空间数据采集及处理精选PPT.ppt

空间数据采集及处理第1页，此课件共65页哦属性特征（非定位数据）属性特征（非定位数据）空间特征（定位数据）空间特征（定位数据）时间特征（时间尺度）时间特征（时间尺度）属性特征（非定位数据）属性特征（非定位数据）：表示实际现象或特征，例如变量、级别、数量特征和名称等。4.1地理空间数据的特征及表示方法 P36-374.1.14.1.1地理空间数据的特征地理空间数据的特征第2页，此课件共65页哦空间特征（定位数据）空间特征（定位数据）：表示事物的空间位置，例如笛卡尔坐标等。时间特征（时间尺度）时间特征（时间尺度）：指事物数据随时间的变化，其变化的周期有短期 的、中期的、长期的等。第3页，此课件共65页哦地理空间数据的基本特性第4页，此课件共65页哦4.1.2 4.1.2 空间数据的测量尺度空间数据的测量尺度命名或类型次序间隔比例对特定空间现象或空间目标的测量就是根据一定的标准对其赋值或打分（对事物的鉴别、分类和命名），测量的尺度大致可以分成四个层次，由粗略至详细依次为：第5页，此课件共65页哦对数据定性而非定量的描述，不能进行任何算术运算。例如，可以用不同数值表示不同的土地利用类型、植被类型或岩石类型，但是这些数值之间无数量关系。命名（命名（Nominal）量）量第6页，此课件共65页哦次序（次序（OrdinalOrdinal）量）量 线性坐标上不按值的大小，而是按顺序排列的数，例如，事故发生危险程度的级别由大到小被标为1，2，3，.。第7页，此课件共65页哦间隔（间隔（IntervalInterval）量）量 不参照某个固定点，而是按间隔表示相对位置的数。按间隔量测的值相互之间可以比较大小，并且它们之间的差值大小是有意义的。例如，温度大小的表示。第8页，此课件共65页哦比率（比率（RatioRatio）量）量 比例测量尺度的测量值指那些有真零值而且测量单位的间隔是相等的数据，比例测量尺度与使用的测量单位无关。如年降雨量、海拔高度、人口密度、发病率等。第9页，此课件共65页哦 命名数据或次序数据便于使用，易于理解，但有时不够精确，不能用于较高级的算术运算。而比例数据或间隔数据比较精确，便于计算机处理。第10页，此课件共65页哦各种数据测量尺度以及其制图表现第11页，此课件共65页哦4.2 4.2 地理空间数据地理空间数据获取及处理获取及处理 野外实测数据野外实测数据航天航空遥感航天航空遥感航测航测全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）原介质地图数据等原介质地图数据等4.2.1 4.2.1 地理空间数据的来源地理空间数据的来源 地理空间数据的来源非常广泛，大致可以分为：地理空间数据的来源非常广泛，大致可以分为：第12页，此课件共65页哦1.手工方式手工方式2.数字化方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式通过手工在计算机终端上输入数据，主要是键盘输入。主要用于属性数据的输入。4.2.2地理空间数据采集及处理第13页，此课件共65页哦1.手工方式2.数字化方式数字化方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式手扶跟踪数字化仪是一种图形数字化设备，是目前常用的地图数字化方式生成矢量数据。4.2.2地理空间数据采集及处理第14页，此课件共65页哦数字化仪数字化仪第15页，此课件共65页哦1.手工方式2.数字化方式3.扫描方式扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式扫描仪是一种图形、图象输入设备，可以快速地将图形、图象输入计算机系统，是目前发展最快的数字化设备生成栅格数据。4.2.2地理空间数据采集及处理第16页，此课件共65页哦小小型型扫扫描描仪仪工程扫描仪工程扫描仪第17页，此课件共65页哦1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式从遥感影像上直接提取专题信息。4.2.2地理空间数据采集及处理第18页，此课件共65页哦岳池县卫星影像图岳池县卫星影像图 a.1993 b.2001 c.20071993年、2001年和2007年岳池县景观格局类型分布图水田旱地林地建筑用地水域其他用地第19页，此课件共65页哦1.手工方式2.数字化方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式数据通讯方式联网方式下，信息系统内部各子系统之间以及与其它信息系统之间实现信息交流和信息共享的主要方式。