第4章 空间数据采集与处理
高效处理空间数据的技巧和方法
高效处理空间数据的技巧和方法1.空间数据的概念空间数据是指地理位置和空间关系的数据，它通常由地理信息系统（GIS）记录和管理。
空间数据可以是矢量数据（如点、线和面），也可以是栅格数据（如遥感影像）。
在处理和分析空间数据时，需要使用一些技巧和方法来提高效率和准确性。
2.数据采集和准备数据采集是空间数据处理的第一步。
为了高效处理空间数据，首先需要确保采集到的数据准确、完整和一致。
可以通过以下方法来实现：-使用高精度的地理定位设备进行采集，以确保位置信息的准确性。
-采用标准化的数据模型和分类体系，以保证数据的一致性。
-进行数据清洗和处理，去除错误和异常值，保证数据的完整性。
3.空间数据索引和查询一旦空间数据准备好，就需要对其进行索引和查询，以便进行进一步的分析和处理。
以下是一些提高空间数据索引和查询效率的技巧：-使用空间索引结构，如R树和四叉树，来加速空间数据的查询。
-优化空间查询语句，使用空间关系运算符（如相交、包含和距离）来减少查询时间。
-利用空间数据库的优化功能，如空间分区和并行计算，来提高查询效率。
4.空间数据分析和处理空间数据的分析和处理是利用空间数据进行空间统计、空间挖掘和空间建模的过程。
以下是一些提高空间数据分析和处理效率的方法：-使用合适的空间分析工具和算法，如缓冲区分析、网络分析和空间插值，来处理特定的空间问题。
-利用空间数据压缩和抽样技术，减少数据量和计算复杂度。
-使用地理计算引擎和并行计算技术，提高空间数据处理的速度和效率。
5.可视化和展示最后，空间数据处理的结果需要以可视化和人类可理解的形式展示出来，以便用户理解和使用。
以下是一些提高空间数据可视化和展示效果的技巧：-使用合适的地图投影和符号化方法，以展示空间数据的地理特征。
-利用交互式和动态的可视化工具，如地理信息系统和数据可视化软件，提供更多交互和操作功能。
-进行地图设计和图形艺术处理，以提高空间数据展示的美观度和易读性。
综上所述，高效处理空间数据需要综合运用数据采集和准备、空间数据索引和查询、空间数据分析和处理，以及可视化和展示等技巧和方法。
地理信息系统导论第4章 空间数据的采集和空间数据的处理
程注记等。
6
（2）遥感数据 遥感数据是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支持下，可以与地 质、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。遥感数据是 一种大面积的、动态的、近实时的数据源，遥感技 术是GIS数据更新的重要手段。
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（3）文本资料 文本资料是指各行业和各部门的有关法律文档 、行业规范、技术标准、条文条例（如边界条约） 等，这些也属于GIS的数据
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表4.1 用于数据采集目的的GIS数据分类
13
4.2 空间数据采集的主要方法
4.2.1 GIS数据采集在GIS 为了便于管理和应用，在复杂的计算机世界里 的数据必须按照一定的方式进行组织和存储。地理 信息系统的应用的一项重要工作是采集不同来源和 不同类型的数据，并创建空间数据库。在采集地理 实体几何数据的同时，还要调查其属性信息。另外 ，为了保证采集数据的可靠性和完整性，采集的 GIS数据必须经过检验和进一步的编辑、处理才能 进入GIS。在空间数据库中，所有的地图、影像和 空间数据表格都根据不同的空间表达和记录方式进 行地学编码 14
第4章 空间数据的采集和空间数 据的处理
学习指南 本章论述了GIS数据来源、数据采置、形状、 大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它具有 GIS的数据源有很多，如地图数据、遥感数据
