第五章空间数据采集与处理
地理信息技术专业中的空间大数据处理方法介绍
地理信息技术专业中的空间大数据处理方法介绍地理信息技术（Geographic Information Technology，简称GIT）是一门以地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）为核心的学科，通过搜集、存储、处理、分析和展示地理数据，以支持地理空间分析和决策。
近年来，随着大数据时代的到来，地理信息技术专业中的空间大数据处理方法也得到了极大的发展。
本文将介绍几种常见的空间大数据处理方法。
1. 空间数据采集与处理在地理信息技术专业中，空间数据采集是最基础的环节。
传统的采集方法包括GPS测量、航空航天遥感和人工调查等。
而在大数据时代，采集方法也得到了很大的拓展，如无人机遥感、行车轨迹数据和社交媒体数据等。
采集到的数据需要进行预处理，如去噪、纠偏和投影等，以提高数据的质量。
2. 空间数据存储与管理空间大数据处理中，数据的存储和管理非常重要。
传统的存储方法主要依赖于关系型数据库，如Oracle Spatial和PostGIS等。
而在面对大规模的空间数据时，传统的存储方式已经无法满足需求。
因此，出现了一些新的存储和管理技术，如分布式存储系统Hadoop和数据库技术Spark等，它们能够高效地存储和管理大规模的空间数据。
3. 空间数据分析与挖掘空间数据的分析和挖掘是地理信息技术中的核心任务之一。
常见的空间数据分析方法包括空间查询、空间模式分析和空间建模等。
传统的分析方法主要基于几何和拓扑关系，如缓冲区分析和栅格分析等。
而在大数据时代，随着机器学习和深度学习的兴起，空间数据的分析和挖掘得到了更多的方法和技术支持。
4. 空间数据可视化与展示空间大数据的可视化和展示是地理信息技术中的重要环节，它能够将庞大的数据转化为直观的图形和图像，以便人们理解和分析。
常见的可视化方法包括地图绘制、热力图和动态图像等。
在大数据时代，可视化技术也得到了很大的发展，如虚拟现实（VR）和增强现实（AR）等，它们能够将空间数据以更直观和沉浸的方式展示给用户。
第五章 数据采集与处理答案
第五章 数据采集与处理
习题
（一）填空题 1、 在数字信号处理中，为避免频率混叠，应使被采样的模拟信号成为 数字 ，还应使采样 频率满足采样定理即 采样频率大于信号最高频率的 2 倍 。 2、 如果一个信号的最高频率为 50Hz，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频 率应该大于 100 Hz。 3、 在设计数据采集系统时，选择 A／D 转换器所依据的主要技术指标是 分辨率 和 转换 速度 。一般，要求 A／D 转换器的位数至少要比精度要求的分辨力 大 。 4、 A／D 转换器是将 模拟 信号转换为 数字 信号的装置．N 位 D／A 转换器分辨力为 1/2N 。 5、 当多个信号的采样共同使用一个 A／D 转换器时， 必须采用 多路分时 法切换，完成 此切换的器件是 多路模拟开关 。
2、若模/数转换器输出二进制数的位数为 10，最大输入信号为 2.5V，则该转换 器能分辨出的最小输入电压信号为（ B ） 。 A． 1.22mV B． 2.44mV ） 。 C． 3.66mV D． 4.88mV 3、A／D 转换器的位数越多，则（ C
A．转换精度越低 C．转换精度越高
B 转换速度越快 D．分辨力越低
5、 互相关函数是偶实函数。 （ ×
6、 利用系统输入 x(t) 与输出 y(t)的自功率谱密度函数，可求该系统的频率响应函数。 （ × ）
7、 若系统是完全线性的，则输入-输出的相干函数一定为 1。 （ × ）
（三） 、单项选择题 1、 在 A／D 转换器中， 若被采样模拟信号的最高频率分量为 f H ， 则采样频率 f s 应 （ D ） 。 A．= f H B．> f H C．< f H D．>2 f H
m 14
2、 模数转换时，采样间隔 分别取 1ms，0.5ms，0.25ms 和 0.125ms。按照采样定理，要 求抗频混滤波器的上截止频率分别设定为多少 Hz（设滤波器为理想低通）？ 根据采样定理，抗频混滤波器的上截止频率应分别设为 500、1000、2000、4000Hz。 3、某信号 xt 的幅值频谱如下图。试画出当采样频率 fs 分别为 1)2500Hz，2) 2200Hz，3) 1500Hz 时离散信号 xn 在 0～fN 之间的幅值频谱。 A(f) 2 2.8 0 1.8 0
