第六章GIS的数据获取与处理

第六章GIS的数据获取与处理第六章地理信息系统的数据采集与处理一、空间数据集和数据源的类型1.数据源。

它是指建立地理信息系统地理数据库所需的各种数据来源，主要包括地图、遥感图像、文本数据、统计数据、测量数据、多媒体数据、现有系统数据等。

它可以归纳为三个来源:原始收集数据、再生数据和交换数据。

(1)地图数据地图是地理信息系统的主要数据源，因为地图包包含丰富的内容，不仅包括实体的类别和属性，还包括实体之间的空间关系。

地图数据主要通过跟踪和扫描地图获得。

地图数据不仅可以进行宏观分析(小比例尺地图数据)，还可以进行微观分析(大比例尺地图数据)。

使用地图数据时，应考虑地图投影引起的变形，必要时应进行投影变换或地理坐标变换。

地图数据通常使用点、线、平面和注释来表示地理实体和实体之间的关系，例如:点-居住区、采样点、高程点、控制点等。

线条-河流、道路、结构线条等。

地表湖泊、海洋、植被等。

注释-地名注释、立面注释等。

1地图数据主要用于生成DLG、DRG数据或数字高程模型数据。

(2)遥感数据(图像数据)遥感数据是地理信息系统的重要数据源。

遥感数据包含丰富的资源和环境信息。

在地理信息系统的支持下，可以结合地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事等信息进行综合分析。

