据编码第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化 在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示在属性数据中，有一部分是与几何数据的表示密切有关密切有关的。的。例如，道路的例如，道路的等级、类型等级、类型等，等，决定着决定着道路道路符号符号的形状、色彩、尺寸等。的形状、色彩、尺寸等。在在GISGIS中，通常把中，通常把这部分属性数据这部分属性数据用用编码编码的形式表示，并与几何数据的形式表示，并与几何数据一起管理一起管理起来。起来。编码：编码：是指确定是指确定属性数据属性数据的的代码代码的的方法方法和和过程过程。代码：代码：是一个或一组是一个或一组有序有序的的易于易于被计算机或人被计算机或人识别与处理识别与处理的的符号符号，是计，是计算机算机鉴别和查找信息鉴别和查找信息的主要依据和手段。的主要依据和手段。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。编码的直接产物就是代码，而分类分级则是编码的基础。1、属性数据编码第四章、属性数据编码第四章地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2数据数据地理信息系统原理GIS2 2、分类编码的原则、分类编码的原则分类是将分类是将具有共同具有共同的属性或特征的事物或现象的属性或特征的事物或现象归并在一起归并在一起，而把，而把不同不同属属性或特征的事物或现象性或特征的事物或现象分开分开的过程。的过程。分类是人类思维所固有的一种活动，是认识事物的一种方法。分类是人类思维所固有的一种活动，是认识事物的一种方法。分类的分类的基本原则基本原则是：是：科学性、系统性、可扩性、实用性、科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性、兼容性、稳定性、不受比例尺限制、灵活性稳定性、不受比例尺限制、灵活性第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化2、分类编码的原则、分类编码的原则分类是将具有共同的属性或特征的事分类是将具有共同的属性或特征的事地理信息系统原理GIS3 3、分类码和标识码分类码和标识码第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化3、分类码和标识码第四章、分类码和标识码第四章地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2数数地理信息系统原理GIS4 4、分类码示例分类码示例第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化4、分类码示例第四章、分类码示例第四章地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入4-2数据的数据的地理信息系统原理GIS5 5、标识码示例标识码示例4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化C1492第四章第四章 地理信息系统数据的输入地理信息系统数据的输入5、标识码示例、标识码示例4-2数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化C1492第四章第四章地理信息系统原理GIS三、空间数据的标准化三、空间数据的标准化第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化1、目前影响数据共享的因素、目前影响数据共享的因素体制上体制上：行业数据保密政策。：行业数据保密政策。技术上技术上：不同系统对空间数据采用的数据结构和数据格式不同。：不同系统对空间数据采用的数据结构和数据格式不同。网网络络化化程程度度：资资源源共共享享是是网网络络主主要要功功能能之之一一，用用户户可可共共享享网网络络分分散散在在不不同同地地点点的的各各种软硬件。种软硬件。3 3、空间数据标准的状况：、空间数据标准的状况：如果只针对如果只针对某一某一地理信息系统设计空间数据标准，地理信息系统设计空间数据标准，并不困难并不困难；如果所建立的空间数；如果所建立的空间数据标准据标准能为大家所承认能为大家所承认，为大多数系统所接受和使用，就，为大多数系统所接受和使用，就比较复杂和困难比较复杂和困难。目前，我国目前，我国已有一些与已有一些与GISGIS有关的国家标准有关的国家标准，内容涉及数据编码、数据，内容涉及数据编码、数据格式、地理格网、数据采集技术规范、数据记录格式等。