2.4空间数据采集和处理
数据源
地图数据 影像数据 野外实测数据 统计数据 遥感图像处理 数字数据 数据交换 多媒体数据 文本数据 键盘输入
采集方法
扫描数字化 野外数据采集
摄影测量
空间数据采集的基本内容
（三）空间数据采集与处理的基本流程
3 数据的编辑和处理
各种方法所采集的原始空间数据，都不可避免地存在 着错误或误差，属性数据在建库输入时，也难免会存 在错误，所以对图形数据和属性数据进行一定的检查、 编辑是很有必要的。
具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平 面形式的表示，主要普通地图和专题地图。 在应用地图数据时应注意以下几点：
（1）地图存储介质的缺陷
（2）地图现势性较差 （3）地图投影的转换
（二）数据源的特征
2 遥感数据
卫星遥感影像
航空影像
每种遥感影像都有其自身的成像规律、变形规 律，所以在应用时要注意影像的纠正、影像的分辨 率、影像的解译特征等方面的问题。
4 遥感图像处理
通常所称的遥感影像数据指的是卫星遥感影像，其信息 获取方式与航空像片不同。 地面接受太阳辐射，地表各类地物对其反射的特性各 不相同，搭载在卫星上的传感器捕捉并记录这种信息， 之后将数据传输回地面，然后从所得数据。经过一系列 处理过程，可得到满足GIS需求的数据。
传感器
（二）属性数据的采集
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。
空间数据采集与处理
相交弧段选项计算弧段相交点，并在相交点上添加节点，左图示相交处未添 加节点的数字化弧段，右图示用相交弧段选项创建了节点
数据压缩与光滑 一、数据压缩
图形显示输出 数据存储
数据压缩
光滑
1、Douglas—Peucker
压缩效果好，但必须 在对整条曲线数字化完 成后才能进行，且计算 量较大；ArcINFO中的 GENERALINE命令
第一节 数据的采集 • 数据的规范化和标准化
–统一地理基础
• 包括统一的地图投影系统、统一的地理坐 标系统以及统一的地理编码系统。
–统一分类编码原则
• 分类编码应遵循科学性、系统性、实用性 、统一性、完整性、可扩充性等原则，既 要考虑信息本身属性，又要顾及信息之间 的相互关系，保证分类代码稳定性和唯一 性。
第一节 数据的采集 • 图形数据的采集
– 手工键盘输入 • 键盘输入就是通过手 工在计算机终端上输 入数据。实际上就是 将图形元素点、线、 面实体的地理位置数 据（各种坐标系中的 坐标）通过键盘输入 数据文件或程序中去 。实体坐标可以用地 图上的坐标网或将其 他格网复盖在材料上 量取，这是最简单又 不用任何特殊设备的 图形数据输入法。
第一节 数据的采集
• 属性数据的采 集
– 多源分类编 码法
• 例如，表中 1111XXXXX表 示：是平原 河流，常年 河，通航， 河床形状为 树形
Ⅰ 1 2 3 1 2 3 1 2 1 2 3 4 5 6 …… Ⅱ Ⅲ
标 志 编 号
分 类
Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ 平原河 过渡河 山地河 常年河 时令河 消失河 通航河 不通航河 树状河 平行河 筛状河 辐射河 扇形河 迷宫河
• 输入至少三个定位点（Tick Marks）
第五章 数据采集与处理
二、数据采集系统基本功能
5、能够定时或随时以表格或图形形式 打印采集数据。 6、具有实时时钟 。 7、系统在运行过程中，可随时接受由 键盘输入的命令，以达到随时选择采集、 显示、打印的目的。
第一节
数据采集系统的 基本功能和一般结构
一、数据采集系统组成原理
二、数据采集系统基本功能 三、数据采集系统的一般结构 四、数据采集系统的三种工作方式
二、标度变换 三、非线性补偿 四、查表法 五、上下限检查
本科课程：
计算机控制系统
二、标度变换 在微型计算机控制系统中，检测的物理 参数都有着不同的量纲和数值 ，由A／D转 换后得到的都是只能表示其大小的二进制代 码。 为了便于显示、打印及报警，必须把这些数 字量转换成它所代表的实际值，即工程量， 这就是所谓的标度变换 。 标度变换的方法有：线性变换法、公式转换 法、多项式插值法和查表法等等。
