地理信息系统 第四章 数据采集与处理
第四章 GIS的数据输入
数字采集方式
通过手工在计算机 终端上输入数据， 主要是键盘输入。
主要用于属性数据 的输入。
1. 手工方式
4.3 数 据 输 入
2. 手扶跟踪化数字方式 3. 扫描方式
4. 影像处理和信息提取方式
5. 数据通讯方式
第一节
数字采集方式
手扶跟踪数字化仪 是一种图形数字化 设备，是目前常用 的地图数字化方式
4.3 数 据 输 入
1.流程：
用 数 字 化 软 件 进 行 数 字 化
4.3 数 据 输 入
通向计算机接口
叉丝 按扭
游标 电磁感应板
2.手扶跟踪数字化仪原理
4.3 数 据 输 入
• 将图纸安放在操作平台的有效范围内，鼠标按一下，由电磁感应， 仪器记录下一个坐标对（x，y），通过这种形式将图形转化成坐 标。由操作人员手扶跟踪头，沿图形线的中心位置移动，图形位 置以一串（x，y）坐标对记录下来，由此按点、线、面要素数字 化完成图。 ┏点状符号：中心点 数字化时 ┣线状符号：中轴线 ┗面状符号：轮廓线 其操作方式主要有三种： 点方式：由操作员控制，遇到所需记录的点时按动释放键予以 记录。 时间方式：这是一种自动读点方式。每经过一定的时间间隔 （可在0.01s至1s范围内选择）自动记录跟踪头瞬时位置。 距离方式：这是一种自动跟踪方式。当跟踪头在X，Y方向上走 过了一定距离间隔（0.1mm至10mm之间）就自动读点，记录当前 位置。
§4.4 空 间 数 据 的 质 量
2.误差产生的主要原因
§4.4 空 间 数 据 的 质 量
原因
具体分析
3.误差的具体来源
阶段 误差来源 实测误差，地图制图误差（制作地图的每一过程都有误差），航 测遥感数据分析误差（获取、判读、转换、人工判读（识别要素） 误差） 数字化过程中操作员和设备造成的误差，某些地理属性没有明显 边界引起的误差（地类界） 数字存贮有效位不能满足（由计算机字长引起，单精度、双精度 类型） 空间精度不能满足 类别间的不明确、边界误差（不规则数据分类方法引起） 多层数据叠加误差 多边形叠加产生的裂缝（无意义多边形） 各种内插引起的误差 比例尺误差、输出设备误差、媒质不稳定（如图纸伸缩） 用户错误理解信息、不正确使用信息
第四章 地理息系系统数据输入
2。分类编码的方法 1）。方法：层次分类编码法、顺序分类编码法 2）。格式：字母码（abcde）、数字码（100001）、数 字字母混合码（a1001，a1002） 3）。组成： 登记部分：表示属性的类别 分类部分：标示属性的地理特征 控制部分：用于差错分析 4）。分类编码的标准化 国家标准—部颁标准—行业标准—自定义
2）。专题地图：是指突出表示一种或几种主题要素或现象的地图。 自然地图：植被图、土壤图、气候图、水文图、水系图、地质图、 地貌图等 社会经济地图：行政区划土、人口图、经济土、道路交通图、环 境评价土、环境规划图等。 3。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，是一种大面积的、动态的、近实时的数据源。 4。GPS数据：GPS是一种新型的 定位数据的采集手段，具有高精度、 高效益、全天候、低成本、高灵活 性、实时性等优势，成为GIS的重要 数据源
第二节 地理信息系统的数据预处理和分类编码
一。数据预处理 1。地图资料的预处理：包括检查、清绘、坐标格网调整、制图综合 等。地图预处理是为简化数字化工作而按设计要求进行图层要素整 理与删选过程。 1）。手扶跟踪数字化仪图形预处理：不介绍。 2）。扫描屏幕跟踪数字化图形预处理：按照地图要素分别制作 数字化底图，同时确保原稿质量，并对图面进行整饰。 2。属性数据预处理： 1）。定性数据的定量化 2）。定量数据的归一化
数据质量的检查、 第四节 数据质量的检查、修改与控制