格式、地理格网、数据采集技术规范、数据记录格式等。2 2、空间数据标准：、空间数据标准：是指空间数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的是指空间数据的名称、代码、分类编码、数据类型、精度、单位、格式等的标标准形式准形式。每个地理信息系统都必须具有相应的空间数据标准。每个地理信息系统都必须具有相应的空间数据标准。三、空间数据的标准化第四章三、空间数据的标准化第四章地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2地理信息系统原理GIS空间数据分类标准空间数据分类标准空间数据交换标准空间数据交换标准我国空间数据交换格式我国空间数据交换格式GIS空间元数据空间元数据空间数据的互操作空间数据的互操作Open GISOpen GIS规范规范第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化空间数据分类标准空间数据分类标准空间数据交换标准空间数据交换标准我国空间数据交换格式我国空间数据交换格式GI地理信息系统原理GIS空间数据分类标准空间数据分类标准1 1、原则：、原则：1 1）遵循已有的国家标准，以利于全国范围内的数据共享。）遵循已有的国家标准，以利于全国范围内的数据共享。2 2）遵循国务院有关部委以及军队正在使用的数据标准。）遵循国务院有关部委以及军队正在使用的数据标准。3 3）遵循各领域中普遍使用和认同的数据标准。）遵循各领域中普遍使用和认同的数据标准。4 4）当各种数据标准相互矛盾时，应遵循由上而下的原则进行处理。）当各种数据标准相互矛盾时，应遵循由上而下的原则进行处理。5 5）制定新的数据标准时，应尽可能参考同类标准。）制定新的数据标准时，应尽可能参考同类标准。第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入2 2、目前我国已有的与目前我国已有的与GISGIS有关的关于空间数据分类的国家标准有关的关于空间数据分类的国家标准：GB2260-95 GB2260-95 中华人民共和国行政区划代码中华人民共和国行政区划代码GB13923-92 GB13923-92 国土基础信息数据分类与代码国土基础信息数据分类与代码GB11708-89 GB11708-89 公路桥梁命名和编码规则公路桥梁命名和编码规则GB14804-93 GB14804-93 1 1：500500、1 1：10001000、1 1：20002000地形要素分类与代码地形要素分类与代码等等。等等。4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化空间数据分类标准空间数据分类标准1、原则：第四章、原则：第四章地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入2地理信息系统原理GIS空间数据交换标准空间数据交换标准1 1、外部数据交换标准、外部数据交换标准第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入特点特点：自动化程度不高自动化程度不高，速度较慢速度较慢等，但它等，但它可解决可解决不同不同GISGIS之间的数据转换问题。之间的数据转换问题。它仍然是实现数据共享的它仍然是实现数据共享的主流方式主流方式。GIS 1GIS 1数据格式数据格式 外部数据交换外部数据交换格式标准格式标准数据转换数据转换数据转换数据转换GIS 2GIS 2数据格式数据格式 4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化空间数据交换标准空间数据交换标准1、外部数据交换标准第四章、外部数据交换标准第四章地理信息系统的地理信息系统的地理信息系统原理GIS2 2、空间数据互操作协议、空间数据互操作协议特特点点：比比外外部部数数据据交交换换标标准准方方便便，但但由由于于各各种种软软件件存存储储和和处处理理空空间间数数据据的的方方式式不不同同，空间数据的互操作函数又不可能很庞大，因此空间数据的互操作函数又不可能很庞大，因此往往不能往往不能解决所有问题。解决所有问题。第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化GIS 1GIS 1操操纵纵空空间间数数据据的的API直接调用直接调用 直接调用直接调用 GIS 2GIS 23 3、空间数据共享平台、空间数据共享平台服务器存放空间数据采用服务器存放空间数据采用客户机客户机/服务器体系结构服务器体系结构，各种，各种GISGIS通过一个通过一个公共的平台公共的平台在在服务器服务器存取所有数据，以存取所有数据，以避免避免数据的不一致性。