空间数据采集与编辑
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。
7
（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
12
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
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）
第6章 空间数据采集与处理
第6章空间数据采集与处理整个地理信息系统就是围绕着空间数据的采集、处理、存储、分析和表现而展开的，因此空间数据来源、采集手段、生成工艺、数据质量都直接影响到地理信息系统应用的潜力、成本和效率。
本章首先介绍数据源及其基本特征，同时概述空间数据采集与处理的基本流程；在此基础上，分别介绍空间数据和属性数据的采集方式，数据编辑、数学基础变换以及数据重构等数据处理的原理与方法；然后讲解了数据质量评价与控制相关理论，最后简述了数据入库的主要流程。
6.1概述空间数据的准确、高效的获取是GIS健壮运行的基础。
空间数据的来源多种多样，包括地图数据、野外实测数据、空间定位数据、摄影测量与遥感图像、多媒体数据等等。
不同的数据有不同的采集方法，能够获取的空间数据也不尽相同，这其中涉及到：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。
6.1.1数据源分类GIS数据源比较丰富，类型多种多样，通常可以根据数据获取方式或数据表现形式进行分类（图6.1）。
根据数据获取方式可以分为：①地图数据。
地图是传统的空间数据存储和表达的方式，数据丰富且具有很高的精度。
国家基本比例尺系列地形图以及各类专题地图，经过数字化处理，是GIS最重要的数据源之一；②遥感影像数据。
随着航空、航天和卫星遥感技术的发展，遥感影像数据以其现时性强等诸多优点迅速成为GIS的主要数据源之一。
摄影测量技术可以从立体像对中获取地形数据，对遥感影像的解译和判读还可以得到诸如土地利用类型图、植被覆盖类型等等诸多数据信息；③实测数据。
各种野外、实地测量数据也是GIS常用的获取数据的方式。
实测数据具有精度高、现势性强等优点，可以根据系统需要灵活地进行补充。
空间数据的采集与处理
▪ 3、逻辑检查法。如根据数据拓扑一致性进行检验，将弧段连成多边形， 进行数字化误差的检查。有许多软件已能自动进行多边形结点的自动平 差。另外，对属性数据的检查一般也最先用这种方法，检查属性数据的 值是否超过其取值范围。属性数据之间或属性数据与地理实体之间是否 有荒谬的组合。
方法数字化，并经过编辑处理，变成系统可以存储管理和 分析的形式。空间数据的采集主要包括属性数据和图形数 据的采集
▪ 对于属性数据的采集经常是通过键盘直接输入； ▪ 图形数据的采集实际上就是图形数字化的过程。
• GIS的核心是地理数据库，建立gis的第一步就是对有关
空间实体的几何数据和属性数据进行合理的组织，形成地 理数据库，这个过程也就是gis的数据采集。
• 遥感影像是地理信息系统中一个极其重要的数据源。它具有下列一些
特点：
▪ ①能取得大面积、综合的信息； ▪ ②速度快； ▪ ③降低数据储存冗余和不连续性； ▪ ④能提供各类专题所需要的信息。
• 文字数据主要用来描述空间对象的属性，比如人口数据、经济数据、
土壤成份、环境数据
• 确定应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的。例如要建立一个
6
400 ～500 米
7
500 ～1000米
1000～2000米
1
弯曲度：2.5公里弯曲 深度 宽度
2
>40 >50 >50
3
>40 >50 >75
24
4
>25 >50 >75
5
空间数据采集与处理的常见问题与解决办法
空间数据采集与处理的常见问题与解决办法随着技术的不断进步，空间数据的采集和处理在各个领域中发挥着越来越重要的作用。
然而，在实际操作中，我们常常会遇到一些问题，这些问题可能会影响到数据的准确性和结果的可靠性。
本文将探讨一些常见的问题，并提供一些解决办法。
