第三章空间数据采集和质量控制
空间数据质量控制方法与精度评估体系构建
空间数据质量控制方法与精度评估体系构建引言：在当今数字时代，空间数据已经成为决策与规划的重要基础，无论是城市规划、环境保护还是灾害管理，都离不开准确可靠的空间数据。
然而，由于空间数据的获取和整合过程中存在一系列问题，如数据源的不一致性、传感器误差以及算法引入的错误，导致了空间数据的质量问题。
本文将探讨空间数据的质量控制方法和精度评估体系的构建，希望能够提供一些有益的思路和方法。
一、空间数据的质量控制方法1. 数据源管理与一致性验证空间数据的质量首先受制于数据源的质量，因此在数据采集和整合过程中，必须对数据源进行管理和验证。
首先，需要建立数据源的元数据管理系统，包括描述数据的属性、格式、坐标系统等信息，以确保后续的数据整合和分析能够正确进行。
其次，需要进行数据的一致性验证，通过比对不同数据源的同一位置的数据，判断其一致性并进行数据修正。
这有助于消除数据源之间的不一致性，提高数据的准确性。
2. 数据清洗与处理空间数据中常常存在各种噪声和异常值，如野值、漏洞等，这些都会对数据的准确性和可信度造成影响。
因此，在进行数据分析和应用之前，需要对数据进行清洗和处理。
数据清洗可以通过各种算法和方法实现，如聚类分析、插值算法等。
此外，还需要进行异常检测和修正，对异常值进行排查和修复。
通过数据清洗和处理，可以提高数据的质量和可用性。
3. 精度改进与校正空间数据的精度是衡量数据质量的重要指标之一。
为了提高数据的精度，可以采用多种方法进行改进和校正。
例如，通过引入更精确的传感器设备和测量技术，可以提高数据的采样精度和分辨率。
另外，还可以通过数据融合和模型校正来增强数据的精度。
数据融合可以将多个数据源的信息进行整合和组合，从而提高数据的精度和完整性。
模型校正是在采集数据时，通过建立空间数据模型，对数据进行校正和修正，从而提高数据的准确性。
4. 数据验证与反馈机制为了保证数据质量的长久稳定，需要建立完善的数据验证和反馈机制。
地理信息系统概论-第三章
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高斯-克吕格投影的特点：
① 中央经线上没有任何变形，满足中央经线投影后保持长度 不变的条件；
② 除中央经线上的长度比为1外，其他任何点上长度比均大 于1；
③ 在同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大，最大值位 于投影带的边缘；
④ 在同一条经线上，纬度越低，变形越大，变形最大值位于 赤道上。
局部比例尺： 由于投影中必定存在某种变形，地图仅能在某些点或线上保 持比例尺，其余位置的比例尺都与主比例尺不相同，即大于 或小于主比例尺。这个比例尺被称为局部比例尺。
一般地图上注明的比例尺是主比例尺，而对用于测量长度的
地图要采用一定的方式设法表示出该图的局部比例尺。这就
是在大区域小比例尺地图（小于1:1 000 000）上常见的图解
地形图上公里网横坐标前2位就是带号， 例如：1∶5万地形图上的坐标为（18576000， 293300），其中18即为带号。
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当地中央经线经度的计算
六度带中央经线经度的计算： 当地中央经线经度＝6°×当地带号－3°， 例如：地形图上的横坐标为18576000，其所处的六度带的中 央经线经度为：6°×18－3°＝105°。
2、建立地图投影的目的： 采用某种数学法则，使空间信息在地球表面上的位置和地 图平面位置一一对应起来，以满足地图制图的要求。
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理解地图投影如何改变空间属性的一种简便方法：
观察光穿过地球投射到表面（称为投影曲面）上。 想像一下，地球表面是透明的，其上绘有经纬网。用一 张纸包裹地球。位于地心处的光会将经纬网投影到一张纸上 。现在，可以展开这张纸并将其铺平。纸张上的经纬网形状 与地球上的形状不同。 地图投影使经纬网发生了变形。
ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程PPT-第3章 空间数据的采集与组织解析
图3.1 新建sharpfile菜单操作
图3.2 新建sharpfile要素选择设定操作
在Spatial Reference属性对 话框中，通过Select按钮、Import 按钮或New按钮定义Shapefile的坐 标系统。
第三章 空间数据的采集与组织
主要内容
• • • • 3.1 3.2 3.3 3.4 Shapefile文件的创建 Coverage文件创建 Geodatabase数据库创建 数据编辑
3.1 Shapefile文件的创建
3.1.1 创建新的Shapefile和dBASE表
1.创建新的Shapefile
图3.3 定义sharpfile的坐标系统
2.创建新的dBASE表
