地理信息系统基础.ppt

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1、地理信息系统基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望思考题1.数字化（99同济）2.DEM（99同济）3.试分析GIS中数据的误差来源?（2000武大）4.地理信息系统的主要数据源及其特征。（2002中科 院遥感所博士）5.图形数据输入的主要方法及特点。（2002中科院遥 感所博士）第第三三章章 空空间间数数据据获获取取 3-1 3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源(边馥苓边馥苓P P75-75-P P7979)3-2 3-2 数据的尺度数

2、据的尺度 3-3 3-3 空空间间数据的基本特性数据的基本特性 3-4 3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法(自学自学)第第三三章章 空空间间数数据据获获取取 地理信息系统基础 地地理理信信息息系系统统数数据据采采集集，就就是是指指将将非非数数字字化化形形式式的的各各种种信信息息通通过过某某种种方方法法（手手扶扶跟跟踪踪扫扫描描数数字字化化、野野外外全全站站仪仪采采集集）数数字字化化，并并经经过过编编辑辑处处理理，变为系统可以存储管理和分析的形式。变为系统可以存储管理和分析的形式。3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源(边馥苓边馥苓)地理信息系统基础一、数据来源一

3、、数据来源 目前，在发达国家已获取的数字数据信息大致有目前，在发达国家已获取的数字数据信息大致有6 6种来源：种来源：1.1.基础制图数据：包括地形数据和人文景观数据。基础制图数据：包括地形数据和人文景观数据。2.2.自然资源数据：描述自然资源性质、分布的数据。自然资源数据：描述自然资源性质、分布的数据。3.3.调查统计数据：统计部门经过调查分析所得到的各种统调查统计数据：统计部门经过调查分析所得到的各种统 计数据计数据 。4.4.数字高程数据：是一组关于地表位置布局的高程测量数据。数字高程数据：是一组关于地表位置布局的高程测量数据。5.5.法律文档数据法律文档数据6.6.已有系统数据已有系统

4、数据3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础二、地理数据的特点二、地理数据的特点 1.1.以统一的坐标系统进行空间定位；以统一的坐标系统进行空间定位；2.2.空间数据与非空间数据的结合；空间数据与非空间数据的结合；3.3.地理数据间存在复杂的关系；地理数据间存在复杂的关系；4.4.地理数据具有时效性；地理数据具有时效性；3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础三、地理数据的数据质量三、地理数据的数据质量(龚健雅龚健雅P P6060)地地理理数数据据质量量是是指指地地理理数数据据正正确确反反映映现现实实世世界界空空间间对对象象的的准准确确度度、精精

5、度度、不不确确定定性性、相相容容性性、一致性、完整性、可得性以及现势性的能力。一致性、完整性、可得性以及现势性的能力。1.1.准准确确度度即即测测量量值值与与真真值值之之间间的的接接近近程程度度，可可用用误差来衡量。误差来衡量。2.2.精精度度主主要要指指定定位位精精度度、属属性性精精度度、空空间间分分辨辨力力（栅格数据）；（栅格数据）；3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础3.3.不不确确定定性性指指某某现现象象不不能能精精确确测测得得，当当真真值值不不可可测测或或无无法法知知道道时时，就就无无法法确确定定误误差差，因因而而用用不不确确定性取代误差。定性取代误差。4

6、.4.相相容容性性指指两两个个来来源源的的数数据据在在同同一一个个应应用用中中使使用用的难易程度。的难易程度。5.5.一一致致性性是是指指地地理理数数据据各各元元素素之之间间所所维维持持的的一一种种良好的逻辑关系；良好的逻辑关系；3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源6.6.完完整整性性是是指指具具有有同同一一准准确确度度和和精精度度的的数数据据在在特特定空间范围内是否完整的程度。定空间范围内是否完整的程度。7.7.可可得得性性。指指获获取取或或使使用用数数据据的的容容易易程程度度。数数据据质质量量的的适适用用性性主主要要取取决决于于所所使使用用数数据据的的质质量量，用户的财力，获得

7、数据的容易程序等；用户的财力，获得数据的容易程序等；8.8.现现势势性性。即即时时间间性性，指指数数据据反反映映客客观观现现象象目目前前状状况况的的程程度度。对对许许多多类类型型的的地地理理信信息息来来说说，时时间是一个严格的因素；间是一个严格的因素；3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础四、数据误差的来源四、数据误差的来源(龚健雅龚健雅P P6262)数数据据的的误误差差大大小小即即数数据据的的不不准准确确程程度度是是一一个个累累积积的的量量。数数据据从从最最初初采采集集，经经加加工工最最后后到到存存档档及及使使用用，每每一一步步都都可可能能引引入入误误差差。我我们