数据的不一致性。特点：特点：思路较好，但现有的思路较好，但现有的GISGIS软件软件各有自己的底层各有自己的底层，要，要统一平台统一平台目前目前难以难以实现。实现。GIS 1GIS 1服服务务器器存存放放空空间数据间数据C/SC/S平台平台 C/SC/S平台平台 GIS 2GIS 2操纵操纵操纵操纵2、空间数据互操作协议特点：比外部数据交换标准方便，但由于各、空间数据互操作协议特点：比外部数据交换标准方便，但由于各地理信息系统原理GIS4 4、统一数据库接口、统一数据库接口特特点点：这这种种方方式式的的前前提提，首首先先要要求求对对现现实实世世界界进进行行统统一一的的面面向向对对象象的的数数据据理理解解，这这不易实现不易实现的。的。目前：目前：外部数据交换标准仍是实现数据共享的外部数据交换标准仍是实现数据共享的主流方式主流方式。第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化GIS 1GIS 1空空间间数数据据库库接口接口 转换程序转换程序 转换程序转换程序 GIS 2GIS 2在对空间数据模型有在对空间数据模型有共同理解共同理解的基础上，各系统开发专门的双向转换程序，的基础上，各系统开发专门的双向转换程序，将本系统的内部数据结构转换成将本系统的内部数据结构转换成统一数据库的接口统一数据库的接口。我国我国已发布了已发布了GISGIS的的外部数据交换格式外部数据交换格式，包括矢量数据交换格式、栅格数据交换，包括矢量数据交换格式、栅格数据交换格式和数字高程模型交换格式标准。格式和数字高程模型交换格式标准。四、我国空间数据交换格式四、我国空间数据交换格式4、统一数据库接口特点：这种方式的前提，首先要求对现实世界进、统一数据库接口特点：这种方式的前提，首先要求对现实世界进地理信息系统原理GISGIS空间元数据（空间元数据（Geospatial MetadataGeospatial Metadata）1 1、空间元数据的定义和作用、空间元数据的定义和作用1 1）定义：）定义：地地理理的的数数据据和和信信息息资资源源的的描描述述性性信信息息。它它通通过过对对地地理理空空间间数数据据的的内内容容、质质量量、条条件件和和其其他他特特征征进进行行描描述述与与说说明明，以以便便人人们们有有效效地地定定位位、评评价价、比比较较、获获取取和和使使用用与与地地理理相关的数据。相关的数据。2）作用：）作用：（a）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。）用来组织和管理空间信息，并挖掘空间信息资源。（b b）帮助数据使用者查询所需空间信息。）帮助数据使用者查询所需空间信息。（c c）组织和维护一个机构对数据的投资。）组织和维护一个机构对数据的投资。（d d）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。）用来建立空间信息的数据目录和数据交换中心。（e）提供数据转换方面的信息。）提供数据转换方面的信息。第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化GIS空间元数据（空间元数据（GeospatialMetadata）地理信息系统原理GIS2 2、空间元数据的分类、空间元数据的分类1 1）高高层层元元数数据据（数数据据集集系系列列MetadataMetadata），描描述述整整个个数数据据集集的的元元数数据据，包包括括数数据据集集区区域域采采样样原原则则，数数据据库库的的有有效效期期，数数据据的的时时间间跨跨度度、分分辨辨率率以以及及方方法法等等。是是用用户户用用于于概概括括性性查询数据集的主要内容。查询数据集的主要内容。2 2）中中层层元元数数据据（数数据据集集MetadataMetadata），既既可可以以作作为为数数据据集集系系列列MetadataMetadata的的组组成成部部分分，也也可可以以作作为为后后面面数数据据集集属属性性以以及及要要素素等等内内容容的的父父MetadataMetadata数数据据集集系系列列。全全面面反反映映数数据据集集的的内容内容 。3 3）底底层层元元数数据据（要要素素、属属性性的的类类型型和和实实例例MetadataMetadata），包包括括最最近近更更新新日日期期，位位置置纲纲量量，存存在在问问题题标标识识（如如数数据据的的丢丢失失原原因因），数数据据处处理理过过程程等等。是是元元数数据据体体系系中中详详细细描描述述现现实实世界的重要部分。世界的重要部分。