GIS的数据获取与处理

第四章GIS的数据获取

地理数据的基本特征

地理数据的三个基本特征是空间，时间和专题属性。

时间和专题属性特征为非空间特征。

1、空间特征：空间特征是地理信息系统或空间信息系统所独有的。空间特征是指空间地物的位置，形状，大小的几何特征，以及与相邻地物的空间关系。

2、专题特征：专题特征指空间现象和空间目标的属性特征，它是指除了时间和空间特征以外的空间现象的其它特征。

3、时间特征：空间数据总是在某一特定的时间或时间段内采集得到或计算得到的。

一、空间数据集及数据源的种类

1、数据源。是指建立GIS的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。可归纳为原始采集数据、再生数据和交换数据三种来源。

(1)、地图数据

地图是GIS的主要数据源，因为地图包含着丰富的内容，不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。地图数据主要通过对地图的跟踪数字化和扫描数字化获取。地图数据不仅可以作宏观的分析(用小比例尺地图数据)，而且可以作微观的分析(用大比例尺地图数据)。在使用地图数据时，应考虑到地图投影所引起的变形，在需要时进行投影变换，或转换成地理坐标。

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，如：

点——居民点、采样点、高程点、控制点等。

线——河流、道路、构造线等。

面——湖泊、海洋、植被等。

注记——地名注记、高程注记等。

地图数据主要用于生成DLG、DRG数据或DEM数据。

(2)、遥感数据(影象数据)

遥感数据是GIS的重要数据源。遥感数据含有丰富的资源与环境信息，在GIS 支持下，可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。遥感数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，遥感技术是GIS数据更新的重要手段。

遥感数据(影象数据)用于提取线划数据和生成数字正射影象数据、DEM数据。

2

（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、技术标准、条文条例等，

如边界条约等。这些也属于GIS的数据。

（4）、统计资料

国家和军队的许多部门和机构都拥有不同领域(如人口、基础设施建设、兵要地志等)的大量统计资料，这些都是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。

(5)、实测数据

野外试验、实地测量等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库，以便于进行实时的分析和进一步的应用。GPS(全球定位系统)所获取的数据也是GIS的重要数据源。

4

(6)、多媒体数据

多媒体数据(包括声音、录像等)通常可通过通讯口传入GIS的地理数据库中，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询。

(7)、已有系统的数据

GIS还可以从其它已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。由于规范化、标准化的推广，不同系统间的数据共享和可交换性越来越强。这样就拓展了数据的可用性，增加了数据的潜在价值。

2、数据集。一个结构化的相关数据的集合体，包括数据本身和数据间的联系。数据集独立于应用程序而存在，是数据库的核心和管理对象。

GIS 的主要数据集。数字线划数据（DLG）、数字扫描数据（DRG）、影像数据（DOM）、数字高程数据（DEM）和属性数据（包括社会经济数据）、专业数据。

二、空间数据采集的任务

空间数据采集的任务是将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图像、文本资料等转换成GIS可以处理与接收的数字形式，通常要经过验证、修改、编辑等处理。

不同数据输入需要用到不同的设备。例如，对于文本数据通常用交互的方式通过键盘录入，也可用扫描仪扫描后用字符识别软件自动录入；对于矢量地图数据，可用平板数字化仪，采用手扶跟踪的方法输入，也可用扫描仪扫描成图像后，用栅格数据矢量化的方法自动追踪输入；等等。

GIS软件的这一部分还应具有数据转换装载的功能，即能把其它GIS或专题数据库中的数据通过转换装载到当前的GIS系统中。

这一部分GIS软件的数据处理工作主要是几何纠正、图形和文本数据的编辑、图幅的拼接、拓扑关系的生成等，即完成GIS的空间数据在装入GIS的地理数据库前的各种工作。

三、空间数据主要采集技术

在GIS的几何数据采集中，如果几何数据已存在于其它的GIS或专题数据库中，那

么只要经过转换装载即可；对于由测量仪器获取的几何数据，只要把测量仪器的数据传输进入数据库即可，测量仪器如何获取数据的方法和过程通常是与GIS无关的。

对于栅格数据的获取，GIS主要涉及使用扫描仪等设备对图件的扫描数字化，这部分的功能也较简单。因为通过扫描获取的数据是标准格式的图像文件，大多可直接进入GIS的地理数据库。

从遥感影像上直接提取专题信息，需要使用几何纠正、光谱纠正、影像增强、图像变换、结构信息提取、影像分类等技术，主要属于遥感图像处理的内容。

因此，以下主要介绍GIS中矢量数据的采集。GIS中矢量数据的采集主要包括地图跟踪数字化与地图扫描数字化。

6

1、地图跟踪数字化

跟踪数字化是目前应用最广泛的一种地图数字化方式，是通过记录数字化板上点的平面坐标来获取矢量数据的。其基本过程是：将需数字化的图件(地图、航片等)固定在数字化板上，然后设定数字化范围、输入有关参数、设置特征码清单、选择数字化方式(点方式和流方式等)，就可以按地图要素的类别分别实施图形数字化了。

由于跟踪数字化本身几乎不需要GIS的其它计算功能，所以跟踪数字化软件往往可以与整个GIS系统脱离开，因而可单独使用。

地图跟踪数字化时数据的可靠性主要取决于操作员的技术熟练程度，操作员的情绪会严重影响数据的质量。操作员的经验和技能主要表现在能选择最佳点位来数字化地图上的点、线、面要素，判断十字丝与目标重合的程度等能力。为了保持一致的精度，每天的数字化工作时间最好不要超过6小时。

GIS中的地图跟踪数字化软件为了获取矢量数据应具有下列基本功能：

1°、图幅信息录入和管理功能

即对所需数字化的地图的比例尺、图幅号、成图时间、坐标系统、投影等信息进行录入和管理。这是所采集的矢量数据的数据质量的基本依据。

2°、特征码清单设置

特征码清单是指安放在数字化仪台面或屏幕上的由图例符号构成的格网状清单，每种类型的符号占居清单中的一格。在数字化时只要点中特征码清单区的符号所在的网格，就可知道所数字化要素的编码，以方便属性码的输入。地图跟踪数字化软件应能使用户方便地按自己的意愿设置和定义特征码清单。

3°、数字化键值设置

即设置数字化标识器上各按键的功能，以符合用户的习惯。

4°、数字化参数定义

主要是指系统应能选定不同类型的数字化仪，并确定数字化仪与主机的通讯接口。5°、数字化方式的选择

主要是指选择点方式还是流方式等进行数字化。

6°、控制点输入功能

应能提示用户输入控制点坐标，以便于进行随后的几何纠正。