第2章 地理空间数据及其获取与处理

空间数据的获取方法
二、摄影测量方法获取
航空摄影像片具有影像信息丰富、现势性 强等特点，以航摄像片为基础，依据摄影测量 的仪器和设备，采集所需的空间数据，是保证 空间数据的现势性和精度的重要途径，也是空 间数据更新的主要手段。
空间数据的获取方法
三、地图数字化获取
从地图上获取空间数据是目前应用最广泛 的一种方法。这是因为采用这种方法所需的原 始数据源（地图）容易获取，对采集作业所需 的仪器设备和作业人员的要求不太高，采集速 度也比较快，易于进行大批量作业。对于测绘 部门，还可以利用分版图，分版采集各类要 素，提高作业效率。
4
空间数据转换
空间数据的获取方法
一、野外直接测量获取 二、摄影测量方法获取 三、地图数字化获取 四、其他获取GIS数据的方法
空间数据的获取方法
一、野外直接测量获取
上世纪80年代以来，用于野外直接测量的 仪器有了比较迅速的发展，以全站仪为代表的 电子速测仪器正在逐步取代传统的光学经纬仪、 水准仪和平板仪，使得野外直接测量获取空间 数据成为现实。
二、GIS数据源的主要类型
5、实测数据
GIS的数据源
二、GIS数据源的主要类型
5、实测数据
珠峰交会测量示意图 测量队员在珠峰大本营GPS 珠峰测量用GPS设备 观测点记录数据
GIS的数据源
二、GIS数据源的主要类型
6、多媒体数据 多媒体数据（包括声音、录像等）通常可
以通过通讯口传入到GIS的地理数据库中。 多媒体数据目前的主要功能是辅助GIS的
在GIS支持下，可以与地质、地球物理、 地球化学、军事等方面的信息进行信息复合和 综合分析。
GIS的数据源
二、GIS数据源的主要类型
3、文本资料 文本资料是指各行业、各部门的有关法律
文档、行业规范、条文条例等，如边界条约、 宗地划分文件等。
GIS的数据源
二、GIS数据源的主要类型
4、统计资料
GIS的数据源
地理空间处理
31
图形编辑
2
矢量数据压缩
3
拓扑关系生成
4 矢量和栅格数据结构转换
图形编辑的基本功能
图形分层显示、缩放、漫游 增（点、线、面） 删（点、线、面） 移（点、线、面） 修改属性（点、线、面） 断链 合链 增（删）链上的点 移链上的点 注记及注记修改
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。
高层元数据
地理实体或属性数据库
中层元数据
描述数据项个性
空间、非空间 或知识数据1
空间、非空间或 知识数据m
底层元数据
描述数据值个性
数值11
… 数值n1
数值1m
… 数值nm
GIS空间数据的质量
一、GIS空间数据质量的定义
1、GIS数据质量（GIS Data Quality）
数据源——数据的来源 点位精度——几何精度，定位点的准确度 属性精度——属性数据的准确度 要素完整性——几何图形是否完整 属性完整性——属性数据是否完整 数据逻辑一致性——是否具有逻辑错误 数据现势性——数据的年龄 GIS的数据质量通常用空间数据的误差和正确率来度量。
GIS空间数据的质量
四、 GIS数据的主要误差类型
3、处理过程中产生的误差
（1）几何纠正； （2）坐标变换（投影）； （3）几何数据的编辑； （4）属性数据的编辑； （5）空间分析(如多边形叠置等)； （6）图形化简(如数据压缩)； （7）数据格式转换； （8）矢量栅格数据的相互转换； （9）计算机中的数字误差(如舍位误差)。
GIS空间数据的质量
一、GIS空间数据质量的定义
2、数据质量控制（Data Quality Control）
为达到数据质量要求所采用的技术方法和 手段的总称。就是对采集的空间数据确定误差 的来源、性质和类型，提出度量误差的指标， 分析误差在GIS空间操作中的传播机制，研究 削弱误差对GIS产品质量影响的方法。
GIS空间数据的质量
五、 GIS中的误差传播
误差传播是指对有误差的数据，经过变换、 处理后生成的GIS产品也存在着误差。
代数关系下的误差传播——代数运算中所产生的误差 逻辑关系下的误差传播——逻辑交、并运算等产生的 误差 推理关系下的误差传播——不精确推理产生的误差
空间数据获取
31 空间数据的获取方法 2 地理信息的分类分级 3 地图数字化获取空间数据
GIS空间数据的类型
GIS空间数据的类型
根据空间数据的基本特征，可以把空 间数据归纳为三类：
3、关系数据
是描述各个不同空间实体之间的关系(如 邻接、关联、包含、连通、接近度)信息。
邻接——河南省与哪几个省相邻？ 关联——水稻适宜于哪种土壤中生长？ 包含——河南省包含哪些地市？ 连通——黄河有哪些支流？ 接近度——哪种地形属于喀斯特地貌？
分析和查询。
GIS的数据源
GIS空间元数据
一、空间元数据概述
1、空间元数据提出的背景
1）传统的地理信息系统从体系结构到数据格式都 有封闭的特点，不同的应用，其关心的数据属性各不相 同，空间数据不具有互操作性。
2）纯粹的空间信息，离开其开发环境，就不被理 解和识别，甚至不能获取数据集内容。
3）数据的开发时间和数据质量等特点，用户无从 获取，无法判断该数据集是否能满足用户特定应用要求。
二、GIS数据源的主要类型
1、地图数据 地图数据通常用点、线、面及注记来表示
地理实体及实体间的关系。
