第3章空间数据的采集与质量控制19337.pptx
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1、第第3 3章章 空间数据的空间数据的采集与质量控制采集与质量控制主要内容主要内容3.1 概述概述3.2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础3.3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码3.4 空间数据的采集空间数据的采集3.5 GIS的数据质量的数据质量3.1 概述概述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?3.1 概述概述一、数据源一、数据源u地图数据地图
2、数据,遥感数据,遥感数据,文本数据,统计数据文本数据,统计数据u 实测数据,多媒体数据,已有系统的数据实测数据,多媒体数据,已有系统的数据二、数据采集二、数据采集u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GIS可以处理与接收的数字形式,可以处理与接收的数字形式,通常要经过验证、修改、编辑等处理。通常要经过验证、修改、编辑等处理。三、数据质量控制三、数据质量控制u GIS的数据质量是指的数据质量是指GIS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,通常用空间数据的误差来度量。可靠性,通常用空间数据的误差来度量。u 误差是指数据与真值的偏离。误差是指数据与真
3、值的偏离。u 研究研究GIS数据质量对于评定数据质量对于评定GIS的算法、减少的算法、减少GIS设计与开发设计与开发的盲目性都具有重要意义。精度越高,代价越大。的盲目性都具有重要意义。精度越高,代价越大。GIS数据质数据质量对保证量对保证GIS产品的可靠性有重要意义。产品的可靠性有重要意义。3.2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础一、地理空间的数学建构一、地理空间的数学建构u最自然的面最自然的面u包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面,起伏不定,难以用一个简洁的数学式描述。包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面,起伏不定,难以用一个简洁的数学式描述。u相对抽象的面相对抽象的面,
4、即大地水准面,即大地水准面u假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时从海平面延伸到所有大陆下部,而与地球重假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时从海平面延伸到所有大陆下部,而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。u可用水准仪完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球可用水准仪完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球的重力方向处处不同,处处的重力方向处处不同,处处与重力方向垂直的大地水准面显然不可能是一个十分规则的表面,且不能用简单的数学与重力方向垂直的大地水准面显然不可能是一个十分规则的表面,且不能用简单的数学公式来表达,因此,大地水准面不能作
5、为测量成果的计算面。公式来表达,因此,大地水准面不能作为测量成果的计算面。u椭球体模型椭球体模型u为了测量成果计算的需要,选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的旋转椭为了测量成果计算的需要,选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球球来代替地球-三轴椭球体三轴椭球体。abc3.2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础二、地理参照系二、地理参照系u经纬度坐标系(地理坐标)经纬度坐标系(地理坐标)u对空间定位有利,但难以进行距离、方对空间定位有利,但难以进行距离、方向、面积量算。向、面积量算。u笛卡儿平面坐标系笛卡儿平面坐标系u便于量算和进一步的空间数据处理和分便
6、于量算和进一步的空间数据处理和分析。析。u高程系统高程系统u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-高高程程由高程基准面起算的地面点的高度。由高程基准面起算的地面点的高度。u1956年年黄黄海海高高程程系系,1985年年国国家家高高程程基准基准地地图图投投影影椭椭球球体体模模型型3.2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础三、三、GISGIS的地理基础的地理基础-控制基础控制基础u各种各种GIS的数据源、服务目的和各自特征的数据源、服务目的和各自特征可以不同,但均有自身统一的地理基础。可以不同,但均有自身统一的地理基础。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
7、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地图投影系统统一的地图投影系统统一的地理格网坐标系统(地理参照系)统一的地理格网坐标系统(地理参照系)统一的地理编码系统统一的地理编码系统3.2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础u四、四、GIS与地图投影的关系与地图投影的关系地理基础地理基础(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
8、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)3.2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础五、五、五、五、GISGISGISGIS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u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,基基本本省省区区图图或或国国家家大大地地图图集集)投投影影系系统统一致。一致。u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处
9、理理与与输输出出、输输入入,另另一一种种服服务务于于小小比比例例尺。尺。u所用投影以等角投影为宜。所用投影以等角投影为宜。u所用投影应能与网格坐标系统相适应,即所采用的网格所用投影应能与网格坐标系统相适应,即所采用的网格系统(特别是一级网格)在投影带中应保持完整。系统(特别是一级网格)在投影带中应保持完整。3.2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础六、六、我国我国我国我国GISGISGISGIS常用的地图投影配置常用的地图投影配置常用的地图投影配置常用的地图投影配置u我我国国基基本本比比例例尺尺地地形形图图(1:100万万、1:50万万、1:25万万、1:10万万、1:5万万、1:2.5