一、数字滤波 2、算术平均滤波 压力、流量等周期变化的参数进行平滑 加工效果较好，而对消除脉冲干扰效果 不理想，所以它不适合脉冲干扰比较严 重的场合。对于n值的选择， 通常流量取12次， 压力取4次。
一、数字滤波 3、限幅滤波 考虑到被测参数在两次采样时间间隔内， 一般最大变化的增量 x 总在一定的范围内， 如果两次采样的实际增量 xn xn1 x 则认为是正常的，否则认为是干扰造成的， 则用上次的采样 xn1 代替本次采样值 xn
一、数字滤波 5、一阶滞后滤波 一阶滞后滤波又称为一阶惯性滤波，它相 当于RC低通滤波器。 假设滤波器的输入电压为 Ui(t) ， 输出为Uo(t) ，则们之间存在下列关系 ：
duo (t ) RC u o (t ) u i (t ) dt
一、数字滤波 5、一阶滞后滤波 采用两点式数值微分公式，可得：
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
地理信息系统掌握要点集锦
地理信息系统掌握要点集锦第一章绪论：1. 基本概念● 地理信息:有关地理实体和地理现象的性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知● 识，是对表达地理特征和地理现象之间关系的地理数据的解释。
● 地理数据:各种地理特征和现象间关系的数字化表示。
● 地理信息系统:在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
2. GIS的定义● 地理信息系统:在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
3. 如何理解GIS？● GIS的物理外壳是计算机化的技术系统● GIS的操作对象是空间数据● GIS的技术优势在于它的空间分析能力● GIS与地理学、测绘学联系紧密4. GIS由哪几部分组成硬件基本配置软件 GIS软件空间数据人员5. GIS的主要功能有哪些？● 空间数据采集● 空间数据处理与编辑● 空间数据存储与管理● 空间查询与分析● 空间信息输出6. GIS与相关学科之间的关系GIS具有多学科交叉的特征，它既要吸取诸多相关学科的精华和营养，并逐步形成独立的边缘学科，又将被多个相关学科所运用，并推动他们的发展。
与之联系最为紧密的是地理学、制图学、计算机、测绘与遥感。
第二章地学基础：1. 基本概念● 地球椭球: 近似表示地球的形状和大小，并且其表面为等位面的旋转椭球。
(百度)● 大地体: 由大地水准面所包围的地球形体，称为大地体。
(百度)● 地图投影：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。
● 高斯—克吕格投影：横轴切椭圆柱等角投影，假想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按规定投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的经纬线交点投影到椭圆柱上，并将此圆柱面展为平面，即得本投影● 横轴墨卡托投影：等角正切圆柱投影，假设地球被围在一中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开就得到一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图● 兰勃特等角投影：正轴等角割圆锥投影，设想用一个正圆锥割于球面两标准纬线，应用等角条件将地球面投影到圆锥面上，然后沿一母线展开，即为兰勃特投影平面。
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。
GIS复习思考题
GIS复习思考题地理信息系统复习思考题第⼀章导论1、解释：信息、数据、地理信息、地理数据、地理信息系统2、地理信息有何特点？3、地理信息系统与CAD、数字制图、⼀般事务管理有何主要区别？4、地理信息系统有哪些类型？5、GIS的基本构成有哪些？各部分的主要作⽤？6、GIS的基本功能有哪些？并简要说明。