在ArcCatalog目录树中，右键单击需要创建dBASE表 的文件夹，单击New，再单击dBASE表，为其输入一个名称， 并按回车键。
3.1.2 添加或删除属性
在ArcCatalog中，可通过添加、删除属性项来修改 Shapefile和dBASE的结构。 在Shapefile Properties对话框中的Fields标签中添 加属性项。 删除属性项，只需选中需删除的属性项，在键盘上按 Delete键，即可。
图3.7 新建Coverage操作
2. 创建新的INFO表
在Define INFO Table对话框中输入新表的名 字 、选择数据类型等。
图3.8 新建INFO表操作
3.2.2 建立拓扑
在ArcCatalog目录树中， 右键单击需要建立拓扑关系 的Coverage，单击 Properties命令，打开 Coverage Properties对话框 （ General选项卡），在 Feature classes中，选择需 要建立拓扑关系的地理要素 类。
地理信息系统
1 地理信息系统：由计算机硬件软件和不同方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集管理处理分析建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
2 WEBGIS：（网络地理信息系统）指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，运用在Internet上的地理信息系统。
一般由多主机，多数据库和多个客户端以分布式连接在Internet上而组成，包括以下四个部分：WEB-GIS浏览器（browser），WEB-GIS服务器，WEB-GIS编辑器（Editor）,WEB-GIS信息代理(imformation agent)。
3 拓扑关系：地理图形要素之间的各种关联、邻接以及包含等空间关系的总和就是拓扑关系。
图形保持连续状态下变形但是图形关系不变的性质4 矢量数据结构：基于矢量模型的数据结构，采用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合来描述地理空间的实体的一种数据组织方式5 栅格数据结构：基于栅格模型的数据结构，指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示空间实体的一种数据组织形式。
6 数据模型：对客观事物及其联系的逻辑组织描述。
数据模型（Data Model）是数据特征的抽象，是数据库管理的教学形式框架。
数据库系统中用以提供信息表示和操作手段的形式构架。
数据模型包括数据库数据的结构部分、数据库数据的操作部分和数据库数据的约束条件。
7 关系数据模型：一种数学化模型，它把数据的逻辑结构归结为满足一定条件的二维表中的元素这种表称为关系，关系的集合构成关系模型8 面向对象数据模型9地理实体、空间实体：地理实体是地理数据库中的实体，是指在现实世界中再也不能划分为同类现象的现象。
空间实体是指现实世界中地理实体的最小抽象单位,主要包括点、线和面三种类型10地理编码: 是为识别点、线、面的位置和属性而设置的编码，它将全部实体按照预先拟定的分类系统，选择最适宜的量化方法，按实体的属性特征和几何坐标的数据结构记录在计算机的存储设备上。
如何进行空间数据的质量控制
如何进行空间数据的质量控制空间数据的质量控制是现代社会中不可或缺的一个环节。
随着科技的不断发展和应用，我们越来越依赖于精确、可靠的空间数据来进行各种决策和规划。
而空间数据的质量控制涉及到多个方面，包括采集、处理、分析和应用等。
下面将从不同的角度探讨如何进行空间数据的质量控制。
首先，空间数据的采集是质量控制的第一步。
在采集过程中，要考虑多种因素对数据质量的影响，如传感器精度、数据完整性和采样密度等。
传感器精度是指采集设备的精确度，它直接影响到数据的准确性。
如果传感器精度较低，那么采集到的数据就可能存在一定的偏差，进而影响后续分析和应用的结果。
因此，在采集过程中要选择合适的设备，确保传感器的精度能够满足需求。
另外，数据完整性也是非常重要的一个因素。
所谓数据完整性，是指采集到的数据是否涵盖了所研究区域的全部信息。
如果数据不完整，就会导致分析结果的偏差。
因此，在采集过程中要注意确保数据的完整性，可以采用采样点的交叉验证或者遥感图像的覆盖率来评估数据的完整性。
除了采集过程，空间数据的处理也是质量控制的关键环节。
在数据处理过程中，要注意数据的精度保持和去噪。
精度保持是指在数据处理过程中尽量减小数据质量的丢失，保持数据的准确性。
而去噪则是指去除数据中由于环境和传感器等原因引起的噪声和异常值。
这些噪声和异常值可能会对分析和应用结果造成较大的影响，因此需要采用适当的方法进行去除。
另外，空间数据的分析也是质量控制的重要环节。
在数据分析过程中，需要注意数据的合理性和一致性。
数据的合理性是指分析结果是否符合现实情况，在进行分析时需要根据实际情况进行合理的假设和推断。
而数据的一致性是指同一数据的不同分析结果是否一致，需要进行交叉验证和比较来确保数据分析的一致性。
