第二章 空间数据获取
第二章 空间数据的表达和管理——矢量(3)
可利用测量仪器自动记录测量成果(常称为电子手薄)， 然后转到地理数据库中。 2) 由栅格数据转换获得 利用栅格数据矢量化技术，把栅格数据转换为矢量数
据。
3) 跟踪数字化 用跟踪数字化的方法，把地图变成离散的矢量数据。
矢量数据结构的特点
用离散的点描述空间对象与特征，定位明 显，属性隐含。 用拓扑关系描述空间对象之间的关系。 面向目标操作，精度高，数据冗余度小。 与遥感等图象数据难以结合。 输出图形质量好，精度高。
+ 有关属性、其它属性
矢量数据结构中的属性表达
属性特征类型
– 类别特征：是什么 – 说明信息：同类目标的不同特征 属性特征表达 – 类别特征：类型编码 – 说明信息：属性数据结构和表格 属性表的内容取决于用户 图形数据和属性数据的连接通过目标识别符或内 部记录号实现。
属性表达
点状 对象
目标标识 地物编码 目标标识 控制点等级 目标标识 地物编码 坐 标 精度 坐 标串 关联的线目标 测量年限 测量单位 ……
特点：
属性隐含，定位明 显 坐标空间假定为连 续空间，能比栅格 模型更精确地定义 位置、长度和大小 。
2.3.1 基本概念
矢量数据结构编码的基本内容
矢量数据结构通过记录空间对象的坐标及空间关 系来表达空间对象的位置。
点：空间的一个坐标点；
线：多个点组成的弧段；
面：多个弧段组成的封闭多边形；
2.3 矢量数据模型
赵 姗 环境与水利学院
2010.09
第二章 空间数据的表达和管理
内容概览
第一节 空间数据的表达 第二节 栅格数据模型 第三节 矢量数据模型
2.3.1 基本概念 2.3.2 实体型矢量数据模型 2.3.3 拓扑型矢量数据模型 2.3.4 矢量数据组织 2.3.5 栅格、矢量数据模型比较
GIS数据处理与空间分析教程
GIS数据处理与空间分析教程引言：地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理空间数据与属性数据进行捆绑组织、存储、查询、分析、可视化并生成可输出图形报告的系统。
在各个领域，如城市规划、环境管理、资源分配、农业发展等都有广泛的应用。
本教程将就GIS数据处理与空间分析的相关内容进行深入的介绍和讲解。
第一章：GIS数据处理的基础知识GIS数据由地理空间数据和属性数据组成，地理空间数据包括点、线、面等地理要素。
在这一章节，我们将学习地图投影的基本知识，了解常见的地理坐标系和地图投影方式，并介绍GIS数据的各种数据格式，如Shapefile、GeoJSON等。
第二章：GIS数据获取与预处理本章节将介绍如何获取地理空间数据，包括地理信息系统数据和其他来源的数据。
我们将探讨如何使用GPS设备采集地理数据，并学习如何使用影像处理软件提取图像中的地理信息。
另外，还将涉及数据预处理的工作，如数据清洗、数据转换和数据拓扑校正等。
第三章：GIS数据管理与存储GIS数据管理与存储是GIS应用中关键的一环，本章节将重点介绍如何进行数据管理和数据存储。
我们将学习如何使用数据库管理系统（DBMS）对GIS数据进行组织和存储，并了解属性数据表的设计和建立。
此外，还将介绍如何维护和更新数据，以及数据备份和恢复的相关策略。
第四章：GIS空间分析基础在进行GIS空间分析之前，我们需要了解一些基础概念和方法。
本章节将介绍GIS空间分析的基本概念，如空间关系、空间查询和空间操作等。
我们还将学习常见的空间分析方法，如缓冲区分析、叠加分析和网格分析等，并通过具体案例来加深理解。
第五章：GIS空间分析进阶本章节将介绍一些进阶的GIS空间分析方法和技术，如网络分析、三维分析和时空分析等。
我们将详细讲解这些方法的原理和应用场景，并通过实际案例来展示如何使用这些方法进行空间分析。
第六章：GIS可视化和报告生成通过可视化和报告生成，我们可以有效地展示和传达GIS数据和分析结果。
《测绘学概论》课程笔记
《测绘学概论》课程笔记第一章：测绘学总论1.1 测绘学的基本概念测绘学是一门研究地球形状、大小、重力场、表面形态及其空间位置的科学。
它的主要任务是对地球表面进行测量，获取地球表面的空间信息，并对其进行处理、分析和应用。
测绘学的研究对象包括地球的形状、大小、重力场、表面形态等自然属性，以及人类活动产生的各种地理现象和空间信息。
1.2 测绘学的研究内容测绘学的研究内容主要包括以下几个方面：（1）大地测量学：研究地球的形状、大小和重力场，建立地球的数学模型，为各种测量提供基准。
（2）摄影测量学：利用航空或卫星摄影技术，获取地球表面的空间信息，并通过图像处理技术对其进行解析和应用。
