空间数据的采集培训课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,空间数据的采集,空间数据的采集,1,（优选）空间数据的采集,（优选）空间数据的采集,2,数据采集任务,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。,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。,不同的数据来源要使用不同的设备和方法。,数据的转换,数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等,数据采集任务将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数,3,2-1,空间数据采集,一、数据源的种类,指建立,GIS,数据库所需要的各种来源的数据。包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数据与野外调查的原始记录等，如人口数据、经济数据、土壤成份、环境数据。,地图,1,：,5,万地形图,遥感影像数据：陕西省,1/25,万土地利用遥感影像图,统计数据：人口、国民生产总值等,实测数据：野外调查数据，河流水文站数据,数字数据：数字图形数据，,DEM,数据,各种文字报告数据：环境保护法规,2-1 空间数据采集一、数据源的种类,4,图形图像数据：,地图,工程图,规划图,照片,航空与遥感影像等,文字数据：,调查报告,文件,统计数据,实验数据,野外调查的原始记录等,图形图像数据,文字数据,图形图像数据：图形图像数据文字数据,5,目前各种类型的,地图,是重要的信息源。地图的内容直观与丰富，也是表示空间与非空间信息强有力的手段，从某种意义上说，一册完备的专题地图集是一个很好的人工操作地理信息系统。,遥感影像,是地理信息系统中一个极其重要的数据源，它至少具有下列一些特点：能取得大面积、综合的信息；速度快；降低数据储存冗余和不连续性；能提供各类专题所需要的信息。,文字数据主要用来描述空间对象的属性，比如人口数据、经济数据、土壤成份、环境数据,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。,目前各种类型的地图是重要的信息源。地图的内容直观与丰富，也是,6,GIS,数据的内容,数字线化数据,地形测图思想：点、线、面,影像数据,数据源丰富,生产效率高,直观详细记录地表自然现象,数字高程模型,属性数据,是什么，判读和考察,详细描述信息,GIS数据的内容数字线化数据,7,第一手数据,第二手数据,非电子数据,电子数据,全站仪、,GPS,数据,地球物理、地球化学,遥感数据,地图,专题地图,统计图表,平板测量数据,工程测量数据,笔记,航空、遥感相片,人口普查,社会经济调查,各种统计资料,已建各种数据库,GIS,数据,第一手数据第二手数据非电子数据电子数据全站仪、GPS数据地图,8,空间数据采集和处理的基本流程,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,数据质量评价,数据采集,空间数据采集和处理的基本流程地图地面测量数据统计资料航空、遥,9,二、空间数据采集,数据交换,数据交换文件,GIS A GIS A GIS B GIS B,内部文件 外部文件 内部文件 外部文件,GIS A,GIS B,数据交换标准,Open GIS,Internet / Intranet,二、空间数据采集数据交换数据交换文件GIS AGIS B,10,2 5 m： 3,几何图形和属性连接有误,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。,x1,y1,x2,y2,.,地图变形(均匀变形、非均匀变形）,属性数据的编码编码内容,20 30 m： 3,数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。,一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。,第一种方法是小心地修改空间数据库中点和矢量的坐标，以维护数据库的连续性；,2-2空间数据的编辑和处理,x1,y1,x2,y2,.,可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。,Internet / Intranet,实测数据：野外调查数据，河流水文站数据,二、空间数据采集方案,二、空间数据采集,方案,随机采样,系统采样,系统随机采样,可变系统采样,蔟（,c,）聚采样,断面采样,等高线采样,2 5 m： 3二、空间数据采集方案随机采样系,11,二、空间数据采集,流程,计划,调查,编辑,处理,评价,准备,收集,数字化,二、空间数据采集流程计划编辑评价准备数字化,12,三、,图形数据的采集,采集基本模式：,将地理实体用,x,y,坐标的形式，以顺时针或逆时针方法依次输入。