任务2.1空间数据采集.pptx

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1、任务任务2.1 2.1 空间数据采集空间数据采集项目项目2 2 GISGIS空间数据获取空间数据获取内容提要01地 理 空 间 及 表 达 地理信息系统中的空间概念常用“地理空间”（geospatial）来表述，一般包括地理空间定位框架及其所联结的特征实体。地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和高程控制网组成。1.地理空间概念 地理信息中的数据来源和数据类型很多，概括起来主要有以下五种：（1）几何图形数据 （2）影像数据 （3）属性数据 （4）地形数据 （5）元数据2.空间数据类型3.空间数据显示3.空间数据显示点既可以是一个标识空间点状实体，如水塔，也可以是标记点，仅用于特征的标注和

2、说明，或作为面域的内点用于标明该面域的属性，或是线的起点、终点或交点，即结点。具有相同属性点的轨迹，线的起点和终点表明了线的方向。道路、河流、地形线、区域边界等均属于线状地物可抽象为线。是线包围的有界连续的具有相同属性值的面域，或称为多边形(Polygon)。多边形可以嵌套，被多边形包含的多边形称为岛。线 Line点 Point面Area（1）空间特征（2）属性特征（3）时间特征4.空间数据特征02空 间 对 象 关 系 地图上的拓扑关系是指图形在保持连续状态下的变形（缩放、旋转和拉伸等），但图形关系不变的性质。1.空间拓扑关系拓扑变换（橡皮变换）（1）邻接关系：空间图形中同类元素之间的拓扑关

3、系。例如：多边形之间的邻接关系P1与P2、P4，P4与P1、P2、P4等；结点之间的邻接关系N1与N2、N3等。1.空间拓扑关系（2）关联关系：空间图形中不同类元素之间的拓扑关系。例如：结点与弧段的关联关系N1与A1、A2、A3；N2与A1、A6、A7等；弧段与多边形的关联关系A1与P1，A2与P1等；弧段与结点的关联关系A1与N1、N2，A2与N1、N3等；多边形与弧段的拓扑关联关系P1与A1、A2、A7，P4与A2、A3、A5、A4等。1.空间拓扑关系（3）包含关系：空间图形中不同类或同类但不同级元素之间的拓扑关系。例如：多边形P4中包含P3。1.空间拓扑关系（4）连通关系：空间图形中弧段

4、之间的拓扑关系。例如：A1与A2、A6和A7连通。1.空间拓扑关系邻接相交重合相离包含点点点线点面线面面面线线1.空间拓扑关系 顺序空间关系是基于空间实体在地理空间的分布，采用上下、左右、前后、东南西北等方向性名词来描述。2.空间顺序关系03矢 量 数 据 结 构概念：通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体的数据组织方式。属性码 XY坐标 属性信息位置信息地理实体表示方法：1.矢量数据结构的概念 以点、线、面等地理实体为组织单元，记录其属性信息和坐标信息的数据结构方式称为简单数据结构。属性信息楼房,六层，砖混结构位置信息 黄河水院8号实训楼属性码:1016 X:457.420 Y:226

5、.0362.实体数据结构2.实体数据结构土地土地沼泽沼泽森林森林居民地居民地河流河流湖湖土土地地沼泽沼泽森森林林湖湖河河流流居民居民地地 3010 1 328.753 465.127 属性码属性码 坐标坐标 属性码属性码 坐标对数坐标对数n 坐坐标标 属性码属性码 坐标对数坐标对数n 坐坐标标 4013 12 269.220 418.077 299.946 437.281 292.265 408.475 332.593 405.594 350.837 432.480 364.280 406.554 400.768 406.554 442.056 424.798 463.181 404.634

6、506.390 404.634 563.042 404.634 550.559 432.480 4021 17 492.947 300.932 457.420 226.036 498.708 145.379 523.673 199.151 549.599 136.738 565.922 202.031 588.967 143.459 601.450 206.832 619.694 213.554 606.251 298.051 554.400 317.255 561.121 247.161 526.554 299.972 524.634 246.201 510.231 288.449 493.

7、907 254.842 492.947 300.932湖湖公路地类界稻田什么问题？点、线和面的数据点、线和面的数据各自独立各自独立，相互之间缺少拓扑关系相互之间缺少拓扑关系。共边数字化两次，出现裂缝数据存储两次，数据冗余 地理实体间的关系没表达出来2.实体数据结构拓扑数据结构具有拓扑关系的矢量数据结构。简单数据结构属性信息位置信息拓扑关系拓扑数据结构属性信息位置信息3.拓扑数据结构拓扑关系表建立结点链面结点、链关系链、结点关系链、面关系面、链关系面、面关系3.拓扑数据结构P1L1L2L5L6L4L7L3A1A3A2A4P4P3P5P2结点链关系表结点通过结点的链P1-L1，L3，L6 规定：结