（3）全球卫星导航定位技术：利用卫星导航系统，如GPS、GLONASS、北斗等，进行地球表面空间位置的测量和定位。
（4）遥感科学与技术：利用遥感技术，如卫星遥感、航空遥感等，获取地球表面和大气的物理、化学和生物信息，并进行处理和应用。
（5）地理信息系统：利用计算机技术，对地理空间信息进行采集、存储、管理、分析和可视化，为地理研究和决策提供支持。
1.3 测绘学的现代发展随着科技的发展，测绘学进入了一个新的发展阶段。
现代测绘技术主要包括卫星大地测量、数字摄影测量、激光扫描、遥感技术、地理信息系统等。
这些技术的发展，使得测绘工作更加高效、精确和全面，为地球科学、资源调查、环境保护、城市规划等领域提供了强大的支持。
1.4 测绘学的科学地位和作用测绘学在科学体系中占有重要地位，它是地球科学的基础学科之一，为其他学科提供了重要的数据支持。
同时，测绘学在国民经济和国防建设中发挥着重要作用，如土地管理、城市规划、环境监测、资源调查、灾害预警等，都离不开测绘学的支持。
第二章：大地测量学2.1 概述大地测量学是测绘学的一个重要分支，主要研究地球的形状、大小、重力场及其变化，建立地球的数学模型，为各种测量提供基准。
大地测量学具有广泛的应用，如地球科学研究、资源调查、环境保护、城市规划等。
第二章 GIS空间数据结构1
二、矢量数据的特点
三、矢量数据结构的类型
1、简单数据结构 空间数据按照以基本的空间对象(点、线或多边形)为单元 进行单独组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条 (Spaghetti)结构。
主要特点：
(1)数据按点、线或多边形为单元进行组织，数 据编排直观，数字化操作简单。 (2)每个多边形都以闭合线段存储，多边形的公 共边界被数字化两次和存储两次，造成数据 冗余和不一致。 (3)点、线和多边形有各自的坐标数据，但没有 拓扑数据，互相之间不关联。 (4)岛只作为一个单个图形，没有与外界多边形 的联系。
4、坐标系转换
x＝f1（L，B） y＝f2（L，B）
5、高程
指空间参考的高于或低于某基准平面的 垂直位置，主要用来提供地形信息。我国现 规定的高程基准面为“1985国家高程基准”， 比原“黄海平均海平面”高29mm。我国高程 的起算面是黄海平均海水面。1956年在青岛 设立了水准原点，称此为1956年黄海高程系。 1987年国家测绘局公布：中国的高程基准面 启用《1985国家高程基准》取代国务院1959 年批准启用的《黄海平均海水面》。《1985 国家高程基准》比《黄海平均海水面》上升 29毫米。
优、缺点
优点——文件结构简单，易于实现以多边形为单位的运 算和显示。 缺点—— (1)邻接多边形的公共边被数字化和存储两次(如图 2—19a中的7、8、9三个点)，由此会产生数据冗余和 边界不重合(由于数字化误差等因素造成)。 (2) 每个多边形自成体系，缺少有关邻域关系的信 息，难以进行邻域处理。如合并同类时要消除公共边。 (3) 不能解决“洞”或“岛”之类的多边形嵌套问 题，岛只作为单个的图形建造，没有与外包多边形的 联系。 （4）不易检查多边形边界的拓扑关系是否正确，如 无法判断有无不完整的多边形。
第二章 地球空间与空间数据基础
遥感图像及地图表示
五、地理信息的数字化表述
地理信息的数字化表述，就是使计算机能够识别 地理事物的形状。
Open GIS对地理空间的认识模型
九个抽象层次
尺度世界 （尺度语言）
项目世界 （project）
地理点列世界 （坐标几何）
地理空间世界 （GIS语言）
地理几何 特征世界
概念世界
现实世界
（自然语言） （基本语言）
地理要素 集合世界
地理要素 世界
GIS的三个抽象层次
现实世界 地理实体或者现象
概念世界
2
4
12 24
48
96 192
1
4
16 144 576 2304 9216 36864
1
4
36 144 576 2304 9216
第二节 地理空间坐标系与地图投影
地理空间坐标系的主要目的，是确定空间 实体在地理空间中的位置，最直接的方法是用 地理坐标（经度、纬度）和高程来表示。
地理坐标系——球面坐标系
地图投影
平面直角坐标系 （笛卡尔平面直角坐标系、欧几里德空间系）
一、在椭球面上表示点位置的坐标系统
（一）大地坐标系
大地坐标系是大地测 量中以参考椭球面为 基准面的坐标系。
根据不同的应用，域可以表示二维和三维地理 空间。
三、地图对地理空间的描述
地图上各种内容要素之间的关系，是按照 地图投影建立的数学规则，使地面上各点和地 图平面上的相应点保持一定的函数关系，从而 在地图上准确地表达地表空间各要素的关系和
第二章三维数据采集三维数据获取的...
