空间数据的采集与处理
空间数据采集与处理的常见问题解答
空间数据采集与处理的常见问题解答近年来，随着技术的不断进步，空间数据采集和处理成为了地理信息系统（GIS）领域中的一个重要环节。
然而，在实际操作中，人们常常会遇到一些问题，特别是对初学者来说，这些问题可能会令他们感到困惑。
本文将解答一些关于空间数据采集和处理的常见问题，希望能给读者提供一些帮助。
1. 什么是空间数据采集？空间数据采集是指获取地球表面上的各种地理数据，并将其转化为数字形式的过程。
通过使用卫星遥感、GPS定位等技术手段，可以采集到各种地理特征、地形高程、气候气象等数据。
2. 空间数据采集有哪些常用的方法？常用的空间数据采集方法包括卫星遥感、GPS定位、地面调查等。
卫星遥感通过卫星拍摄地球表面的图像，并将其转化为数字数据。
GPS定位使用全球定位系统接收器获取位置信息。
地面调查则是人工到现场进行实地测量和记录。
3. 空间数据处理有哪些主要的步骤？空间数据处理包括数据清理、数据分析和数据可视化三个主要步骤。
数据清理是指对采集到的数据进行筛选、去噪和纠正等操作，确保数据的准确性和完整性。
数据分析是对清理后的数据进行统计分析、空间分析等，提取有用的信息和规律。
数据可视化是通过图表、地图等方式将数据呈现出来，使其更加易于理解和应用。
4. 空间数据处理中常用的软件有哪些？在空间数据处理中，常用的软件包括ArcGIS、QGIS、ENVI等。
ArcGIS是一个完整的GIS平台，提供了强大的数据处理和分析功能。
QGIS是一个免费开源的GIS软件，功能齐全，易于学习和使用。
ENVI是一款专门用于遥感图像处理和分析的软件，适用于对卫星遥感数据进行处理。
5. 如何选择适合的空间数据处理软件？选择适合的空间数据处理软件需要考虑多个因素，包括功能需求、预算、学习曲线等。
如果需要进行较为复杂的数据处理和分析，ArcGIS可能是一个不错的选择。
如果预算有限或对软件使用不是很熟悉，可以考虑使用QGIS，它有强大的社区支持和丰富的插件资源。
空间数据采集与处理的工作流程与细节
空间数据采集与处理的工作流程与细节引言在现代科技的推动下，空间数据的采集与处理变得越来越重要。
无论是地理信息系统（GIS）的建设，还是气候变化研究，空间数据的准确性和可靠性都起着至关重要的作用。
本文将探讨空间数据采集与处理的工作流程与细节，包括数据获取、处理与分析的环节，以及常见的数据采集技术和方法。
数据获取空间数据的获取是空间数据采集与处理的第一步，也是最关键的一步。
主要的数据获取来源包括卫星遥感、航空摄影和地面调查等。
卫星遥感技术通过卫星传感器获取地球表面的影像和其他信息。
航空摄影则通过飞机或无人机进行拍摄，获取更高分辨率的图像。
地面调查则是通过实地勘测、传感器测量和数据采集设备来获取数据。
数据处理一旦获取到空间数据，接下来就需要进行数据处理。
数据处理的目标是将原始数据转化为可用的、清晰的和高质量的数据。
这个过程包括数据预处理、数据清洗、数据转换和数据集成等环节。
数据预处理是为了解决数据质量、数据一致性和数据完整性的问题。
数据质量评估是对数据质量进行评估和改进，消除数据中的错误和噪声。
数据清洗则是通过清除错误、重复和缺失的数据来提高数据的质量。
数据转换是将不同源的数据统一为一致的数据格式和坐标系统，以方便后续的数据分析和处理。
数据集成则是将不同的数据源和类型进行整合，形成一个完整的数据集，以便进行后续的空间分析和建模。
数据分析数据分析是空间数据采集与处理的重要环节，通过对数据进行统计、模型建立和空间分析，可以得出有价值的结论和洞见。
数据分析的方法包括统计分析、空间插值、地理回归和空间建模等。
统计分析是对数据进行汇总和概述，以了解数据的分布、趋势和关系等。
空间插值则是通过将已知的数据点之间的关系推广到未知位置的点，以填充空间上的缺失数值。
地理回归是通过对空间数据和其他因素进行回归分析，了解变量之间的关系和影响。
空间建模则是通过对空间数据进行建模和模拟，预测未来的变化和趋势。