1
空间数据采集的任务是将现有的地图、外业观 测成果、航空照片、遥感图像、文本资料等转换成 GIS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
4.2.2 GIS数据采集的工作流程 所有GIS项目的数据采集都包括一系列连续的 过程，通常其工作流程包括编制计划、准备、数字 化或数据转换、编辑完善、评估五个阶段（图4.3 ）
空间数据采集与处理的工作流程与细节
空间数据采集与处理的工作流程与细节引言在现代科技的推动下，空间数据的采集与处理变得越来越重要。
无论是地理信息系统（GIS）的建设，还是气候变化研究，空间数据的准确性和可靠性都起着至关重要的作用。
本文将探讨空间数据采集与处理的工作流程与细节，包括数据获取、处理与分析的环节，以及常见的数据采集技术和方法。
数据获取空间数据的获取是空间数据采集与处理的第一步，也是最关键的一步。
主要的数据获取来源包括卫星遥感、航空摄影和地面调查等。
卫星遥感技术通过卫星传感器获取地球表面的影像和其他信息。
航空摄影则通过飞机或无人机进行拍摄，获取更高分辨率的图像。
地面调查则是通过实地勘测、传感器测量和数据采集设备来获取数据。
数据处理一旦获取到空间数据，接下来就需要进行数据处理。
数据处理的目标是将原始数据转化为可用的、清晰的和高质量的数据。
这个过程包括数据预处理、数据清洗、数据转换和数据集成等环节。
数据预处理是为了解决数据质量、数据一致性和数据完整性的问题。
数据质量评估是对数据质量进行评估和改进，消除数据中的错误和噪声。
数据清洗则是通过清除错误、重复和缺失的数据来提高数据的质量。
数据转换是将不同源的数据统一为一致的数据格式和坐标系统，以方便后续的数据分析和处理。
数据集成则是将不同的数据源和类型进行整合，形成一个完整的数据集，以便进行后续的空间分析和建模。
数据分析数据分析是空间数据采集与处理的重要环节，通过对数据进行统计、模型建立和空间分析，可以得出有价值的结论和洞见。
数据分析的方法包括统计分析、空间插值、地理回归和空间建模等。
统计分析是对数据进行汇总和概述，以了解数据的分布、趋势和关系等。
空间插值则是通过将已知的数据点之间的关系推广到未知位置的点，以填充空间上的缺失数值。
地理回归是通过对空间数据和其他因素进行回归分析，了解变量之间的关系和影响。
空间建模则是通过对空间数据进行建模和模拟，预测未来的变化和趋势。
数据可视化数据可视化是将数据以图形或图像的形式展示出来，以便于人们理解和使用。
地理信息系统第四章数据采集与处理
疏林地 733
未成林林地 734
迹地 735
针叶树疏林地 7331
阔叶树疏林地 7332
标志编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
Ⅸ
分类
1
属性数据的编码——编码方法 2
平原河
3
过渡河
山地河
• 多源分类编码法： 1
2 3
常年河
对于一个特定的分类时目令河标，根据诸多不同的
消失河
分类依据分别进行12 编码，各位数字代码之间并没有隶属通不航通关河 航河系。
地理数据库四种方式: 1.全部采用文件管理 2.文件结合关系数据库管理 3.全部采用关系数据库管理 4.重新设计具有空间数据和属 性数据管理和分析功能的数 据库系统（OO－DBMS）
6.地理数据库建立
第三节 地图数字化
一、手扶跟踪数字化 数字化仪组成、数字化方式、操作步骤
二、扫描矢量化 扫描仪原理、处理流程、操作方式
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-压缩处理
数据压缩的目的
节省存贮空间 节省处理时间
空间数据处理的方法-压缩处理
数据压缩途径
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，缺点是压缩后的文件必须在解 压缩后才能使用