GIS的基础及数据获取
五、空间数据元数据的标准
空间数据元数据的标准的建立是空间数据标准化的前提和保证。 目前空间数据元数据已有一些区域性和部门性的标准。 目前几个空间数据元数据的标准为：
元数据标准名 CSDGM地球空间数据元数据内容标准 GDDD数据库描述方法 CGSB空间数据库描述 CEN地学信息数据描述元数 DIF目录交换格式 ISO地理信息
第二章 GIS的基础及数据获取
2.1 地图简介 2.2 GIS工作的硬件配置 2.3 GIS工作的软件构成 2.4 GIS中的数据源 2.5 空间数据的质量及精度分析 2.6 地理信息的标准 2.7 空间元数据
第二章 GIS的基础及 数据获取
第一节 地图基础
一．地图的分类 二．地理空间坐标系 三．地图的投影 四．地形图的分幅和编号
投影面和球面的关系 圆锥投影 圆柱投影
方位投影
正轴
斜轴
横轴
几种投影方式展开图：
方位投影展开图
圆柱投影展开图 圆锥投影展开图
3、地图投影的选择
我国的主要用高斯--克吕格投影地图投影。（横轴等角墨卡托投 影） 72－136：13－23共11个投影带
4、高斯--克吕格投影
第二章 空间数据模型和空间数据结构
地理空间定位框架即大地测量控制，由平面控制网和
高程控制网组成； GIS的任何空间数据都必须纳入一个统一的空间参照系 中，以实现不同来源数据的融合、连接与统一。
湖北大学资源环境学院
6
中国的大地控制网
由平面控制网和高程控制网组成，控制点遍布全国各地。
平面控制网 :
按统一规范，由精确测定地理坐标的地面点组成，由 三角测量或导线测量完成，依精度不同，分为四等。
5 f 6
c
4
d
g
点 1 x1 2 x2 3 x3 4 x4 5 x5 6 x6
地图MAP及多边形实体I和II
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2.3.2.3 空间物理数据模型
• 解决如何把设计的空间逻辑数据模型在计 算机上实现，同时考虑效率。常常涉及到 索引文件的构建。
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2.3.3 时空数据模型
1）单重继承、多重继承；全部继承、部分继承；取 代继承、包含继承
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（四）面向对象数据模型的核心工具
公有域 私有域 保护域：
2）状态继承（数据）
数据 父类 函数 子类
实例
子类继承父类的数据结构，子类还可定义自己 新的数据结构。 子类任意使用父类的数据结构，有可能破坏封 装，若只能通过发送消息来使用父类的域，又可 能失去有效性，具体办法： 公有域：类可操作，实例也可操作。 私有域：只有类本身使用，用户不得访问。 保护域：子类可使用，继承使用，实例不能使用。
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湖北大学资源环境学院
陕西省泾阳县永乐镇北洪流村为 “1980西安坐标系” 大地坐标的 起算点——大地原点。
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高程控制网
空间数据案例式实验教程
空间数据案例式实验教程
本教程将通过一系列案例式实验，帮助读者快速掌握基于地理信息系统和遥感技术的空间数据处理和分析。
第一章：基础知识
介绍地理信息系统和遥感技术的基本概念和原理，包括常用的空间数据格式和处理软件。
第二章：数据获取
介绍如何获取遥感影像数据和地理信息数据，包括数据下载、数据格式转换和数据预处理。
第三章：数据可视化
介绍如何使用地图和图表等方式对空间数据进行可视化展示，包括数据绘制、标注和渲染。
第四章：数据处理
介绍如何使用空间分析工具对数据进行处理和分析，包括空间叠加、缓冲区分析和空间插值。
第五章：应用案例
以城市规划、农业生产和环境监测等领域为例，演示如何使用空间数据分析技术解决实际问题。
第六章：实验总结
总结本教程所涉及的空间数据处理和分析技术，为读者提供实际应用的参考。
本教程旨在为读者提供一个系统的空间数据处理和分析实验平
台，帮助读者快速掌握空间数据处理和分析的方法和技巧。
02空间数据表达2矢量与栅格数据
四、空间对象的栅格表达
面 线 点
四、空间对象的栅格表达
栅格数据的基本概念－－ －－获取方法 (一)栅格数据的基本概念－－获取方法
第二章 空间数据的表达
本章主要内容
空间参照系统与地图投影 空间现象及其表达 空间对象的矢量表达 空间对象的栅格表达 矢量与栅格数据的比较来自三、空间对象的矢量表达
本节主要内容 矢量数据定义 矢量数据获取方法 矢量数据结构类型 矢量数据表达—实体数据结构 矢量数据表达 实体数据结构 矢量数据表达—拓扑数据结构 矢量数据表达 拓扑数据结构 矢量数据表达— 矢量数据表达 属性数据表达与组织 矢量数据特点
三、空间对象的矢量表达