点——居民点、采样点、高程点…… 线——河流、道路…… 面——海洋、植被、湖泊…… 注记——地名注记、河流注记……
GIS的数据源
二、GIS数据源的主要类型
2、遥感数据
遥感数据是GIS的重要数据源，是一种大 面积的、动态的、近实时的数据源，是GIS数 据更新的重要手段。
空间数据的获取方法
三、地图数字化获取
1、手扶跟踪数字化
该方法利用手扶跟踪 数字化器在图上逐点采集 图形的直角坐标（X,Y）， 并按图式符号的性质赋予 相应的属性编码。
空间数据的获取方法
三、地图数字化获取
1、手扶跟踪数字化 这种方法虽然具有简便易行、对作业条件
要求不高的优点，但是作业的劳动强度极大、 效率低、所采集的数据精度也难以保证，特别 是遇到线划稠密地区，几乎无法进行作业。显 然，用该方法来完成大面积GIS数据的采集任 务是不现实的。
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。
一、GIS数据源的定义
GIS的数据源
GIS数据源,是指建立GIS的地理数据库所 需的各种数据的来源。
GIS的数据源
二、GIS数据源的主要类型
1、地图数据
地图数据是GIS的 主要数据源，因为地 图不仅含有实体的类 别和属性，而且含有 实体间的空间关系。
GIS的数据源
GIS的数据源
GIS的数据源
图形编辑
矢量数据压缩
矢量数据压缩的目的和方法
矢量数据压缩的目的是删除冗余数据， 减少数据的存贮量，节省存贮空间，加快后 继处理的速度。
对空间分析有很大好处（对叠置分析可 防止产生无意义多边形；对缓冲区分析可更 好地生成平行线）
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。
GIS空间数据的类型
根据空间数据的基本特征，可以把空 间数据归纳为三类：
1、几何数据
用来描述空间实体的位置、形状、大小的信 息。其表示方法有两种，一种是矢量形式，一般 用三维或二维坐标串来表示。一种是栅格形式。 用规则的象元阵列来表示，两者都从集合的角度 把空间目标分为点状、线状和面状目标三种基本 类型。
GIS空间数据的类型
GIS空间数据的类型
根据空间数据的基本特征，可以把空 间数据归纳为三类：
2、属性数据
属性数据是对地理要素进行语义定义，表明 其“是什么”其实质是地理信息的数据表示。它包 括各个地理单元中社会、经济或其他专题数据， 是对地理单元(实体)专题内容的广泛、深刻的描 述。如气象数据、产量数据等等。
GIS空间数据的特征
GIS空间数据具备三个基本特征：
2、属性特征 用以描述事物或现象的特性，即用来说明
“是什么”，说明事物或现象的类别、等级、数 量、名称等。
如房子的主人 、建筑年代、建筑类型等。
GIS空间数据的特征
GIS空间数据具备三个基本特征：
3、时间特征 用Biblioteka Baidu描述事物或现象随时间的变化。 如人口数的逐年变化等。
空间数据的获取方法
空间数据的获取方法
四、其他获取GIS数据的方法
3、空间数据转换 把已有的系统数据经过转换变成你想要
的数据。 包括 数据格式 数据结构 比例尺 概括程度 投影 坐标系
空间数据的获取方法
四、其他获取GIS数据的方法
3、空间数据转换 直接内部格式转换 直接数据访问模式 数据互操作
空间数据的获取方法
三、地图数字化获取
2、地图扫描数字化 也称屏幕数字化，首先扫描地图产生栅格
数据并在屏幕上显示，然后通过屏幕数字化软 件跟踪数字化，产生矢量数据。目前，它已逐 渐取代传统的手扶跟踪数字化方法，成为GIS 数据采集的主导方法。
空间数据的获取方法
四、其他获取GIS数据的方法
1、广域差分GPS数据采集与更新 GPS测量是地图学和GIS的重要数据源和
GIS空间元数据
一、空间元数据概述
3、空间元数据的作用
1）用于组织和管理空间信息，挖掘空间信息资源。 2）帮助数据使用者查询所需空间信息。 3）组织和维护一个机构对数据的投资。 4）用于建立空间信息的数据目录和数据交换中心。 5）提供数据转换方面的信息。
GIS空间元数据
二、空间元数据分类
描述数据库文件 和数据项共性
GIS空间数据的类型
GIS空间数据的类型
总结：
数据类型多——属性、几何、关系、辅助数据 数据形式多样——矢量、栅格、DEM等 数据操作复杂——定位、定性、关键、图形编辑 数据输出形式多样——数据、报表、图形 数据量大——1幅1:25万比例尺矢量地图数据大约 7M－8M
GIS的数据源
一、 GIS数据源的定义 二、GIS数据源的主要类型
数据更新的一种重要手段。现在正研究建立广 域差分GPS网，可使单机实时定位达到1-5米 的精度，这就能满足中、小比例尺GIS数据采 集的精度要求。
空间数据的获取方法
四、其他获取GIS数据的方法
2、利用遥感(RS)影像更新空间数据 利用遥感影像更新 GIS空间数据，对 于保持GIS空间数 据的现势性具有重 要意义。
第二章 地理空间数据及其获取与处理
地理空间数据
31 GIS的数据的特征 2 GIS空间数据的类型 3 GIS空间数据源 4 GIS空间数据元数据 35 GIS空间数据质量
GIS空间数据的特征
GIS空间数据具备三个基本特征： （地理信息）
1、空间特征 用以事物或现象的地理位置，又称几何特
征、定位特征。 如站立点的经纬度等。