地图的数字化录入和影像处理信息提地图的数字化录入和影像处理信息提取是主要方式取是主要方式4.2.2地理空间数据采集及处理第20页，此课件共65页哦（1）地图数字化 当纸地图经过计算机图形图像系统光电转换量化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件，这种与纸地图相对应的计算机数据文件称为矢量化电子地图。第21页，此课件共65页哦地图数字化是指把传统的纸质或其他材料上的地图转换为计算机可识别的图形数据的过程，以便进一步在计算机中进行存贮、分析和输出。概念第22页，此课件共65页哦 在扫描后处理中，需要进行栅格转矢量的在扫描后处理中，需要进行栅格转矢量的运算，一般称为扫描矢量化过程。运算，一般称为扫描矢量化过程。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地图数字化步骤地图数字化步骤第23页，此课件共65页哦 将栅格图像转换为矢量地图一般需要以下一系列步骤Musavi 1988：图像二值化（Threshold）平滑（Smooth）细化 链式编码链式编码 矢量线提取 除了上述五个步骤以外，还需要一些处理以方便图像矢量化过程，如图像拼接和剪裁等。第24页，此课件共65页哦数据处理的概念数据处理的概念空间数据处理的方法空间数据处理的方法空间数据的编辑处理空间数据的编辑处理（2）地理空间数据录入后的处理 第25页，此课件共65页哦数据处理的概念数据处理的概念数据处理的概念数据处理的概念数据处理的内容数据处理的内容数据处理的意义数据处理的意义对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清除数据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式第26页，此课件共65页哦数据编辑数据压缩数据变换数据格式转换空间数据内插边沿匹配数据提取数据处理的概念数据处理的概念数据处理的内容数据处理的内容数据处理的意义数据处理的意义数据处理的概念数据处理的概念第27页，此课件共65页哦空间数据有序化检验数据质量实现数据共享提高资源利用效果数据处理的概念数据处理的概念数据处理的内容数据处理的内容数据处理的意义数据处理的意义数据处理的概念数据处理的概念第28页，此课件共65页哦u平面坐标变换(P21-23)u空间数据的压缩处理u空间数据类型的转换u空间数据插值u数据提取空间数据处理的方法空间数据处理的方法第29页，此课件共65页哦平移变换平移变换 0yxP（x，y）P(x，y)xyx=x+xy=y+y空间数据处理的方法1-平面坐标变换第30页，此课件共65页哦扫描后的坐标扫描后的坐标第31页，此课件共65页哦真实的坐标真实的坐标第32页，此课件共65页哦旋转变换旋转变换 yP（x，y）0 xP(x，y)x=xcos-y sin y=xsin+y cosx=x0+(x-x0)cos-(y-y0)siny=y0+(x-x0)sin+(y-y0)cos空间数据处理的方法1-平面坐标变换第33页，此课件共65页哦比例变换（图形缩放比例变换（图形缩放）点可以通过对其P（x，y）坐标分别乘以各自的比例因子Sx和Sy来改变它们到坐标原点的距离。x=xSxy=ySyx=x0+(x-x0)Sx y=y0+(y-y0)Sy空间数据处理的方法1-平面坐标变换第34页，此课件共65页哦1:50万1:100万岳池县成土母质图岳池县成土母质图第35页，此课件共65页哦地图投影变换地图投影变换 当系统使用的数据来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据地图投影变换正解变换反解变换数值变换通过建立两个投影的解析关系式，直接把一种投影坐标(x,(x,y)y)变换成另一种投影的坐标(X,Y)(X,Y)空间数据处理的方法1-平面坐标变换第36页，此课件共65页哦地图投影变换地图投影变换 当系统使用的数据来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据地图投影变换正解变换反解变换数值变换由一种投影的坐标(x,y)(x,y)反解出地理坐标（,)，然后再将地理坐标代入另一种投影公式中，求出该投影下的直角坐标（X,Y)X,Y)空间数据处理的方法1-平面坐标变换第37页，此课件共65页哦地图投影变换地图投影变换 