GIS数据库的建立

空间数据：数字测图仪、GPS接受仪
属性数据：气象气候数据等
数字：人口、产值、收入、消费……
4. 统计资料
文字：土地类型、劳动力状况、 受教育程度、污染情况……
第二节 空间数据的采集
一、空间数据采集的一般方法
1. 手扶跟踪数字化仪（Digitizer）数字化
• 工 作 原 理
1. 手扶跟踪数字化（续）
上节课主要内容回顾
• 实体型矢量数据结构
实体/对象；基本要素：点、线、面
• 拓扑型矢量数据结构
拓扑关系；基本要素：点、线、面
• 不规则三角网结构
易于表达不量数据 •数据精度较高 •数据量小 •能完整描述拓扑关系 •图形输出美观 •数据结构复杂 •叠置分析难 •数学模拟困难 •空间分析技术上复杂
• MapInfo图像配准方法 ①从底图上采控制点 ②从数字地图上采控制点
关于配准
• 配准的目的：建立物理坐标与用户坐标的转换关系
• 配准的方法：采集一定数量的控制点
• 方法一与方法二只是输入用户坐标的方法不同 • 实习中出现的问题： 控制点分布不均匀 点位不精确 控制点坐标不能任意改动 配准结果将直接影响数字化精度
三、MapInfo数字化 四、数字化精度分析 第三节 属性数据库的建立 第四节 数据维护与管理
第一节 GIS数据源
1. 地图资料 普通地图—空间信息
专题地图—专题（属性）信息
2. 遥感(RS)资料 Remote Sensing 3. 实测数据资料 数据
图片
Global Positioning System
3.用户坐标定义
• MapInfo • ArcGIS
4.物理坐标与用户坐标的转换
设物理坐标系为x’o ’ y’，用户坐标系为XOY，则
y’’
y’’’
y’
●
X = x’’’ + a0 Y = y’’’ + b0
P x’ x’’ x’’’ X x’’’ = y’’* cos (θ) - x’’ * sin (θ) y’’’ = x’’* cos (θ) +y ’’ * sin (θ) y’’ = y’* Sx
点方式 时间方式 距离方式
• 数据采集方式 • 数字化仪的精度
• 手扶数字化的缺陷
无法及时发现错误 作业辛苦
2. 扫描数字化
• 扫描仪简介
台式扫描仪
滚筒式扫描仪
2. 扫描数字化（续）
扫描精度：扫描分辨率用每英寸点数 DPI（Dot Per Inch）表示 例：当分辨率为300DPI时，则扫描象元的大小为 2.54cm/300=0.085mm
4.物理坐标与用户坐标的转换（续）
则距离误差为△d＝ △X2＋ △Y2
设：U＝∑△d2＝∑△X2＋∑ △Y2
U＝∑[x－( a0 + a1x’ + a2y’)]2 ＋∑ [y－( b0 + b1x’ + b2y’ )] 2 分别对未知数ai、bi求导，并令各导数为零，则可得： ∑x = n a0+a1∑x’+a2∑y’ ∑xx’ = a0 ∑ x’+a1∑x’2+a2∑x’y’ ∑x’y’ = a0 ∑y’+a1∑ x’y’+a2∑y’2 ∑y = n b0+b1∑x’+b2∑y’ ∑xx’ = b0 ∑ x’+b1∑x’2+b2∑x’y’ ∑x’y’ = b0 ∑y’+b1∑ x’y’+b2∑y’2
x = a0 + a1x’ + a2y’ y = b0 + b1x’ + b2y’
最小二乘法求解
m

n

i i 1
n
i
n
X方向误差为△X＝ x－（ a0 + a1x’ + a2y’） Y方向误差为△Y＝ y－（ b0 + b1x’ + b2y’ ）
则距离误差为△d＝ △X2＋ △Y2
相似变换(m=n)
仿射变换(m=n) y = b0 + b1x’ + 多项式变换 b2y’ x = a0 + a1x’ + a2y’+ a4x’2 + a5y ’2 + a6x’y’ +…… y = b0 + b1x’ + b2y’ + b4x’2 + b5y ’2 + b6x’y’ +……
4.物理坐标与用户坐标的转换（续）
3. 屏幕跟踪数字化——栅格图象矢量化
扫描数据、遥感数据
二、数字化中的物理坐标、用户坐标
地球坐标 经度、纬度 地图投影变换
用户 坐标
地图投影变换
地图坐标 直角坐标
物 理 坐 标
数字化仪、 扫描仪坐标
屏幕显示坐标
二、数字化中的物理坐标、用户坐标
1. 物理坐标
①数字化仪坐标：以其分辨率为坐标单位
设某A0幅面数字化仪分辨率为0.025mm，则 Y
4.物理坐标与用户坐标的转换（续）
•转换的实质是建立两个坐标系之间的数学关系
•转换的意义:
1.将设备坐标转换为地理要素的实际坐标
2.实现多幅图,包括不同比例尺地图的拼接或叠置 3.减少各种变形(投影变形、扫描变形、纸张变形 等) •转换通过配准来实现
5.MapInfo环境下栅格图像的配准
• MapInfo所识别的栅格文件种类
地图投影
500km
Y
X
中央经线
2.用户坐标（续）
我国小比例尺图 （圆锥投影）
MapInfo
2.用户坐标（续）
世界图
③用户自定义坐标
当我们不需要考虑地图投影变形，把制图区域 看成是一个平面时，或者当研究区域数据不与 其它数据综合使用时，用户可自定义数字化原 图的坐标，一般取左下角为（0，0）。 MapInfo
Ymax=900mm/0.025mm=36000
(0,0) X Xmin=1200mm/0.025mm=48000
1. 物理坐标（续）
②扫描图象坐标
Ymax ＝ 行数 ＝
图纸宽度 分辨率 图纸长度 分辨率
Xmax ＝ 列数 ＝
2.用户坐标
①地球坐标—地理经纬度 ②地图坐标—直角坐标
我国大中比例尺地形 图坐标系的建立
栅格数据 •数据结构简单 •叠置和组合方便 •便于实现叠置分析 •数学模拟方便 •技术开发费用低
•数据量大 •降低分辨率时，信息 损失严重 •地图输出不够精美 •投影转换较费时
第三章 GIS数据库的建立
第一节 GIS数据源
第二节 空间数据的采集
一、空间数据采集的一般方法
二、数字化中的物理坐标、用户坐标
Y
O’ (a0,b0) O
θ
y’’ = y’* Sy
4.物理坐标与用户坐标的转换（续）
整理可得变换公式如下：
x = a0 + m * cos(θ) x’ + n * sin(θ) y’ y = b0 + m * sin(θ) x’ + n * cos(θ) y’ x = a0 + a1x’ + a2y’