8、们按按GISGIS中中的的获获取取操操作作、输输出出和和使使用用这这一一过过程程来来进进行行GISGIS数据误差来源分析，如表数据误差来源分析，如表3-13-1：3-1 地理信息系统的数据源地理信息系统的数据源地理信息系统基础数据采集野外测量误差；地图数据误差；遥感数据误差；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-矢量互换、三角网-等值线互换；数据存储数值精度不够；空间精度不够：格网或图像太大、地图最小制图单元太大；数据操作分类间隔不合理；多层数据叠加引起的误差传播；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

9、包含的信息的误解；对数据信息使用不当；表表3-1 3-1 数据的主要数据的主要误误差来源差来源P P6363 3-2 数据的尺度数据的尺度 一一、名义尺度名义尺度二、有序尺度二、有序尺度 三、间隔尺度三、间隔尺度 四、比率尺度四、比率尺度 一、名义尺度一、名义尺度 1)名名义义尺尺度度描描述述事事物物名名义义的的差差异异，这这种差别往往是质的差别。种差别往往是质的差别。2)名名义义尺尺度度对对事事物物作作区区分分，只只回回答答“同同”与与“异异”的问题。的问题。3)名名义义尺尺度度的的背背后后一一般般地地说说是是有有一一个个分分类类系系统统，而而绝绝大大多多数数分分类类系系统统都都是是一一个层

10、次型结构。个层次型结构。3-2 数据的尺度数据的尺度 二、有序尺度二、有序尺度 1)1)有序尺度表示事物的有序尺度表示事物的等级和次序等级和次序概念，这种等级或次序比名义尺度稍具概念，这种等级或次序比名义尺度稍具“量量”的色彩。的色彩。2)2)与名义尺度相同的是，有序尺度与名义尺度相同的是，有序尺度亦可以反映事物的亦可以反映事物的异同性异同性。3)3)此外，有序尺度可以将事物以一此外，有序尺度可以将事物以一定的定的次序排列次序排列起来，这种次序具有反对起来，这种次序具有反对称性和传递性。称性和传递性。3-2 数据的尺度数据的尺度 三、间隔尺度三、间隔尺度 间隔尺度可以比较事物的间隔尺度可以比较

11、事物的异同异同，可以在事，可以在事物之间物之间排定次序或等级排定次序或等级。此外，间隔尺度还可。此外，间隔尺度还可以定量地描述以定量地描述事物间的差异大小事物间的差异大小。间隔尺度反映了事物之间的间隔尺度反映了事物之间的相对关系相对关系，而，而不是绝对关系。不是绝对关系。在间隔尺度系统中，数值的零点的设置具在间隔尺度系统中，数值的零点的设置具有随意性，人们关心的是事物间的间隔即距离，有随意性，人们关心的是事物间的间隔即距离，而不是绝对数值。而不是绝对数值。3-2 数据的尺度数据的尺度 四、比率尺度四、比率尺度 比率尺度比间隔尺度更进一步，它除了具比率尺度比间隔尺度更进一步，它除了具有间隔尺度描

12、述事物差异的一切能力外，还可有间隔尺度描述事物差异的一切能力外，还可以明确描述事物间的以明确描述事物间的比率关系比率关系。在比率尺度系统中，比率尺度的零点不是在比率尺度系统中，比率尺度的零点不是随意设定的，它具有重要的物理意义，亦即随意设定的，它具有重要的物理意义，亦即“无无”，因此在比率尺度系统中，有，因此在比率尺度系统中，有“有有”与与“无无”的概念。的概念。比率尺度数据具有一个独特性质，那就是比率尺度数据具有一个独特性质，那就是可加性可加性。3-2 数据的尺度数据的尺度 关于尺度，我们指出以下三点：关于尺度，我们指出以下三点：1 1数数据据尺尺度度的的差差别别往往往往不不是是事事物物本本

13、质质的的差差异异，而而只只是是人人们们对对事事物物考考察察的的角角度度的差异，或者说是人们兴趣点的差异。的差异，或者说是人们兴趣点的差异。2尺度可以转化。尺度可以转化。3 3比比率率尺尺度度数数据据和和间间隔隔尺尺度度数数据据亦亦统统称称为为定定量量数数据据，名名义义尺尺度度数数据据和和有有序序尺尺度数据亦统称为度数据亦统称为定性数据定性数据。3-2 数据的尺度数据的尺度 3-3空间数据的基本特性空间数据的基本特性 一、抽样性一、抽样性二、概括性二、概括性三、多态性三、多态性四、空间性四、空间性 一、抽样性一、抽样性 空间物体以连续的模拟方式存在于空间物体以连续的模拟方式存在于地理空间，为了能