遥感数据是一个大面积、动态、近实时的数据源。

遥感技术是地理信息系统数据更新的重要手段。

遥感数据(图像数据)用于提取线图数据并生成数字正射影像数据和数字高程模型数据。

2(3)文本材料文本数据是指相关的法律文件、行业规范、技术标准、各行业和部门的规定和规定，如边境条约等。

这些也属于地理信息系统数据。

(4)、统计数据国家和军队的许多部门和机构都有大量不同领域的统计数据(如人口、基础设施建设、军事地理等)。

)，是地理信息系统的数据源，尤其是地理信息系统属性数据的重要来源。

(5)测量数据从现场测试、现场测量等获得的数据。

可以直接转换成地理信息系统地理数据库进行实时分析和进一步应用。

全球定位系统3获得的数据也是地理信息系统的重要数据源。

(6)多媒体数据多媒体数据(包括声音、视频等。

)通常可以通过通信端口传输到地理信息系统地理数据库。

目前，其主要功能是辅助地理信息系统的分析和查询。

(7)、现有系统的数据地理信息系统还可以从其他已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。

由于标准化的推进，不同系统之间的数据共享和可互换性越来越强。

这扩大了数据的可用性并增加了其潜在价值。

2.数据集。

相关数据的结构化集合，包括数据本身和数据之间的关系。

数据集独立于应用程序而存在，是数据库的核心和管理对象。

地理信息系统的主要数据集。

数字线条画数据(DLG)、数字扫描数据(DRG)、图像数据(DOM)、数字高程数据(DEM)、属性数据(包括社会经济数据)和专业数据。

二。

空间数据采集的任务空间数据采集的任务是转换现有的地图、野外观测结果、航空照片、遥感图像、文本数据等。

地理信息系统可以处理和接收的数字形式，通常通过验证、修改、编辑等。

不同的数据输入需要不同的设备。

例如，文本数据通常通过键盘以交互方式输入，或者可以通过扫描仪扫描并由字符识别软件自动输入。

对于矢量地图数据，可以通过手动跟踪用平板数字化仪输入，也可以在用扫描仪扫描成图像后用栅格数据矢量化自动跟踪。

等等。

4这部分地理信息系统软件还应具有数据转换和加载功能，即来自其他地理信息系统或专题数据库的数据可以通过转换加载到当前的地理信息系统中。

这部分地理信息系统软件的数据处理主要包括几何校正、图形和文本数据编辑、地图拼接、拓扑关系生成等。

即在将地理信息系统空间数据加载到地理信息系统地理数据库之前完成各种工作。

三、主要空间数据采集技术在地理信息系统几何数据的采集中，如果几何数据已经存在于其他地理信息系统或专题数据库中，只需对其进行转换和加载即可。

对于测量仪器采集的几何数据，只需将测量仪器的数据转入数据库即可。

测量仪器获取数据的方法和过程通常独立于地理信息系统。

对于栅格数据的获取，地理信息系统主要涉及利用扫描仪等设备对地图进行扫描和数字化，这部分功能相对简单。

由于扫描得到的数据是标准格式的图像文件，大部分可以直接进入地理信息系统地理数据库。

直接从遥感图像中提取专题信息需要几何校正、光谱校正、图像增强、图像变换、结构信息提取、图像分类等技术，主要属于遥感图像处理的内容。

因此，下面主要介绍地理信息系统中矢量数据的采集。

地理信息系统中矢量数据的采集主要包括地图跟踪数字化和地图扫描数字化。

1.地图跟踪数字化追踪数字化是目前应用最广泛的地图数字化方法。

矢量数据是通过记录数字化板上点的平面坐标获得的。

基本过程是修复图片(地图、航拍照片等)。

)在数字化板上数字化，然后设置数字化范围。

5输入相关参数，设置签名列表，选择数字化方法(点法、流程法等)。

)根据地图元素的类别将图形数字化。

由于跟踪数字化本身几乎不需要地理信息系统的其他计算功能，跟踪数字化软件往往可以从整个地理信息系统中分离出来，单独使用。

数字地图跟踪中数据的可靠性主要取决于操作者的技术熟练程度，操作者的情绪会严重影响数据质量。

操作员的经验和技能主要体现在选择最佳点的能力，以数字化地图上的点、线和平面，并判断十字准线和目标之间的重合程度。

为了保持一致的准确性，最好保持数字工作时间每天不超过6小时。

为了获得矢量数据，地理信息系统中的数字地图跟踪软件应具备以下基本功能:1、地图信息录入和管理功能即输入和管理所需数字化地图的比例尺、地图编号、制图时间、坐标系、投影和其他信息。

这是收集的矢量数据的数据质量的基本基础。

2、签名列表设置签名列表是指由放置在数字化仪的表格或屏幕上的图例符号组成的网格状列表，每种类型的符号在列表中占据一个网格。

数字化时，只要点中特征码列表区域的符号网格定位，就可以知道数字化元素的编码，方便属性编码的输入。

地图跟踪和数字化软件应使用户能够根据自己的意愿轻松设置和定义特征码列表。

3、数字键值设置也就是说，数字标记上每个键的功能被设置为符合用户的习惯。

4、数字参数定义主要是指系统应该能够选择不同类型的数字化仪，并确定数字化仪和主6计算机的通信接口。

5、数字模式的选择主要指数字化时点模式或流模式的选择。

6、控制点输入功能应提示用户输入控制点的坐标，以便随后进行几何校正。

2.地图扫描数字化扫描数字化是目前较为先进的地图数字化方法，也是未来的发展方向。

然而，要实现全自动化，还需要做大量艰苦的工作。

目前可用的扫描数字化软件是半自动的，需要大量的人机交互。

地图扫描数字化的基本思想是:首先，通过扫描将地图转换成栅格数据；其次，利用栅格数据的矢量化技术跟踪出射线和出射面；第三，利用模式识别技术识别点和笔记；最后，根据地图内容和地图符号之间的关系，属性值被自动分配给矢量数据。

