第6讲+++空间数据采集

6.2 数据编辑
图形数据编辑（数字化过程中出现的错误）
a) 过头
b) 不及
数字化错误（过头和不及）
6.2 数据编辑
图形数据编辑（常见数字化错误）
伪节点
伪节点（pseudo node）
a) 多边形不封闭
b) 节点不重合
悬挂节点（dangling node） dangling node
碎屑多边形
a) 正规多边形
6.1 空间数据采集
属性数据的来源 国家资源环境信息系统规范规定，专业数 据包括社会环境、自然环境、资源与能源 三大类，分别可以从相关的国家部门获取
6.1 空间数据采集
属性数据的分类 根据系统的功能以及相应的国际、国家和 行业空间信息分类规范和标准，将具有不 同空间特征和语义的空间要素区别开来的 过程，是为了在空间数据的逻辑结构上将 数据组织为不同的信息层并标识空间要素 的类别
6.1 空间数据采集
属性数据的编码方法 自制编码系统技术路线： 1）列出全部制图对象清单。 2）制定对象分类，分级原则和指标将制图对象进行 分类、分级。 3）拟定分类代码系统。 4）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。 5）建立代码和编码对象的对照表．这是编码最终成 果档案，是数据输人计算机进行编码的依据。
6.1 空间数据采集
《国土基础地理信息数据分类与代码》（GB/T 139231992）将地球表面的自然和社会基础信息分为9个大类
6.1 空间数据采集
属性数据的编码 编码是指确定属性数据的代码，将各种属 性数据变为计算机可以接受的数字或字符 形式，便于GIS存储管理 编码原则：系统性、科学性、一致性、唯 一性、简洁性、可扩展性、标准化和通用 性
点编辑 删除 移动 拷贝 旋转 追加 水平对齐 垂直对齐 线编辑 删除 移动 拷贝 追加 旋转（改向） 剪断 光滑 求平行线 面编辑 弧段加点 弧段删点 弧段移动 删除弧段 移动弧段 插入弧段 剪断弧段 目标编辑 删除目标 旋转目标 拷贝目标 移动目标 放大目标 缩小目标 开窗口
6.2 数据编辑
属性数据的编辑 属性数据和空间数据是否正确相关联？ 属性数据是否正确？是否超限？ 逻辑检查：检查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 是否有错误的组合。在许多数字化软件中， 这种检查通常使用程序来自动完成 人工检查：打印、人工校对
6.3 数据变换
在GIS系统中，通常需要进行几何校正、或 投影转换、坐标变换等处理，通常称之为 数据变换； 数据变换是按照一定的数学方法进行，如 几何纠正，主要是消除各类图形或图像的 几何变形误差； 坐标变换则是从一种坐标系统到另外一种 坐标系统的转换； 大多数GIS软件是采用正解变换法来完成不 同投影之间的转换，并直接在GIS软件中提 供常见投影之间的转换
b) 不正规多边形
碎屑多边形（sliver polygon）
不正规多边形（weird polygon）
6.2 数据编辑
图形错误检查 逻辑检查法：上述错误一般在拓扑生成的 过程中发现； 目视人工检查； 叠合检查； 当发现错误，可以使用GIS系统的图形编辑 功能进行修改和更正；
6.2 数据编辑
GIS图形编辑功能
地理信息系统
6 空间数据采集与处理
李硕 江苏省地理信息科学重点实验室 南京师范大学地理科学学院
Contents
空间数据采集 空间数据编辑 空间数据处理 空间数据质量评价与入库管理
1 3 2 3 4
6.1 空间数据采集
空间数据源： ①地图数据；（存储介质，现势性，投影） ②遥感图像数据；（分辨率，解译特征，地物变 形） ③实测数据；（精度高，现势性好） ④统计数据；（属性数据源） ⑤共享数据；（数据格式转换和精度控制） ⑥多媒体数据；（语音，图像等） ⑦文本资料数据；（专题和属性的确定）
= AX = DX
+ BY + EY
+ C + F
6.3 数据变换
相似变换：相 似变换是由一 个图形变换为 另一个图形,在 改变的过程中 保持形状不变 (大小可以改 变)。基本的相 似变换操作： 平移、旋转和 缩放 ；
6.3 数据变换
橡皮拉伸：通过几何纠正来修正缺陷,几何变形 通常发生在原图上。它们可能由于在地图编绘 中的配准缺陷、缺乏大地控制或其它各种原因 产生