,用点、线、多边形和格网邻接的方法表示地理实体。,特征数码,位置,点,11,x,y,（点）,线,21,x,1,y,1,x,2,y,2,.,x,n,y,n,(,线）,面,31,x,1,y,1,x,2,y,2,.,x,n,y,n,（面）,三、图形数据的采集采集基本模式：特征数码位置点11x,y（,13,三、,图形数据的采集,空间数据采集方法,：,手扶跟踪数字化仪采集,摄影测量数字化采集,扫描跟踪数字化采集,外业实地数字化采集,选择采集方法的依据是如何应用图形数据，图形数据类型，现有设备状况，现有人力，物力，财力状况等。,三、图形数据的采集空间数据采集方法：,14,三、,图形数据的采集,1,）手扶跟踪数字化仪,全电子式数字化仪精度最高，应用最广。利用的是电磁感应原理。,过程：固定图于数字化板上，用鼠标器输入图副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。,数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。,三、图形数据的采集1）手扶跟踪数字化仪,15,三、,图形数据的采集,数字化仪,三、图形数据的采集数字化仪,16,可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。,几何图形和属性连接有误,一、空间数据质量的概念,精度结合反映准确度和精密度；,B=f (x , y) , L=g( x , y ),数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。,2-2空间数据的编辑和处理,2-3空间数据质量评价与控制,纠正点数据采集函数建立逐点或网格纠正,适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新,缺点：数据量大，不能直接对其分析。,能提供各类专题所需要的信息。,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。,相同数据结构的不同组织形式转换,地形测图思想：点、线、面,2-3空间数据质量评价与控制,矢量拓扑结构变换 实体式编码双重独立式编码,维护数据的完整性和一致性,数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。,2,）扫描仪输入,以象素信息存储表示的设备。,过程：设置扫描参数（模式（二值，灰度，百万种彩色），分辨率（如,300dpi,），亮度、对比度、色调，范围等），扫描获得栅格数据。缺点：数据量大，不能直接对其分析。,扫描矢量化,扫描输入是当前图形数据输入的主要方法。,三、,图形数据的采集,可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原,17,三、,图形数据的采集,扫描仪,数字摄影测量工作站,三、图形数据的采集扫描仪数字摄影测量工作站,18,三、,图形数据的采集,野外测量：大平板、全站仪、,GPS,、移动测绘系统,特 点：精度高、效率较低,适合范围：小范围,GIS,数据采集或局部数据更新,三、图形数据的采集野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘,19,四、属性数据的采集,属性数据即空间实体的特征数据，可直接通过编码记录在栅格或矢量数据文件中，也可通过键盘单独输入数据库存储为属性文件，通过关键码与图形数据相联系。,编码一般要遵循国家颁布的编码标准。,四、属性数据的采集 属性数据即空间实体的特征,20,四、属性数据的采集,空间对象的编码,为什么要进行编码？,编码对象：属性数据,编码方法：,层次分类编码,多源分类编码,编码标准化,四、属性数据的采集空间对象的编码,21,对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直接键入或文件、表格、数据库导入。,对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，则必须进行编码输入。,四、属性数据的采集,对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直,22,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。,四、属性数据的采集,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,23,四、属性数据的采集,属性数据的编码,编码原则,系统性和科学性,：,满足所涉及学科的科学分类方法，能反映出同一类型中不同的级别特点。,一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。