一。数据质量的基本概念 1。准确性：测量或观察值与真实值之间的接近程度。 2。精度：对现象描述的详细程度。 3。空间分辨率：分辨率是两个可测量数值之间最小的可辩识的差异， ： 可以看作记录变化的最小距离。 4。比例尺：比例尺是地图距离与真实距离之间的比例。地图比例尺决 定地图上线的宽度所表现的地面的距离。 5。误差：测量或观察值与真实值之间差异。位置误差、属性误差 ： 6。不确定性：包括空间位置的不确定性、属性不确定性、时域不确 定性、逻辑上的不一致性及数据的不完整性。
第四章 地理信息系统数据输入
第二章 空间数据结构
二、数据规范化和标准化
1、统一的地理基础 （1）相关概念
大地控制网
第二章 空间数据结构
二、数据规范化和标准化
1、统一的地理基础 （1）相关概念
大地控制网
第四章 地理信息系统数据输入
二、数据规范化和标准化
1、统一的地理基础 （1）相关概念
地图投影
将地球椭球面上的点映射到平面上来的方法，称为地图投影。 实质：建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础， 也就是建立地球表面上的点（λ，φ）和平面上的点（x，y）之间的函 数关系，用数字式表达这种关系就是：
第四章 地理信息系统数据输入
二、数据规范化和标准化
1、统一的地理基础 （1）相关概念
地图投影
5）高斯-克吕格投影（等角横切圆柱投影） 三个基本条件： ① 中央经线和赤道投影后为互相垂直的直线，且为投影的对称轴； ② ③ ① ② ③ 投影具有等角性质； 中央经线上没有长度变形。 中央经线上无变形； 同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大； 同一条经线上，纬度越低，变形越大。
地理坐标系
也可称为真实世界的坐标 系，是用于确定地物在地球上 位置的坐标系。
最常用的地理坐标系是经 纬度坐标系，这个坐标系可以 确定地球上任何一点的位置， 对空间定位有利，但难以进行 距离、方向、面积量算（因为 度不是标准的长度单位)。
第四章 地理信息系统数据输入
二、数据规范化和标准化
1、统一的地理基础 （1）相关概念
地理坐标系
经纬度的测定方法主要有两种，即天文测量和大地测量。 a）以大地水准面和铅垂线为依据，用天文测量的方法，可获得地面 点的天文经纬度。测有天文经纬度坐标（λ,φ)的地面点，称为天文点。
测绘技术在地理信息系统数据采集与处理中的实用方法与案例
测绘技术在地理信息系统数据采集与处理中的实用方法与案例地理信息系统（GIS）是一种集成地理空间数据的技术与工具。
在GIS数据的收集与处理过程中，测绘技术为数据的准确性与完整性提供了重要保障。
本文将探讨测绘技术在GIS数据采集与处理中的实用方法，并通过实际案例展示其应用。
一、航空摄影测量航空摄影测量是GIS数据采集中常用的方法之一。
通过使用航空摄影机拍摄地面影像，并利用摄影测量方法解算出地面上的位置、高程和形状等信息。
这一方法具有快速、高效的特点，适用于大范围的地理空间数据采集。
以某地区的城市规划为例，通过航空摄影测量得到该地区的高分辨率影像。
基于这些影像，结合地面控制点的测量数据，可以利用图像匹配和数字摄影测量方法，准确测量出不同建筑物的高度、面积和体积等信息。
同时，结合导航系统的数据，可以获取每个建筑物的地理坐标信息，用于后续的城市规划与管理工作。
二、全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）是一种通过卫星定位技术获取地理坐标的方法。
它可以通过接收卫星发射的信号，计算出接收器所在位置的经度、纬度和海拔高度等信息。
在GIS数据采集中，GPS被广泛应用于野外测量、地形测量和地理标记等工作。
例如，在野外调查中，通过携带GPS接收器获取采样点的地理坐标，可以快速建立起野外调查样点与地理空间数据的联系。
同时，结合野外测绘技术，可以记录采样点的高程、植被类型和土壤质地等信息，进一步完善GIS数据的准确性与可靠性。
三、地面测量技术地面测量技术是GIS数据采集与处理中不可或缺的环节之一。