7、GIS主要应⽤在哪些⽅⾯？8、GIS的发展主要经历了哪4个阶段？各有何主要特点？第⼆章空间信息基础1、GIS中为什么要考虑地图投影？我国⼤⽐例尺采⽤什么投影⽅式？2、地理空间实体的三要素是什么？它们之间的关系是怎样的？3、空间数据的基本特征有哪些？地理信息的数字化描述⽅法有哪些？4、地图投影有哪些类型？5、解释：地图投影、拓扑、空间数据、元数据6、空间对象的描述要素有哪些？7、拓扑关系中有哪⼏种基本的拓扑关系？其基本含义是什么？在GIS中⽤拓扑有什么主要作⽤？8、什么是地理空间数据？有哪些类型，并简要说明。
9、地理信息系统的应⽤功能主要包括哪些⽅⾯，并简要说明。
10．地形图“都江堰”的编号是H48G024026，简要说明其编号的含义。
第三章空间数据结构1、空间实体可抽象为哪⼏种基本类型？它们在⽮量数据结构和栅格数据结构分别是如何表⽰的？2、叙述四种栅格数据存储的压缩编码⽅法。
3、试写出⽮量和栅格数据结构的模式，并列表⽐较其优缺点。
4、叙述由⽮量数据向栅格数据的转换的⽅法。
5、叙述由栅格数据向⽮量数据的转换的⽅法。
6、简述栅格到⽮量数据转换细化处理的两种基本⽅法。
7、解释：地理空间、栅格数据、⽮量数据、空间数据结构8、费尔曼链码的含义是什么？如何取值？9、游程编码的含义是什么？有哪2种⽅式？10、块码给栅格数据编码的⽅式是什么？11、四叉树编码的基本思想是什么？12、⽮量数据的获取⽅式有哪些？13、DIME编码什么？有何特点？14、⽮量数据结构有何优点？15、栅格数据结构有何优点？第四章空间数据库1、数据库系统包括哪⼏部分，各部分的主要作⽤是什么？2、数据库有何主要特点？3、数据库的系统结构有哪⼏个层次？4、数据库管理系统有什么主要功能？5、数据库管理系统程序由哪⼏部分组成？6、什么是数据库的数据模型？什么是传统的数据模型？7、传统的数据模型有何特点？8、解释：数据库、空间数据库、客体、对象、类、超类、⼦类、消息9、传统数据库系统的数据模型有哪些，各有什么优缺点？10、⾯向对象的数据模型有何优点？11、⾯向对象的数据模型的实现⽅法主要有哪些？12、地理信息系统数据库有什么主要特点？13、地理信息系统数据库有哪⼏种主要管理⽅法，各有何特点？14、什么是数据模型？数据库技术中采⽤的数据模型有哪些？15、地理信息系统空间数据库的组织⽅式主要采⽤哪些数据模型？第五章空间数据采集与处理1、空间数据采集⽅法有哪些？它们分别适合采集什么样的数据？2、说说在数字化中属性数据采集的原则和⽅法？3、为什么要对数字化地图进⾏编辑与处理后才能⼊GIS数据库？4、GIS数据精度可以从哪⼏个⽅⾯进⾏评价？并解释。
简述空间数据的采集与处理的基本流程
简述空间数据的采集与处理的基本流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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如何进行地理空间数据采集与处理
如何进行地理空间数据采集与处理地理空间数据采集与处理地理空间数据是指关于地球表面和地球上空人类活动与自然现象的有关数据。
随着科技的发展和应用的普及，通过各种传感器和仪器，我们可以获取海量的地理空间数据。
然而，这些数据本身是杂乱无章的，如果没有良好的采集和处理方法，数据的分析和应用价值将大打折扣。
因此，地理空间数据的采集与处理非常重要。
一、地理空间数据的采集地理空间数据的采集可以通过多种方式进行，如卫星遥感、地面测量和人工填表等。
其中，卫星遥感是目前最为常用且效果最好的采集手段之一。
卫星遥感利用人造卫星对地球表面进行监测和拍摄，可以获取高质量的地理影像和其他传感器数据。
地面测量是一种传统的地理空间数据采集方法，在进行地理测绘和地形建模时非常重要。
传统的地面测量方法包括全站仪、测量仪器和定位设备等。
借助这些设备，可以对地表的高程、空间位置和形态等进行测量，得到准确的地理空间数据。
另外，人工填表也是一种常见的地理空间数据采集方式，特别适用于对人类活动进行调查和统计。
例如，人口普查经常通过人工填表的方式收集人口相关数据，以供后续分析和决策使用。
二、地理空间数据的处理地理空间数据的处理是指对采集到的原始数据进行过滤、整理、分析和再加工，以获取更有用的信息。
数据处理通常包括数据清洗、空间分析和地理建模等步骤。
数据清洗是指对采集到的数据进行预处理，去除干扰和错误数据，保证数据的准确性和完整性。
在数据清洗过程中，可以运用各种统计方法和算法，如插值和滤波等，对数据进行校正和平滑处理，以提高数据质量。