根据目前的技术水平，首先，扫描的彩色地图应分为黑色，水，植被和地貌元素。

也可以直接扫描，然后通过软件进行二值化和去噪。

通常需要一些编辑来确保自动跟踪和识别。

当软件自动跟踪和识别时，仍然需要一些人机交互，如处理断开连接、确定属性值等。

有时它甚至需要在屏幕上手动数字化。

与地图跟踪数字化相比，地图扫描数字化具有速度快、精度高、自动化程度高等优点，正在成为地理信息系统中最重要的地图数字化手段。

地图扫描数字化的自动化程度很高，但必须对扫描的地图数据有一定的预处理能力。

同时，最终的结果与地图跟踪数字化的结果是一致的，所以它还必须具备一些地图跟踪数字化的功能。

因此，7其基本功能可以描述为:1、地图扫描输入功能也就是说，可以使用各种扫描仪将地图扫描数字化为光栅数据。

2、图像格式转换和图像编辑功能可以接受不同格式的光栅数据，并具有基本的图像编辑功能。

3、彩色地图图像数据分割功能扫描的彩色地图图像可以被分成不同元素版本的图像数据，以便于跟踪和识别。

4、线性元素的矢量化功能它可以细化、修复和跟踪线状元素，即具有自动提取线状元素中心线的功能。

因为当前的自动化程度不够高，经常需要人机交互，例如在多条线的交叉点找到粘连点和断开点，以及原始实体的连续负载图的中断点(桥河、桥中间道路？？)，需要人机交互来指示连续跟踪的方向。

5、自动识别点状符号和音符它应该能够自动识别点状符号和注释字，但目前完全自动化仍然很困难。

因此，有时需要在屏幕上手动数字化。

6、自动分配属性代码它应该能够根据数字化元素的符号特征自动为其分配相应的代码(包括等高线的高程)。

目前，这方面需要更多的人机交互。

7、地图信息录入和管理功能与地图跟踪数字化一样，地图扫描数字化也需要输入地图信息，以便于管理和质量控制。

8.特征码设置功能为了自动分配属性代码并交互地分配属性代码，8地图要素的编码必须根据不同的要求进行设置。

9、控制点输入功能为了校正数字化数据，有必要具有控制点输入功能。

3.属性数据的收集属性数据是地理信息系统中空间数据的一个组成部分。

例如，道路可以被数字化成由矢量表示的一组连续像素或线实体，并且地理信息系统空间数据可以由某些颜色和符号表示，从而道路的类型可以由相应的符号表示。

道路属性数据是指道路宽度、路面类型、施工方法、施工日期、入口覆盖率、水管、电线、特殊交通规则、每小时交通流量等。

用户也希望知道。

这些数据都与道路的空间实体有关。

通过给出一个公共标识符，这些属性数据可以与空间实体相关联。

属性数据的输入主要采用键盘输入法，有时也可以借助字符识别软件。

当属性数据的数据量较小时，可以在输入几何数据的同时用键盘输入；但是，当数据量较大时，通常与几何数据分开输入，并在检查无误后传输到数据库。

为了连接空间实体的几何数据和属性数据，在几何数据和属性数据之间必须有一个共同的标识符。

当输入几何数据或属性数据时，可以手动输入标识符，或者它可以由系统自动生成(例如，标识符由序列号表示)。

只有当几何数据和属性数据有共同的数据项时，几何数据和属性数据才能自动连接；当几何数据或属性数据没有共同的标识码时，两者之间的关系只能通过人机交互的方法来确定，如选择一个空间实体并指定其对应的属性数据表，共同的标识码可以自动生成。

空间实体的几何数据和属性数据连接后，可以进行各种数据9地理信息系统的操作和计算。

当然，在几何数据和属性数据连接之前或之后，地理信息系统应该提供灵活方便的方法来添加、删除和修改属性数据。

4.数据格式转换由于地理信息系统软件的原因，不同地理信息系统软件之间空间数据定义和存储结构的差异，以及地理信息系统数据库中数据格式的不兼容性。

也就是说，不同地理信息系统软件支持的数据存储格式不能相互直接使用。

只有在格式转换之后，它们才能被彼此使用。

(1)数据格式转换的内容数据格式转换的内容包括三个方面:空间定位信息，即几何信息，主要是实体的坐标。

？几何实体之间的空间关系信息、拓扑或几何关系数据。