数据可视化数据可视化是将数据以图形或图像的形式展示出来，以便于人们理解和使用。
第6章 空间数据采集与处理
第6章空间数据采集与处理整个地理信息系统就是围绕着空间数据的采集、处理、存储、分析和表现而展开的，因此空间数据来源、采集手段、生成工艺、数据质量都直接影响到地理信息系统应用的潜力、成本和效率。
本章首先介绍数据源及其基本特征，同时概述空间数据采集与处理的基本流程；在此基础上，分别介绍空间数据和属性数据的采集方式，数据编辑、数学基础变换以及数据重构等数据处理的原理与方法；然后讲解了数据质量评价与控制相关理论，最后简述了数据入库的主要流程。
6.1概述空间数据的准确、高效的获取是GIS健壮运行的基础。
空间数据的来源多种多样，包括地图数据、野外实测数据、空间定位数据、摄影测量与遥感图像、多媒体数据等等。
不同的数据有不同的采集方法，能够获取的空间数据也不尽相同，这其中涉及到：①数据源的选择；②采集方法的确定；③数据的进一步编辑与处理，包括错误消除、数学基础变换、数据结构与格式的重构、图形的拼接、拓扑的生成、数据的压缩、质量的评价与控制等等，保证采集的各类数据符合数据入库及空间分析的需求；④数据入库，让采集的空间数据统一进入空间数据库。
本章将系统介绍数据采集与处理过程所涉及的理论方法和关键技术。
6.1.1数据源分类GIS数据源比较丰富，类型多种多样，通常可以根据数据获取方式或数据表现形式进行分类（图6.1）。
根据数据获取方式可以分为：①地图数据。
地图是传统的空间数据存储和表达的方式，数据丰富且具有很高的精度。
国家基本比例尺系列地形图以及各类专题地图，经过数字化处理，是GIS最重要的数据源之一；②遥感影像数据。
随着航空、航天和卫星遥感技术的发展，遥感影像数据以其现时性强等诸多优点迅速成为GIS的主要数据源之一。
摄影测量技术可以从立体像对中获取地形数据，对遥感影像的解译和判读还可以得到诸如土地利用类型图、植被覆盖类型等等诸多数据信息；③实测数据。
各种野外、实地测量数据也是GIS常用的获取数据的方式。
实测数据具有精度高、现势性强等优点，可以根据系统需要灵活地进行补充。
空间数据的采集与处理
▪ 3、逻辑检查法。如根据数据拓扑一致性进行检验，将弧段连成多边形， 进行数字化误差的检查。有许多软件已能自动进行多边形结点的自动平 差。另外，对属性数据的检查一般也最先用这种方法，检查属性数据的 值是否超过其取值范围。属性数据之间或属性数据与地理实体之间是否 有荒谬的组合。
方法数字化，并经过编辑处理，变成系统可以存储管理和 分析的形式。空间数据的采集主要包括属性数据和图形数 据的采集
▪ 对于属性数据的采集经常是通过键盘直接输入； ▪ 图形数据的采集实际上就是图形数字化的过程。
• GIS的核心是地理数据库，建立gis的第一步就是对有关
空间实体的几何数据和属性数据进行合理的组织，形成地 理数据库，这个过程也就是gis的数据采集。
• 遥感影像是地理信息系统中一个极其重要的数据源。它具有下列一些
特点：
▪ ①能取得大面积、综合的信息； ▪ ②速度快； ▪ ③降低数据储存冗余和不连续性； ▪ ④能提供各类专题所需要的信息。
• 文字数据主要用来描述空间对象的属性，比如人口数据、经济数据、
土壤成份、环境数据
• 确定应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的。例如要建立一个
6
400 ～500 米
7
500 ～1000米
1000～2000米
1
弯曲度：2.5公里弯曲 深度 宽度
2
>40 >50 >50
3
>40 >50 >75
24
4
>25 >50 >75
5
空间数据采集与处理的常见问题与解决办法
空间数据采集与处理的常见问题与解决办法随着技术的不断进步，空间数据的采集和处理在各个领域中发挥着越来越重要的作用。
然而，在实际操作中，我们常常会遇到一些问题，这些问题可能会影响到数据的准确性和结果的可靠性。
本文将探讨一些常见的问题，并提供一些解决办法。