通过使用全站仪、激光扫描仪等设备，可以获取不同地物的准确三维坐标，并获得其形状、大小和空间位置等信息。
以一座大桥的检测与评估为例。
为了保障大桥的安全，需要对其进行定期检测与评估。
利用地面测量技术，可以获取大桥各个结构元素的高度、宽度和长度等信息，进而计算其承载能力和结构稳定性等指标。
这些数据可以直接导入GIS系统，形成大桥监测数据库，并用于后续的分析和决策。
地理信息系统第四章地理空间数据结构和数据库
A
连续分布地理要素
C
具有特殊意义 的较小地物
A
分类较细、 地物斑块较小
A
长度占优法——每个栅格单元的值由该栅 格中线段最长的实体的属性来确定。 面积占优法——每个栅格单元的值由该栅 格中单元面积最大的实体的属性来确定。 重要性法——根据栅格内不同地物的重要 性，选取最重要的地物的类型作为栅格单 元的属性值。这种方法适用于具有特殊意 义而面积较小的实体要素 中心归属法——每个栅格单元的值由该栅 格的中心点所在的面域的属性来确定。
111222 111222 112444 433343 433333 433133 411111
Value Count
1 14
2
7
3 13
4
8
栅格数据结构小结
基本概念 ✓ 像元及像元阵列 、像元属性及属性取值方法 ✓ 像元越小，分辨率越高，图斑越精细
理解栅格编码 ✓ 同样的数据可以有不同的编码方式，不影响结果
链——面关系：
A 面——链关系： B
C D E F
L1 O C L2 O D L3 O E L4 O F L5 C F ┇┇ ┇
L6
L7、-L8、L9、L10 L1、-L11、-L7、-L5 L11、L2、L12、L8 L13、-L9、-L12、L3 L4、L5、-L10、-L13
矢量型数据结构的比较
边界模糊的连续表面的分析、多层叠 合分析方便
容易
复杂
绘图输出
精细、丰富
概括的、简化的、反映连续表面的
适用对象
几何形态明确、边界确切
几何形态不明确、边界模糊
4.4 DEM结构
矩形格网结构 不规则三角网结构 DEM 的生成
DEM 的概念
测绘技术在地理信息系统数据采集与处理中的实用方法与案例
测绘技术在地理信息系统数据采集与处理中的实用方法与案例地理信息系统（GIS）是一种通过技术手段对地理空间信息进行采集、处理、存储、分析和展示的系统。
而地理信息系统的数据采集和处理则是建立一个完整的GIS系统的首要任务。
测绘技术在地理信息系统数据采集和处理中发挥着重要的作用，本文将以实用方法和案例为主线，详细阐述测绘技术在GIS数据采集和处理中的重要性和应用。
一、数据采集数据采集是GIS系统建立的第一步，它涉及各种各样的地理数据，如地形数据、土地利用数据、人口数据等。
测绘技术在数据采集中可以提供准确和高分辨率的地理数据，用于构建高质量的GIS数据库。
1. 高精度测量：利用全站仪、卫星定位系统和激光测距仪等现代测量仪器，可以获取高精度的地理坐标数据。
这些数据可以在GIS中用于绘制详细的地图，并精确定位各种地理要素，如道路、建筑、水域等。
例如，在城市规划中，通过全站仪和卫星定位系统，可以对城市的用地进行详细测量和分析，从而提供精确的土地利用数据。
这些数据可以用于分析城市土地的利用效率和规划未来的城市发展方向。
2. 摄影测量：将航空摄影和遥感技术应用于数据采集，可以获取大范围的地理数据。
利用航空摄影可以获取高分辨率的正射影像和数字高程模型，用于构建三维地图和进行地形分析。
例如，在环境保护领域，通过航空摄影技术可以对森林、湿地等生态系统进行大范围的监测和评估。
通过对正射影像的解译和遥感数据的分析，可以快速获取森林覆盖率、湿地面积等信息，为环境保护决策提供科学依据。
二、数据处理数据处理是GIS系统的核心环节，通过对采集到的地理数据进行处理，可以提取出有用的信息，并进行空间分析和模型建立。
测绘技术在数据处理中起到了至关重要的作用，可以提供准确和可靠的数据基础，为后续的分析和建模提供保障。