点: ( x ,y ) 线: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( xn , yn ) 面: ( x1 , y1 ) , (x2 , y2 ) , … , ( x1 , y1 )
独立编码 数据库
标识码
属性码
存储方法 点: 点号文件 点位字典 线: 点号串 面: 点号串
地物类型特征与制图属性 地物编码 地物名称 几何类型 制图颜色 制图符号编码 属性表明
三、空间对象的矢量表达
(七)矢量数据特点
用离散的点描述空间对象与特征， 用离散的点描述空间对象与特征，定位明 显，属性隐含 用拓扑关系描述空间对象之间的关系 面向目标操作，精度高， 面向目标操作，精度高，数据冗余度小 与遥感等图象数据难以结合 输出图形质量号， 输出图形质量号，精度高
第二章 地球空间与空间数据基础
1
第二章 地球空间与空间数据基础
2.1 地球空间、地理空间与地理空间描述
1.地球空间
地球空间是指靠近地球的、受太阳辐射变化直接影响的空间区域。
2.地理空间—GIS的主要研究对象
地理空间是地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域，主要涉及到 地球空间的表层部分。 地理空间是物质、能量、信息的数量及行为在地理范畴中的广延性存在形式。特指形态、 结构、过程、关系、功能的分布方式和分布格局同时在“暂时”时间的延续（抽象意义上 的静止态），讨论所表达出的“断片图景”。地理空间的研究是地理学的基本核心之一。
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认知制图，它可以发生在地图的空间行为过程中，也可以发生在地图 使用过程中。
所谓空间行为，是指人们把原先已经知道的(长期记忆)和新近获取的 信息结合起来后的决策过程的结果。地图的空间行为如利用地图进行 定向(导向)、环境觉察和环境记忆等行为。地理信息系统的功能表明， 人的认知制图能力是能够用计算机模拟的，当然这只是一种功能模拟， 模拟结果的正确程度完全取决于模拟模型和输入数据是否客观地、正 确地反映现实系统。
2
第二章 地球空间与空间数据基础
2.1 地球空间、地理空间与地理空间描述 3.地理空间抽象过程 客观世界的现象划分为5类： • 可精密观测的对象（如建筑物边界） • 受采样限制的自然对象（如矿体） • 受定义限制的自然对象（如植被覆盖率大小和范围） • 不规则的人为对象（如行政区、TIN、Voronoi多边形） • 规则的人为对象（栅格、立方体元）
20
第二章 地球空间与空间数据基础
3
第二章 地球空间与空间数据基础
2.1 地球空间、地理空间与地理空间描述 3.地理空间抽象过程 抽象：从具体事物抽出、概括出它们共同的方面、本质属性与 关系等，而将个别的、非本质的方面、属性与关系舍弃，这种 思维过程，称为抽象。 • 为什么要对地理空间抽象？
第2章 地理空间数据及其获取与处理
GIS空间数据的质量
四、 GIS数据的主要误差类型
2、源于自然变量或原始量测值的误差
（1）遥感数据：摄影平台、传感器的结构及稳定性、信号 数字化、光电转换、分辩率等。 （2）测量数据：人差(对中误差、读数误差、平分误差等)、 仪差(仪器不完善、缺乏校验、未作改正等)、环境影响(气 压、温度、磁场、信号干扰、风、照明度等)。 （3）属性数据：属性数据的录入、数据库的操作等。 （4）GPS数据：发射信号的精度、接收机精度等。 （5）制图：控制点精度，编绘、制图综合等的精度。 （6）数字化精度：纸张变形、数字化仪精度、数字化方式 （点、串）、采样点密度、要素的图上宽度等。
GIS空间数据的质量
二、GIS数据质量研究的意义
地理信息系统中的数据质量问题是一个 关系到数据可靠性和系统可信性的重要问题， 与GIS系统的成败密切相关。
GIS数据质量
决定
数据可靠性 系统可信性 决策成败
GIS空间数据的质量
四、 GIS数据的主要误差类型
1、明显误差
（1）数据年龄：大多数GIS使用已有的数据，而这种 数据往往是过时的。使用的数据逾旧，出现误差的可能 性就逾大。 （2）地图比例尺：地图比例尺越大，表示的内容越详 尽，一般来讲，精度也越高。但是在GIS存储时，比例 尺越大，占据的存储空间也越大。因此，地图比例尺的 选择取决于GIS的应用。 （3）观测值的密度及其分布模式：在建立数字地面模 型时，内插误差较量测误差要大得多。有两个因素可影 响其精度，即观测值的密度及其分布模式。
4）网络环境下空间数据共享困难。
GIS空间元数据
一、空间元数据概述
2、空间元数据的定义
Metadata译为元数据、描述数据、诠释数据等。 元数据——关于数据的数据或关于信息的信息。 空间元数据——关于地理相关数据和信息资源的描述 性信息。其主要是说明数据内容、质量、条件、状态或其 它特征的背景信息。目的是使人们有效地定位、评价、比 较、获取和使用相关地理数据。
第二章GIS的数据获取与处理
• 地图坐标系统的建立
• 由投影几何特征建立平面直角坐标系; • 自行规定坐标系(原点/横、纵轴).