一. 数据采集问题1. 数据源不准确在进行空间数据采集时，我们需要依赖于各种数据源，包括卫星图像、航空影像和地面调查等。
然而，这些数据源可能存在不准确的情况，例如误差、遮挡和分辨率等问题。
这可能会导致数据采集的精度不高。
解决办法：在选择数据源时，需要仔细评估其准确性和适用性。
可以比较不同数据源的差异，并进行适当的校正和验证，以提高数据的准确性。
此外，还可以利用多源数据进行融合，以获得更精确的结果。
2. 数据采集成本高昂进行空间数据采集需要投入大量的时间和资源，包括人力、设备和经费等。
这可能会成为很多项目的瓶颈，尤其是对于一些预算有限的机构和组织而言。
解决办法：可以考虑采用新技术和方法来降低数据采集的成本。
例如，使用无人机进行航拍可以取代传统的航空影像，大大降低了采集成本。
此外，还可以与其他组织合作，共享资源和设备，以减少资源的浪费。
二. 数据处理问题1. 数据格式和结构不统一在进行数据处理时，我们常常会面临不同数据格式和结构的挑战。
由于不同数据源和工具的差异，数据可能以不同的格式和结构存在，这会给数据处理带来困难。
解决办法：在进行数据采集之前，需要明确数据的格式和结构要求。
可以建立统一的数据规范和标准，以确保数据的一致性。
此外，可以利用数据转换和格式化工具来处理不同格式的数据，使其能够在相同的平台上进行处理。
2. 数据质量不高在进行数据处理时，我们经常会面临数据质量不高的问题。
数据可能存在噪声、缺失、重复和错误等问题，这可能会导致结果的不准确和不可靠。
解决办法：在进行数据处理之前，需要对数据进行清洗和预处理，以除去噪声和错误。
可以使用数据质量评估工具来检测数据的质量，并进行相应的修复和纠正。
第六章 空间数据采集与处理
θ
0 x
x′=x•cosθ+y •sin θ y′= -x•sinθ+y •cosθ
相似坐标变换示意
X 方向
Y 方向
(a)平移
(b)缩放
(c)图形旋转
2 仿射变换
公式如下：
cos ( X ,Y ) sin
' '
sin X TX Y T cos Y
通向计算机接口
叉丝 按扭
游标 电磁感应板
无法及时发现错误
•
手扶数字化的缺陷
作业辛苦
通向计算机接口
• 点方式 • 流方式 – 距离流方式
叉丝 按扭
游标 电磁感应板
– 时间流方式
三 维 数 字 化 仪
Ｐ Ｘ Ｄ 系 列 数 字 化 仪
扫描矢量化
• 扫描矢量化的基本思想
扫描矢量化是先通过扫描仪将纸质地 图以栅格数据形式输入计算机，然后采用 栅格数据矢量化的技术追踪出线和面，采 用模式识别技术识别出点和注记，并根据 地图内容和地图符号的关系自动给矢量数 据赋以属性值。
插值结果。
• 在ARCGIS中重采样功能是在ArcToolbox下实现的， 具体操作路径为：
ArcToolbox/Data Management Tools/Raster/Raster Processing/Resample
6.5 数据格式转换
GIS在其发展过程中，出现了很多研究机构和 企业，它们所使用的数据格式往往不尽相同，为了
• 光学分辨率是扫描仪在扫描时读取源图形的真实 点数。通常扫描仪的光学分辨率从300×600dpi 到1000×2000dpi。另外有些扫描仪的分辨率为 1200×1200dpi，这类扫描仪是利用硬件功能提 升水平分辨率的精度。 • 插值分辨率是指在真实的扫描点基础上插入有些 点后形成的分辨率。它是扫描图像时可以调节的 分辨率的最大值，通常是光学分辨率的4－16倍， 以4倍、8倍、16倍最常见。例如光学分辨率为 300×600dpi的扫描仪插值分辨率可达 4800×9600dpi。
空间数据采集与处理的常用工具介绍
空间数据采集与处理的常用工具介绍导言空间数据采集与处理是地理信息系统（GIS）中的重要环节，它涉及到从各种来源收集空间数据，并对这些数据进行处理、分析和可视化。
在这篇文章中，我们将介绍一些常用的工具和技术供专业人士和爱好者使用。