10、、1:1万万、1:5000),除除1:100万万外外均均采采用用高高斯斯克吕格投影为地理基础;克吕格投影为地理基础;u我我国国1:100万万地地形形图图采采用用了了Lambert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会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。u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Lambert投影和属于同一投影系统的投影和属于同一投影系统的Albers投影投影(正轴等面积割圆锥投影正轴等面积割圆锥投影);u Lambert投影中,地球
11、表面上两点间的最短距离投影中,地球表面上两点间的最短距离(即大圆航线即大圆航线)表现表现为近于直线,这有利于地理信息系统中空间分析量度的正确实施。为近于直线,这有利于地理信息系统中空间分析量度的正确实施。3.3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码 一、空间数据的组织一、空间数据的组织分层分层区域分块区域分块空间数据库空间数据库GISGIS应用应用大范围大范围 地理区域地理区域合理组织合理组织面向对面向对象组织象组织矩形分块矩形分块经纬度分块经纬度分块3.3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码 二、地理数据的分层二、地理数据的分层二、地理数据的分层二、地理数据的分层u空空间间数数据据
12、可可按按某某种种属属性性特特征征形形成成一一个个数数据据层层,通通常常称称为为图图层层(Coverage)。)。1、空间数据分层方法:、空间数据分层方法:u专题分层专题分层w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、道路层、居民地层等。道路层、居民地层等。u时间序列分层时间序列分层w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。u地面垂直高度分层地面垂直高度分层w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。Z Z时间序列时间序列专题分层
13、专题分层3.3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码 uu三、空间数据的分类与编码三、空间数据的分类与编码分类、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三、空间数据的分类与编码三、空间数据的分类与编码1.1.1.1.属性数据编码属性数据编码属性数据编码属性数据编码u在属性数据中,有一部分是与几何数据的表示密切有关在属性数据中,有一部分是与几何数据的表示密切有关的。例如,道路的等级、类型等,决定着道路符号的形的。例如,道路的等级、类型等,决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。在状、色彩、尺寸等。在GIS中,通常把这部分属性数据中,通常把这部分属性数据用编码的形
14、式表示,并与几何数据一起管理起来。用编码的形式表示,并与几何数据一起管理起来。u编码编码w是指确定属性数据的代码的方法和过程。是指确定属性数据的代码的方法和过程。u代码代码w是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号,是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号,是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。u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。三、空间数据的分类与编码三、空间数据的分类与编码2.2.分类编码分类编码u分类是将具有共同的属性或特征的事物或分类是将具有共同的属性或特征的
15、事物或现象归并在一起,而把不同属性或特征的事现象归并在一起,而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。物或现象分开的过程。u分分类类是是人人类类思思维维所所固固有有的的一一种种活活动动,是是认认识事物的一种方法。识事物的一种方法。u分类的基本原则:分类的基本原则:w科科学学性性、系系统统性性、可可扩扩性性、实实用用性性、兼兼容容性性、稳定性、不受比例尺限制、灵活性稳定性、不受比例尺限制、灵活性三、空间数据的分类与编码三、空间数据的分类与编码3 3、分类码和标识码、分类码和标识码分类码示例分类码示例标识码示例标识码示例一、输入前准备一、输入前准备1、资料准备,区域标定资料准备,区域标定w基础原始
16、数据的确定基础原始数据的确定w数据分类项目的确定数据分类项目的确定w数据标准的准确性的确定数据标准的准确性的确定2、进行三个统一:即确定投影、比例尺、分类分级编码、进行三个统一:即确定投影、比例尺、分类分级编码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、硬件检查。、硬件检查。5、精度试验。、精度试验。6、试验,样区、单项试验。、试验,样区、单项试验。3.4 空间数据的采集空间数据的采集3.4 空间数据的采集空间数据的采集uu二、二、几何图形数据的采集几何图形数据的采集u手工数字化手工数字化u数字化仪数字化数字化仪数字化u扫描数字化扫描数字化
17、u解析测图法解析测图法u已有数据转入已有数据转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扫描数字化流程扫描数字化流程屏幕跟踪矢量化流程屏幕跟踪矢量化流程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三、属性数据采集三、属性数据采集三、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
18、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3.4 空间数据的采集空间数据的采集五、空间数据的编辑和检核五、空间数据的编辑和检核五、空间数据的编辑和检核五、空间数据的编辑和检核1 1、空间数据输入的误差、空间数据输入的误差1 1)几几何何数数据据的的不不完完整整或或重重复复。2 2)几几何何数数据据的的位位置置不不正正确确。3 3)比比例例尺尺不不正正确确。4 4)变变形
19、形。5 5)几几何何数数据据与与属属性性数数据据的的连连接接有有误误。6 6)属属性性数数据据错错误误、不不完完整整。键键盘盘输输入入错错误误,漏漏输输数数据据或或属属性性错误错误分分类类、编码编码等。等。2.2.空空间间数据的数据的检查检查1 1)通过图形实体与其属性的联合显示,发现数字化中的遗漏、重复、不匹配等错误;通过图形实体与其属性的联合显示,发现数字化中的遗漏、重复、不匹配等错误;2 2)在屏幕上用地图要素对应的符号显示数字化的结果,对照原图检查错误;在屏幕上用地图要素对应的符号显示数字化的结果,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,然后与原图叠加以发现错漏;
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