地理信息系統(tǒng)原理與應(yīng)用4-空間數(shù)據(jù)獲取和處理1.4-第四章-數(shù)據(jù)的處理和集成

第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理復(fù)習(xí)：地理信息系統(tǒng)GIS的組成GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問(wèn)題。

系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)硬件空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理操作人員空間數(shù)據(jù)特征空間位置屬性特征時(shí)態(tài)特征復(fù)習(xí)：第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理4.1空間數(shù)據(jù)的獲取4.2空間數(shù)據(jù)的處理第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理4.1空間數(shù)據(jù)的獲取

4.1.1數(shù)據(jù)源的種類

4.1.2空間數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)采集在GIS中的地位以數(shù)據(jù)為處理線索硬件∶軟件∶數(shù)據(jù)=1∶2∶7汽油數(shù)據(jù)第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理4.1空間數(shù)據(jù)的獲取4.1.1數(shù)據(jù)源的種類

GIS數(shù)據(jù)源：是指建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)所需要的各種類型數(shù)據(jù)的來(lái)源。圖形圖像數(shù)據(jù)文字?jǐn)?shù)據(jù)圖形圖像數(shù)據(jù)：地圖工程圖規(guī)劃圖照片航空與遙感影像文字?jǐn)?shù)據(jù)：調(diào)查報(bào)告文件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)野外調(diào)查的原始記錄等第一手?jǐn)?shù)據(jù)第二手?jǐn)?shù)據(jù)非電子數(shù)據(jù)電子數(shù)據(jù)全站儀、GPS數(shù)據(jù)地球物理、地球化學(xué)遙感數(shù)據(jù)地圖專題地圖統(tǒng)計(jì)圖表平板測(cè)量數(shù)據(jù)工程測(cè)量數(shù)據(jù)筆記航空、遙感相片人口普查社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查各種統(tǒng)計(jì)資料已建各種數(shù)據(jù)庫(kù)GIS數(shù)據(jù)4.1.1數(shù)據(jù)源的種類

確定應(yīng)用哪些類型的數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)的功能確定。土地的適宜性和承載力的信息系統(tǒng)：地形、土壤類型、降雨、地下水位、運(yùn)輸條件等。4.1.1數(shù)據(jù)源的種類

1.圖形數(shù)據(jù)的采集手扶跟蹤數(shù)字化掃描矢量化2.屬性數(shù)據(jù)的采集第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理4.1空間數(shù)據(jù)的獲取4.1.2空間數(shù)據(jù)的采集手扶跟蹤數(shù)字化手扶跟蹤數(shù)字化儀：機(jī)械式、超聲波式、全電子式◆三個(gè)定位點(diǎn)（注冊(cè)點(diǎn)）◆數(shù)字化方式：點(diǎn)方式(PointMode):

按下按鍵，發(fā)送一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)。

流方式(SreamMode):

移動(dòng)游標(biāo)，自動(dòng)記錄經(jīng)過(guò)點(diǎn)坐標(biāo)。

a.實(shí)時(shí)采樣

距離流方式(DistanceStream)

時(shí)間流方式(TimeStream)b.曲線離散化算法手扶跟蹤數(shù)字化(a)距離流方式是當(dāng)前接收的點(diǎn)與上一點(diǎn)距離超過(guò)一定閾值，才記錄該點(diǎn)；(b)時(shí)間流方式時(shí)，按照一定時(shí)間間隔對(duì)接收的點(diǎn)進(jìn)行采樣。a.實(shí)時(shí)采樣:在曲線首尾兩點(diǎn)A、B之間連接一條直線段AB，該直線稱為曲線的弦；得到曲線上離該直線段距離最大的點(diǎn)C，并計(jì)算其與AB的距離d；比較該距離與預(yù)先給定閾值ε的大小，如果小于ε，則將該直線段作為曲線的近似，該段曲線處理完畢；4）如果距離大于閾值，則用C將曲線分為兩段AC和BC，并分別對(duì)兩段曲線進(jìn)行1-3步的處理。5）當(dāng)所有曲線都處理完畢后，依次連接各個(gè)分割點(diǎn)形成的折線，即可以作為曲線的近似。b.曲線離散化算法:Douglas-Peucker掃描儀掃描矢量化掃描儀：電荷耦合器件(CCD)掃描儀、MOS電路掃描儀、緊貼型掃描儀噪聲：是指不屬于地圖內(nèi)容的斑點(diǎn)污漬和其他模糊不清的東西形成的像元灰度值。1.圖形數(shù)據(jù)的采集2.屬性數(shù)據(jù)的采集對(duì)于要輸入屬性庫(kù)的屬性數(shù)據(jù)，通過(guò)鍵盤直接鍵入或文件、表格、數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入。對(duì)于要直接記錄到柵格或矢量數(shù)據(jù)文件中的屬性數(shù)據(jù)，則必須進(jìn)行編碼輸入。第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理4.1空間數(shù)據(jù)的獲取4.1.2空間數(shù)據(jù)的采集2.屬性數(shù)據(jù)的采集

