地图数据的采集和地图数据库

地图数据的采集和地 图数据库
数据源
数据源：指建立计算机地图制图系统的数 据库所需的各种数据的来源。
空间信息的获取是一个空间信息系统建设 的首要任务。一个空间信息系统建设，70 ％以上的工作（费用）将花费在空间信息 （特别是矢量数据）的获取上面。
地图数据源
数据源种类 1 地图：地图数字化 2 遥感影像数据：图象、GPS坐标点文件等 3 实测数据：形成纸质地图或坐标点文件 4 文字与统计资料 GIS重要的属性数据源 5 已有数字数据：各种交换格式数据
国土基础信息分类编码
大小 类类 码码
一
二标
级
级志
代
代码
码
码
属性分类分级编码举例
土地利用分类编码
分类系统 园地
代码 耕地 100 灌溉水田 101 望天田 102 水浇地 103 旱地 104 菜地 105
200 果园 201 桑园 202 茶园 203 橡胶园 204
地图数据的采集
几何数据采集 两种方式： 地图跟踪数字化（数字化仪输入、屏幕矢
属性数据分类
分类是将具有共同属性特征的事物或现象归并在一起，而把具有不同 属性特征的事物分开的过程。
原则： 科学性：选择事物或现象最稳定的属性和特征作为分类的依据。 完整性和系统性：形成一个完整的分类体系，低级的类应能归并到高
级的类中。 实用性：考虑对信息分类所依据的属性特征的获取方式和获取能力，
数据模型按不同的应用层次分成三种类型 ：分别是概念数据模型、逻辑数据模型、 物理数据模型。
逻辑数据模型 1 层次模型 2 网状模型 3 关系模型
1
d
4
f
B
a
eC
b
A
2
h
c
3
5 g 6
M
层次模型
A
a
b
c
12
M
层次分明，结构清晰， 易于实现
层次模型
缺点： 对任何对象的查询都从根节点开始，低层次的对象的查询
属性数据编码
原则：1 科学性，与分类体系相适应，便于 数据库管理。
2 唯一性：一个代码唯一的表示一类对象。 3 完整性和可扩充性：能完整的反映分类体
系，并留下足够的备用代码，适应扩充的 需要。 4 应用性和规范性：代码应尽可能反映对象 的特点，结构简单，便于记忆，格式规范 、统一。
属性分类分级编码举例
优点，但处理起来复杂。
属性数据编码
代码的种类： 分类码(特征码)：根据地理信息分类体系设计的
专业信息的分类代码，表示不同类别的数据。 标志码(识别码)：在分类码的基础上，对每类数
据设计出其全部实体的识别代码，表示某一类数 据中的某个个体。 代码的功能：代码表示对象的名称，是对象的唯 一标志；代码也可作为区分分类对象类别的标志 ；代码可作为对象排序的标志。
地图跟踪数字化
基本过程 将需要数字化的图件（地图、航片等）固定在数字化板
上，设定数字化范围，输入有关参数，选择数字化方式， 按地图要素的类别实施数字化 在进行地图手扶跟踪数字化时，需要在数字化仪面板坐 标和地图真实坐标之间建立映射关系，通常的做法是先录 入三个不在同一条直线上的控制点。
控制点（tic）概念
量化）——传统的数据采集方法。 地图扫描矢量化（自动或半自动矢量化）
：较为先进的地图数字化方式
地图跟踪数字化
数字化仪原理 目前较为常用的数字化仪是电磁感应式数字化
仪，它是利用电磁感应原理检测出图形坐标数据 的。由游标线圈（定位器）、工作桌面（包括铺 设其下的栅格阵列导线）以及电子部件、微处理 器和输出装置组成。其中游标线圈是电磁发射源 ，工作桌面接收信号，电子部件、微处理器把游 标线圈在工作桌面上的位移量转换成x，y坐标， 最后经输出装置输入计算机
属性数据的采集
数据量较小，可以在输入几何数据的同时， 用键盘输入；
