地理信息系统 第四章 数据采集与处理

河宽：一组—— 5～10 米 二组—— 10～20 米 三组—— 20～30 米 四组—— 30～60 米 五组—— 60～120米 六组——120～300米 七组——300～500米 八组——500米以上 河流间的最短距离50米 50 ～100 米 100 ～200 米 200 ～400 米 400 ～500 米
3.拓扑关系生成
4.基本量算
5.数据结构转换 6.地理数据库建立
数据采集系统功能
1.图形数字化
数据查询 修改 更新 图形分割与拼 接 图形缩放 比例尺转换
2.数据的编辑
3.拓扑关系生成
4.基本量算
5.数据结构转换 6.地理数据库建立
数据采集系统功能
1.图形数字化
大多数GIS系统都采用 基于拓扑结构模型的 GIS数据库，一些系统 具有拓扑关系的自动 生成功能，由矢量数 据自动生成多边形， 并根据相应的多边形 内部点文件，生成多 边形边界的左右多边 形信息并识别岛状多 边形，大大减少了编 辑工作量。
空间数据采集——属性数据的采集
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。
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。
第一节
数据采集方式
小 型 扫 描 仪 工程扫描仪
第一节
数据采集方式
1. 手工方式 2. 手扶跟踪化数字方式 3. 扫描方式
从遥感影像上 直接提取专题 信息。
4. 影像处理和信息提取方式
5. 数据通讯方式
第一节
数据采集方式
1. 手工方式 2. 手扶跟踪化数字方式 3. 扫描方式
4. 影像处理和信息提取方式
1.图形数字化
地理数据库四种方式: 1.全部采用文件管理 2.文件结合关系数据库管理 3.全部采用关系数据库管理 4.重新设计具有空间数据和属 性数据管理和分析功能的数 据库系统（OO－DBMS）
2.数据的编辑
3.拓扑关系生成
4.基本量算
5.数据结构转换 6.地理数据库建立
第三节 地图数字化
一、手扶跟踪数字化 数字化仪组成、数字化方式、操作步骤 二、扫描矢量化
正解变换
地图投影变换
反解变换
数值变换
通过建立两个投影 的解析关系式，直 接把一种投影坐标 ( x , y ) 变换成 另一种投影的坐标 ( X , Y )
空间数据处理的方法-平面坐标变换
地图投影变换
当系统使用的数据来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
正解变换
1 2 3
平原河 过渡河 山地河
不通航河
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 树状河 平行河 筛状河 辐射河 扇形河 迷宫河 主〔要河〕流∶一级 支 流∶二级 三级 四级 五级 六级 七级 河长：一组—— 1公里以下 二组—— 2公里以下 三组—— 5公里以下 四组——10公里以下 五组——10公里以上
数据处理的概念 空间数据处理的方法 空间数据的编辑处理
数据处理的概念
一 、数据处理的概念 二、 数据处理的内容
对采集的各种数据，按 照不同的方式方法对数 踞进行编辑运算，清除 数据沉余，弥补数据缺 失，形成符合用户要求 的数据文件格式
三、 数据处理的意义
数据处理的概念
一 、数据处理的概念 二、 数据处理的内容
空间数据处理的方法-压缩处理
常见空间数据的压缩方法
曲线数据的压缩 面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除
数据属性的重 新分类和空间 图形的化简需 要对数据进行 压缩 相邻界线的删 除
共同属性的合
并
空间数据处理的方法-压缩处理
5.数据提取
空间数据处理的方法-平面坐标变换
平移变换
x′=x+Δx′ y′=y+Δy′
y P′(x′，y′)
y
x
P（x，y）
0
x
空间数据处理的方法-平面坐标变换 y P′(x′，y′) 旋转变换
x′=x•cosθ-y •sin θ
P（x，y）
y′=x•sinθ+y •cosθ
θ
0 x
空间数据处理的方法-平面坐标变换
第四章空间数据采集与处理
学习目标 · 了解GIS的数据采集方式 · 掌握地图数字化的方法、步骤 · 掌握地图数据的各种处理方法 · 理解属性数据编码的深刻含义 · 了解空间数据的压缩处理的方法及优缺点 重点：数据采集方式和数字化方法，空间数据处理的概 念、意义和方法。
一、数据采集方式 二、地图数字化
正解变换
地图投影变换
反解变换
数值变换
根据两种投影在变 换区内若干同名的 坐标点，采用插值 法、有限差分法、 待定系数法等，实 现不同投影之间的 转换
空间数据处理的方法-压缩处理
数据压缩的目的
节省存贮空间
节省处理时间
空间数据处理的方法-压缩处理
数据压缩途径
压缩软件:原数据信息基本不丢失而且可以大大 节省存贮空间，缺点是压缩后的文件必须在解 压缩后才能使用 数据消冗处理:原数据信息不会丢失，得到的文 件可以直接使用，缺点是技术要求高，工作量 大，对冗余度不大的数据集合效用小 用数据子集代替数据全集:在规定的精度范围内, 从原数据集合中抽取一个子集，缺点以信息损 失为代价，换取空间数据容量的缩小
二值化
地 图 扫 描 数 据 处 理
细化
矢量化
冗余去除
断线修复
要素提取 符号识别 属性赋值
影像处理和信息提取方式
GIS软件与遥感图像处理软件结合
空间数据采集——属性数据的采集
包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数据 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。
地图投影变换
反解变换
数值变换
由一种投影的坐标 (x,y)反解出地理坐 标（λ,φ) ，然后 再将地理坐标代入 另一种投影公式中， 求出该投影下的直 角坐标（X,Y)
空间数据处理的方法-平面坐标变换