,标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进行，没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标准化。,简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应该是以最小的数据量载负最大的信息量。,可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。,四、属性数据的采集属性数据的编码编码原则,24,数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与作业员的操作有关，已不太采用。,正解变换：通过建立严密或近似的解析关系式，直接由一种投影的数字化坐标变换为另一种投影的直角坐标。,2-3空间数据质量评价与控制,500m： 8,20 30 m： 3,地图变形(均匀变形、非均匀变形）,2-3空间数据质量评价与控制,适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新,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。,2-2空间数据的编辑和处理,过程：固定图于数字化板上，用鼠标器输入图副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。,代码之间没有隶属关系，反映对象特性,属性数据的编码编码内容,维护数据的完整性和一致性,内部文件 外部文件 内部文件 外部文件,反解变换：由一种投影坐标反解出地理坐标（x,yB,L）,然后再将地理坐标代入另一种投影的坐标公式中（ B,LX,Y），从而实现由一种投影的坐标（x,y）到另一种投影坐标（X,Y）的变换。,对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，则必须进行编码输入。,50m： 6,空间数据采集和处理的基本流程,遥感影像的纠正：一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进行校正。,正解变换：解析函数关系,四、属性数据的采集,属性数据的编码,编码内容,登记部分：用来标识属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进行顺序编码；,分类部分：用来标识属性的地理特征，可采用多位代码反映多种特征；,控制部分：用来通过一定的查错算法，检查在编码、录入和传输中的错误，在属性数据量较大情况下具有重要意义。,数据量少，软件完备，但速度慢，工作量大，自动化程度低，精度与,25,四、属性数据的采集,属性数据的编码,编码方法,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。,耕地,71,园地,72,林地,73,牧草地,74,居民点及,公矿用地,75,交通用地,75,水域,76,未利用地,77,土地利用类型,7,有林地,731,灌木地,732,疏林地,733,迹地,735,针叶树疏林地,7331,阔叶树疏林地,7332,未成林林地,734,四、属性数据的采集属性数据的编码编码方法耕地71园地 7,26,四、属性数据的采集,属性数据的编码,编码方法,多源分类编码法：,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。,按空间对象不同特性进行分类并编码,代码之间没有隶属关系，反映对象特性,具有较大的信息量，有利于空间分析,河流特性分类与编码,通航情况,通航：,1,不通航：,2,常年河：,1,时令河：,2,消失河：,3,1 km,：,1, 2 km,：,2, 5 km,：,3,10 km,：,5,流水季节,河流宽度,河流长度,河流深度,5 10 m,：,1,10 20 m,：,2,20 30 m,：,3,30 60 m,：,4,60 120 m,：,5,120 300 m,：,6,300 500 m,：,7,500m,：,8,50m,：,6,P74,四、属性数据的采集属性数据的编码编码方法河流特性分类与编,27,2-2,空间数据的编辑和处理,一、 误差或错误的检查与编辑,对于空间数据的不完整或位置误差主要用,GIS,的图形编辑功能，如删除，修改，插入等进行处理。对比例尺不准确和变形，可以通过比例变化和纠正来处理。