1）屬性數(shù)據(jù)的編碼原則系統(tǒng)性和科學(xué)性一致性標(biāo)準(zhǔn)化和通用性簡(jiǎn)捷性可擴(kuò)展性第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理4.1空間數(shù)據(jù)的獲取4.1.2空間數(shù)據(jù)的采集登記部分分類部分控制部分2.屬性數(shù)據(jù)的采集

2）屬性數(shù)據(jù)的編碼內(nèi)容4.1空間數(shù)據(jù)的獲取4.1.2空間數(shù)據(jù)的采集第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理列出全部制圖對(duì)象清單制定對(duì)象分類擬定分類代碼系統(tǒng)設(shè)定代碼及其格式建立代碼和編碼對(duì)象的對(duì)照表2.屬性數(shù)據(jù)的采集

3）屬性數(shù)據(jù)的編碼步驟4.1空間數(shù)據(jù)的獲取4.1.2空間數(shù)據(jù)的采集第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理層次分類編碼法（單源分類法）多源分類編碼法（獨(dú)立分類編碼法）多源分類與層次分類的結(jié)合法2.屬性數(shù)據(jù)的采集

4）屬性數(shù)據(jù)的編碼方法4.1空間數(shù)據(jù)的獲取4.1.2空間數(shù)據(jù)的采集第四章空間數(shù)據(jù)的獲取與處理耕地71園地

72林地

73牧草地74居民點(diǎn)及公礦用地

75交通用地75水域

76未利用地

77土地利用類型7有林地

731灌木地

732疏林地733跡地

735針葉樹疏林地7331闊葉樹疏林地7332未成林林地734層次分類編碼法（單源分類法）高壓711電線架715管線:7地下電力線與電纜72電力線71地下檢修井74管線73低壓712電桿713電塔714不依比例7142依比例7141層次分類編碼法（單源分類法）層次分類編碼法（單源分類法）是按照分類對(duì)象的從屬和層次關(guān)系為排列順序的一種代碼。優(yōu)點(diǎn)：能明確表示出分類對(duì)象的類別；代碼結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格的隸屬關(guān)系。河流特性分類與編碼通航情況通航：1不通航：2常年河：1時(shí)令河：2消失河：3

<1km：1<2km：2<5km：3<10km：4>10km：5流水季節(jié)河流寬度河流長(zhǎng)度河流深度

5~10m：110~20m：220~30m：330~60m：460~120m：5120~300m：6300~500m：7>500m：8

<1m：11~2m：22~5m：35~20m：420~50m：5>50m：6多源分類編碼法（獨(dú)立分類編碼法）11232多源分類編碼法（獨(dú)立分類編碼法）

是指對(duì)于一個(gè)特定的分類目標(biāo)，根據(jù)諸多不同的分類依據(jù)分別進(jìn)行編碼，各位數(shù)字代碼之間并沒有隸屬關(guān)系。優(yōu)點(diǎn)：具有較大的信息載量；有利于對(duì)于空間信息的綜合分析。多源分類與層次分類的結(jié)合法

1，3，213，2314，2258…小結(jié)：GIS數(shù)據(jù)源的種類圖形數(shù)據(jù)采集的方法手扶跟蹤數(shù)字化儀數(shù)字化的方法及曲線數(shù)字化控制原則曲線離散化算法噪聲第四章空間數(shù)據(jù)獲取與處理4.2空間數(shù)據(jù)的處理

為什么要進(jìn)行處理常見數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤圖紙移動(dòng)圖紙變形制圖誤差數(shù)字化誤差各種誤差將影響到GIS數(shù)據(jù)處理的各個(gè)環(huán)節(jié)第四章空間數(shù)據(jù)獲取與處理

為什么要進(jìn)行處理修正數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤在坐標(biāo)系、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型上滿足GIS要求維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和一致性第四章空間數(shù)據(jù)獲取與處理4.2.1誤差或錯(cuò)誤的檢查與編輯4.2.2圖像糾正4.2.3數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換4.2.4投影轉(zhuǎn)換4.2.5圖像解譯4.2.6圖幅拼接第四章空間數(shù)據(jù)獲取與處理4.1空間數(shù)據(jù)的獲取4.2空間數(shù)據(jù)的處理4.2.1誤差或錯(cuò)誤的檢查與編輯

1、誤差或錯(cuò)誤主要包括：空間數(shù)據(jù)不完整或重復(fù)空間數(shù)據(jù)位置不準(zhǔn)確空間數(shù)據(jù)比例尺不準(zhǔn)確空間數(shù)據(jù)變形屬性和數(shù)據(jù)連接有誤屬性數(shù)據(jù)不完整4.2空間數(shù)據(jù)的處理