地图投影变换
当系统使用的数据来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
数据编辑 数据压缩 数据变换 数据格式转换 空间数据内插 边沿匹配 数据提取
三、 数据处理的意义
数据处理的概念
一 、数据处理的概念 二、 数据处理的内容
空间数据有序化 检验数据质量 实现数据共享 提高资源利用效果
三、 数据处理的意义
空间数据处理的方法
1.平面坐标变换 2.空间数据的压缩处理 3.空间数据类型的转换 4.空间数据插值
2. 手扶跟踪化数字方式
3. 扫描方式
4. 影像处理和信息提取方式
5. 数据通讯方式
第一节数据采集方式
数字化仪
第一节
数字采集方式
扫描仪是一种图 形、图象输入设 备，可以快速地 将图形、图象输 入计算机系统， 是目前发展最快 的数字化设备
1. 手工方式
2. 手扶跟踪化数字方式
3. 扫描wenku.baidu.com式
4. 影像处理和信息提取方式 生成栅格数据。 5. 数据通讯方式
5. 数据通讯方式
联网方式下，信息系统 内部各子系统之间以及 与其它信息系统之间实 现信息交流和信息共享 的主要方式。
数据采集系统功能
1.图形数字化
驱动数字化仪、扫描仪 等数字化设备。对影像 、图形、数字等多种形 式、多方来源的信息实 现自动、半自动或人工 的数字化，建立空间数 据库。
2.数据的编辑
三、地图数据处理
四、空间数据的压缩处理 五、属性数据输入
第一节
数据采集方式
通过手工在计算机 终端上输入数据， 主要是键盘输入。
主要用于属性数据 的输入。
1. 手工方式 2. 手扶跟踪化数字方式 3. 扫描方式
4. 影像处理和信息提取方式
5. 数据通讯方式
第一节数据采集方式
1. 手工方式
手扶跟踪数字化仪 是一种图形数字化 设备。 生成矢量数据。
2.数据的编辑
3.拓扑关系生成
4.基本量算
5.数据结构转换 6.地理数据库建立
数据采集系统功能
1.图形数字化
矢量数据---栅格数据
栅格数据---矢量数据 二值化－>细化－> 填充空隙－>矢量追踪 －>矢量数据
2.数据的编辑
3.拓扑关系生成
4.基本量算
5.数据结构转换 6.地理数据库建立
数据采集系统功能
扫描仪原理、处理流程、操作方式
手扶跟踪数字化方法
定标器 感应板
数字化仪示意图
底座
手扶跟踪数字化方法
数 字 化 仪 板 面 组 成 示 意 图
有效区域
手扶跟踪数字化方法
数字化仪的工作方式—操作方式
1．点方式 每次定标器的键被按下，感应板发送一对 坐标数据到计算机。 2．开关流方式 在定标器上，每按下一次键，即将一 组坐标数据发送到计算机。当用数字化来输入一条连 续曲线是很有效。 3．连续流方式 不论定标器的键是否按下，数字化仪 每个一定的时间就向计算机发送坐标数据，即是不可 控的。 4．增量方式 当定标器在感应板上移动某个距离，数 字化仪就发送一对绝对坐标数据。
手扶跟踪数字化方法
数字化仪的工作方式—输出格式
1．ASCⅡ格式
2．二进制输出格式
手扶跟踪数字化方法
地图数字化的操作步骤 准备 设置 数字化
固定地图 设置投影方式 设置控制点 处理误差
设置定标器按键
地图分幅
屏幕数字化方法
地图数字化的操作步骤 图像配准 数字化
设置投影方式 设置控制点
地图分层
描图
扫描仪数字化方法
空间数据处理的方法-压缩处理
常见空间数据的压缩方法
曲线数据的压缩 面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除 特征点筛选法： 筛选抽取曲线 特征点，并删 除全部多余点 以达到节省存 贮空间的目的。
空间数据处理的方法-压缩处理
常见空间数据的压缩方法
曲线数据的压缩 面域栅格数据的压缩 面域邻接线段的删除 通过压缩编码 技术来消除冗 余数据： 链码 游程长度编码 块码 四叉树编码
2.数据的编辑
3.拓扑关系生成
4.基本量算
5.数据结构转换 6.地理数据库建立
数据采集系统功能
1.图形数字化
1．质心量算 对地理分布变化的跟踪；计算 目标物对周围地区的经济辐射 范围。例如，应用质心量测分 析人口变迁、经济增长级等。 2．几何量算 自动快速的计算三维目标的表 面积、体积，各类多边形的的 周长、面积，各类线段的曲率 、方向，以及点状物体的坐标 等。如公路、铁路线的长度， 各种土地类型的面积量算，道 路设计中的土石方量算等。
比例变换（图形缩放）
点可以通过对其P（x，y）坐标分别乘以各自的比 例因子Sx和Sy来改变它们到坐标原点的距离。
x′=x·x S y′=y·y S
x′=x0+(x- x0) ·x S y′=y0+(y- y0) ·y S
空间数据处理的方法-平面坐标变换
地图投影变换
当系统使用的数据来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
未成林林地
734
迹地
735
针叶树疏林地
7331
阔叶树疏林地
7332
标 志 编 号 分 类 Ⅰ 1 2 3 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ
• 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
常年河 时令河 消失河 1 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。 通航河 2
属性数据的编码——编码方法
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。
• 层次分类编码法：是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。
土地利用类型
7
属性数据的编码——编码方法
耕地
71
园地
72
林地
73
牧草地
74
居民点及公矿用地
75
交通用地
75
水域
76
未利用地
77
有林地
731
灌木地
732
疏林地
733