第四章 空间数据采集与处理

B=F1(x,y) L=F2(x,y)
Y’=F2(x,y) 投影B(X’,Y’) X’=F3(B,L)
Y’=F4(B,L)
(X’，Y’) (X’，Y’)
3、数值变换
根据两种投影在变换区内的若干同名数字化点，采用插值
法，有限差分法，最小二乘法，有限元法，或待定系数法
等，从而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换。
地理信息系统原理
第四章 空间数据采集与处理
第四章 空间数据采集与处理
第一节 数据源种类
第一节 数据源种类
一、地 图
各种类型的地图是GIS的主要数据源，地图具有以下特 点，使用时应注意。
➢ 地图存储介质的缺陷，纸质地图由于存储条件的不同存在 不同程度的变形，应用时需对其进行纠正。
➢ 地图现势性较差，应用时需结合实际数据进行更新。
码，它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有 严格的隶属关系。
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第二节 空间数据采集
（2）多源分类编码法 又称独立分类编码法。是指对于一个特定的分类目标，根
据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并 没有隶属关系。该种编码方法一般具有较大的信息载量，有 利于对于空间信息的综合分析 。
电 路组成。照其数字化版面的大小可分为A0、A1、A2、 A3、A4 等。
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第二节 空间数据采集
（2）数字化过程 ➢ 固定图件 ➢ 输入至少四个控制点的坐标 ➢ 输入各点和曲线坐标
手扶数字化的精度受三种情况的影响： ➢ 控制点的数量 ➢ 地图纸张的伸缩程度 ➢ 操作者的技术。
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第二节 空间数据采集
2、扫描仪输入
（1）扫描仪简介
扫描仪直接把图形(如地形图)和图象(如遥感影象、照片) 扫描输入到计算机中，以象素信息进行存储表示的设备。
扫描仪的分辨率是指在原稿的单位长度(英寸)上取样的 点数，单位是dpi，常用的分辨率有300-1000 dpi之间。
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三、数据格式的转换 四、空间数据的压缩与综合
1、空间数据的压缩
数据压缩，即从所取得的数据集合S中抽出一个子集A， 这个了集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好 地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。
1.1 面域栅格数据的压缩 面域栅格数据的压缩可以采用两种方法：一种是对现有数
据采取数学压缩的方法，如：游程长度编码、四叉树编码 等；另一种是降低栅格数据的分辨率。
1.2 曲线上点的压缩
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2、空间数据的综合
原因：当需要进行专门的数据分析时，常常需要对现有数 据作定向处理，这些定向处理包括数据属性的重新分类，空 间图形的化简等，以构成数据新的使用形式
第四章 空间数据采集与处理
第二节 空间数据采集
第二节 空间数据采集
一、属性数据的采集
属性数据的内容有时直接记录在栅格或矢量数据文件中， 有时则单独输入数据库存储为属性文件，通过标识码与图形 数据相联系。
对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，则 必须先对其进行编码，将各种属性数据变为计算机可以接受 的数字或字符形式，便于GIS存储管理。属性数据的编码涉 及到编码原则、编码内容、编码方法三方面。
体方法见第三节） 、矢量化等。
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第三节 空间数据的编辑与处理
一、误差或错误的检查与编辑
1、可视的图形数据和属性数据的错误或误差
（1）空间数据的不完整或重复 （2）空间数据位置的不准确
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（3）空间数据的比例尺不准确 （4）空间数据的变形 （5）空间属性和数据连接有误 （6）属性数据不完整
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第二节 空间数据采集
（2）扫描过程
①扫描参数的设置
a、扫描模式的设置，（分二值、灰度、百万彩色），对地形 图的扫描一般采用二值扫描，或灰度扫描。对彩色航片或卫 片采用百万种彩色扫描，对黑白航片或卫片采用灰度扫描。
b、扫描分辨率的设置，根据扫描要求，对地形图的扫描一 般采用300dpi或更高的分辨率。
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注意： ➢ 选点要均匀分布，不用太多 ➢ 点位应选由人工建筑构成的并且不会移动的地物点
几何纠正有两种方法： 直接法，是从原始图像阵列出发，按行列的顺序依次对每 个原始像素点位求其在地面坐标系（也是输出图像坐标系） 中的正确位置。