一. 数据采集问题1. 数据源不准确在进行空间数据采集时，我们需要依赖于各种数据源，包括卫星图像、航空影像和地面调查等。
然而，这些数据源可能存在不准确的情况，例如误差、遮挡和分辨率等问题。
这可能会导致数据采集的精度不高。
解决办法：在选择数据源时，需要仔细评估其准确性和适用性。
可以比较不同数据源的差异，并进行适当的校正和验证，以提高数据的准确性。
此外，还可以利用多源数据进行融合，以获得更精确的结果。
2. 数据采集成本高昂进行空间数据采集需要投入大量的时间和资源，包括人力、设备和经费等。
这可能会成为很多项目的瓶颈，尤其是对于一些预算有限的机构和组织而言。
解决办法：可以考虑采用新技术和方法来降低数据采集的成本。
例如，使用无人机进行航拍可以取代传统的航空影像，大大降低了采集成本。
此外，还可以与其他组织合作，共享资源和设备，以减少资源的浪费。
二. 数据处理问题1. 数据格式和结构不统一在进行数据处理时，我们常常会面临不同数据格式和结构的挑战。
由于不同数据源和工具的差异，数据可能以不同的格式和结构存在，这会给数据处理带来困难。
解决办法：在进行数据采集之前，需要明确数据的格式和结构要求。
可以建立统一的数据规范和标准，以确保数据的一致性。
此外，可以利用数据转换和格式化工具来处理不同格式的数据，使其能够在相同的平台上进行处理。
2. 数据质量不高在进行数据处理时，我们经常会面临数据质量不高的问题。
数据可能存在噪声、缺失、重复和错误等问题，这可能会导致结果的不准确和不可靠。
解决办法：在进行数据处理之前，需要对数据进行清洗和预处理，以除去噪声和错误。
可以使用数据质量评估工具来检测数据的质量，并进行相应的修复和纠正。
第六章 空间数据采集与处理
θ
0 x
x′=x•cosθ+y •sin θ y′= -x•sinθ+y •cosθ
相似坐标变换示意
X 方向
Y 方向
(a)平移
(b)缩放
(c)图形旋转
2 仿射变换
公式如下：
cos ( X ,Y ) sin
' '
sin X TX Y T cos Y
通向计算机接口
叉丝 按扭
游标 电磁感应板
无法及时发现错误
•
手扶数字化的缺陷
作业辛苦
通向计算机接口
• 点方式 • 流方式 – 距离流方式
叉丝 按扭
游标 电磁感应板
– 时间流方式
三 维 数 字 化 仪
Ｐ Ｘ Ｄ 系 列 数 字 化 仪
扫描矢量化
• 扫描矢量化的基本思想
扫描矢量化是先通过扫描仪将纸质地 图以栅格数据形式输入计算机，然后采用 栅格数据矢量化的技术追踪出线和面，采 用模式识别技术识别出点和注记，并根据 地图内容和地图符号的关系自动给矢量数 据赋以属性值。
插值结果。
• 在ARCGIS中重采样功能是在ArcToolbox下实现的， 具体操作路径为：
ArcToolbox/Data Management Tools/Raster/Raster Processing/Resample
6.5 数据格式转换
GIS在其发展过程中，出现了很多研究机构和 企业，它们所使用的数据格式往往不尽相同，为了
• 光学分辨率是扫描仪在扫描时读取源图形的真实 点数。通常扫描仪的光学分辨率从300×600dpi 到1000×2000dpi。另外有些扫描仪的分辨率为 1200×1200dpi，这类扫描仪是利用硬件功能提 升水平分辨率的精度。 • 插值分辨率是指在真实的扫描点基础上插入有些 点后形成的分辨率。它是扫描图像时可以调节的 分辨率的最大值，通常是光学分辨率的4－16倍， 以4倍、8倍、16倍最常见。例如光学分辨率为 300×600dpi的扫描仪插值分辨率可达 4800×9600dpi。
空间数据采集以及处理方法方法
二、空间数据质量评价
1、空间数据质量标准
空间数据质量标准是生产、使用和评 价空间数据的依据，数据质量是数据整体 性能的综合体现。目前，世界上已经建立 了一些数据质量标准，如美国FGDC的数据 质量标准等。
空间数据质量标准的建立必须考虑空间 过程和现象的认知、表达、处理、再现等 全过程。
空间数据质量标准要素如下：
曲线数据的压缩 面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除
数据属性的重 新分类和空间 图形的化简需 要对数据进行 压缩 相邻界线的删
除
共同属性的合
并