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6
树状河 平行河 筛状河 辐射河 扇形河 迷宫河
主〔要河〕流∶一级 支 流∶二级
空间数据采集与处理
相交弧段选项计算弧段相交点，并在相交点上添加节点，左图示相交处未添 加节点的数字化弧段，右图示用相交弧段选项创建了节点
数据压缩与光滑 一、数据压缩
图形显示输出 数据存储
数据压缩
光滑
1、Douglas—Peucker
压缩效果好，但必须 在对整条曲线数字化完 成后才能进行，且计算 量较大；ArcINFO中的 GENERALINE命令
第一节 数据的采集 • 数据的规范化和标准化
–统一地理基础
• 包括统一的地图投影系统、统一的地理坐 标系统以及统一的地理编码系统。
–统一分类编码原则
• 分类编码应遵循科学性、系统性、实用性 、统一性、完整性、可扩充性等原则，既 要考虑信息本身属性，又要顾及信息之间 的相互关系，保证分类代码稳定性和唯一 性。
第一节 数据的采集 • 图形数据的采集
– 手工键盘输入 • 键盘输入就是通过手 工在计算机终端上输 入数据。实际上就是 将图形元素点、线、 面实体的地理位置数 据（各种坐标系中的 坐标）通过键盘输入 数据文件或程序中去 。实体坐标可以用地 图上的坐标网或将其 他格网复盖在材料上 量取，这是最简单又 不用任何特殊设备的 图形数据输入法。
第一节 数据的采集
• 属性数据的采 集
– 多源分类编 码法
• 例如，表中 1111XXXXX表 示：是平原 河流，常年 河，通航， 河床形状为 树形
Ⅰ 1 2 3 1 2 3 1 2 1 2 3 4 5 6 …… Ⅱ Ⅲ
标 志 编 号
分 类
Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ 平原河 过渡河 山地河 常年河 时令河 消失河 通航河 不通航河 树状河 平行河 筛状河 辐射河 扇形河 迷宫河
• 输入至少三个定位点（Tick Marks）
简述空间数据采集与处理的基本流程
简述空间数据采集与处理的基本流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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空间数据采集与处理的常用工具介绍
空间数据采集与处理的常用工具介绍导言空间数据采集与处理是地理信息系统（GIS）中的重要环节，它涉及到从各种来源收集空间数据，并对这些数据进行处理、分析和可视化。
在这篇文章中，我们将介绍一些常用的工具和技术供专业人士和爱好者使用。
一、全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）是一种由美国政府建立和维护的卫星导航系统，它可以通过接收卫星信号确定地球上某一点的位置。
GPS广泛应用于空间数据采集领域，它可以精确地测量地点的经纬度、海拔高度等信息。
为了使用GPS，用户需要携带可接收卫星信号的设备，如GPS接收器或智能手机，并保持良好的天线接收。
二、无人机随着无人机技术的飞速发展，无人机在空间数据采集与处理中的应用越来越普遍。
通过搭载摄像机和传感器等设备，无人机可以飞越地面进行空中摄影测量和数据采集。
它可以快速获取大范围的高分辨率影像数据，并且能够灵活地进行飞行路径规划和数据采样。
无人机可以应用于土地测绘、环境监测、城市规划等领域。
三、地理信息系统软件地理信息系统软件是空间数据采集与处理中不可或缺的工具。
它们提供了一系列功能，用于导入、处理、分析和可视化地理空间数据。
ArcGIS是一个广泛使用的地理信息系统软件，它具有强大的数据处理能力和丰富的地理分析工具。
QGIS是另一个开源的地理信息系统软件，它具有用户友好的界面和丰富的插件库，可满足不同用户的需求。
其他常用的地理信息系统软件还包括MapInfo和Google Earth 等。