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化2、空间元数据的分类、空间元数据的分类1）高层元数据（数据集系列）高层元数据（数据集系列Metadat地理信息系统原理GIS3、空间元数据的内容、空间元数据的内容 对对空空间间元元数数据据所所要要描描述述的的一一般般内内容容进进行行层层次次化化和和范范式式化化，指指定定出出可可供供参参考考与与遵遵循循的的空间元数据标准的内容框架。空间元数据标准的内容框架。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化第一层是目录层第一层是目录层，主要用于对数据集信息进行，主要用于对数据集信息进行宏观描述宏观描述，适合在适合在数字地球的国家级空间信数字地球的国家级空间信息交换中心或区域以及全球范围内管理和查询空间信息时使用。息交换中心或区域以及全球范围内管理和查询空间信息时使用。第二层是空间元数据标准的主体第二层是空间元数据标准的主体，由，由八个基本内容部分八个基本内容部分和和四个引用部分四个引用部分组成。组成。3、空间元数据的内容、空间元数据的内容对空间元数据所要描述的一般内容对空间元数据所要描述的一般内容地理信息系统原理GIS4、元数据的获取、元数据的获取 数数据据收收集集后后，根根据据需需要要产产生生的的，包包括括数数据据处处理理过过程程描描述述、数数据据的的利利用用情情况况、数数据据质质量量评评估估、数数据据集集大大小小、数数据据存存放放路路径径等等。第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化数据收集前数据收集前，得到的是根据要建设的，得到的是根据要建设的数据库的内容数据库的内容而设计的而设计的元数据，包括数据类型、数据覆盖范围、使用仪器说明、数元数据，包括数据类型、数据覆盖范围、使用仪器说明、数据变量表示、数据收集方法、数据时间、数据潜在利用等。据变量表示、数据收集方法、数据时间、数据潜在利用等。1 1）三阶段：三阶段：数据收集中数据收集中，随数据的形成，随数据的形成同步同步产生的元数据，例如在测量海产生的元数据，例如在测量海洋要素数据时，测点的水平和垂直位置、深度、温度等是同时洋要素数据时，测点的水平和垂直位置、深度、温度等是同时得到的。得到的。2）获取方法：）获取方法：键盘输入键盘输入关联法关联法测量法测量法计算法计算法推理法推理法4、元数据的获取、元数据的获取数据收集后，根据需要产生的，包括数据处理数据收集后，根据需要产生的，包括数据处理地理信息系统原理GIS空间数据的互操作空间数据的互操作第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化互操作地理信息处理，是指数字系统的互操作地理信息处理，是指数字系统的这些能力这些能力：1）自由地交换所有关于地球的信息）自由地交换所有关于地球的信息，即所有关于地表上的、空中的、地球表面以下的对，即所有关于地表上的、空中的、地球表面以下的对象的信息。象的信息。2）通过网络协作运行能够操作这些信息的软件）通过网络协作运行能够操作这些信息的软件。概括为概括为自由交换地理空间信息自由交换地理空间信息及及协作运行空间信息处理协作运行空间信息处理的软件。的软件。互相通信互相通信互相协作互相协作实体实体1数据数据功能功能实体实体2数据数据功能功能互操作互操作1、互操作含义、互操作含义指指异构环境异构环境下两个或两个以上的实体，尽管它下两个或两个以上的实体，尽管它们实现的语言、执行的环境和基于的模型不同，们实现的语言、执行的环境和基于的模型不同，但它们可以但它们可以互相通信和协作互相通信和协作，以完成某一特定任，以完成某一特定任务，这些实体包括程序、对象、系统运行环境等。务，这些实体包括程序、对象、系统运行环境等。2 2、GISGIS互操作类型互操作类型1 1）软件的互操作）软件的互操作，强调软件功能块间的相互调用；，强调软件功能块间的相互调用；2 2）数据的互操作）数据的互操作，强调数据集之间相互透明的访问；，强调数据集之间相互透明的访问；3 3）语义湖操作）语义湖操作，强调信息的共享，在一定语义约束下（对地理现象共同的理解下），强调信息的共享，在一定语义约束下（对地理现象共同的理解下）的互操作。的互操作。