8、点是链的起点，则记录链为正；结点是链的终点，则记录链为负。P2L1，-L2，-L5P3L2，-L3，-L4P4L4，L5，-L6P5L7，-L7A53.拓扑数据结构P1L1L2L5L6L4L7L3A1A3A2A4P4P3P5P2链结点、面关系表链 起点 终点 左面号右面号L2P3P2A5A2L3P1P3A5A3L4P4P3A3A2L5P4P2A2A1L6P1P4A3A1L7P5P5A4A3L1P2P1A5A1A53.拓扑数据结构P1L1L2L5L6L4L7L3A1A3A2A4P4P3P5P2面链、面关系表面号链号包含面号规定：顺时针方向构建多边形，若链方向与之相同，则记为正；若链方向与之相反，

9、则记为负。A2L2,-L5，L4 A3L3,-L4,-L6A4A4-L7A1L1,L6,L5 A53.拓扑数据结构应用点链关系表实现最短路线的分析起点：开封市火车站终点：黄河水利职业技 术学院要求：分析从火车站到 黄河水院的有几 条公交线路？哪 条线路最短？以公交站牌为结点以城市街道为链建立点、链拓扑关系表3.拓扑数据结构第一条路线，各结点连线的总长度为8.8公里 3.拓扑数据结构第二条路线，各结点连线的总长度为9.6公里 3.拓扑数据结构第三条路线，各结点连线的总长度为10.6公里 3.拓扑数据结构第四条路线，各结点连线的总长度为9.8公里 3.拓扑数据结构第五条路线，各结点连线的总长度为1

10、0.2公里 3.拓扑数据结构通过对比条公交路线各结点连线的总长度值，第一条路线数值最小，它就是我们所需要的最短路线应用点链关系表实现最短路线的分析3.拓扑数据结构简单数据结构 拓扑数据结构优点缺点应用数据结构简单直观，容易获取,易于进行图形显示，便于单个实体的简单查询。数据结构紧凑，没有冗余，反映要素间的相互关系，易于进行空间分析。数据冗余，不能反映要素间的相互关系。数据结构复杂，前期工作量较大。用于CAD制图和电子地图的制作。如:Cass等各类大型GIS如：MAPGIS等简单数据结构和拓扑数据结构比较：由此由此 建立建立拓扑数据结构拓扑数据结构是实现空间是实现空间信息查询分析所信息查询分析所

11、必需的必需的。3.拓扑数据结构04栅 格 数 据 结 构 栅格数据结构是将空间分割成栅格数据结构是将空间分割成有规则的网格有规则的网格，在各个网格上给出相应的，在各个网格上给出相应的属性值属性值来表示地理实体的一种数据组织形式来表示地理实体的一种数据组织形式。地理空间RRRRRRTTLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLRRRRRRRRRRR RRRR RR RR RH行列号行列号位置位置值值属性值属性值1.栅格数据结构的表示点：由单个栅格表达。线：由沿线走向有相同属性取值的一串相邻栅格表达。面：聚集在一起的具有相同属性取值的一片栅格表达。RRRRRRTTLLLLLLLLLLLL

12、LLLLLLLLLLLLLLRRRRRRRRRRR RRRR RR RR RH地理实体属性信息位置信息属性值行列号1.栅格数据结构的表示地理信息系统应用Application of GISApplication of GIS传感器传感器（1）分类影像输入法SPOT XS SPOT XS 20m20mx x20m20m band G,R,IRband G,R,IR牡丹水牡丹水库库2.栅格数据建立途径沼泽森林湖河流居民地（1）分类影像输入法（2）扫描数字化法工程扫描仪RRRRRRTTLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLRRRRRRRRRRR RRRR RR RR RH2.栅格数据建

13、立途径（1）分类影像输入法（2）扫描数字化法（3）手工网格法沼泽森林湖河流居民地RRRRRRTTLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLRRRRRRRRRRR RRRR RR RR RH2.栅格数据建立途径（1）分类影像输入法（2）扫描数字化法（4）数据结构转换法（3）手工网格法2.栅格数据建立途径XYx1,y1x2,y2xi,yixn,ynij矢量数据栅格数据方法：原点应与国家基本比例尺地形图公里网的交点相一致，并分别采用公里网的纵横坐标轴作为栅格系统的坐标轴。（1）栅格坐标系的确定实质：坐标系原点和坐标轴的确定。Y Y：列：列X X：行：行原点原点 RRRRRRTTLLLLLL

14、LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLRRRRRRRRRRR RR R R RR RR RH3.栅格系统确定AAAA应能应能有效地逼近地逼近空间对象的分布特征，又，又减少数据的数据的冗余度。（2）栅格单元尺寸的确定BABBBABBBBHH/2原则：方法：经验公式：保证最小多边形h3.栅格系统确定ABCa b（3）栅格代码（属性值）的确定1）中心点法B连续分布2）面积占优法C特殊意义的地物A分类较细图斑较小b线状地物3）重要性法4）长度占优法中心点法重要性面积占优长度占优法如何确定？3.栅格系统确定A，A，A，A，C，B，B，B；A，A，A，A，A，C，B，B；A，A，E，E，E，C，B，B；