空间分析是地理空间数据处理的核心环节，通过对数据进行统计、计算和比较，可以揭示数据之间的关联性和空间规律。
例如，通过空间分析可以找出地表的热点分布、趋势和模式等，对于地理规划和资源管理具有重要意义。
地理建模是指通过对采集到的地理空间数据进行建模和模拟，以模拟和预测现实世界的地理过程和场景。
地理建模可以分为静态建模和动态建模两种形式。
第五章空间数据处理
理地 理 信 息 系 统 原
GIS
第五章 空间数据的处理 §5-1 图形编辑
4、图形编辑的数据组织—空间索引
为加速检索，需要分层建索引，主要方法有格网索引和四叉树索引。 1）格网索引
a、每个要素在一个或多个网格中 b、每个网格可含多个要素 c、要素不真正被网格分割 ，
空间索引
要求系统能将有错误或不正确的拓扑关系的点、线和面用不同的颜色和符号表 示出来，以便于人工检查和修改。
数据清理则是用自动的方法清除空间数据的错误.
GIS
例如给定一个结点吻合的容差使该容差范围内的结点自动吻合在一起，并建 立拓扑关系。给定悬挂弧段容差，将小于该容差的短弧自动删除。在Arc/info中 用Data Clean 命令，在Geostar中选择整体结点匹配菜单。
jk jk
2）移动一个顶点
移动顶点只涉及某个点的坐标，不涉及拓扑关系的 维护，较简单。
3）删除一段弧段
L1
L3 ab
复杂，先要把原来的弧段打断,存储上原来的弧段实 L2 际被删除，拓扑关系需要调整和变化.
第五章 空间数据的处理 §5-1 图形编辑
理地 理 信 息 系 统 原
3、数据检查与清理
数据检查指拓扑关系的检查，结点是否匹配，是否存在悬挂弧段，多边形是 否封闭，是否有假结点。
要进行编辑，称为结点与线的吻合。
E
C
编辑的方法：
A、 结点移动，将结点移动到线目标上。
B、 使用线段求交；
C、 自动编辑，在给定容差内，自动求交并吻合 在一起。
D
A
无结点
需要考虑两种情况
A、 要求坐标一致，但不建立拓扑关系；如 高架桥（不需打断，直接移动） B、 不仅坐标一致，且要建立拓扑关系；如 道路交叉口（需要打断）
测绘技术中的地理空间数据采集与管理
测绘技术中的地理空间数据采集与管理地理空间数据是现代测绘技术中至关重要的一部分，它包括了地理信息、地图数据等。
地理空间数据的采集与管理是测绘技术中的核心环节，对于现代社会的各个领域都具有重要的意义。
一、地理空间数据采集的方法与工具地理空间数据的采集可以通过多种方式进行。
一种常见的方法是使用卫星遥感技术，通过卫星对地球表面进行影像获取，可以得到大范围的地理空间数据。
这种方法的优点是获取的数据范围广，但缺点是精度可能相对较低。
另一种常见的方法是使用航空摄影测量技术，通过飞机或无人机进行影像拍摄，可以获取高分辨率的地理空间数据。
这种方法的优点是精度较高，但需要较大的设备和人力投入。
此外，地理空间数据的采集还可以通过地面测量技术进行。
例如，使用全站仪可以获取点位信息，配合差分GPS技术可以精确控制控制点的坐标。
激光雷达技术可以获取三维点云数据，用于建立数字地图模型。
这些地面测量技术在工程测量、城市规划等领域都得到了广泛的应用。
地理空间数据采集的工具也随着科技的进步不断更新。
除了传统的测量仪器，现在还可以使用智能手机进行地理空间数据采集。
许多手机上装有GPS定位系统和加速度计等传感器，可以获取位置信息和运动轨迹。
通过手机应用程序，用户可以方便地记录和管理地理空间数据。
二、地理空间数据采集与管理的挑战地理空间数据采集与管理面临着一些挑战。
首先，数据的采集过程需要高度的专业知识和技能。
测绘工作者需要具备熟练的仪器操作技能和地理空间数据处理能力。
同时，数据的采集过程往往需要在户外进行，在条件不利的自然环境中操作，具有一定的风险。
其次，地理空间数据的管理也是一个复杂的过程。
随着数据量的增加，如何对数据进行组织、存储和共享成为了一个重要的问题。
此外，地理空间数据涉及到隐私和安全等方面的问题，需要采取相应的措施来保护数据的安全和隐私。
另外，地理空间数据的质量问题也是需要关注的。
地理空间数据的质量直接影响到测绘结果的准确性和可靠性。
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属性数据的编码——编码原则