一、全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）是一种由美国政府建立和维护的卫星导航系统，它可以通过接收卫星信号确定地球上某一点的位置。
GPS广泛应用于空间数据采集领域，它可以精确地测量地点的经纬度、海拔高度等信息。
为了使用GPS，用户需要携带可接收卫星信号的设备，如GPS接收器或智能手机，并保持良好的天线接收。
二、无人机随着无人机技术的飞速发展，无人机在空间数据采集与处理中的应用越来越普遍。
通过搭载摄像机和传感器等设备，无人机可以飞越地面进行空中摄影测量和数据采集。
它可以快速获取大范围的高分辨率影像数据，并且能够灵活地进行飞行路径规划和数据采样。
无人机可以应用于土地测绘、环境监测、城市规划等领域。
三、地理信息系统软件地理信息系统软件是空间数据采集与处理中不可或缺的工具。
它们提供了一系列功能，用于导入、处理、分析和可视化地理空间数据。
ArcGIS是一个广泛使用的地理信息系统软件，它具有强大的数据处理能力和丰富的地理分析工具。
QGIS是另一个开源的地理信息系统软件，它具有用户友好的界面和丰富的插件库，可满足不同用户的需求。
其他常用的地理信息系统软件还包括MapInfo和Google Earth 等。
四、遥感技术遥感技术是通过卫星、飞机等远距离获取地球表面信息的技术。
通过遥感技术，可以获取大范围的地理空间数据，包括高分辨率影像、地表温度、植被指数等。
这些数据对环境监测、农业、气象等领域具有重要意义。
常见的遥感数据处理软件包括ENVI和ERDAS IMAGINE，它们提供了强大的图像处理和遥感数据分析功能。
五、全球导航卫星系统（GNSS）全球导航卫星系统（GNSS）是一系列由不同国家建立的卫星导航系统，包括GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗导航系统等。
如何进行空间数据采集和处理
如何进行空间数据采集和处理现代科技的快速发展使得空间数据采集和处理成为了各行各业所必不可少的一项任务。
无论是城市规划、农业生产还是自然资源管理等领域，空间数据的采集和处理都能够为决策者提供丰富的信息和准确的参考。
本文将从不同角度探讨如何进行空间数据的采集和处理。
一、传统方法与现代技术在过去，空间数据的采集主要依赖于传统的测量仪器和人工取样，这种方式不仅费时费力，而且产生的数据量有限。
而现代技术的发展，如卫星遥感、无人机、激光雷达等，为空间数据的采集提供了更为高效和全面的方法。
卫星遥感是一种将卫星装备的传感器通过遥感技术获取地球表面信息的方法。
卫星遥感可不受人为因素的限制，可以全天候、全天时进行数据采集。
通过卫星遥感技术，可以快速获得大范围的空间数据，如地表温度、植被覆盖率、海洋温度等。
无人机是一种通过遥控操纵的飞行器，可以搭载各种传感器实现空间数据采集。
相比于传统的人工测量，无人机具有灵活性、定制性和高分辨率的优势。
通过无人机，我们可以获得更加详细、全面的空间数据，如地形地貌、建筑结构、农作物生产情况等。
激光雷达是一种通过激光束进行测量和探测的技术。
激光雷达可以通过测量激光束的反射时间和强度，获取目标物体的距离、高度和形状等信息。
激光雷达在地质勘探、城市规划和环境监测等领域有着广泛的应用。
二、数据处理与分析采集到的空间数据是原始数据，需要经过处理和分析才能发挥出其真正的价值。
数据处理的过程中，包括数据清洗、插值、筛选和重采样等步骤。
数据清洗是指通过对原始数据的预处理，去除错误、无效或重复的数据点，确保数据的准确性和一致性。
插值技术可以通过有限的采样点，推断出未采样点的数值，填补空间上的空白点。
筛选和重采样是为了减少数据量和提高数据的空间分布均匀性。
在数据处理完成后，我们需要进行数据分析以提取其中的有用信息。
数据分析可以通过统计分析、空间模型、机器学习等方法来实现。
统计分析可以通过计算平均值、标准差、相关性等指标，揭示出数据之间的关系和规律。