GIS数据库 数据库 格式转换
地图扫描矢量化流程
6.1 空间数据采集
摄影测量方法 航空摄影测量：
m1 P1 d1 S1 M D M C A c1 a1 d2
’Biblioteka Baidu
m2’ P2’ c2 S2’ A
’
a2’ d2
m2 P2 c2 S2
a2
D
C
立体摄影测量的原理
6.1 空间数据采集
遥感图像处理
地物的光谱反射特性差异，通过传感器记录并传 输回地面，经过一系列处理，成为GIS主要数据； 空间分布的地面实况； 大范围、不同的时空尺度（分辨率）、
6.1 空间数据采集
地图数字化 手工矢量数字化：手扶跟踪，全屏幕数字 化 扫描矢量数字化：扫描仪直接把图形(如 地形图)和图像(如遥感影像、照片)扫描输 入到计算机中，以象素信息进行存储表示, 然后经过几何纠正后，即可进行矢量化
6.1 空间数据采集
原始地图 扫描 栅格文件 栅格编辑 矢量化 矢量文件 矢量编辑
6.1 空间数据采集
属性数据的分类方法（层次法） 以空间特征和语义信息为分类划分的基础， 逐次地分成相应的若干个层级的类目，并 排列成一个有层次的，逐级展开的分类体 系。 同级类之间是并列关系，下级类与上级类 间存在着隶属关系，同级类不重复、不交 叉。从而将地理空间的空间实体组织为一 个层级树，因此也称作层级分类法
6.1 空间数据采集
多源分类编码方法：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
6.2 数据编辑
各种空间数据源本身的误差，以及数据采集过程 中不可避免的错误，使得获得的空间数据不可避 免的存在各种错误 在采集完数据之后，必须对数据进行必要的检查， 包括空间实体是否遗漏、是否重复录入某些实体、 图形定位是否错误、属性数据是否准确以及与图 形数据的关联是否正确等 数据编辑是数据处理的主要环节，并贯穿于整个 数据采集与处理过程。
6.4 数据重构
多边形矢量格式向栅格转换又称为多边形 填充，就是在矢量表示的多边形边界内部 的所有栅格点上赋以相应的多边形编码 内部点扩散算法 射线算法和扫描算法 边界代数法
6.4 数据重构内部点扩散算法－栅格化
6.4 数据重构-射线算法和扫描算法
N＝0 ＝
N＝2 ＝ N＝1 ＝ N＝3 ＝ N＝2 ＝
外部点
N:交点个数 交点个数
6.4 数据重构
射线算法的特殊情况
相切 相切 相切
重合
不连通
6.4 数据重构
边界代数算法
0 0 0 0 0 0 0 0 -a -a a a a a 0 0 0 0 0 0 0 0 -a -a a 0 0 0 0 0 0 -a -a a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a a a a 0 0 a a 0 0 a a 0 0
6.4 数据重构
点状实体： 点状实体： 点：行列号 点：X,Y坐标 坐标 （ x1，y1） （ x2，y2）
6.4 数据重构
线状实体：矢量－ 线状实体：矢量－栅格转换
（ x1，y1） ， ） （ x2，y2） ， ）
（ x3，y3） ， ） 线状实体：栅格－ 线状实体：栅格－矢量转换类似多边形边 界矢量化
遥感传感平台
图6.10 遥感原理示意图
6.1 空间数据采集
属性数据的采集 属性数据即空间实体的特征数据，一般包 括名称、等级、数量、代码等多种形式， 属性数据的内容有时直接记录在栅格或矢 量数据文件中，有时则单独输入数据库存 储为属性文件，通过关键码与图形数据相 联系。 属性数据的采集则需要经过规范的分类和 编码处理，通过手工或数据库导入
坐标变换方法
6.3 数据变换
投影变换 投影变换必须已知变换前后的两个空间参 考的投影参数，然后利用投影公式的正解 和反解算法，推算变化前后两个空间参考 系之间点的一一对应函数关系。
6.3 数据变换
仿射变换 在不同的方向上进行不同的压缩和扩张，可 以将球变为椭球，将正方形变为平行四边形
X Y
' '
6.1 空间数据采集
数据源
地图数据
影像数据
采集方法
扫描数字化成果
野外数据采集 摄影测量 遥感图像处理
野外实测数据 统计数据 数字数据
编 辑 处 理
质 量 评 价
数 据 入 库
多媒体数据 文本数据
数据交换 键盘输入