➢ 数据量大，与几何数据分别输入，根据预 先建立属性表输入属性；
➢ 从其它统计数据库导入属性，通过关键字 段联接图形。
几何数据与属性数据之间的联系：公共标识 码（用户ID），即 几何数据（图形数据） 与属性数据之间的公共标识符
地图数据的编辑和数据质量分析
数据质量分析
地图数据质量的含义：地图数据具有定位、定性 和时间性三大特征。地图数据的质量是指用该数 据来表达其三大特征时所能达到的准确性、一致 性和完整性，以及它们之间统一性的程度。
基本内容： 1 准确性：几何位置精度以及属性精度 2 一致性：数据的逻辑一致性，如：节点匹配、
多边形闭合及拓扑关系的正确性等 3 现势性 4 统一性：各类数据之间的统一协调
数据质量的评价方法
间接评价法：所谓间接评价法是指通过外 部知识或信息进行推理来确定空间数据的 质量的方法。用于推理的外部知识或信息 如用途、数据历史记录、数据源的质量、 数据生产的方法、误差传递模型等。
地图数据误差
地图数据的质量通常用误差来衡量，而地图数据误差主要来自于地图 数据采集过程。地图数据采集的方法除野外观测数据、图像外，主要 是对已有的地图进行数字化采集，地图数字化中，地图原有误差和数 字化过程引入的误差是两个主要的误差源：
地图上具有控制地图图幅精确度的一些点， 也称地理控制点（同名点），通常这些点 都具有准确的实地坐标或可以精确定位的 ，如图幅图廓点、公路网格点、测量点、 道路交叉口等
地图扫描数字化
1、扫描仪数字化思想 通过扫描将地图转换为栅格数据，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。 2、主要方法 自动矢量化 交互式矢量化 ：采用人机交互方式
原则：1 符合数值估计精度的要求。在满足精度的前提下 ，尽可能选择较少的分级数。
2 分级应符合数据的分布特征。级内差异尽可能小，各级 代表值之间的差异尽可能大。
3 应顾及可视化的效果。等级的划分要以图形的方式表示 出来，考虑到人对图形符号等级的感受，分级数不易超过 8级。
4 分级时主要使用数学方法。最优分割分级是在有序样本 不被破坏的前提下，使其分割的级内离差平方和为最小而 级间离差平方和为极大的一种分级方法。它可以用来对有 序样本或可变为有序(排序)的样本进行分级
关系模型
地图-多边形关系M(A,B,C) 多边形-线关系A(a,b,c),B(b,d,e),C(e,f,g,h) 边-节点关系 a(1,2),b(1,3),c(2,3),d(1,4),e(4,3),f(4,5),g(5,
6),h(6,3) 这些空间关系可以用二维表来表达
M
A
M
B
M
C
A
a,b,c
数据编辑：数据采集的过程中，无论是地 图的几何数据数字化还是属性数据数字化 ，都不可能完全正确，常见的错误有：地 图错误的遗漏，地图要素的重复或多余， 几何数据的位置不正确或不完整，属性数 据的遗漏、重复，几何数据与属性数据的 连接错误等。因此必须对采集的数据进行 编辑修改。为此，首先要显示数据，然后 才能进行编辑修改。
应与有关的标准协调一致。 可扩性：应能容纳新增加的事物和现象，而不至于打乱已建立的分类
系统。 最常用的分类方法是层次分类法，优点是层次清晰，使用方便，缺点
是分类体系确定后，不易改动，当分类层次较多时，代码位数较长。
属性数据分级
对事物或现象的数量或特征进行等级的划分，主要过程为 分级数和分数界线的确定。
1 地图原有误差 控制点和碎部点误差 地图制图综合误差与编绘误差 地图清绘误差 印刷误差 图纸变形误差 2 数字化误差 仪器差 人员差 数字化方式 数字化软件
