第4章空间数据采集与处理
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。
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（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
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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
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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。
空间数据采集与处理方法测绘工程技术专业学习教程详解
空间数据采集与处理方法测绘工程技术专业学习教程详解随着科技的不断发展，测绘工程技术在各个领域中扮演着重要角色。
而在现代测绘技术中，空间数据的采集与处理方法显得尤为重要。
本篇文章将详细介绍空间数据采集与处理方法，以供测绘工程技术专业学习的人员参考。
一、空间数据采集方法1. GNSS定位技术GNSS定位技术是一种基于全球卫星导航系统的空间数据采集方法。
该技术利用卫星定位系统（比如GPS、GLONASS等）来获取目标点的空间位置信息。
GNSS定位技术在测绘工程中广泛应用于地形测量、地理信息系统（GIS）数据采集等方面。
2. 摄影测量技术摄影测量技术是一种通过摄影设备对地面进行拍摄，并利用图像处理等方法获取目标点空间信息的数据采集方法。
该技术主要包括航空摄影测量和卫星影像测量两种形式。
摄影测量技术被广泛应用于地形测绘、城市规划、资源调查等领域。
3. 遥感技术遥感技术是一种通过卫星、飞机等遥感平台获取地表信息的空间数据采集方法。
遥感技术主要利用传感器对地表辐射能量进行接收和测量，进而提取出地物的空间分布和属性信息。
遥感技术在土地利用、环境遥感等方面具有重要的应用价值。
二、空间数据处理方法1. 数据预处理数据预处理是空间数据处理的基础环节，其主要目的是对原始数据进行校正、降噪、滤波等处理，保证后续分析和应用的可靠性。
数据预处理的常见方法包括数据格式转换、坐标系统转换、噪声去除等。
2. 空间数据配准空间数据配准是将不同源的空间数据进行几何校正和统一坐标处理的方法。
空间数据配准的过程包括确定配准控制点、计算变换参数、进行几何变换等。
通过空间数据配准，可以实现不同数据源之间的对比和融合。
3. 空间数据分析空间数据分析是通过对空间数据进行统计、分析和建模，从中提取有用的信息和规律的方法。
空间数据分析的常见方法包括空间插值、空间统计、空间关系分析等。
通过空间数据分析，可以获得更深入的认识和理解地理现象。
4. 空间数据可视化空间数据可视化是将抽象的空间数据以可视化的形式展示出来，以便用户更好地理解和分析。
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第3节
空间数据监理
3.1 数据质量评价的主要内容 3.2 数据质量控制的主要方法
3.3 数据生产各阶段的质量控制
3.4 空间数据拓扑检查
2013年11月10日10时8分
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第3节
空间数据监理
3.1 数据质量评价的主要内容
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Selecting points to digitize
Source: [Clarke, 2001]
2013年11月10日10时8分
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Manual digitizing modes
• The resolution of coordinate data is dependent on the mode of digitizing. • There are two modes of digitizing: point-mode and stream-mode.
录
1、空间数据采集 2、空间数据编辑 3、空间数据监理 4、空间数据格式转换 5、空间数据结构转换 6、空间数据结构的压缩与重分类 7、空间数据内插 8、空间数据拼接 思考题
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第1节
1.1 空间数据源分类
空间数据采集
1.2 空间数据采集流程
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最大分辨率
• 又叫内插分辨率，它是在相邻像素之间求出颜 色或者灰度的平均值从而增加像素数的办法。 内插算法增加了像素数，但不能增添真正的图 像细节，因此，我们应更重视光学分辨率。
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第2节
2.3 栅格数据编辑
空间数据编辑
• 栅格数据编辑用于处理以栅格结构表示的数据，如 DEM数据、遥感影像、数字栅格地图等。
•栅格数据编辑的主要方式：
图像剪切、拷贝、粘贴、旋转、漫游、区域填 充、增加几何图形、去除各种图像噪声、提供喷枪、 刷子、橡皮等工具。
1.3 空间数据采集方法
1.4 属性数据采集
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第1节
1.1 空间数据源分类
地图
空间数据采集
DEM
其它数据
GIS空 间数据
遥感影像数据 2013年11月10日10时8分
测量数据
统计数据
数字数据
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第1节
1.1 空间数据源分类
Point-mode
Stream-mode
Source: GIS self learning tools, .au/gisweb/SDEModule/SDEModule.htm
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扫描数字化仪
• 也称屏幕数字化，由人工参与从
扫描数据中提取矢量信息并赋予
属性值。