數(shù)字化后的地圖上，錯(cuò)誤的具體表現(xiàn)形式：數(shù)字化后的地圖上，錯(cuò)誤的具體表現(xiàn)形式：1）偽節(jié)點(diǎn)（PseudoNode）2）懸掛節(jié)點(diǎn)（DanglingNode）電子地圖多比例尺表達(dá)。比例尺越大，表達(dá)越詳細(xì)。數(shù)字化后的地圖上，錯(cuò)誤的具體表現(xiàn)形式：3）“碎屑”多邊形或“條帶”多邊形（SliverPolygon）4）不正規(guī)的多邊形4.2.1誤差或錯(cuò)誤的檢查與編輯

2、誤差或錯(cuò)誤檢查的方法：疊合比較法目視檢查法邏輯檢查法4.2空間數(shù)據(jù)的處理

4.2.2圖像糾正

4.2空間數(shù)據(jù)的處理

利用一套控制點(diǎn)和變換方程,將數(shù)字地圖或圖像從一種坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成另一種坐標(biāo)系的過(guò)程.1)高次變換

需要有6對(duì)以上控制點(diǎn)的坐標(biāo)和理論值2)二次變換

需要有5對(duì)以上控制點(diǎn)的坐標(biāo)和理論值3)仿射變換

需要有3對(duì)以上控制點(diǎn)的坐標(biāo)和理論值

3)仿射變換A基本坐標(biāo)變換：平移，縮放，旋轉(zhuǎn)平移變換XYOCABBACTx***Ty平移：X’=X+TxY’=Y+Ty縮放變換是指對(duì)p點(diǎn)相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)沿x方向放縮Sx倍，沿y方向放縮Sy倍。其中Sx和Sy稱為比例系數(shù)。YX

縮放變換(Sx=2,Sy=3)P'(4,3)P(2,1)縮放：X’=XSxY’=YSy3)仿射變換二維旋轉(zhuǎn)是指將p點(diǎn)繞坐標(biāo)原點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)某個(gè)角度（順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)）得到新的點(diǎn)p’的重定位過(guò)程。YX旋轉(zhuǎn)變換P'Prrαθ旋轉(zhuǎn)：X’=Xcosθ+YsinθY’=-Xsinθ+Ycosθ3)仿射變換綜合考慮圖形的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，則其坐標(biāo)變換式如下：仿射變換公式：特點(diǎn)：1、直線變換后仍為直線；2、平行線變換后仍為平行線；3、不同方向上的長(zhǎng)度比發(fā)生變化。5050m50.5cm0,0451:10000Digitezerunitsreal-worldcoordinates4500仿射變換的作用:

將數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)從數(shù)字化的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為真實(shí)世界中的坐標(biāo)系統(tǒng)4.2.2圖像糾正

4.2空間數(shù)據(jù)的處理

地形圖的糾正1.四點(diǎn)糾正法：

根據(jù)選定的數(shù)學(xué)變換函數(shù)，輸入需要糾正地形圖的圖幅行、列號(hào)、地形圖的比例尺、圖幅名稱等，生成標(biāo)準(zhǔn)圖廓，分別采集四個(gè)圖廓控制點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)完成。2.逐網(wǎng)格糾正法：

在四點(diǎn)糾正法不能滿足精度要求的情況下才用的。不同點(diǎn)在于采樣點(diǎn)數(shù)目的不同，它是逐方里網(wǎng)格進(jìn)行的，也就是說(shuō)，對(duì)每一個(gè)方里網(wǎng)，都要采點(diǎn)。

3.采點(diǎn)方法：先采源點(diǎn)(被糾正)，后采目標(biāo)點(diǎn)(標(biāo)準(zhǔn))。先采圖廓控制點(diǎn)、控制點(diǎn)，后方里采點(diǎn)。均勻布點(diǎn)，特殊地區(qū)多采點(diǎn)。4.2.2圖像糾正

4.2空間數(shù)據(jù)的處理

遙感影像的糾正選用和遙感影像比例尺相近的地形圖或正射影像圖作為變換標(biāo)準(zhǔn)，選用合適的變換函數(shù)，分別在要糾正的遙感影像和標(biāo)準(zhǔn)地形圖或正射影像圖上采集同名地物點(diǎn)。采點(diǎn)：先采源點(diǎn)(影像)，后采目標(biāo)點(diǎn)(地形圖)。均勻布點(diǎn)，點(diǎn)不能太多。盡量選不會(huì)移動(dòng)的地物點(diǎn)。4.2.3數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換

4.2空間數(shù)據(jù)的處理

不同介質(zhì)之間的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換

柵格—矢量，矢量—柵格同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同組織形式的轉(zhuǎn)換

塊狀—四叉樹，索引—鏈狀雙重獨(dú)立式，……4.2.4投影轉(zhuǎn)換

4.2空間數(shù)據(jù)的處理

當(dāng)系統(tǒng)使用來(lái)自不同地圖投影的圖形數(shù)據(jù)時(shí)，需要將該投影的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要投影的坐標(biāo)數(shù)據(jù)方法：正解變換、反解變