14、以数字的方式对其进地理空间，为了能以数字的方式对其进行描述，必须将其离散化，即行描述，必须将其离散化，即以有限的以有限的抽样数据表述无限的连续物体抽样数据表述无限的连续物体。抽样的基本准则就是抽样的基本准则就是能够力求准确能够力求准确地描述物体的全局和局部的形态特征地描述物体的全局和局部的形态特征。3-3空间数据的基本特性空间数据的基本特性 二、概括性二、概括性 空间物体的概括性指对物体形空间物体的概括性指对物体形态的态的化简综合化简综合以及对物体的以及对物体的取舍取舍。3-3空间数据的基本特性空间数据的基本特性 三、多态性三、多态性 空间数据的多态性具有两层含义，空间数据的多态性具有两层含义

15、，一是一是同样地物在不同情况下的形态差异同样地物在不同情况下的形态差异，二是二是不同地物占据同样的空间位置不同地物占据同样的空间位置。3-3空间数据的基本特性空间数据的基本特性 四、空间性四、空间性 空间性是空间数据的最主要特性，空间性是空间数据的最主要特性，它是指空间物体的它是指空间物体的位置、形态位置、形态以及由此以及由此产生的产生的系列特征系列特征。3-3空间数据的基本特性空间数据的基本特性 地理信息系统基础 地地理理信信息息系系统统数数据据采采集集的的方方法法通通常常有有：手手工工数数据据输输入入法法；手手扶扶跟跟踪踪数数字字化化；扫扫描描数数字化以及与其他系统的接口等字化以及与其他系

16、统的接口等。一、手工数据输入方法一、手工数据输入方法 手手工工数数据据输输入入方方法法就就是是将将空空间间实实体体的的图图形形或或属属性性数数据据通通过过键键盘盘输输入入到到数数据据文文件件或或程程序中去。序中去。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 地理信息系统基础二、手扶跟踪数字化二、手扶跟踪数字化 手手扶扶跟跟踪踪数数字字化化是是从从地地形形图图上上获获得得空空间间数数据据最为广泛的一种输入方法。最为广泛的一种输入方法。其其过过程程是是将将地地形形图图置置于于数数字字化化桌桌上上的的有有效效区区域域内内，用用数数字字化化仪仪的的鼠鼠标标器器，跟跟踪踪地地图图上上的的每

17、每一一个个特特征征点点，数数字字化化仪仪将将会会得得到到鼠鼠标标的的位位置置（数数字字化化板板坐坐标标系系），再再经经过过数数据据采采集集程程序序的的数数据据转转换换，得得到到特特征点的大地坐标（实地坐标）。征点的大地坐标（实地坐标）。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 地理信息系统基础三、扫描数字化三、扫描数字化 （P P3939）扫扫描描仪仪亦亦是是GISGIS图图形形及及影影像像数数据据输输入入的的一一种种重重要要工工具具。随随着着地地图图识识别别技技术术，栅栅格格矢矢量量化化技技术术的的发发展展和和效效率率的的提提高高，人人们们希希望望将将繁繁重重枯枯燥燥的的手手

18、扶扶跟跟踪踪数数字字化化交交给给扫扫描仪和软件完成。描仪和软件完成。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 地理信息系统基础四、其它形式的数据输入四、其它形式的数据输入 其其它它形形式式的的数数据据输输入入包包括括：解解析析测测图图仪仪所所得得的的数数据据（三三维维）、卫卫星星遥遥感感图图象象数数据据、野野外外观观测测数数据据（GPSGPS、电电子子速速测测仪仪），其其它它已已有有系系统统的的数数据据等等。为为了了获获得得上上述述各各类类数数据据形形式式，必必须须设设计计好好系系统统之之间间的的数数据据接接口口和和数数据据交交换换标标准准，从从而而提提高高数数据据源源获获取取

19、的的范范围围和和数数据据获获取取的的速度。速度。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 地理信息系统基础五、属性数据的输入五、属性数据的输入P P5555 属属性性数数据据是是那那些些需需要要在在GISGIS中中处处理理的的空空间间实实体体的的特征数据，它不属于空间数据类型。特征数据，它不属于空间数据类型。属属性性数数据据的的输输入入一一般般采采用用键键盘盘输输入入。输输入入的的方方式式有有两两种种：一一种种是是对对照照图图形形直直接接输输入入；另另一一种种是是预预先先建建立立属属性性表表输输入入属属性性数数据据，或或从从其其统统计计数数据据库库中中导导入入属属性性数数据据，然然后后根根据据关关键键字字与与图图形形数数据据自自动动联联接接，一一般般采用相同的对象（目标）标识来联接。采用相同的对象（目标）标识来联接。3-4 地理信息系统数据采集方法地理信息系统数据采集方法 Calcomp系列数字化仪系列数字化仪 CONTEX 8300 扫描仪扫描仪 HP DJt 1050 HP DJt 1050 绘图仪绘图仪