数据质量的控制
目的：减少误差，提高精度 数据质量控制方法： 1 误差带法 2 比较法 3 相关法
地图数据模型
DXF/E00 /MIF等
地图数据源
已有数字数据是目前空间数据共享的一个重要途径，因此 ，一般的空间信息系统平台都提供了各种交换格式的数据 转入/转出功能。
纸质地图是GIS主要的数据源。主要通过对地图的跟踪数 字化和扫描数字化获取。在使用地图时，应考虑到地图投 影所引起的变形，必要时需要进行坐标转换或投影变换。
网络模型
A
M B
a
c
b
d
e
1
2
3
Baidu Nhomakorabea
4
网络模型
缺点： 结构复杂，增加查询和定位困难，用户需要熟悉
数据的逻辑结构，知道自己所在的相应位置 网状模型不直接支持对于层次结构的表达 网状模型的数据操作命令具有过程式性质
网状数据库是导航式（Navigation）数据库，用户 在操作数据库时不但说明要做什么，还要说明怎 么做。例如在查找语句中不但要说明查找的对象 ，而且要规定存取路径
数据显示
数据显示是指在屏幕上通过绘图机把有关 信息显示出来，以便与原图进行比较，找 出数字化过程中的差错，加以编辑修改。 为了能对采集到的数据进行较为完整的显 示，计算机地图制图系统应提供如下基本 功能：
1 图形显示功能 2 符号设置及符号库功能 3 图形输出功能
数据编辑修改
编辑系统一般具有的主要功能： 投影变换 数据匹配 数据查询 图形编辑 属性编辑及注记配置
效率很低，并且很难进行反向查询，插入和删除操作比较 复杂，父节点的删除意味着下层所有子节点均被删除。 数据独立性较差，数据更新涉及很多指针 层次命令具有过程式性质，用户必须了解数据的物理结构 ，并在数据操作命令中显式的给出数据的存取路径 难以描述复杂的地理实体之间的联系，描述多对多的关系 时导致物理存储上的冗余
属性数据编码
数据编码是指确定属性数据代码的过程。代码是 一个易于被计算机识别与处理的符号，是计算机 地图制图中定性查询信息的主要依据和手段。
编码的基础是分类分级，编码的结果是代码。 代码的类型： 1 数字代码：结构简单，便于计算机处理，直观性
较差。 2 字母代码：便于识别，易于记忆，但占空间多。 3 数字、字母混合代码，有数字代码与字母代码的
遥感影像含有丰富的资源环境信息，是大面积、动态的、 实时的数据源，是GIS数据更新的重要方式。将坐标点文 件转为地图数据也是空间信息系统平台必须提供的基本功 能。
数据的分类编码
地图数据分为几何数据和属性数据，数据 的分类编码指的是属性数据编码。
属性数据：用来描述实体的属性特征的数 据。
在计算机地图制图系统中，通常把那些与 几何数据有密切联系的属性数据用编码的 形式表示，并与几何数据一起管理起来。
数据质量的评价方法
直接法：1 直接用计算机程序进行自动检测 。用计算机软件自动发现数据中的某些类 型的错误，并自动算出数据中不符合数据 项的百分率或平均质量等级等。例如，可 以检测文件格式是否符合规范、编码是否 正确、数据是否超出范围等。
2 随机抽样检测：在确定抽样方案时，应考 虑数据的空间相关性。
B
b,d,e
C
e,f,g,h
a
1
2
b
1
3
c
2
3
d
1
4
e
4
3
f
4
5
g
5
6
h
6
3
关系模型
关系之间的联系需要执行系统开销较大的 连接操作，运行效率不够高。
关系模型描述复杂的地理对象时，需要对 地理实体进行不自然的分解，导致存储模 式、查询途径及操作等方面显得 语义不合 理。
模拟和操作复杂地理对象的能力较弱，无 法用递归和嵌套的方式来描述复杂关系的 层次和网状结构。