,2-2空间数据的编辑和处理一、 误差或错误的检查与编辑,28,2-2,空间数据的编辑和处理,空间数据编辑的必要性,修正数据输入错误,维护数据的完整性和一致性,更新地理信息,空间数据一般性错误,数据不完整、重复,空间数据位置不正确,空间数据比例尺不准确,空间数据变形,几何图形和属性连接有误,属性数据不完整,错误检查主要方法,叠合比较法,目视检查法,逻辑检查法,2-2空间数据的编辑和处理空间数据编辑的必要性,29,2-2,空间数据的编辑和处理,误差修正一般过程：,设定容许值,连接接点,重建拓扑关系,2-2空间数据的编辑和处理误差修正一般过程：,30,二、图形图像纠正,1.,图形纠正,地形图的纠正：建立要纠正的地形图与标准地形图或地形图的理论数值或纠正过的正射影像（经过地形畸变校正的遥感影像）之间的变换关系。,2.,遥感影像纠正,几何精校正,遥感影像的纠正：一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进行校正。,2-2,空间数据的编辑和处理,二、图形图像纠正2-2空间数据的编辑和处理,31,图像纠正,纠正原因,地图变形,(,均匀变形、非均匀变形）,数字化中的位置移动,遥感影像本身存在几何变形,投影方式不同,分幅扫描,实质,建立纠正图象与标准地图的一一对应关系,变换方法,精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等,近似方法：橡皮板变换,纠正步骤,纠正点,数据采集,函数建立,逐点或网格纠正,2-2,空间数据的编辑和处理,图像纠正2-2空间数据的编辑和处理,32,2-2,空间数据的编辑和处理,图像纠正,橡皮板变换,函数变换,2-2空间数据的编辑和处理图像纠正,33,三、数据格式的转换,(,数据重构,),不同数据介质之间的转换和不同数据结构之间的转换。,不同介质转换,将各种不同的原材料信息（地图、照片、文字、表格等）,计算机可以兼容的格式,数字化、扫描、键盘输入等,2-2,空间数据的编辑和处理,三、数据格式的转换(数据重构)不同介质转换将各种不同的原材料,34,数据结构转换,相同数据结构的不同组织形式转换,矢量拓扑结构变换 实体式编码双重独立式编码,栅格数据转换 链式压缩编码 块状编码,不同数据结构转换,矢量到栅格,栅格到矢量,2-2,空间数据的编辑和处理,数据结构转换2-2空间数据的编辑和处理,35,四、投影转换,投影：建立两个点集间一一对应的映射关系。,地图投影：建立地球表面上点与投影平面上点之间的一一对应关系。利用一定的数学法则把地球表面上的经纬网表示到平面上，即把曲面展为平面，保证了空间信息的联系和完整性。,2-2,空间数据的编辑和处理,四、投影转换2-2空间数据的编辑和处理,36,2-2,空间数据的编辑和处理,投影,A,（,x,，,y,）,投影,B,（,X,，,Y,）,正解变换：解析函数关系,X=f (x , y),，,Y=g( x , y ),反解变换：经纬度,B=f (x , y),L=g( x , y ),X=F(B, L) , Y=G( B, L),数值变换：数学方法,2-2空间数据的编辑和处理投影A投影B正解变换：解析函数关,37,正解变换,：通过建立严密或近似的解析关系式，直接由一种投影的数字化坐标变换为另一种投影的直角坐标。,反解变换,：由一种投影坐标反解出地理坐标（,x,yB,L,）,然后再将地理坐标代入另一种投影的坐标公式中（,B,LX,Y,），从而实现由一种投影的坐标（,x,y,）到另一种投影坐标（,X,Y,）的变换。,数值变换,:,根据两种投影在变换区内的若干同名数字化点，采用插值方法、有限差分法、最小二乘法、有限元法待定系数法等，实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换。,2-2,空间数据的编辑和处理,正解变换：通过建立严密或近似的解析关系,38,目前大多数,GIS,软件是采用正解变换法来完成不同投影之间的转换，并直接在,GIS,软件中提供常见投影之间的转换。,2-2,空间数据的编辑和处理,目前大多数GIS软件是采用正解变换法来完成,39,五、图幅拼接,线，实体的属性码统一。,交互编辑实现实体属性一致；,追踪拼接法实现坐标数据的匹配。,2-2,空间数据的编辑和处理,五、图幅拼接2-2空间数据的编辑和处理,40,2-2,空间数据的编辑和处理,边界匹配（图幅接边）,不同图幅的连接,自动、手工,第一种方法是小心地修改空间数据库中点和矢量的坐标，以维护数据库的连续性；,第二种方法是先对准两幅图的一条边缘线，然后再小心地调整其它线段使其取得连续。,数字化,边界调整,2-2空间数据的编辑和处理边界匹配（图幅接边）数字化边界调,41,2-3,空间数据质量评价与控制,一、空间数据质量的概念,空间数据质量是在表达空间数据的位置、属性、时间三个要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及他们三者之间统一性的程度。空间数据质量的好坏是一个相对的概念，并具有一定程度的针对性。,相关概念：,误差（,error,）,与真值的差；,数据的准确度（,accuracy,）,与真值的接近程度；,精密度（,resolution),数据表示的有效位数。,精度,结合反映准确度和精密度；,不确定性（,uncertainty,）,不能被准确确定程度，以真值为中心的一个范围，范围越大，数据的不确定性也就越大。