四、遥感技术遥感技术是通过卫星、飞机等远距离获取地球表面信息的技术。
通过遥感技术，可以获取大范围的地理空间数据，包括高分辨率影像、地表温度、植被指数等。
这些数据对环境监测、农业、气象等领域具有重要意义。
常见的遥感数据处理软件包括ENVI和ERDAS IMAGINE，它们提供了强大的图像处理和遥感数据分析功能。
五、全球导航卫星系统（GNSS）全球导航卫星系统（GNSS）是一系列由不同国家建立的卫星导航系统，包括GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗导航系统等。
如何进行空间数据采集和处理
如何进行空间数据采集和处理现代科技的快速发展使得空间数据采集和处理成为了各行各业所必不可少的一项任务。
无论是城市规划、农业生产还是自然资源管理等领域，空间数据的采集和处理都能够为决策者提供丰富的信息和准确的参考。
本文将从不同角度探讨如何进行空间数据的采集和处理。
一、传统方法与现代技术在过去，空间数据的采集主要依赖于传统的测量仪器和人工取样，这种方式不仅费时费力，而且产生的数据量有限。
而现代技术的发展，如卫星遥感、无人机、激光雷达等，为空间数据的采集提供了更为高效和全面的方法。
卫星遥感是一种将卫星装备的传感器通过遥感技术获取地球表面信息的方法。
卫星遥感可不受人为因素的限制，可以全天候、全天时进行数据采集。
通过卫星遥感技术，可以快速获得大范围的空间数据，如地表温度、植被覆盖率、海洋温度等。
无人机是一种通过遥控操纵的飞行器，可以搭载各种传感器实现空间数据采集。
相比于传统的人工测量，无人机具有灵活性、定制性和高分辨率的优势。
通过无人机，我们可以获得更加详细、全面的空间数据，如地形地貌、建筑结构、农作物生产情况等。
激光雷达是一种通过激光束进行测量和探测的技术。
激光雷达可以通过测量激光束的反射时间和强度，获取目标物体的距离、高度和形状等信息。
激光雷达在地质勘探、城市规划和环境监测等领域有着广泛的应用。
二、数据处理与分析采集到的空间数据是原始数据，需要经过处理和分析才能发挥出其真正的价值。
数据处理的过程中，包括数据清洗、插值、筛选和重采样等步骤。
数据清洗是指通过对原始数据的预处理，去除错误、无效或重复的数据点，确保数据的准确性和一致性。
插值技术可以通过有限的采样点，推断出未采样点的数值，填补空间上的空白点。
筛选和重采样是为了减少数据量和提高数据的空间分布均匀性。
在数据处理完成后，我们需要进行数据分析以提取其中的有用信息。
数据分析可以通过统计分析、空间模型、机器学习等方法来实现。
统计分析可以通过计算平均值、标准差、相关性等指标，揭示出数据之间的关系和规律。
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属性数据的来源
–
社会环境数据 自然环境 资源与能源
Email:xytgis@ PS: sresgis
Dr. Xi Yantao
属性数据的采集
属性数据的分类
– 与交通GIS相关的国家及行业标准 GB2260-95 GB10114-88 GB12409-90 GB/T15660-95 中华人民共和国行政区划代码 县以下行政区划代码编制规则 地理格网 1:5千、1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10 万地形图要素与代码
地理信息系统的图形编辑功能 点编辑 删除 移动 拷贝 旋转 追加 水平对齐 垂直对齐 线编辑 删除 移动 拷贝 追加 旋转（改向） 剪断 光滑 求平行线 面编辑 弧段加点 弧段删点 弧段移动 删除弧段 移动弧段 插入弧段 剪断弧段 目标编辑 删除目标 旋转目标 拷贝目标 移动目标 放大目标 缩小目标 开窗口
GB/T4754-94
国土基础地理信息分类体系
Dr. Xi Yantao
Email:xytgis@ PS: sresgis
属性数据的采集
属性数据的编码
–
原则：
1. 2. 3. 4. 5.