当系统使用的数据来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据地图投影变换正解变换反解变换数值变换根据两种投影在变换区内若干同名的坐标点，采用插值法、有限差分法、待定系数法等，实现不同投影之间的转换空间数据处理的方法1-平面坐标变换第38页，此课件共65页哦第39页，此课件共65页哦 空间数据处理的方法2-压缩处理数据压缩的数据压缩的目的目的 节省存贮空间 节省处理时间第40页，此课件共65页哦数据压缩途径数据压缩途径压缩软件压缩软件:原数据信息基本不丢失而且可以大大节省存贮空间，缺点缺点是压缩后的文件必须在解压缩后才能使用数据消冗处理数据消冗处理:原数据信息不会丢失，得到的文件可以直接使用，缺点缺点是技术要求高，工作量大，对冗余度不大的数据集合效用小用数据子集代替数据全集用数据子集代替数据全集:在规定的精度范围内,从原数据集合中抽取一个子集，缺点缺点以信息损失为代价，换取空间数据容量的缩小空间数据处理的方法2-压缩处理第41页，此课件共65页哦常见空间数据的压缩方法常见空间数据的压缩方法 曲线数据的压缩面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除 特征点筛选法：特征点筛选法：筛选抽取曲线特征点，并删除全部多余点以达到节省存贮空间的目的。空间数据处理的方法2-压缩处理第42页，此课件共65页哦常见空间数据的压缩方法常见空间数据的压缩方法 曲线数据的压缩面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除 通过压缩编码技术来消除冗余数据：链码链码游程长度编码游程长度编码块码块码四叉树编码四叉树编码空间数据处理的方法2-压缩处理第43页，此课件共65页哦常见空间数据的压缩方法常见空间数据的压缩方法 曲线数据的压缩面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除 数据属性的重新分类和空间图形的化简需要对数据进行压缩相邻界线的删除共同属性的合并空间数据处理的方法2-压缩处理第44页，此课件共65页哦面域邻接线段的删除面域邻接线段的删除 空间数据处理的方法2-压缩处理第45页，此课件共65页哦矢量向栅格转换网格尺寸的确定点的网格化直线网格化 多边形网格化 栅格向矢量转换 点的矢量化直线矢量化 多边形矢量化 空间数据处理的方法3-类型转换第46页，此课件共65页哦空间数据处理的方法4-空间数据插值空间数据插值 1.离散空间：空间具有跳跃特征（土地利用类型），重要变化发生在边界上，边界内的变化则是均匀的，同质的，即在各个方面都是相同的。邻近元法：以最相邻近图元的特征值表征未知图元的特征值。2.连续空间：空间具有渐变特征（地形表面），内插技术必须采用连续的空间渐变模型实现这些连续变化，可用一种平滑的数学表面加以描述。这类技术可分为整体拟合和局部拟合技术两大类。第47页，此课件共65页哦整体拟合技术:拟合模型是由研究区域内所有采样点上的全部特征观测值建立的。通常采用的技术是整体趋势面拟合。这种内插技术一般用于模拟大范围内的变化，而不能提供内插区域的局部特性 局部拟合技术则是仅仅用邻近的数据点来估计未知点的值，而不受局部范围外其它点的影响。这类技术包括双线性多项式内插、样条函数、移动拟合法等等。空间数据处理的方法4-空间数据插值空间数据插值 第48页，此课件共65页哦空间数据的编辑处理空间数据的编辑处理空间数据编辑处理的目的是为了消除地图数字化过程中所产生的错误，以及将数字化数据重新组织以便得到进一步处理和使用的格式。图幅拼接处理图幅拼接处理地图输入出错处理地图输入出错处理图形要素重叠处理图形要素重叠处理第49页，此课件共65页哦图幅拼接处理 (a)拼接前；（b）拼接中的边缘不匹配；(c)调整后的拼接结果 第50页，此课件共65页哦地图输入出错处理数字化错误不及和过头 第51页，此课件共65页哦4.3 4.3 地理空间数据质量地理空间数据质量 P49-51P49-51（1）数据质量的基本概念 位置精度位置精度 属性精度属性精度逻辑一致性逻辑一致性 完备性完备性 现势性现势性 数据质量则是空间数据在表达这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性以及它们三者之间统一性的程度。