空间数据的互操作第四章空间数据的互操作第四章地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2数据数据地理信息系统原理GIS3 3、GIS互操作问题互操作问题第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化目目前前，所所建建立立的的GISGIS均均被被认认为为是是信信息息孤孤岛岛，不不同同系系统统之之间间存存在在互互操操作作问问题题，因为：因为：1 1）没没有有统统一一的的标标准准，各各自自采采用用不不同同的的数数据据格格式式、数数据据存存储储和和数数据据处处理理方方法；法；2 2）系系统统的的开开发发均均建建立立在在具具体体、相相互互独独立立和和封封闭闭的的平平台台，且且不不同同应应用用部部门门对对地地理理现现象象有有不不同同的的理理解解，导导致致对对地地理理信信息息有有不不同同的的定定义义，使使得得不不同同应应用用系统之间在共同协作时系统之间在共同协作时无法无法进行进行信息交流信息交流和和数据共享数据共享。互相通信互相通信互相协作互相协作GIS1数据数据功能功能GIS2数据数据功能功能互操作互操作3、GIS互操作问题第四章互操作问题第四章地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2地理信息系统原理GIS5、GISGIS互操作现状互操作现状目前，主要有两种方法目前，主要有两种方法初步实现初步实现互操作：互操作：1 1）OPEN OPEN GISGIS规规范范，通通过过规规定定统统一一的的系系统统设设计计和和开开发发软软件件工工具具的的框框架架，OGCOGC（Open Open GIS ConsortiumGIS Consortium）OPEN GIS OPEN GIS 协会为实现协会为实现GISGIS间的互操作制定了间的互操作制定了OPEN GISOPEN GIS规范。规范。2 2）构构件件（组组件件）技技术术，构构件件（组组件件）技技术术也也是是实实现现互互操操作作的的可可行行方方法法。程程序序设设计计中中的的组组件件技技术术，可可以以在在许许多多不不同同平平台台下下使使用用，受受之之启启发发，可可将将GISGIS某某功功能能包包装装成成独独立的组件立的组件，使之可以在，使之可以在不同的系统环境不同的系统环境下调用。这样可实现系统功能的相互调用。下调用。这样可实现系统功能的相互调用。第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化4、急需实现异构、急需实现异构GIS间的互操作间的互操作1）解决基础数据的共享问题的需要；）解决基础数据的共享问题的需要；2）GIS应用趋向多学科综合和集成化；应用趋向多学科综合和集成化；3）GIS走向社会化的需要；走向社会化的需要；4）也是）也是InternetGIS发展的需要。发展的需要。5、GIS互操作现状目前，主要有两种方法初步实现互操作：第四互操作现状目前，主要有两种方法初步实现互操作：第四地理信息系统原理GISOpen GISOpen GIS规范规范1 1、含义：含义：OGISOGIS，也也叫叫开开放放式式地地理理数数据据交交换换规规程程，它它是是由由开开放放地地理理信信息息系系统统协协会会（Open Open GIS GIS ConsortiumConsortium）制制定定的的一一系系列列开开放放标标准准和和接接口口。Open Open GISGIS规规范范是是OGCOGC规规范范的的最最高高层层次次，是利用软件统一地表示地理数据和地理处理的规范系统。是利用软件统一地表示地理数据和地理处理的规范系统。2 2、目的：目的：在在传传统统GISGIS软软件件与与高高带带宽宽的的异异构构地地学学处处理理环环境境中中架架起起一一座座桥桥梁梁，具具体体通通过过信信息息基基础础设设施施，把把地地理理空空间间数数据据和和地地理理处处理理资资源源集集成成到到主主流流的的计计算算机机技技术术中中，促促使使可可互互操操作的商业地理信息处理软件的作的商业地理信息处理软件的广泛应用广泛应用。3 3、特点特点：1 1）是一种）是一种统一的规范统一的规范，使，使用户用户和和开发者开发者能进行互操作；能进行互操作；2 2）能能克克服服烦烦琐琐的的批批处处理理及及导导入入、导导出出障障碍碍，在在分分布布操操作作系系统统异异构构数数据据库库环环境境下下获获取数据及数据处理功能资源；取数据及数据处理功能资源；3 3）由由于于Open Open GISGIS独独立立于于具具体体平平台台，它它只只能能是是抽抽象象层层的的概概念念描描述述，而而不不是是具具体体的的实实现现。第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化OpenGIS规范第四章规范第四章地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2地理信息系统原理GIS4、多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，是多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，是OpenGIS出现的基础出现的基础1)1)多语义性多语义性 由由于于地地理理系系统统的的研研究究对对象象的的多多种种类类特特点点决决定定了了地地理理信信息息的的多多语语义义性性。