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扫描仪在制图中的利与弊
• 数字化速度快,人为误差小；
• 扫描数据量大，增加存储负担；
• 后续处理比较复杂和费时；
• 对扫描原图质量要求高。
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地理信息系统原理
第4章 空间数据采集与处理
胡守成
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第4章 空间数据采集与处理
本章重点： 空间数据编辑 空间数据格式转换 空间数据结构转换 空间数据压缩与重分类 空间数据内插
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目
分 割 线 段
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第2节
2.2 属性数据编辑
1. 常见错误
空间数据编辑
属性项名称、类型、宽度、格式定义存在问题； 属性与图形连接对应关系不正确；属性值的类型、 值域与定义不一致、属性赋值错误等。
2. 属性数据编辑功能 •属性数据一般采用关系数据库表结构存储管理。 •在关系数据库中增加、删除、修改数据文件或记录； •检查属性项存在的问题； •建立属性与空间数据的连接与关联，通过图形可以对 属性进行修改。
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扫描数据处理（续）
• 要素提取：选择需要的要素，剔除
不需要的要素和噪声。
• 符号识别：提取出符号的特征。
• 属性赋值：对矢量化的要素赋予属
性特征值。
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交互式地图扫描数字化
大型数字化仪(Digitizer)：
A1 (841*594)， ，A08分
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数字化仪的构成
• 感应板 (Drawing Board) • 标识器 (Pointing Device)
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第1节
1.4 属性数据采集
空间数据采集
• 属性数据即空间实体的特征数据，一般包括名称、 等级、类型、数量、代码等多种形式。 • 属性数据的内容直接可记录在栅格或矢量数据文 件中，也可单独输入属性数据库存储为属性文件， 通过标示码与图形数据相联。
GIS数据质量包含五个方面： （1）位臵精度：如数学基础、平面精度、高程精度等， 用以描述空间数据的质量。 （2）属性精度：如要素分类的正确性、属性编码的正确 性、注记的正确性等，用以反映属性数据的质量。 （3）逻辑一致性：如多边形的闭合精度、结点匹配精度、 拓扑关系的正确性等。 （4）完备性：如数据分类的完备性、实体类型的完备性、 属性数据的完备性、注记的完整性等。 （5）现势性：如数据的采集时间、数据的更新时间等。
图4-17伪结点的清除
图4-16 结点与线吻合
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第2节
空间数据编辑
曲 线 光 滑
2.1 矢量数据编辑 编辑检查内容主要包括：
1. 结点编辑 2. 线段编辑
3. 多边形编辑
包括多边形边线自动闭合、多边形合并、自动添加 遗漏的标识点等 。
添 加 结 点
2013年11月10日10时8分
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扫描仪的构成 • 滚筒/平台
• 扫描头
• 光学系统
• 光电转换系统
（CCD单元将光信号转换为模拟电信号）
• 模数转换器
（A/D转换器将模拟电信号变为数字电信号 ）
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扫描仪的主要性能指标 • 光学分辨率
简称扫描仪，它是一种将地
图或图像按一定的分辨率一般转
换成栅格格式数据的装置。
2013年11月10日10时8分
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扫描仪的种类
• 按辐射分辨率划分： 二值扫描仪、灰度扫描仪和彩色扫描仪；
• 按结构划分： 滚筒扫描仪、平台扫描仪和CCD摄像机 • 按扫描方式划分： 栅格扫描仪、矢量扫描仪
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Scanning example
- 15 x 15 cm (3.6 x 3.6 km) - grid is 0.25 mm - ground equivalent is 6 m - 600 x 600 pixels - one byte per color (0-255) - 1.08 MB
1. 传统地图数据
空间数据采集
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【长征】中央工农红军长征路线地图
走过水草地 翻越大雪山 强渡大渡河 飞夺泸定桥 四渡赤水
遵义会议 突破四道 封锁线 巧渡金沙江
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第1节
1.1 空间数据源分类
2013年11月10日10时8分
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第2节
为什么要编辑？ 2.1 矢量数据编辑 2.2 属性数据编辑
空间数据编辑
（数据存在问题）
2.3 栅格数据编辑
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第2节
2.1 矢量数据编辑
空间数据编辑
矢量数据编辑指对地图资料数字化后的数据进行编 辑加工，其主要目的是在改正数据差错的同时，相应地 改正数字化资料的图形。
多边形不封闭
结点不重合 不合理多边形 悬挂
碎屑多边形
欠交
伪结点
图4-15数字化几种误差示例
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第2节
2.1 矢量数据编辑
空间数据编辑
编辑检查内容主要包括：
1. 结点编辑
1）结点吻合(Snap)
2）结点与线的吻合
3）清除假结点（伪结点）
B A