1. 数据质量控制：测绘技术可以提供高精度的地理数据，但在实际应用中，数据质量往往受到多种因素的影响，如大气条件、测量仪器的精度等。
地理信息系统 第四章
数据结构即指数据组织的形式，是适 合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑 结构。对空间数据则是地理实体的空间排 列方式和相互关系的抽象描述。
在地理系统中描述地理要素和地理现 象的空间数据，主要包括空间位置、拓朴 关系和属性三个方面的内容。
空间数据结构
网格数据结构(显式表示 ) 矢量数据结构(隐式表示 )
NE
SW
SE
0
7
9
00 70
9 9 9 00 9 0 0 9 0 0 0
四叉树编码
八叉树编码
八叉树结构就是将空间 区域不断地分解为八 个同样大小的子区域 (即将一个六面的立 方体再分解为八个相 同大小的小立方体)， 同—区域的属性相同。 八叉树主要用来解决 地理信息系统中的三
每个栅格单元只能存在一个值。
（a）三角形
（b） 菱形
（c) 六边形
对于栅格数据结构
•点：为一个像
面 线
元
•线：在一定方 向上连接成串
的相邻像元集
合。
点
•面：聚集在一
起的相邻像元
集合。
栅格数据结构：坐标系与描述参数
格网分辨率
西南角格网坐标 （XWS，YWS）
Y：列
X：行
栅格数据单元值确定
C
A
B
重 要 性
显式描述
显式表示：就是栅格中的一系列 像元(点)，为使计算机认识这 些像元描述的是某一物体而不 是其它物体。
注：“c”不一定用c的形式，而 可以用颜色、符号、数字、灰 度值来显示。
则得到椅子的简单数据结构为： 椅子的属性——符号／颜
色——像元x
隐式表示
隐式表示：由一系列定义了始点 和终点的线及某种连接关系来 描述，线的始点和终点坐标定 义为一条表示椅子形式的矢量， 线之间的指示字，告诉计算机 怎样把这些矢量连接在一起形 成椅子，隐式表示的数据为： 椅子的属性——一系列矢 量——连接关系
数据采集与处理47页PPT
剥离法：其实质是从数字图像上，由上而下 ，自左到右一次选3×3个像元，进行分析， 以不影响其连通性为原则决定中心像元是否 可以剥离，逐次排下去，可以将线条带剥离 成单个像元的细线
地图扫描数字化（自动矢量化）
3、跟踪，生成矢量格式坐标链
自动搜索方法 ●搜索结点—— 3 × 3网格法 ●结点间8个方向跟踪组成网格链，逐个网格取其中 心点坐标，转换成矢量坐标链弧段
2.5 栅格数据常用的获取方法
2.5.1 遥感数据 2.5.2手工方式：可在专题地图上均匀地划分网 格，每一单位格子覆盖部分的属性数据成为各 点的值，形成栅格地图文件；
2.5.3 矢量数据转换：数字化仪跟踪，得到矢量 数据，再转为栅格数据；
2.5.4 图片扫描数据：扫描数字化方法，逐步扫 描专题地图，将扫描数据重新采样和再编码得到 栅格数据文件。
2.2 主要采集方法 ➢ 已存在于其它系统的几何数据，经过转换装载 ➢ 测量仪器获得地几何数据，传输进入数据库 ➢ 遥感影像提取专题信息，需要进行几何纠正、光谱纠
正、影像增强、图像变换、结构信息提取等，属于遥 感图像处理内容 ➢ 栅格数据的获取，通过扫描仪输入，大多可直接进入 GIS ➢ 矢量数据采集
➢ 数据转换：各种交换格式数据（DXF/E00 /MIF等 ➢ 遥感/GPS数据：图象、GPS坐标点文件等 ➢ 数字测量：形成纸质地图或坐标点文件 ➢ 已有纸质地图：地图数字化
统计数据：GIS重要的属性数据源 文本资料：行业部门的有关法律文档、行业规范等。
1.数据源种类
数据转换是目前空间数据共享的一个重要途径，因此，
基本功能。
2.空间数据采集的任务
2.1采集任务：将地理实体的几何数据和属性 数据输入到地理数据库中，就是GIS的数据采 集。 即将现有的地图、外业观测成果、航空像片、 遥感图像、文本资料等转换成GIS可以处理和 接收的数字形式，通常经过验证、修改、编 辑等处理。采集方式与数据源有关。