一一个个GISGIS研研究究的的决决不不会会是是一一个个孤孤立立的的地地理理语语义义，但但不不同同系系统统解解决决问问题题的的侧侧重重点点也也有有所所不不同同，因因而会存在而会存在语义分异语义分异问题。问题。2)2)多时空性和多尺度多时空性和多尺度一一个个GISGIS系系统统中中的的数数据据源源既既有有同同一一时时间间不不同同空空间间的的数数据据系系列列；也也有有同同一一空空间间不不同同时时间间序序列列的的数数据据。还还会会根根据据系系统统需需要要而而采采用用不不同同尺尺度度对对地地理理空空间间进进行行表表达达，不不同同的的观观察尺度具有察尺度具有不同的比例尺不同的比例尺和和不同的精度不同的精度。3)3)获取手段多源性获取手段多源性 获获取取地地理理空空间间的的数数据据的的方方法法有有多多种种多多样样，包包括括来来自自现现有有系系统统、图图表表、遥遥感感手手段段、GPSGPS手段、统计调查、实地勘测等。手段、统计调查、实地勘测等。4)4)存储格式多源性存储格式多源性 图图形形数数据据又又可可以以分分为为栅栅格格格格式式和和矢矢量量格格式式两两类类。传传统统的的GISGIS一一般般将将属属性性数数据据放放在在关关系系数数据据库库中中，而而将将图图形形数数据据存存放放在在专专门门的的图图形形文文件件中中。不不同同的的GISGIS软软件件采采取取不不同的文件存储格式同的文件存储格式。第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化4、多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，是多数据格式是多源空间数据集成的瓶颈，是OpenGIS出出地理信息系统原理GIS5 5、OpenGIS规范的作用规范的作用第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化 通通过过OpenGISOpenGIS规规范范把把商商业业部部门门、集集成成部部门门、用用户户、研研究究人人员员、数数据据提提供供商商等等连连接接到到一一起起，通通过过必必要要的的软软件件工工具具和和通通信信技技术术，为为各各种种用用户户提提供供对对地地理理信信息息的的共共享享和和互操作。互操作。5、OpenGIS规范的作用规范的作用第四章第四章地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入地理信息系统原理GIS6、互操作地理信息的工作方式（互操作地理信息的工作方式（OGIS框架）框架）如如何何实实现现OpenGISOpenGIS规规范范，OpenGISOpenGIS规规范范并并没没有有提提出出具具体体的的标标准准实实施施模模式式，其其框框架架主要由三部分组成主要由三部分组成1）开放的地理数据模型（）开放的地理数据模型（Open Geodata Model,OGMOpen Geodata Model,OGM）包包含含认认可可的的类类型型和和结结构构集集合合（将将地地理理现现实实抽抽象象为为实实体体（特特征征）和和现现象象（层层），通过这一集合，可表示任何地理模型。通过这一集合，可表示任何地理模型。2 2）OGISOGIS服务模型（服务模型（Open Service ModelOpen Service Model，OSMOSM）定定义义地地学学数数据据服服务务的的对对象象模模型型，由由一一组组相相互互可可操操作作的的软软件件构构件件集集组组成成，为为对对特特征的征的访问访问提供对象管理、获取、操作、交换等提供对象管理、获取、操作、交换等服务设施服务设施。3 3）信息群模型（）信息群模型（Information Communities ModelInformation Communities Model）信信息息群群指指共共享享数数据据的的用用户户群群，可可以以是是数数据据提提供供者者、使使用用者者。不不同同用用户户对对数数据据理理解不同，引起语义上交流障碍。解不同，引起语义上交流障碍。信信息息群群模模型型，主主要要任任务务是是解解决决具具有有统统一一的的OGMOGM（开开放放地地理理数数据据模模型型）及及语语义义描描述述机机制制的的一一个个信信息息部部门门内内部部以以及及不不同同OGMOGM及及语语义义描描述述的的信信息息部部门门之之间间的的数数据据共共享享问问题题。