同时，在数据分析过程中要充分利用专业知识和科学方法，确保分析结果的可信度和可靠性。
最后，空间数据的应用也需要进行质量控制。
在数据应用过程中，要注意数据的可重复性和可追溯性。
地理信息技术专业中的空间数据质量控制方法介绍
地理信息技术专业中的空间数据质量控制方法介绍在地理信息技术专业中，空间数据质量控制是一个非常重要的环节。
保证空间数据的准确性和可靠性对于地理信息系统的应用具有至关重要的意义。
本文将介绍几种常见的空间数据质量控制方法，包括数据采集、数据处理和数据验证三个方面。
一、数据采集数据采集是空间数据质量控制的第一步，其目的是获取准确的原始数据。
在进行数据采集时，应该注意以下几个方面：1.选择合适的数据采集设备和技术。
根据采集任务的特点，选择合适的设备和技术进行数据采集，如GPS定位、遥感影像采集等。
2.确保数据采集设备的准确性和稳定性。
校准仪器，及时进行设备维护，以保证采集的数据准确无误。
3.制定数据采集规范和操作流程。
建立标准的采集规范和操作流程，对数据采集人员进行培训和指导，以确保数据采集的一致性和准确性。
二、数据处理数据处理是对采集到的原始数据进行整理、清洗和转换的过程，其目的是消除数据中的误差和噪声，提高数据的质量。
在进行数据处理时，应该注意以下几个方面：1.数据清洗。
通过对数据进行筛选、去重、去噪等操作，消除数据中的错误和冗余部分。
2.数据配准和校正。
对不同数据源的数据进行配准和校正，使其在空间位置上达到一致，提高数据的精度和准确性。
3.数据转换和投影。
根据实际需求，将数据转换为统一的坐标系统和数据格式，以便于后续的分析和应用。
三、数据验证数据验证是对处理后的数据进行质量评估和验证的过程，其目的是确保数据的可信度和有效性。
在进行数据验证时，应该注意以下几个方面：1.数据一致性检查。
对数据进行一致性检查，包括数据的拓扑关系、属性信息等，以确保数据的完整性和一致性。
2.数据精度评估。
通过与实地调查、高精度数据或其他可靠数据源的对比，评估数据的精度和准确性。
3.数据质量报告。
生成数据质量报告，对数据进行全面的质量评估和分析，并提出质量改进的建议。
综上所述，地理信息技术专业中的空间数据质量控制是一个关键的环节，涉及数据采集、数据处理和数据验证三个方面。
GIS期末考试资料（1）
《地理信息系统》复习题--------郑祥金（整）第一章绪论1.你认为地理信息系统在社会中最重要的几个应用领域是什么？给出一些项目例子。
资源管理；区域和城乡规划；灾害监测；环境评估；作战指挥；交通运输；宏观决策。
例如，福州市城市地价动态监测系统建设与数据更新、福州市城市住宅用地集约利用潜力评价，基于GIS技术的福建省温泉查询系统。
2.什么是地理信息系统?与地图数据库有什么异同?与地理信息的关系是什么?地理信息系统:地理信息系统是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题等为主要任务的计算机系统。
GIS与地图数据库：地图数据库是以地图数字化数据为基础的数据库，差别在于地图数据库是空间数据库，它有比例尺概念，GIS是为某一特定比例尺建立的一个地图成品仓库。
它是GIS的下游产品，它的更新依赖于GIS，它提供的信息是GIS向人们提供服务的中间产品；GIS是在地理信息的基础上对真实世界进行数量化处理分析，但地图数据库存在的地理要素经人为修改，不完全是真实地理的反映。
GIS与地理信息：地理信息：指与研究对象的空间地理分布有关的信息。
它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。
地理信息属于空间信息，包含了地理信息系统所要处理的各种地理数据，GIS操作对象是空间数据，表达内容是与时空有关的地理信息。
认识地理信息的区域性、多层次性和动态变化等特征对建立地理信息系统具有重要意义。
3. 地理信息系统由哪些部分组成?与其他信息系统的主要区别有哪些?GIS组成：GIS是由软件、硬件、空间数据和用户组成。
GIS与其他信息系统的主要区别：其存储和处理的信息是经过地理编码的；地理位置及与该位置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分；现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象；由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分；GIS能够对综合图形和属性数据进行深层次的空间分析，提供辅助决策信息；GIS主要强调空间数据的处理、显示和表达，具有功能强大、结构复杂的属性库，采用地理坐标系。
地理信息系统教程(考试重点)
地理信息系统教程第一章绪论1．信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。
具有采集、管理、分析和表达数据的能力。
2．地理信息系统：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题3．GIS与IS之间的区别：GIS是空间数据和属性数据的联合体。