间接法，从空白的输出图像阵列出发，亦按行列的顺序依 次对每个输出像素点位反求原始图像坐标中的位置。
（2）逐网格纠正。与四点纠正类似，不同于对于地图上的 每一个网格都要采点，分别进行纠正。
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3、遥感影像的纠正
3.1 辐射校正 3.2 几何纠正
遥感影象的纠正，一般选用和遥感影象比例尺相近的地形 图或正射影象图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别 在要纠正的遥感影象和标准地形图或正射影象图上采集同名 地物点。具体采点时先采影像，后采地形图。
第四步，用最小二乘法求出待定系数a1,a2,b1,b2； 第五步，将需要转换的点代入式4-2求出理论坐标。
（2）相似变换
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2.2 纠正精度控制 （1）四点纠正。一般是根据选定的数学变换函数，输入需 纠正地形图的图幅行、列号、地形图的比例尺、图幅名称 等，生成标准图廓，分别采集四个图廓控制点坐标来完成。
划分不同层次进行顺序编码；
（2）分类部分 用来标识属性的地理特征，可采用多位代码反映多种特
征；
（3）控制部分 用来通过一定的查错算法，检查在编码、录入和传输中的
错误，在属性数据量较大情况下具有重要意义。
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第二节 空间数据采集
3、编码方法
3.1 编码的一般过程 （1）列出全部制图对象清单。
为了减少数据容量，提高处 理速度，一般只提取图幅边界 2cm范围内的数据作为匹配和 处理的目标。同时要求，图幅 内空间实体的坐标数据已经进 行过投影转换，具有一致的地 图投影。
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第三步，相邻图幅边界点坐标数据的匹配 相邻图幅边界点坐标数据的匹配采用追踪拼接法。 相邻图幅边界两条线段或弧段的左右码各自相同或相反； 相邻图幅同名边界点坐标在某一允许值范围内(如0.5mm)。
二、图像纠正
1、图像纠正的原因
（1）由于受地形图介质及存放条件等因素的影响，使地形 图的实际尺寸发生变形； （2）在扫描过程中，工作人员的操作会产生一定的误差；
（3）由于遥感影像本身就存在着几何变形；
（4）所需投影不同，或需将遥感影像的中心投影或多中心 投影转换为正射投影等； （5）由于扫描时，受扫描仪幅面大小的影响，有时需将一 幅地形图或遥感影像分成几块扫描，这样会使地形图或遥 感影像在拼接时难以保证精度。
c、针对一些特殊的需要，还可以调整亮度、对比度、色调 等。 d、设定扫描范围。
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第二节 空间数据采集
②通过扫描获得某个地区的栅格数据。
扫描获得的数据存在着噪声和中间色调像元的处理问题。 噪声是指不属于地图内容的斑点污渍和其它模糊不清的东西 形成的像元灰度值。 ③对获得的栅格数据还要进行一些后续处理如图象纠正（具
遥感图象的解译有目视判读和计算机自动解译两种方法， 其中，自动解译又可分为监督分类和非监督分类两辑与处理
七、图幅拼接
图幅拼接时需进行图幅数据边缘匹配处理。具体步骤如下： 第一步，逻辑一致性的处理
第二步，识别和检索相邻图幅 图幅编号为两位，十位指示横向顺序，个位指示纵向顺序
（2）制定对象分类、分级原则和指标，将制图对象进行分 类、分级。
（3）拟定分类代码系统。 （4）设定代码及其格式。 （5）建立代码和编码对象的对照表．这是编码最终成果档 案，是数据输人计算机进行编码的依据。
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第二节 空间数据采集
3.2 常用的编码方法
（1）层次分类编码法 是按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序的一种代
第一节 数据源种类
三、统计数据
主要用作属性数据源
四、实测数据
适合小范围的采集或更新
GPS点位数据、地籍、各种测量数据常常是GIS 的一 种很准确和很现势的资料。
五、数字数据
电子地图、各种已建立的应用型GIS数据等。 注意数据格式的转换和数据精度、可信度的问题。
六、各种文字报告和立法文件
七、多媒体数据
第三节 空间数据的编辑与处理
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2、不可视图形数据和属性数据的错误或误差
（1）计算机字长引起的误差 （2）拓扑结构不完整 （3）分类及内插等所引起的误差
3、发现并消除误差的方法
（1）叠合比较法 （2）目视检查法 （3）逻辑检查法
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第一步，根据几何知识可以推算出坐标变换公式：
第二步，设
a m cos
1
1
a m sin
2
2
b m sin
1
1
b m cos
2
2
将第一步所得的式子简化为：
X Y
' '
a 0
b 0
ax 1
bx 1
a y 2
b y 2
式4-2
第三步，选择4个以上的点作为控制点；
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