采采用用的的主主要要方方法法是是语语义义转转换换，使使具具有有不不同同特特征征类类定定义义以以及及语语义义模模式式的的信信息息用用户户群之间实现群之间实现语义的互操作语义的互操作。第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入4-2 4-2 数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化6、互操作地理信息的工作方式（互操作地理信息的工作方式（OGIS框架）框架）地理信息系统原理GIS4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集1 1、资料准备，区域标定资料准备，区域标定1 1）基础原始数据的确定）基础原始数据的确定2 2）数据分类项目的确定）数据分类项目的确定3 3）数据标准的准确性的确定）数据标准的准确性的确定2 2、进行三个统一：、进行三个统一：（地理基础统一，即确定投影、比例尺、分类分级编码）（地理基础统一，即确定投影、比例尺、分类分级编码）3 3、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作。4 4、硬件检查、硬件检查。5 5、精度试验、精度试验。6 6、试验，样区、单项试验。、试验，样区、单项试验。第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入一、输入前准备一、输入前准备返回返回4.3空间数据的采集空间数据的采集1、资料准备，区域标定第四章资料准备，区域标定第四章地地地理信息系统原理GIS二、二、几何图形数据的采集几何图形数据的采集（三）（三）扫描矢量化扫描矢量化4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入（四）（四）解析测图法解析测图法（五）已有数据转入（五）已有数据转入地地图图数数字字化化（一）（一）手工数字化手工数字化（二）数字化仪数字化（二）数字化仪数字化二、几何图形数据的采集（三）扫描矢量化二、几何图形数据的采集（三）扫描矢量化4.3空间数据的采空间数据的采地理信息系统原理GIS地图数字化地图数字化4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入确定数字化路线确定数字化路线地图预处理地图预处理返回返回等等地图数字化地图数字化4.3空间数据的采集第四章空间数据的采集第四章地理信息系统的数据地理信息系统的数据地理信息系统原理GIS1 1、手工矢量数字化、手工矢量数字化4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入（一）（一）手工数字化手工数字化1、手工矢量数字化、手工矢量数字化4.3空间数据的采集第四章空间数据的采集第四章地理信息系地理信息系地理信息系统原理GIS2 2、手手工工栅栅格格数数字字化化4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入返回返回（一）（一）手工数字化手工数字化2、手工栅格数字化、手工栅格数字化4.3空间数据的采集第四章空间数据的采集第四章地理信息系地理信息系地理信息系统原理GIS（二）（二）数字化仪数字化数字化仪数字化4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入数字化仪数字化仪（二）数字化仪数字化（二）数字化仪数字化4.3空间数据的采集第四章空间数据的采集第四章地理信息地理信息地理信息系统原理GIS用用数数字字化化软软件件进进行行数数字字化化1 1、流程：、流程：用数字化软件进行数字化用数字化软件进行数字化1、流程：、流程：地理信息系统原理GIS2 2、用数字化软件进行数字化、用数字化软件进行数字化4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入返回返回（二）（二）数字化仪数字化数字化仪数字化2、用数字化软件进行数字化、用数字化软件进行数字化4.3空间数据的采集第四章地理空间数据的采集第四章地理地理信息系统原理GIS（三）（三）扫描矢量化扫描矢量化4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入扫描扫描转换转换拼接子拼接子图块图块裁剪裁剪地图地图屏屏幕幕跟跟踪踪矢矢量量化化矢量图合矢量图合成、接边成、接边矢量图矢量图编辑编辑纸纸质质地地图图空间空间数据库数据库1、扫描矢量化处理流程：、扫描矢量化处理流程：（三）扫描矢量化（三）扫描矢量化4.3空间数据的采集第四章空间数据的采集第四章地理信息系统地理信息系统地理信息系统原理GIS2、屏幕跟踪矢量化流程、屏幕跟踪矢量化流程：4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入准备扫描图像准备扫描图像栅格图像配准栅格图像配准新建数字化图层新建数字化图层屏幕跟踪矢量化地图屏幕跟踪矢量化地图返回返回选择投影和单位选择投影和单位输入控制点输入控制点编辑控制点编辑控制点演示演示演示演示演示演示（三）（三）扫描矢量化扫描矢量化2、屏幕跟踪矢量化流程：、屏幕跟踪矢量化流程：4.3空间数据的采集第四章空间数据的采集第四章地理地理地理信息系统原理GIS三、属性数据采集三、属性数据采集1 