4．GIS系统五个基本组成部分：⑴硬件系统，各种设备-物质基础；⑵软件系统，支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；⑶数据，系统分析与处理的对象、构成系统的应用基础；⑷应用人员，GIS服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；⑸应用模型，解决某一专门应用的应用模型，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在5．地理信息系统基本功能：⑴数据采集与编辑；⑵数据存储与管理；⑶数据处理和变换；⑷空间分析和统计；⑸产品制作与显示；⑹二次开发和编程6．地理信息系统应用功能：资源管理；区域规划；国土监测；辅助决策第二章地理信息系统的空间数据结构和数据库1．地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。
2．地理实体的特征：⑴属性特征——用以描述事物或现象的特性；⑵空间特征——用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系；⑶时间特征——用以描述事物或现象随时间的变化3．地理实体数据的类型：⑴属性数据——描述空间对象的属性特征的数据；⑵几何数据——描述空间对象的空间特征的数据；⑶关系数据——描述空间对象之间的空间关系的数据4．点：有特定位置；线：具有相同属性的点的轨迹，由一系列的有序坐标表示；面：对湖泊、岛屿、地块等一类现象的描述。
由封闭曲线加内点来表示；体：用于描述三维空间中的现象与物体，它具有长度、宽度及高度等属性5．空间数据结构：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，也就是指空间数据以什么形式在计算机中存储和处理。
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空间数据的输入
3、扫描数字化仪输入 扫描数字化仪简介： 滚筒式扫描仪由旋转滚筒和光学扫描头两个主要部件构成。
图纸安装在滚筒上，作Y方向旋转，扫描头在X方向沿导 轨移动。 平板式扫描仪主要由扫描头、平台和主梁组成。图纸固定 在平板上，扫描头沿主梁作X方向移动，主梁沿Y方向移 动。 CCD直接摄像式由摄像头和电源组成。摄像头由光学透 镜加CCD固态面阵组成。摄像时，从图形或图像反射回来 的光线，经过透镜后成像在位于焦平面位置的固态面阵上。 每个光敏元件将图像的明暗转换成CCD内电子流浓度的高 低并存贮起来，然后用多时脉冲将一排排的图像信息移至 终端，经信号线把电信号传进图像卡中，从而完成图数转 换。
气温监测图
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GIS的数据来源
文字报告：文字说明资料是地理信息系统 建立的主要依据，必需认真加以研究，准 确送入计算机系统，使搜集资料更加系统 化。通过文字报告还可以用来研究各种类 型地理信息的权势性、可靠程度和内容的 完整性，以便决定地理信息的分类和使用。
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GIS的数据来源
GIS 空间数据
地图 存储介质、现势性、投影转换
多媒体，辅助 GIS空间分析
和查询
地面测量
遥感、航空影象和数据 分辨率、变形规律、纠正、解译特征
统计数据
数字数据 格式、精度
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GIS的数据来源
地图数据：是地理信息系统的主要的数据来源。 地图的种类不同，研究的对象不同，应用的部门 不同，图件编制的内容也不同。按内容划分，包 括各种比例尺的普通地图和专题地图。
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空间数据的输入
2、手扶跟踪数字化输入
数字化仪由电磁感应板（操作平台）、坐标输入控制器（标示器）和 接口装置组成。目前，市场上数字化仪的规格按其可处理的图幅面积 来划分，有A0、A1、A3等幅面。典型的用于制图的数字化仪是A0规 格，其幅面为1.0m×1.5m。较小的数字化设备称为数字化板
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流程
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空间数据的输入
2、手扶跟踪数字化输入
2、用数字化软件进行数字化
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空间数据的输入
2、手扶跟踪数字化输入
数字化方式
点方式数字化时，只要将标示器十字丝交点对准数字化原 图上要数字化的点，按下标示器上相应的按键，记录该点 x、y坐标。每记录一次坐标，操作员需要按键一次。