,2-3空间数据质量评价与控制一、空间数据质量的概念,42,2-3,空间数据质量评价与控制,二、,空间数据质量评价,数据情况说明,时间准确度,(,现势性,),位置准确度,(,几何准确度,),分类准确度,(,属性准确度,),可靠性,逻辑的一致性、完整性,数据采集与编码方法,2-3空间数据质量评价与控制二、空间数据质量评价,43,2-3,空间数据质量评价与控制,三、空间数据误差源,源误差,操作误差,误差类型,误差来源,误差特征,源误差,数据年代；数据的空间覆盖范围；地图比例尺；观测密度数据的可访问性，数据格式；数据与用途的一致性；数据的采集处理费用,明显、易探测,由自然变化或原始测量引起的误差,位置误差；属性误差：质量和数量方面的误差,数据偏差：输入输出错误，观测者偏差，自然变化,不明显,难测定,GIS,处理过程引起的误差,计算机字长引起的误差,拓扑分析引起的误差：逻辑错误、地图叠置操作,分类与综合引起的误差：分类方法、分类间隔、内插方法,复杂,难探测,2-3空间数据质量评价与控制三、空间数据误差源误差类型误差,44,适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新,源误差（与数据获取方法有关）,登记部分：用来标识属性数据的序号，可以是简单的连续编号，也可划分不同层次进行顺序编码；,代码之间没有隶属关系，反映对象特性,位置准确度(几何准确度),一、空间数据质量的概念,1）手扶跟踪数字化仪,可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现象。,实测数据：野外调查数据，河流水文站数据,维护数据的完整性和一致性,多源分类编码法：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。,以象素信息存储表示的设备。,各种文字报告数据：环境保护法规,指建立GIS数据库所需要的各种来源的数据。,2-2空间数据的编辑和处理,过程：固定图于数字化板上，用鼠标器输入图副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。,选择采集方法的依据是如何应用图形数据，图形数据类型，现有设备状况，现有人力，物力，财力状况等。,分类与综合引起的误差：分类方法、分类间隔、内插方法,分类部分：用来标识属性的地理特征，可采用多位代码反映多种特征；,过程：设置扫描参数（模式（二值，灰度，百万种彩色），分辨率（如300dpi），亮度、对比度、色调，范围等），扫描获得栅格数据。,2-3,空间数据质量评价与控制,源误差（与数据获取方法有关）,测量数字数据的误差,地图数字化数据的误差,遥感数据误差,测量数字数据的误差,控制测量误差,碎部测量误差,空中三角测量误差,测图误差,适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新2-3空间数据,45,目前各种类型的地图是重要的信息源。,正解变换：解析函数关系,属性数据的编码编码方法,地图 1：5万地形图,遥感影像的纠正：一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进行校正。,地图变形(均匀变形、非均匀变形）,空间数据采集和处理的基本流程,属性数据的编码编码方法,代码之间没有隶属关系，反映对象特性,按空间对象不同特性进行分类并编码,空间数据采集和处理的基本流程,内部文件 外部文件 内部文件 外部文件,50m： 6,地形图的纠正：建立要纠正的地形图与标准地形图或地形图的理论数值或纠正过的正射影像（经过地形畸变校正的遥感影像）之间的变换关系。,10 20 m： 2,相同数据结构的不同组织形式转换,空间数据采集和处理的基本流程,反解变换：由一种投影坐标反解出地理坐标（x,yB,L）,然后再将地理坐标代入另一种投影的坐标公式中（ B,LX,Y），从而实现由一种投影的坐标（x,y）到另一种投影坐标（X,Y）的变换。,10 20 m： 2,交互编辑实现实体属性一致；,地图变形(均匀变形、非均匀变形）,精度结合反映准确度和精密度；,位置准确度(几何准确度),拓扑分析引起的误差：逻辑错误、地图叠置操作,特 点：精度高、效率较低,地图 1：5万地形图,一、空间数据质量的概念,60 120 m： 5,各种文字报告数据：环境保护法规,源误差（与数据获取方法有关）,2-3,空间数据质量评价与控制,地图数字化数据的误差,制图误差：控制点展绘误差、编绘误差、绘图误差、综合误差、地图复制误差、分色板套合误差、绘图材料的变形误差,数字化误差,遥感数据误差,数据获取误差,数据处理误差,数据分析误差,数据转换误差,人工判断误差,操作误差,由计算机字长引起的误差,由拓扑分析引起的误差,数据分类和内插引起的误差,目前各种类型的地图是重要的信息源。过程：设置扫描参数（模式（,46,