1、键盘、键盘，人机对话方式，人机对话方式2 2、程序批量输入、程序批量输入。4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入a1a2001002001002程序程序空间空间数据库数据库四、属性和几何数据的连接四、属性和几何数据的连接1 1、可手工输入、可手工输入2 2、由系统自动生成、由系统自动生成(如用顺序号代表标识符如用顺序号代表标识符)标识码标识码属性数据属性数据几何数据几何数据返回返回三、属性数据采集三、属性数据采集1、键盘，人机对话方式、键盘，人机对话方式4.3空间数据的采空间数据的采地理信息系统原理GIS五、空间数据的编辑和检核五、空间数据的编辑和检核1 1、空间、空间数据输入数据输入的误差的误差1 1）几何数据的不完整或重复）几何数据的不完整或重复。2 2）几何数据的位置不正确）几何数据的位置不正确。3 3）比例尺不正确）比例尺不正确。4 4）变形）变形。5 5）几何数据与属性数据的连接有误）几何数据与属性数据的连接有误。6 6）属性数据错误、不完整）属性数据错误、不完整。键盘输入入错误，漏，漏输数据或属性数据或属性错误分分类、编码等。等。4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制五、空间数据的编辑和检核五、空间数据的编辑和检核1、空间数据输入的误差、空间数据输入的误差4.3空间空间地理信息系统原理GIS2 2、空间数据的检查、空间数据的检查1 1）通通过过图图形形实实体体与与其其属属性性的的联联合合显显示示，发发现现数数字字化化中中的的遗遗漏漏、重重复复、不不匹匹配配等等错错误；误；2 2）在屏幕上用地图要素对应的在屏幕上用地图要素对应的符号显示符号显示数字化的结果，对照原图检查错误；数字化的结果，对照原图检查错误；3 3）把数字化的结果绘图输出在透明材料上，然后与原图把数字化的结果绘图输出在透明材料上，然后与原图叠加叠加以发现错漏；以发现错漏；4 4）对等高线，通过确定最低和最高等高线的高程及等高距，对等高线，通过确定最低和最高等高线的高程及等高距，编制软件编制软件来检查高程来检查高程的赋值是否正确；的赋值是否正确；5 5）对于面状要素，可在对于面状要素，可在建立拓扑关系建立拓扑关系时，根据多边形是否闭合来检查，或根据多时，根据多边形是否闭合来检查，或根据多边形与多边形内点的匹配来检查等；边形与多边形内点的匹配来检查等；6）对于属性数据，通常是在屏幕上逐表、逐行检查，也可）对于属性数据，通常是在屏幕上逐表、逐行检查，也可打印打印出来检查；出来检查；7）对对于于属属性性数数据据还还可可编编写写检检核核程程序序，如如有有无无字字符符代代替替了了数数字字，数数字字是是否否超超出出了了范范围，等等；围，等等；8）对于图纸变形引起的误差，应使用对于图纸变形引起的误差，应使用几何纠正几何纠正来进行处理。来进行处理。4.3 4.3 空间数据的采集空间数据的采集第四章第四章 空间数据的采集和质量控制空间数据的采集和质量控制目标检核目标检核 机器检核机器检核图形叠合比较图形叠合比较属性数据检核属性数据检核各种方法反复进行各种方法反复进行2、空间数据的检查、空间数据的检查1）通过图形实体与其属性的联合显示，发现）通过图形实体与其属性的联合显示，发现地理信息系统原理GIS4.4 GIS4.4 GIS的数据质量的数据质量第四章第四章 地理信息系统的数据输入地理信息系统的数据输入 GIS GIS的数据质量是指的数据质量是指GISGIS中空间数据中空间数据(几何数据和属性数据几何数据和属性数据)的的可靠性可靠性，通常用空间，通常用空间数据的数据的误差误差来度量。来度量。误差是指数据与真值的偏离。误差是指数据与真值的偏离。研究研究GISGIS数据质量对于数据质量对于评定评定GISGIS的算法的算法、减少减少GISGIS设计与开发的设计与开发的盲目性盲目性都具有重要意都具有重要意义。精度越高，代价越大。义。精度越高，代价越大。GISGIS数据质量对数据质量对保证保证GIS