编码的系统性和科学性 编码的一致性和唯一性 编码的标准化和通用性 编码的简捷性 编码的可扩展性
过程
数字摄影测量工作站
格式转换 格式转换
矢量编辑 栅格编辑 矢量编辑 栅格编辑 地图扫描矢量化的工作流程
摄影测量方法 遥感图像处理
– 遥感数据的处理与具体的数据类型（卫星影像、雷达影像）、存储
介质等因素相关。
Dr. Xi Yantao
Email:xytgis@ PS: sresgis
数据采集
4月 0.57 0.50 0.49 0.59
7月 0.59 0.74 0.50 0.64
10月 0.31 0.40 0.26 0.50
Dr. Xi Yantao
Email:xytgis@ PS: sresgis
数据源特征
共享数据
– GIS数据共享已成为地理信息系统技术的一个重要研究内容，已有
空间数据采集与处理
GIS
空间数据采集与处理
①数据源的选择； ②采集方法的确定； ③数据的进一步编辑与处理，包括错误消除、数学 基础变换、数据结构与格式的重构、图形的拼接、 拓扑的生成、数据的压缩、质量的评价与控制等 等，保证采集的各类数据符合数据入库及空间分析 的需求； ④数据入库，让采集的空间数据统一进入空间数据 库。本章将系统介绍数据采集与处理过程所涉及的 理论方法和关键技术。
电磁波的反射辐射
遥感数据处理的主要内容
投影仪等 扫描仪等 遥感 器
图像重建 再生 校正 图像复原 辐射量校正 几何校正 镶嵌
通过胶片、扫描 仪等进行A/D转换
一次处理（变换到CCT 等通用载体上）
数字图像
再生、校正处 理 分类处理 变换处理
遥 感 数 据 处 理
灰度信息变换 变换 空间信息变换 几何信息变换 数据压缩 总体测定 (earning) 分类 分类 (classificati on) 区域分割 匹配
采集方法的确定
–
数据的编辑与处理 数据质量控制与评价 数据入库
Dr. Xi Yantao
Email:xytgis@ PS: sresgis
数据采集
空间数据采集
–
平板测量 平板测量获取的是非数字化数据。
–
全野外数字测图 全野外空间数据采集与成图分为三个阶段：数据采 集、数据处理和地图数据输出。
数据的共享也成为GIS获取数据的重要来源之一。
– 但对已有数据的采用需注意数据格式的转换和数据精度、可信度的
问题。
多媒体数据
– 由多媒体设备获取的数据（包括声音、录像等）也是GIS的数据源
之一，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询，可通过通讯口传 入GIS的空间数据库中。
文本资料数据
Dr. Xi Yantao Email:xytgis@ PS: sresgis
属性数据编码方案的制定
① ② ③ ④ ⑤
列出全部制图对象清单； 制定对象分类、分级原则和指标，将制图对象进行分类、分级； 拟定分类代码系统； 代码及其格式。设定代码使用的字符和数字、码位长度、码位分配 等； 建立代码和编码对象的对照表。这是编码最终成果档案，是数据输 入计算机进行编码的依据 层次分类编码法 多源分类编码法
地图存储介质的缺陷。由于地图多为纸质，在不同的存 放条件下存在不同程度的变形，具体应用时，须对其进 行纠正。 – 地图现势性较差。传统地图更新周期较长，造成现存地 图的现势性不能完全满足实际需要。 – 地图投影的转换。使用不同投影的地图数据进行交流 前，须先进行地图投影的转换。
–
Dr. Xi Yantao
Dr. Xi Yantao Email:xytgis@ PS: sresgis
数据源分类
按获取方式 按获取方式 GIS数据源 GIS数据源
按表现方式 按表现方式
Dr. Xi Yantao
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数据源特征
地图数据 在应用地图数据时应注意以下几点：
Email:xytgis@ PS: sresgis
数据源特征
遥感影像数据
卫星遥感影像局部 卫星遥感影像局部
航空影像局部 航空影像局部
Dr. Xi Yantao
Email:xytgis@ PS: sresgis
数据源特征
实测数据
–