• 大中比例尺地形图坐标系
• 1：50万为高斯－克吕格投影； • 中央经线和赤道投影后互为垂直的直线，
作为直角坐标轴； • 两种坐标网格：经纬网和公里网
地图投影的基本原理
• 一、地图投影的基本分类 • 1、根据投影面及其与球面相关位置的分类 • 2、根据投影变形性质的分类 • 3、根据投影探求的方法的分类
（3）数字化仪的其他输入功能 数字化仪主要以矢量数据形式输入各类实体的图形数据。除矢量数
据外数字化仪与适当程序配合允许操作员在数字化仪选择的位置输入文 本和特殊符号。
（4）矢量到栅格数据的转换 用适当的程序就可以实现矢量数据转换成任何一种分辨率的栅格数
据形式。当然，矢量到栅格的转换会不可避免地引起信息损失。
返回
1.数字化的方法与步骤
• 确定数字化路线; • 地图预处理; • 设置好数字化设备.
返回
2.手扶跟踪数字化
1)数字化过程: 2)数字化方式:流方式；点方式； 3)数字化仪的其它输入功能：定位文本；栅
格数据； 4)矢量到栅格数据的转换 5)数字化的精度：仪器分辨能力；数字化方
式；经验
返回
2.手扶跟踪数字化-数字化过程:
例尺，确定数字化范围，即用鼠标将左下角和右上角数字化，这两个点 确定的长方形范围内的所有后继数字化都不必键入任何坐标值且能自动 调整比例尺。
（2）数字化方式 数字化有两种基本方式：流方式和点方式。
流方式：等时间间隔或等距离间隔自动记录坐标。 缺点：如果操作员未按希望的移动速率工作就会记录过多的坐标， 后继处理必须删除多余坐标。等距离记录点则不能正确的数字化尖锐的 弯曲顶点，常常切割这类弯曲部分，误差较大。 点方式：操作员能选择最有利于表现曲线特征也使面积误差最小的 那些点位进行数字化。 缺点：每一个记录坐标的点位上，操作员都必须按键来告诉计算机 “记录该点坐标”。
第二章-2 空间数据结构的类型
“外壳”； ③没有任何点在三角形的外接圆内部，反之，
如果一个三角网满足此条件，那么它就是 Delaunay三角网；
④如果将三角网中的每个三角形的最小角进行 升序排列，则Delaunay三角网的排列得到的数值 最大，从这个意义上说， Delaunay三角网是 “最接近于规则化”的三角网。（等边三角形）
▪ TIN
它角 连 多从
） 。
被 称 为
形 网 是
形 成 的
边 形 中
左 图 中
狄泰 一 各可
洛森 个 已以
尼多 三 知看
三边 角 点出
角 网 （
形 的 对 偶 图
形 网 ， 该 三
)
(
参 考 点
相
来 ， 将 泰 森
D-
，
▪ 用迪洛尼三角网构建泰森多边形
▪ 给定一个D-TIN，对于它的所有内边，连接共 有每条内边的两个三角形的外接圆的圆心，即构 成该TIN的平面点集Voronoi图。 （1）首先构建离散平面点集的D-TIN； （2）然后求取各三角形的外接圆心； （3）对每一个离散点，按顺时针或逆时针方 向连接与其关联的三角形的外接圆心，即得到该 离散点的泰森多边形；
▪
②手扶跟踪数字化法；
▪
③数据结构转换法。
2.3.2 矢量数据结构
矢量数据结构分为以下几种主要类型 ▪ 简单数据结构 ▪ 拓扑数据结构 ▪ 曲面数据结构
1）简单数据结构 a.面条（Spaghetti方式）在简单数据结构中，空间数据按 照以基本的空间对象（点、线、多边形）为单位进行单独 组织，不含有拓扑关系数据，最典型的是面条（Spaghetti 方式）
土地信息系统知识点汇总
土地信息系统知识点汇总第一章1 .信息与数据信息是一个抽象的概念，是客观世界事物的特征及诸事物之间相互关系的一种抽象反应。
数据（data）是为了满足处理，传播的需要，通过文字、数字、符号、图形、图像和声音等多种可以识别的符号或介质表示或者记录事件、事物、现象等的内容、数量或特征的信息载体。
2 .土地信息特征空间特征：土地属于空间信息，其空间位置的识别是和数据联系在一起的，这是土地信息区别与其他类型信息的最显著的标志。
多维特征：在二维空间的基础上，土地信息还具有多维的属性特征，对应的土地数据有时又称为非空间数据，是描述特定空间目标的自然、经济或社会特征的定性或定量指标。
时变特征：地球自身和人类活动使得土地系统一直处于动态变化之中，因此土地信息时序变化的特征如周期性变化，波动性变化十分明显。
3 .土地信息系统的基本构成土地信息系统的基本构成要素包括硬件设备、计算集软件设备、数据和用户。
4 .土地信息系统的主要功能与其他应用软件一样，土地信息系统一般包括数据输入，预处理，数据库管理，数据处理，产品输出，以及用户接口等等。
土地信息系统采集、管理土地数据，分析和输出土地数据的主要功能如下：1）数据采集、检验与编辑。
2）数据格式化、转换、概化。
3）数据存储与组织。
4）查询、统计与计算。
5）空间决策分析。
6）信息显示与输出。
第二章1地球椭球体大地水准面是一个假想的与处于流体静力平衡状态的海洋面重合，并延申扩展到大陆内部形成的不规则的闭合曲面。
大地水准面是一个重力等位面。
测量上把与大地水准面符合的最理想的旋转椭球体叫地球椭球体。
2 .参考椭球体参考椭球体是一个数学定义上的地球表面，就是一种具有几何参数的地球椭球，通常以参考椭球体的长半轴a、短半轴b和扁率阿尔法来表示地球的形状和大小。
我国在1952年以前采用的是还福特椭球体，从1953年起改用克拉索夫斯基（北京1954坐标系），1978年决定采用1975年第十六届国际大地测量以及地球物理联合会推荐的新球体，称为GRS （1975）,并以此建立了我国独立的大地坐标系（西安1980坐标系）。
数据采集技术规范V