15、E，E，D，E，E，C，B，B；E，E，E，E，E，E，C，C；（1）直接栅格编码（完全栅格编码、栅格矩阵法）ABCDEA，A，B，B，B，B，B，B；A，A，A，B，B，B，B，B；E，E，E，E，E，E，E，E。将栅格数据看做是一个数据矩阵，逐行或逐列逐个记录代码。4.编码方法A，A，B，B，B，B，B，B；A，A，A，B，B，B，B，B；A，A，A，A，C，B，B，B；A，A，A，A，A，C，B，B；A，A，E，E，E，C，B，B；E，E，D，E，E，C，B，B；E，E，E，E，E，E，C，C；E，E，E，E，E，E，E，E。简单直观 无压缩 数据量大 冗余 如何避免冗余？数据压缩（1）

16、直接栅格编码（完全栅格编码、栅格矩阵法）4.编码方法1）游程编码 沿行方向进行编码（A,3）,（B,5）；（A,4）,（C,1）,（B,3）;（A,5）,（C,1）,（B,2）;（A,2）,（E,3）,（C,1）,（B,2）;（2）压缩编码方法游程：相邻同值网格的数量。ABCDE方法一：属性码,长度（游程）方法二：点位,属性码（A,2A,2）,（B,6B,6）；）；（E,2E,2），），（D,1D,1），），（E,2E,2），），（C,1C,1），），（B,2B,2）;（E,6）,（C,2）；（E,8E,8）。）。4.编码方法 沿行方向进行编码（1,A）,（4,B）；（1,A）,（5,C）,（

17、6,B）;（1,A）,（6,C）,（7,B）;（1,A）,（3,E）,（6,C）,（7,B）;（1,E）,（3,D）,（4,E）,（6,C）,（7,B）；（1,E）,（7,B）；方法二：点位,属性码ABCDE（1,A1,A）,（3,B3,B）;（1,E1,E）。）。（2）压缩编码方法4.编码方法2）四叉树编码（2）压缩编码方法BE C E CC C E EEABCDE基本思想按四个象限进行递归分割，并判断属性是否单一。不单一：递归分割单一：不分西北东北西南东南4.编码方法存储终止点：地址、深度和结点值 B B A BC C E EC B A CA A E E E E D E E C E CBE

18、AA ABBEEB西北东北西南东南树：整个区域高：深度、分几级，几次分割树叉：还需分割的块叶：不能再分割的块树形表示ABCDE编码方法（2）四叉树编码4.编码方法05空 间 数 据 源 种 类空间数据源种类社会经济数据遥感影像数据地图实测数据数字数据各种文本资料空间数据源1.地图各种类型的地图是GIS最主要的数据源，因为地图是地理数据的传统描述形式，包含着丰富的内容，不仅含有实体的类别或属性。而且实体的类别或属性可以用各种不同的符号加以识别和表示。2.遥感影像数据遥感数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，是GIS的重要数据源。遥感数据含有丰富的资源与环境信息。在GIS的支持下，可以与地质

19、、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。3.社会经济数据社会经济数据是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。4.实测数据各种实测数据特别是一些GPS、大比例尺地形图测量数据、实验观测数据等常常是GIS的一个很准确和很现势的资料。5.数字数据随着各种 GIS 系统的建立，直接获取数字图形数据和属性数据的可能性越来越大，数字数据成为GIS信息源不可缺少的一部分。6.各种文本资料文本资料是指各种行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，如边界条约等，这些都属于GIS的数据。各种文字报告和立法文件在一些管理类的GIS系统中有很大的应用，如

20、在城市规划管理信息系统中，各种城市管理法规及规划报告在规划管理工作中起着很大的作用。06地 图 矢 量 化 地图矢量化是重要的地理数据获取方式之一。所谓地图矢量化，就是把栅格数据转换成矢量数据的处理过程。当纸质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，这种与纸质地图相对应的计算机数据文件称为矢量化电子地图。1.地图矢量化的概念第一步：新建工程后，单击“矢量化”菜单下的“装入光栅文件”命令，装入待矢量化的光栅文件，如图：2.地图矢量化的流程对整个底

21、图有个了解，然后对底图上的图形要素进行分类；排除同种类型文件的干扰，便于做专题地图读图的目的：分层的意义：第二步：读图、分层，建点、线、面文件。这里以创建点文件为例，线、区文件创建方法类似（见下页）；2.地图矢量化的流程新建点文件：在左边的工程管理窗口，单击右键，在弹出的快捷菜单中选择“新建点”命令，弹出新建点文件对话框，命名后单击“创建”按钮即可；2.地图矢量化的流程 第三步：建图例板；作用：矢量化时，在输入每一类图元之前，都要进入菜单修改此类图元的缺省参数，这样无疑是重复操作，并且影响工作效率。为此，可以生成含有固定参数的工程图例，系统将其放到图例板中，在数据输入时，直接拾取图例板中某一图元的固定参数，这样就可以灵活输入了；2.地图矢量化的流程第四步：矢量化，结果如图所示：2.地图矢量化的流程第五步：保存文件：依次选中每个“处于当前编辑”状态的文件，单击右键，在弹出的快捷菜单中，选择“保存项目”，如左图；保存工程：在左边“工程管理”窗口中，单击右键，在弹出的对话框中，选择“保存工程”，如右图；2.地图矢量化的流程THANKS 谢 谢 观 看