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图形数据的采集
（三）、扫描仪输入
▪ 扫描仪简介
- 扫描仪是直接把图形(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。
- 按其所支持的颜色分类，可分为单色扫描仪和彩色扫描仪； - 按所采用的固态器件又分为电荷耦合器件(CCD)扫描仪、MOS电路扫描
内容
▪ 5.1 空间数据采集在GIS中的地位 ▪ 5.2 空间数据采集的主要内容与任务 ▪ 5.3 GIS的数据来源 ▪ 5.4 空间数据采集 ▪ 5.5 空间数据的编辑与处理 ▪ 5.6 空间数据质量及其精度分析
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4.1 空间数据采集在GIS中的地位
▪ 空间数据的采集是指将非数字化形式的各种信息通过某种方法数 字化，并经过编辑处理，变成系统可以存储管理和分析的形式。 空间数据的采集主要包括属性数据和图形数据的采集 - 对于属性数据的采集经常是通过键盘直接输入； - 图形数据的采集实际上就是图形数字化的过程。
▪ GIS的核心是地理数据库，建立gis的第一步就是对有关空间实体 的几何数据和属性数据进行合理的组织，形成地理数据库，这个 过程也就是gis的数据采集。
▪ 地理信息系统的价值及其功能在很大程度上取决于系统内所包含 的地理空间数据的内容与质量
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▪ 以数据为处理线索 硬件∶软件∶数据 = 1∶2 ∶7
- 数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数据在内容和逻辑 上的一致性
- 不同的数据来源要用到不同的设备和方法 - 数据的转换装载 - 数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等
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4.3 GIS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
输入方法简单，对设备要求低 效率低，工作烦琐
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图形数据的采集
（二）、手扶跟踪数字化仪输入
▪ 手扶跟踪数字化仪,根据其采集数据的方式分为机械式、超声波式和 全电子式三种, 其中全电子式数字化仪精度最高，应用最广。按照其 数字化版面的大小可分为A0、A1、A2、A3、A4 等。
通向计算机接口
叉丝 按扭
游标 电磁感应板
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▪ 数字化过程 - 把待数字化的图件固定在图形输入板上，首先用鼠标器输入 图幅范围和至少四个控制点的坐标，随后即可输入图幅内各 点、曲线的坐标。 - 通过数字化仪采集数据数据量小，数据处理的软件也比较完 备，但由于数字化的速度比较慢，工作量大，自动化程度低 ，数字化的精度与作业员的操作有很大关系，所以，目前很 多单位在大批量数字化时，已不再采用它。
和查询
地面测量
统计数据
数字数据 格式、精度
遥感、航空影象和数据 分辨率、变形规律、纠正、解译特征
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▪ 数据源分类
- 图形图像数据：
- 地图 - 工程图 - 规划图 - 照片 - 航空与遥感影像等
- 文字数据：
- 调查报告 - 文件 - 统计数据 - 实验数据 - 野外调查的原始记录等
地理科学与规划学院第一手数据源自第二手数据非电子数据
平板测量数据 工程测量数据
笔记 航空、遥感相片
人口普查 社会经济调查 各种统计资料