4.3.1 4.3.1 数据质量概述数据质量概述第52页，此课件共65页哦4.3.24.3.2地理空间数据的误差来源来源来源具体分析具体分析空间现象自身存在的空间现象自身存在的不稳定性不稳定性空间现象在空间位置分布上的不确定性变化；空间现象在空间位置分布上的不确定性变化；在发生时间段上的游移性；属性类型划分的在发生时间段上的游移性；属性类型划分的多样性；非数值型属性值表达的不精确性多样性；非数值型属性值表达的不精确性空间现象的表达空间现象的表达投影变换误差；仪器误差与操作误差投影变换误差；仪器误差与操作误差数据处理中的误差数据处理中的误差底图数字化处理和扫描时的矢量化处理中产底图数字化处理和扫描时的矢量化处理中产生的误差；数据格式转换；数据抽象；建立生的误差；数据格式转换；数据抽象；建立拓扑关系；与主控数据层匹配；数据叠加操拓扑关系；与主控数据层匹配；数据叠加操作和更新；数据集成处理；数据的可视化表作和更新；数据集成处理；数据的可视化表达达空间数据使用中的误空间数据使用中的误差差对数据的解释过程中产生的误差；在缺乏对对数据的解释过程中产生的误差；在缺乏对空间数据说明的情况下，对数据的随意使用空间数据说明的情况下，对数据的随意使用而产生的误差而产生的误差第53页，此课件共65页哦数据的主要误差来源数据处数据处理过程理过程 误差来源误差来源数据搜集野外测量误差：仪器误差、记录误差遥感数据误差：辐射和几何纠正误差、信息提取误差地图数据误差：原始数据误差、坐标转换、制图综合及印刷数据输入数字化误差：仪器误差、操作误差不同系统格式转换误差：栅格-矢量转换、三角网-等值线转换数据存储数值精度不够空间精度不够：每个格网点太大、地图最小制图单元太大数据处理分类间隔不合理多层数据叠合引起的误差传播：插值误差、多源数据综合分析误差 比例尺太小引起的误差数据输出输出设备不精确引起的误差输出的媒介不稳定造成的误差数据使用对数据所包含的信息的误解对数据信息使用不当第54页，此课件共65页哦地图数据地图数据地图固有误差 材料变形产生的误差图像数字化误差 遥感数据遥感数据遥感仪器的观测过程遥感图象处理和解译测量数据测量数据系统误差操作误差 偶然误差 第55页，此课件共65页哦4.3.34.3.3常见空间数据的误差分析 归纳起来，数据的误差主要有四大类，即几何误差、属性误差、时间误差和逻辑误差。GIS特有属性误差和时间误差可能第56页，此课件共65页哦逻辑误差逻辑误差 数据的不完整性是通过上述四类误差反映出来的。事实上检查逻辑误差，有助于发现不完整的数据和其他三类误差。对数据进行质量控制或质量保证或质量评价，一般先从数据的逻辑性检查入手。第57页，此课件共65页哦各种逻辑误差 第58页，此课件共65页哦由于地图是以二维平面坐标表达位置，在二维平面上的几何误差主要反映在点和线上。几何误差几何误差 某点的点误差即为测量位置（x，y）与其真实位置（x0，y0）的差异。点误差可通过计算坐标误差和距离的方法得到。坐标误差定义为：x=x-x0 y=y-y0点误差点误差第59页，此课件共65页哦线误差线误差 线在GIS中既可表示线性现象，又可以通过连成的多边形表示面状现象。线性特征的误差主要产生于测量和对数据的后处理以及在确定线的界限时的误差。第60页，此课件共65页哦折线和曲线的误差第61页，此课件共65页哦 数据质量控制是个复杂的过程，要控制数据质量应从数据质量产生和扩散的所有过程和环节入手，分别用一定的方法减少误差。空间数据质量控制常见的方法有:4.3.4 4.3.4 地理空间数据质量控制地理空间数据质量控制设计过程的质量控制设计过程的质量控制对基础资料的质量控制对基础资料的质量控制对数据采集手段的选择对数据采集手段的选择对软、硬件配置的要求对软、硬件配置的要求数据采集前的准备工作数据采集前的准备工作数据采集中的监控数据采集中的监控结果控制结果控制第62页，此课件共65页哦4.3.5 空间数据的质量评价 数据精度 逻辑一致性包括定位精度包括定位精度（指在地图中物体（指在地图中物体的地理位置与其真实的地面位置的地理位置与其真实的地面位置之间的差别）之间的差别）、属性精度等、属性精度等。数据间要维护良好的逻辑关系数据间要维护良好的逻辑关系，如行政，如行政境界与管理区域境界应严格一致，两个境界与管理区域境界应严格一致，两个数据集合不仅位置精度水平要一致，逻数据集合不仅位置精度水平要一致，逻辑关系上也应当一致。辑关系上也应当一致。第63页，此课件共65页哦数据的不完整性可能是数据属性包括数据的地理特征属性不明显，也可能是数据未完全覆盖研究区域。对许多类型的地理信息而言时间是个很重要的因素，数据是否具有现势性是用户所关心的数据质量的一个重要方面，需要进行更新的数据要及时更新。数据的完整性数据的现势性第64页，此课件共65页哦1、地理空间数据的特征？2、地理数据的采集方法有哪些？3、地图数字化的步骤?4、地理空间数据录入后应进行哪些处理？5、地理空间数据质量如何控制？思考题第65页，此课件共65页哦