数字磁带是一种数字图像记录，简称CCT。用 户得到CCT磁带后可以根据磁带密度要求将数据 读入计算机，然后通过图像处理系统的监视器可 以显示图像，供用户分析。
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GIS的数据来源
数字资料： 对于各种数据形式的原始资料，包括 社会经济数据、人口普查数据、野外调查或监测 数据。统计数据一般都和一定范围内的统计单元 或观测点联系在一起的，因此搜集这些数据，要 注意包括研究对象的特征值、观测点的几何数据 和统计资料的基本统计单元。统计数据是GIS建 立必不可少的资料，常常在分析中起着重要的作 用。
普通地图可用胶带纸固定在操作平 台上，当标示器放到操作平台上时， 由于电磁感应，标示器在图上的相 对位置就会转变成电信号。靠预先 设计好的软件，传输给计算机的电 信号可以光标的形式显示在图形显 示器上，操作者按动标示器上的按 钮，坐标数据就记录在计算机中。
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空间数据的输入
2、手扶跟踪数字化输入
第三章 空间数据采集 和质量控制
教师：杨勇
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概述
数据源?
现实世界
文字报告、 遥感图象 等
如何采集? 质量如何?
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数字化仪
扫描仪
解析测图仪
键盘 等
编辑、接边、分层、图形与 属性连接、加注记等
空间数据库
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GIS的数据来源
地理信息系统的数据来源非常广泛。既有通过传统手段 野外实测获得，也有通过航天航空全球卫星定位糸统 （GPS）等现代技术获得。不同的资料提供了不同形式的 信息，不同的信息，输入计算机和计算机处理的方法也不 相同。
空间数据采集的任务
空间数据采集的任务是将现有的地图、外 业观测成果、航空像片、遥感图像、文本 资料等转换称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
不同数据输入需要用不同的设备
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空间数据的输入
方法：
键盘输入
地
图
手扶跟踪数字化输入
数 字
扫描数字化仪输入 化
流方式数字化时，将标示器十字丝交点沿曲线从起点移动 到终点，让它以等时间间隔或等距离间隔方式记录曲线上 一系列密集的离散点坐标，操作员无需对每个点都按键一 次，仅在曲线的始点和终点各按一次相应的按键即可，对 于不规则的曲线图形，如河流、等高线、海岸线等，常使 用流方式数字化。
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空间数据的输入
2、手扶跟踪数字化输入 数字化精度：受数字化仪误差、数字化方
式、操作人员人为误差、编稿原图误差等 多种因素的影响。
Hale Waihona Puke 2020/8/1620
空间数据的输入
3、扫描数字化仪输入
扫描数字化仪简介：
绝大多数扫描仪是按栅格方式扫描后将图像数据 交给计算机来处理。扫描仪可分为滚筒式、平板 式、CCD直接摄像式三种，其中大幅面的地图以 滚筒（卷纸）式用得最多。目前市场上常见的A0 幅面的滚筒式单色分灰度扫描仪的分辨率为 400～800dpi，操作的精度要高。普通的扫描仪 大都按灰度分类扫描，高级的可按颜色分类扫描。
其他类型的自动数字化仪器
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空间数据的输入
1、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。
普通地图是以相对平衡的详细程度表示地球表面上的 自然地理和社会经济要素，主要表达居民地、交通网、水 系、地貌、境界、土质植被等。
专题地图重点反映某一种或几种专门的要素，对于各种 不同比例尺的专题地图，常常提供如地质、地貌、土壤、 植被和土地利用等原始资料。
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普通地图（资料来自于国家基础地理信息 中心）
专题地图
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专题图
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8
专题图
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9
GIS的数据来源
遥感数据：为地理信息系统的重要信息 源。从卫星或飞机上获取的图像信息主要 有胶片和数字磁带两种记录形式。
胶片是一种模拟信号，必需通过A/D转换装置 将模拟量转换成数字量后，才能送入计算机内进 行存贮和分析。