3、空间数据处理的方法-压缩处理
面域邻接线段的删除
4、空间数据处理的方法-类型转换
网格尺寸的确定
矢量向栅格转换
点的网格化 直线网格化
多边形网格化
栅格向矢量转换
错误检查主要方法 ⑴叠合比较法 ⑵目视检查法
⑶逻辑检查法
二、空间数据处理
数据处理的概念 数据处理的内容 数据处理的意义
对采集的各种数据，按 照不同的方式方法对数 据进行编辑运算，清除 数据冗余，弥补数据缺 失，形成符合用户要求 的数据文件格式
数据处理的概念 数据处理的内容 数据处理的意义
数踞编辑 数据压缩 数据变换 数据格式转换 空间数据内插 边沿匹配 数据提取
2、与数据质量相关的几个概念
（1）误差(Error)：误差反映了数据与真实 值或者大家公认的真值之间的差异，它是 一 种常用的数据准确性的表达方式。
（2）数据的准确度(Accuracy)：数据的准 确度被定义为结果、计算值或估计值与真 实值或者大家公认的真值的接近程度。
（3）数据的精密度(Resolution)：数据的精 密度指数据表示的精密程度，亦即数据表 示的有效位数。它表现了测量值本身的离 散程度。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实习一、空间数据采集与编辑
一、目的
1.了解ArcGIS的体系结构，认识ArcMap 图形用户界面，了解地理数据的组织与显示
方式。
2.掌握利用ArcCatalog创建要素数据集、要素类的方法。
3.熟悉扫描影像配准的原理与方法，了解编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要
素的数字化）方法，初步具有地图矢量化的技能。
二、步骤及方法
1. Arcmap图形用户界面的认识
第1步启动ArcMap
启动ArcMap。
. 执行菜单命令：开始>>所有程序>> ArcGIS>> ArcMap
当出现ArcMap 对话框时, 点击"An existing map" 单选按钮，即选择一个已存在的地图，
中），如“ex01”，
点击打开，即弹出ArcMap操作界面。
左侧目录表（TOC ）中有二个数据框架（Data Frame ），他们是data frame1 和data frame2。
如果data frame1 呈加粗字体显示，表示该数据框架被激活，处于可操作状态，点击data frame1 左边的“+”号，就可展开显示data frame1 的内容（通常是专题图层、独立属性表），再点击则关闭。
如果要激活Data frame2数据框架，用鼠标右键点击该数据框架名，在随之弹出的快捷菜单中选择Activate （激活）。
在目录表窗口（Table Of Contents ）中有每个专题图层（Layer ）的名称，图层前面有个小方框，若为，表明可见；若想从视窗中隐藏，点击该方框即可。
此时改图层从视窗中消失，但仍存在于内存中。
若想彻底移除，鼠标移至该图层名，右键选中Remove 即可。
若想添加新图层或将移除的图层再次添加到当前窗口中，可点击“+”，选择需添加的图层，按确定键即可。
目录表
第2步地图缩放、平移
在基本工具条中选择图形放大工具（Zoom In，象一个放大镜），在地图上点击一下，地图按默认的系数放大。
选择Zoom In 工具后，将鼠标放在地图上的某个位置按住左键不放，拖动后出现一个矩形，再松开左键，所定义的矩形将放大后充满地图窗口。
缩小工具（Zoom Out）和放大工具的使用方法一样，得到的效果相反。
选择平移工具（Pan），用鼠标左键按住地图窗口中的某一点，可以向任意方向拖动地图，松开左键后，地图将平移后重新显示。
比较常用的图形缩放工具有：
Full Extent 所有图层的要素充满地图窗口
Fixed zoom out 以预先设定的系数缩小地图
Go back to previous extents 返回上次显示范围
用鼠标右键在目录表中点击某图层名，在弹出的快捷菜单中选Zoom to layer，该图层的所有要
素充满显示窗口。
第3步图形数据与属性数据的联动
鼠标移至某一图层，如“学校”，点击右键，选择“Open Attribute Table”，
即可显示该图层相关的属性信息
选中其中的一条或多条记录，可以发现图形展示区中相应的要素被点亮。