系统性和科学性：满足所涉及学科的科学分类方法 ，能反映出同一类型中不同的级别特点。 一致性：对代码所定义的同一专业名词、术语必须 是唯一的。 标准化和通用性：有国家或行业标准的要按标准进 行，没有标准的必须考虑在有可能的条件下实现标 准化。 简捷性：在满足国家标准的前提下、每一种编码应 该是以最小的数据量载负最大的信息量。 可扩展性：编码的设置应留有扩展的余地，避免新 对象的出现而使原编码系统失效、造成编码错乱现 象。
地形图的纠正
四点纠正法：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。 逐网格纠正法：是在四点纠正法不能满足精 度要求的情况下采用的。这种方法和四点纠 正法的不同点就在于采样点数目的不同，它 是逐方里网进行的，也就是说，对每一个方 里网，都要采点。
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，要先采源点（影像），后采目
标点（地形图）。选点时，要注意选点的均 匀分布，点不能太多。
遥感影象纠正选点示例
数据格式的转换
土地利用类型
7
耕地
71
园地
72
林地
73
牧草地
74
居民点及公矿用地 交通用地
75 75
水域
76
未利用地
77
有林地
731
灌木地
732
疏林地
733
未成林林地
734
迹地
735
针叶树疏林地
7331
阔叶树疏林地
7332
属性数据的编码——编码方法 (3)
多源分类编码法
– 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。 – 这种编码方法一般具有较大的信息载量，有 利于对空间信息的综合分析。
第五章 空间数据采集与处理
数据源种类
空间数据采集
空间数据编辑与处理
图形数据和属性数据的连接
图形数据质量及精度分析
思考与练习
数据在GIS中的地位
硬件∶软件∶数据 = 1∶2 ∶7
汽油
数据
数据采集任务
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。
属性数据的编码——编码内容
登记部分：用来标识属性数据的序号，可
以是简单的连续编号，也可划分不同层次 进行顺序编码；
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；
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。
属性数据的编码——编码方法 (1)
误差消除检查方法（2）
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。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。
图象纠正
主要指通过扫描得到的地形图和遥感影象。 纠正原因 地图变形(均匀变形、非均匀变形） 数字化中的位置移动 遥感影像本身存在几何变形 投影方式不同 分幅扫描 实质 建立纠正图象与标准地图的一一对应关系 变换方法 精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方变换等 近似方法：橡皮板变换 纠正步骤 纠正点—数据采集—函数建立—逐点或网格纠正
图形数据的采集
空间数据采集方法
– 手扶跟踪数字化仪采集 – 摄影测量数字化采集 – 扫描跟踪数字化采集 – 外业实地采集
选择采集方法的依据是如何应用图形数
据，图形数据类型，现有设备状况，现 有人力、物力、财力状况等。
图形数据的采集——数字化设备
数字化设备：数字化仪、扫描仪、摄影测量设备 特 点：范围大，速度快 使 用 范 围：大面积GIS数据采集、资源普查等
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
§1 数据源种类
图形图像数据 文字数据
图形图像数据： 地图 第一手数据 第二手数据 工程图 平板测量数据 规划图 工程测量数据 地图 笔记 照片 航空、遥感相片 非电子数据 专题地图 航空与遥感影像等 人口普查 统计图表 社会经济调查 文字数据： 各种统计资料 调查报告 全站仪、GPS数据 文件 已建各种数据库 地球物理、地球化学 电子数据 统计数据 GIS数据 遥感数据 实验数据 野外调查的原始记录 等
多边形不闭合 裂缝 交叉 属性错误等等
误差修正一般过程
设定容许值 连接接点 重建拓扑关系
边界匹配