实测数据主要指各种野外实验、实地测量所得数据，它 们通过转换可直接进入GIS的空间数据库以用于实时分 析和进一步应用。其中，GPS点位数据、地籍测量数据 等通常具有较高的精度和较好的现势性，是GIS的重要 数据来源。
Email:xytgis@ PS: sresgis
数字图像
数字图像
彩色CRT及胶片等模拟系统
地理信息系统等数字处理系统
遥感数据的基本处理流程
Dr. Xi Yantao
属性数据的采集
属性数据一般采用键盘输入。
– –
对照图形直接输入； 预先建立属性表输入属性，或从其它统计数据库中导 入属性，然后根据关键字与图形数据自动连接。 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。
国 土 基 础 地 理 信 息
水系
居民地 交通 管线和垣栅 境界
…
铁路 公路 铁路和公路 主要构筑物
…
一级公路 二级公路 三级公路 … 四级公路 等外公路
… … … … 航运 港口 空运 … … …
普通公路 专用公路 城市道路 …
地形与土质 植被 其他
GB11708-89 城市主干道
城市次干道 城市支线 GBJ124-88 城市其他路
测量控制点
GB917.1-917.2 JT0022-90 JTJ073-96 GB920-89 GB/T919-94
城市快速路
公路路线命名编号和编码规则 公路管理养护单位代码编制规则 公路养护技术规范 公路路面等级与面层类型代码 公路等级代码 公路桥梁命名编号和编码规则 道路工程术语标准 国民经济行业分类与代码
Dr. Xi Yantao
Email:xytgis@ PS: sresgis
属性数据编辑
内容：
属性数据与空间数据是否正确关联，标识码是否唯 一，不含空值。 2. 属性数据是否准确，属性数据的值是否超过其取值范 围等。
1.
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 >500 m： 8
Dr. Xi Yantao
Email:xytgis@ PS: sresgis
空间数据编辑
在建立拓扑的过程中发现
S2 S1 S3
–
空间定位测量
P GPS空间定位测量原理
Dr. Xi Yantao
Email:xytgis@ PS: sresgis
数据采集
地图数字化
– 手扶跟踪数字化 – 扫描矢量化
原始地图 原始地图 扫 描 扫 描 栅格文件 栅格文件 矢量化 矢量化 矢量文件 矢量文件
GIS数据库 GIS数据库
河流编码的标准分类方案
通航情况 通航： 1 不通航：2
流水季节 常年河：1 时令河：2 消失河：3
河流长度 <1 Km： 1 <2 Km： 2 <5 Km： 3 <10 Km 4 >10 Km 5
河流宽度 < 1 m： 1 1~2 m： 2 2~5 m： 3 5~20 m： 4 20~50 m：5 >50 m： 6
空间数据采集与处理的基本流程
数据源 地图数据 影像数据 野外实测数据 统计数据
采集方法 扫描数字化成果 野外数据采集
摄影测量
遥感图像处理 数字数据 数据交换 多媒体数据 文本数据 键盘输入
空间数据采集的基本内容
Dr. Xi Yantao Email:xytgis@ PS: sresgis
编码方法
① ②
Dr. Xi Yantao
Email:xytgis@ PS: sresgis
属性数据的采集
层次分类编码法
–
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。
河 流 6 可通航河 61 常年河 611 612 长度<2 Km 6112 611 宽度1~2 m 61142 611 深度5~10 m 611451 深度60~120 m 611 611455 长度<5 Km 6113 611 宽度2~5 m 61143 611 宽度5~20 m 61144 611 深度10~20 m 611452 深度120~300 m 611 611456 时令河 613 长度<10 Km 6114 611 宽度20~50 m 61145 611 深度20~30 m 611453 深度300~500 m 611 611457 长度>10 Km 6115 611 宽度>50 m 61146 611 深度30~60 m 611454 深度>500 m 611 611458 611 62 消失河 不通航河