空间数据采集的基本内容
6.1 空间数据采集
野外数据采集： 平板测量：平板仪测量包括小平板测量和大平 板测量，测量的产品都是纸质地图 全野外数字测图：全野外数据采集设备是全站 仪加电子手簿或电子平板配以相应的采集和编 辑软件 ，通常工作步骤为：先布设控制导线网， 然后进行平差处理得出导线坐标，再采用极坐 标法、支距法或后方交会法等，获得碎部点三 维坐标。 空间定位测量：空间定位系统主要有美国的全 球定位系统（Global Positioning System， GPS），俄罗斯的GLONASS全球导航卫星系 统，以及欧洲的伽利略（GALILEO）导航卫星 系统
6.3 数据变换
几何纠正： 地形图纠正：图廓点纠正，或增加格网点 纠正 遥感图像纠正：GCPs （Ground Control Points）纠正，有：地形图－图像；图像－ 图像纠正； 几何纠正的实质是实现像元点重采样和坐 标变换，
6.3 数据变换
坐标变化类型：
空间数据坐标变化方法
投影变换 仿射投影 相似变换 橡皮拉伸
6.1 空间数据采集
属性数据的编码方法 可以参考现有的行业标准
交通GIS可参考的国家及行业标准 可参考的国家及行业标准 交通 GB2260-95 GB10114-88 GB12409-90 GB/T15660-95 GB917.1-917.2 JT0022-90 GB920-89 GB/T919-94 GB11708-89 GB/T4754-94 中华人民共和国行政区划代码 县以下行政区划代码编制规则 地理格网 1:5千、1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万地形图要素与代码 千 万 万 万 万地形图要素与代码 公路路线命名编号和编码规则 公路管理养护单位代码编制规则 公路路面等级与面层类型代码 公路等级代码 公路桥梁命名编号和编码规则 国民经济行业分类与代码
6.4 数据重构
0 0 0 0 5 5 -5 -5 -3 -3 0 0 -3 -2 -2 -3 0 0 0 0 5 -5 -3 0 0 -3 2 0 0 0 5 -3 2 0 -3 2 0 0 0 0 5 0 0 0 5 5 5 0 0 0 5 5 3 0 0 5 5 5 0 3 3 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 3 2 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5 5 0 0 0 0 0 0 2 5 5 5 5 0 0 0 0 2 2 5 5 5 5 2 0 0 0 2 2 5 5 5 2 2 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
6.1 空间数据采集
常用的编码方法： 层次分类编码法
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 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
未成林林地 734
迹地 735
针叶树疏林地 7331
阔叶树疏林地 7332
图6.13 土地利用类型编码（层次分类编码法）
6.4 数据重构
数据结构转换：矢量和栅格之间互相转换 数据格式转换：多种GIS软件之间的数据格 式转换
6.4 数据重构
数据结构的转换 矢量转栅格：矢量数据采用直角坐标（X,Y) 记录，坐标原点一般取图的左下角；栅格 数据基本坐标是行和列（i，j），两种数据 变换时，使得X，Y轴分别的行、列平行， 按照确定的栅格大小采样； 转换可以按照点、线、面转换； 点：计算出点所在的栅格行列号； 线：计算出线所在的栅格，赋予线属性； 面：多边形填充，内部点扩散法，射线法 等
-a -a -a a a a 0 0 0 0 0 0 0
适合于记录拓扑关系 0 0 a a a a a 0 0 0 0 0 的多边形矢量格式的 a a a 0 0 0 0 a a 0 0 0 转换
0
0 0 0 a a a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
单个多边形的转换