电网GIS空间信息服务平台河北省电网GIS数据采集技术方案二〇一一年八月目录1、项目概述..................................................................................................................................2、现有资料分析..........................................................................................................................2.1基础控制资料..................................................................................................................2.2已有资料..........................................................................................................................3、项目主要内容..........................................................................................................................3.1基础地理信息数据获取..................................................................................................3.2电网设备空间数据采集..................................................................................................4、主要技术指标..........................................................................................................................4.1作业技术依据..................................................................................................................4.2平面及高程基准..............................................................................................................4.3数据格式..........................................................................................................................4.4分幅编号..........................................................................................................................4.5数据取位..........................................................................................................................5、硬件和软件配置......................................................................................................................5.1硬件配置..........................................................................................................................5.2软件配置.......................................................................................................................... 第二章电网设备空间数据采集............................................................................................................1、精度要求..................................................................................................................................2、电网设备空间数据采集内容..................................................................................................2.1公共设施数据采集..........................................................................................................2.2发电数据采集..................................................................................................................2.3输电数据采集..................................................................................................................2.4变电数据采集..................................................................................................................2.5配电数据采集..................................................................................................................2.6用电数据采集..................................................................................................................3、电网设备空间数据采集方案..................................................................................................3.1资料准备..........................................................................................................................3.2作业方法及流程..............................................................................................................第一章概述1、项目概述按照国家电网的要求，河北省列入了国家电网GIS平台建设的第一阶段建设的试点省网，河北省公司选择了衡水市作为试点样本，并对推广单位进行GIS平台建设工作。
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加工后的数据
地图 专题地图 统计图表
非电子数据
电子数据
已建各种数据库 GIS数据
数据内容与相应设备
摄影测量 数据交换 键盘
统计资料
数字数据
空间 数据库
多媒体
野外数据采集
1）平板仪（经纬仪）测量
如右图所示,设在地面上有A、O、 B 三点,在O点安置一块图板,并使其 水平，平板上铺上一张图纸,在纸上 绘出o点,使o点与地面O点处于同一 铅垂线上。设想通过OA、OB两方 向各作竖直面,该两竖直面与图板的 交线oa′与ob′的水平角就表示了地 面直线OA、OB的水平角。如再测 得OA、OB的水平距离,并按测图的 比例尺,分别在oa′、ob′上截取a、b 两点,则图上a、b、o三点构成的图 形与地面A、B、O三点所构成的图 形为对应各边相平行的相似图形。 这便是平板仪测图的原理。
空间数据的内容
4）地物的属性数据
对描述空间实体的数量、质量、等级等特征的数据 包含两层含义 是什么？即它属于那一类地物 实体特征的详细描述信息，如：公路的描述信息 包括公路名称、等级、宽度、路面材料、车道数、 建设年代、路面状况等 属性数据往往以表格的形式存在，但可以以可视化 方式描述属性数据，如道路宽度、颜色可以反映道 路的不同等级、饼图反映不同属性值之间的比例 属性数据的数据采集工作量往往很大，如地籍信息
2）扫描数字化
扫描数字化方法使用的仪器是扫描仪，它的作用是：将 纸质地图转换成数字栅格图象 关键是图形定向：原理与手扶跟踪数字化相同 特点是：自动化程度较高、精度受扫描仪分辨率的限制、 劳动强度小 工作流程：扫描数字化基本步骤：纸质地图，扫描转化， 拼接子图块，几何校正，屏幕跟踪矢量化，矢量图合成 接边，矢量图编辑，存入空间数据库。
摄影测量
1）摄影测量学(Photogrammetry） 概念：对研究的对象进行摄影，根据所获得的构像信 息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所 摄对象的本质提供各种资料的一门学科 研究内容 获取被研究物体的影像 单张或多张像片处理的理论、方法、设备和技术 如何用图形、图像或数字形式将所测得的成果表 示出来 任务 测制各种比例尺的地形图 建立地形数据库，为各种GIS提供基础数据
属性数据采集 栅格数据的建立
栅格数据编码
矢量数据获取
矢量数据组织 矢量数据编码
矢量数据获取
矢栅结构比较
栅格数据的获取
矢栅结构选择 相互转换算法
空间数据概述
空间数据是GIS的血液，实际上整个GIS都是围绕空间数 据的采集、加工、组织、存储、分析、可视化这几个方 面展开的 空间数据的获取手段、生产工艺、数据质量都会直接影 响到GIS的成本、效率和应用潜力 数据采集方法有 野外数据采集（平板仪、经纬仪、全站仪、GPS等） 手工数据输入法（各种调查统计数据） 地图数字化（手扶跟踪、扫描数字化等） 摄影测量与遥感 其它系统的数据转换（公共的数据接口与转换标准）
空间数据的内容
1）数字线划图（DLG）
DLG是现有地形图上基础地理要素的矢量数 据集（用点、线、面坐标来描述地理要素的位 置和形状），且保存地理要素间空间关系和相 关的属性信息
特点： 基于实体的数据(对实体抽象的数据，将 实体抽象为点线面) 拓扑关系复杂 用抽象图形（符号、颜色、宽度）表达空 间实体的特性
X i a 0 a1 xi a2 yi
Yi b0 b1 xi b2 yi
数字化仪的工作方式有：点方式、流方式两种 点方式：按一下键，就将十字丝交点的坐标送入计 算机； 流方式：按特定的时间间隔或距离间隔，连续向计 算机发送十字丝交点的坐标 手扶跟踪数字化缺点：几何精度较低、速度较慢，且劳 动强度大、易疲劳
空间数据概述
GIS数据采集的方法是根据已有的数据源形式， 现有设备条件、人和财力状况来选定 本讲主要介绍空间数据源及其获取方法、空间 数据质量问题