不同图幅的连接 自动、手工
数 字 化
边 界 调 整
误差消除检查方法（1）
1、叠合比较法：是空间数据数字化正确
与否的最佳检核方法，如果数字化的范围 比较大，分块数字化时，除检核一幅(块) 图内的差错外还应检核已存入计算机的其 它图幅的接边情况； 2、目视检查法：指在屏幕上用目视检查 的方法，检查一些明显的数字化误差与错 误，包括线段过长或过短、多边形的重叠 和裂口、线段的断裂等；
验数据与野外调查的原始记录等，如人口 数据、经济数据、土壤成份、环境数据。
对于要输入属性库的属性数据，通过键盘
直接键入或文件、表格、数据库导入。
对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中
的属性数据，则必须进行编码输入。
国家资源与环境信
息系统规范在“专 业数据分类和数据 项目建议总表”中 ，将数据分为社会 环境、自然环境和 资源与能源三大类 共14小项，并规定 了每项数据的内容 及基本数据来源。
数字化仪
扫描仪
数字摄影测量工作站
图形数据的采集——
手扶跟踪数字化仪采集
通向计算机接口
叉丝 按扭
游标 电磁感应板
图形数据的采集——野外测量
野外测量：经纬仪、全站仪、GPS、移动测绘系统 特 点：精度高、效率较低 适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新
主要数据采集方法—数据交换
GIS A 内部文件 数据交换文件 GIS A GIS B 外部文件 内部文件 GIS B 外部文件
简化数据记录 节约存储量
数据概化
比例尺变换 精度减少 矢量：更少的点、线、面 栅格：重采样（小格网到大格网）
例：地图综合（矢量数据概化）
例：栅格数据重采样
MMU：最小制图单位
1MMU = 9公顷
1MMU = 1公顷
地图投影转换
当系统使用的数据取自不同地图投影的
图幅时，需要将一种投影的数字化数据
转换为所需要投影的坐标数据。
图象解译
图像解译：从图像中提取有用信息的过程。
RS影象的信息进入GIS空间数据库的方法。
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由系统的功能
所确定，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。
GIS的数据来源—特点
GIS 空间数据 地图 存储介质、现势性、投影转换
§3 空间数据的编辑与处理
误差或错误的检查与编辑 图象纠正 数据格式的转换 地图投影转换 图象解译 图幅拼接
误差或错误的检查与编辑
通过矢量数字化或扫描数字化所获取的
原始空间数据，都不可避免的存在着错 误或误差，属性数据在建库输入时，也 难免会存在错误，所以，对图形数据和 属性数据进行一定的检查、编辑是很有 必要的。
不同数据介质之间的转换：即将各种不同
的源材料信息如地图、照片、各种文字及 表格转为计算机可以兼容的格式，主要采 用数字化、扫描、键盘输入等方式；
数据结构之间的转换：数据结构之间的转
化又包括同一数据结构不同组织形式间的 转换和不同数据结构间的转换。
同一数据结构不同组织形式间的转换包
括不同栅格记录形式之间的转换和不同 矢量结构象清单 – 制定对象分类、分级原则和指标将制图对象 进行分类、分级
– 拟定分类代码系统
– 设定代码及其格式，设定代码使用的字符和 数字、码位长度、码位分配等 – 建立代码和编码对象的对照表
属性数据的编码——编码方法 (2)
层次分类编码法
–按照分类对象的从属和层次关系为排列顺序 的一种代码，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。
GIS A
数据交换标准
Open GIS
Internet / Intranet
数据内容与相应设备
地图
地面测量数据 航空、遥感 统计资料 数字数据 多媒体
坐标几何
扫描仪
数字化仪 编辑处理 摄影测量 数据交换 键盘 空间 数据库
数据采集方案
随机采样
系统采样
系统随机采样
可变系统采样
蔟聚采样
断面采样
等高线采样
多媒体，辅助 GIS空间分析 和查询
地面测量
遥感、航空影象和数据 分辨率、变形规律、纠正、解译特征
统计数据
数字数据 格式、精度
§2 空间数据采集
流程 属性数据的采集 图形数据的采集
空间数据采集——流程
评价 计划 调查