在图形展示区中，用选中其中一个或拉框选择多个，则属性表中的相应记录颜色变蓝。
2. 创建shp文件
打开ArcCatalog，选择要保存文件的路径，点击右键New->shapefile，如下图所示，创建shp文件。
(2) 在弹出的对话框中，设置要创建shp文件的名称、类型及坐标系等特征。
(3) 为shp文件添加属性字段。
右击要添加属性字段的shp文件，选择Properties中的Fields
选项卡，在Fields Name中添加所需字段名，在Data Type中选择相应的类型。
3. 影像配准及矢量化
第1步加载数据和影像配准工具
(1)打开ArcMap：…/ArcGIS/ArcMap，在弹出的对话框中选择A new empty map，进入ArcMap
界面。
(2)添加影像配准工具栏：在菜单栏选择View->Toolbars->Georeferencing,将影像配准工具
栏加入。
(3)把需要进行配准的影像-xxx.tif添加到ArcMap中：在工具栏上右击“+”Add Data，选
择影像所在路径添加，此时Georeferencing工具栏中的工具被激活。
第2步输入控制点
在配准中，我们需要知道一些特殊点的坐标，此处选择公里网格的交点。
(1)首先务必Georeferncing工具条中Georeferncing菜单下Auto Adjust处于不选中状态。
(2)在Georeferencing工具栏上，点击Add Control Points ，后在影像上找到精确控制点(即
公里网格的交点)，用鼠标点击交点处，并点击右键，选择Put X and Y，输入该点的实际坐标值。
(3)用同样的方法，在影像上添加多个控制点，后在Georeferenceing工具栏上点击View Link
Table，可查看影像坐标及其对应的实际坐标值，数据的最后一列表示残差。
对于残差很大的项，可以选中并删除。
(4)完成后，在Georeferenceing工具栏的下拉菜单中，选择Update Display，进行更新显示，
此时影像坐标与实际坐标值一致。
第3步设定数据框的属性
(1)更新显示后，执行菜单命令View->Data Frame Properties，打开数据框属性对话框。
(2)在General选项卡中，将地图显示坐标Display设置为对应类型，此处设置为Meters。
(3)在Coordinate Syatem选项卡中，将数据框的坐标系统设置为
“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”（西安80投影坐标系，3度分带，东经102度中央经线）。
第4步矫正并重采样生成新的栅格文件
执行Georeferencing工具栏下拉菜单中的Recify，在弹出的对话框中，对配准的影像根据设定的方式进行重采样，提供有Nearest Neighborhood-最近邻域内插法、Bilinear
Interpolation-双线性内插法和Cubic Convolution-三次卷积内插法三种采样方法，并可设定影像文件的保存路径、文件名及文件类型等。
至此，影像配准工作完成。
第5步分层矢量化
(1)利用添加工具“+”将新建的图层添加到当前窗口中。
(2)从已配准的影像中，提取河流要素。
切换至ArcMap，将新建的“河流”加载至已配准的
地图数据框中，双击“河流”下的线符号，或者右击“河流”->Properties->Symbology，设置河流的线型及宽度、颜色等。
(3)添加Editor工具栏：在菜单栏选择View->Toolbars->Editor,将编辑工具栏加入；点击
Editor工具栏下拉菜单中的Start Editing，Editor工具栏被激活，此时可以根据影像图提取河流要素。
(4)重复上述步骤，将影像中所需地物全部提取，可自己按照需要进行图层的分类等，便于
以后的修改与使用。
第6步为矢量化要素输入属性
方法1、选择要输入属性的图层，右击选择Open Attribute Table，对其中的对应项进行属性的添加及修改。
方法2 、在Editor工具栏上，选择，然后在图面上点击需要添加或修改属性的要素，在弹出的对话框中选择对应项，进行修改即可。