汽油
数据
GIS中数据费用比例 硬件∶软件∶数据 = 1∶2 ∶7
空间数据概述
空间数据的内容 空间数据的基本特征 空间数据测量的尺度和精度 数据来源
空间数据测量的尺度和精度
定量描述
包括空间对象的图形、属性两个方面 图形：指空间坐标 测量的尺度取决于采样点的取舍和测量坐标的精度 比例尺决定空间数据的密度、坐标精度或影像数据 的分辨率，例如 公路在大比例尺中看成是面状地物、坐标精确 到厘米 在小比例中视为线，坐标精确到分米或米 属性：指属性项的量化值，如 土壤的酸碱度、某职工的工资，统计调查数据
空间数据的特征
时间特征
空间数据总是在特定的时间或时间段内采集得到或 计算得到的 当数据考虑时间特征时就成为时态数据，如 地籍数据就具有非常明显的时间特征 城镇规划前后的地表信息发生变化 GIS建设应该考虑数据更新问题
空间数据测量的尺度和精度
空间对象描述包括两个方面：定性和定量描述 定性描述 对空间对象的鉴别、分类和命名 主要表现在属性方面，例如 分类代码（土地利用类型、植被类型等） 数值类型：以一定的数值作为类型标识，不代 表对象量化程度 不同应用领域的空间对象描述详细程度不同 土地利用类型分类、基础地理信息代码的详细 程度随空间数据库比例尺的不同而异
空间数据的内容
2）影像数据（Image Data）
包括遥感影像和航空影像，彩色图或者灰度 图均可 特点： 基于栅格表示的模型 直观而详细记录地表自然现象 数据源丰富 生产效率高
空间数据的内容
3）数字高程模型（DEM）
DEM是在高斯投影平面上规则格网点或三角网点 平面坐标（x，y）及其高程（z）的数据集 用来表示地表的高程信息
遥感图像
1）遥感（Remote Sensing）的定义
从广义上说，泛指一切无接触的远距离探测， 包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波） 等的探测 从狭义上说，遥感是借助对电磁波敏感的仪器 ， 从远处（不与探测目标相接触）记录目标物对 电磁波的辐射、反射、散射等信息，通过分析， 揭示出目标物的特征性质及其变化的综合性探 测技术
控制部分：包括位于科罗拉多州科罗拉多泉的猎 鹰空军基地的主控制站，和位于猎鹰空军基地、 太平洋上的夏威夷、阿松森岛、印度洋上的 Diego Garcia环礁、以及在南太平洋上的夸贾林 环礁的监测站网，这些站网的任务是监测GPS卫 星。控制部分预报每颗GPS卫星轨道和原子钟的 工作状态，并上行到GPS卫星，再传输到用户的 GPS接收机 用户部分：包括军事人员和民间用户接收GPS信 号的设备
空间数据的特征
空间特征 是GIS所独有的数据类型 在地理坐标框架下，刻画空间对象的位置、形状和 大小等几何特征 表示方法： 绝对描述—坐标（直角坐标、经纬度） 相对描述—空间拓扑关系（邻接、连接、方位） 专题特征 除空间特征、时间特征外的其它特征，如 地形坡度、坡向、某地的年降雨量、土壤的酸碱 度、土地覆盖类型、人口密度、交通流量、空气 污染程度等 专题特征用于制作专题图或专题信息系统
基础地图 存储介质、现势性、投影转换 多媒体 辅助GIS空间分 析和查询
GIS 空间数据
其它系统的 数字形式数据
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 调查统计数据 与 法律文档数据
数据来源
2）GIS数据来源分类
原始数据
平板测量、工程测量数据 航空、遥感像片 人口普查 社会经济调查 各种统计资料 全站仪、GPS数据 地球物理、地球化学 遥感数据
Principle and Application of Geographic Information System
第二章 空间数据获取
第二章 空间数据获取
G I S 的 数 据 源 GIS数据源的分类 空间数据采集的任务 数据源与相应设备
空间数据概述
采集前的准备 几何数据的采集
数据采集方法
基 本 概 念 图 形 表 示
空间数据的内容
GIS数据可以概括为四类
数字线划图（DLG,Digital Line Graph） 数字影像数据（DOM,Digital Orthograph Map） 数字高程模型（DEM,Digital Elevation Model） 地物的属性数据（Attribute Data）
屏幕跟踪矢量化流程：
准备扫描图像
栅格图像配准
新建数字化图层 选择投影和单位
屏幕跟踪矢量化地图
输入控制点
编辑控制点
3）数字化编辑处理
任务：
改正数字化过程中的错误或误差
维护采集对象拓扑关系的一致性（包括逻辑、 几何） 进行图幅接边
数字化误差常见误差类型
图幅接边误差
摄影测量
由于航空图像和卫星图像的原始数据存在着一定 的几何变形，这种几何变形是由各种各样的系统 误差和非系统误差引起的，诸如相机和传感器的 旋转、地形的起伏、地球的曲率、扫描误差和量 测误差等。如果在没有经过校正处理的图像上直 接进行量测，所获取的空间信息是不可靠的，其 用途是非常有限的。数字摄影测量处理是对遥感 图像进行校正的基本方法
空间对象测量尺度和精度的原则
计算机输出的地图满足同等比例尺地图的精度要求
数据来源
1）GIS数据来源
(1)基础制图数据：包括地形数据和人文景观数据 (2) 自然资源数据：描述自然资源性质、分布的数 据 (3)调查统计数据：统计部门经过调查分析所得到 的各种统计数据 (4) 数字高程数据：关于地表位置布局的高程测量 数据 (5)法律文档数据 (6)已有系统数据
3）GPS测量
GPS的基本概念
全球定位系统（GPS），有美国海军于1973年开 始实施，并于20世纪90年代开始使用 由三部分组成：空间部分、控制部分和用户部分 GPS 海 空间部分：包括卫星和在佛罗里达州Canaeral 卫 岬携载卫星升空的德而塔火箭；卫星系统24 颗卫 星 星组成，高度为20183KM，分布在6个轨道面上， 群 轨道面之间的夹角为60度，并且与赤道面的交角 为55度，以保证可以覆盖极地地区