电子数据
全站仪、GPS数据 地球物理、地球化学
遥感数据
地图 专题地图 统计图表
已建各种数据库 GIS数据
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空间数据初步处理
▪ 1）已有电子数据----- 数据转换 ▪ 2）纸质地图----------- 手扶跟踪数字化、扫描
仪、紧贴型扫描仪等； - 按扫描宽度和操作方式分为大型扫描仪、台式扫描仪和手动式扫描仪。 - 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。扫描图象的分辨率越高，所需的 存储空间就越大。现在多数扫描仪都提供了可选择分辨率的功能。对于 复杂图象，可选用较高的分辨率；对于较简单的图象，就选择较低的分 辨率。
▪ 遥感影像是地理信息系统中一个极其重要的数据源。它具有下列一 些特点： - ①能取得大面积、综合的信息； - ②速度快； - ③降低数据储存冗余和不连续性； - ④能提供各类专题所需要的信息。
▪ 文字数据主要用来描述空间对象的属性，比如人口数据、经济数据 、土壤成份、环境数据
▪ 确定应用哪些类型的数据是由系统的功能所确定的。例如要建立一 个土地的适宜性和承载力的信息系统，所需要的数据有地形、土壤 类型、降雨、地下水位、运输条件等。
矢量化、鼠标录入 ▪ 3）遥感数据----------- 遥感解译 ▪ 4）实地勘测数据----- GPS定位仪等仪器测量 ▪ 5）其他统计资料及文本数据----- 键盘录入
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▪ 地图是重要的信息源。这不仅是因为地图的内容直观与丰富，而且 是由于在地理信息系统诞生以前，地图是表示空间与非空间信息强 有力的手段，从某种意义上说，一册完备的专题地图集是一个很好 的人工操作地理信息系统。
汽油 数据
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GIS
核心
技术
数据
数据是GIS的血液 • 数字线划数据 • 影像数据 • 数字高程模型 • 地物的属性数据
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4.2 空间数据采集的主要内容与任务
▪ 主要内容
- 空间图形数据的采集 - 非空间属性数据的采集 - 空间数据和非空间数据的连接
▪ 主要任务
- 将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等 转换成GIS可以接受的数字形式
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5.4 空间数据采集
▪ GIS需要输入两方面的数据，即图形数据与属性数据。为 此需进行三方面的工作，即图形数据的采集、属性数据的 采集和图形数据与属性数据的连接。
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图形数据的采集
（一）、手工键盘输入 1 输入矢量数据
输入坐标值
2 输入栅格数据 按行列号输入各象元的属性
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工程扫描仪
小 型 扫 描 仪
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主要工具是扫描仪和矢量化软件
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扫描仪分为栅格扫描仪和矢量扫描仪
1、栅格扫描仪法
扫描得到的是栅格数据，从栅格图象中提取点、线、面及文字 信息，这一过程包括去除噪音、线的细化等。此后的处理需借 助人机交互实现，如断线的连接、属性码的添加等，此类处理 俗称“抬头数字化”。