Chp5空間數據采集與處理

1、地理信息系統電子教案地理信息系統電子教案任課教師：姚曉軍電子郵箱：yaoxj_西北師范大學地理與環(huán)境科學學院本章內容本章內容1. 數據源2. 數據采集3. 數據編輯4. 數據重構5. 數據質量評價與控制6. 數據入庫數據源數據源v地圖數據地圖數據 普通地圖 普通地圖是以相對平衡的詳細程度表示地球表面上的自然地理和社會經濟要素，主要表達居民地、交通網、水系、地貌、境界、土質和植被等。 專題地圖 專題地圖著重反映一種或少數幾種專題要素。數據源數據源v地圖數據地圖數據 使用時需要注意的問題 地圖存儲介質的缺陷地圖多為紙質，在不同的存放條件下存在不同程度的變形，具體應用時，需對其進行糾正。 地圖現勢性

2、較差傳統地圖更新周期較長，造成地圖的現勢性不能完全滿足實際需要。 地圖投影的轉換使用不同投影的地圖數據前，需先進行地圖投影的轉換。數據源數據源v遙感影像數據遙感影像數據 優(yōu)勢 能取得大面積的信息。 能得到綜合信息。 數據更新快，能夠進行大面積重復性觀測。 適合于表示連續(xù)變化的地理現象。 大大加寬了人眼所能觀察的光譜范圍。數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源數據源玉樹地震，2010年4月14日Mount Everest is the highest mountain on Earth, rising 29,

3、029 feet above sea level. It is located on the border of Nepal and Tibet in the Himalayan mountain range. In Tibet the mountain is known as Chomolunga and in N e p a l i t i s c a l l e d Sagarmatha.I n t h i s i m a g e , Vegetation appears green and rock and soil appear brown in the image.This nat

4、ural color Landsat 5 image was collected on June 11, 2005. The Taklimakan Desert in northwest China is a vast region of sand desert sitting in a depression between two high, rugged mountain ranges. Seen in this true-color MODIS image from October 27, 2001, the Taklimakans rolling sand dunes stretch

5、out over about 125,000 square miles in the Xinjiang region of China. Tucked between the steep slopes of the Min Shan and the Bailong River in northwest China, the city of Zhouqu has a picturesque location. However, the intimidating natural beauty also carries a risk. On August 8, 2010, unusually int

6、ense monsoon rains triggered devastating landslides and floods that buried a densely populated area in the center of the city. As of August 17, Chinas official news agency reported 1,270 deaths with 474 people still missing. This detailed image, from DigitalGlobes WorldView-2 satellite, shows the la

7、rgest slide in the lower part of the city on August 10.Thick haze hovered over eastern China on October 20, 2012. The haze stretched from Beijing southward, covering much of the coastal plain bordering Bo Hai and the Yellow Sea.The Geostationary Operational Environmental Satellite 13 (GOES-13) captu

8、red this natural-color image of Hurricane Sandy at 1:45 p.m. Eastern Daylight Time (17:45 Universal Time) on October 28, 2012. 中巴地球資源衛(wèi)星是1988年中國和巴西兩國政府聯合議定書批準，由中、巴兩國共同投資，聯合研制的衛(wèi)星（代號CBERS）。1999年10月14日，中巴地球資源衛(wèi)星01星（CBERS-01）成功發(fā)射，在軌運行3年10個月；02星（CBERS-02）于2003年10月21日發(fā)射升空，目前仍在軌運行。2004年中巴兩國正式簽署補充合作協議，啟動資源02B

9、星研制工作。2007年9月19日，衛(wèi)星在中國太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，并成功入軌，2007年9月22日首次獲取了對地觀測圖像。此后兩個多月時間里，有關單位完成了衛(wèi)星平臺在軌測試、有效載荷的在軌測試和狀態(tài)調整及數據應用評價等工作，正式交付用戶使用。2007年10月29日，國防科工委與國土資源部簽署協議，國土資源部成為資源02B星的主用戶。常用的中國衛(wèi)星常用的中國衛(wèi)星環(huán)境與災害監(jiān)測預報小衛(wèi)星星座A、B星(HJ-1A /1B星)于2008年9月6日上午11點25分在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，HJ-1-A星搭載了CCD相機和超光譜成像儀（HSI），HJ-1-B星搭載了CCD相機和紅外相機（IRS）。常用的

10、中國衛(wèi)星常用的中國衛(wèi)星資源一號02C衛(wèi)星（簡稱ZY-1 02C）于2011年12月22日成功發(fā)射。ZY-1 02C衛(wèi)星重約2100公斤，設計壽命3年，搭載有全色多光譜相機和全色高分辨率相機，主要任務是獲取全色和多光譜圖像數據，可廣泛應用于國土資源調查與監(jiān)測、防災減災、農林水利、生態(tài)環(huán)境、國家重大工程等領域。資源三號衛(wèi)星于2012年1月9日成功發(fā)射。資源三號衛(wèi)星重約2650公斤，設計壽命約5年。該衛(wèi)星的主要任務是長期、連續(xù)、穩(wěn)定、快速地獲取覆蓋全國的高分辨率立體影像和多光譜影像，為國土資源調查與監(jiān)測、防災減災、農林水利、生態(tài)環(huán)境、城市規(guī)劃與建設、交通、國家重大工程等領域的應用提供服務。數據源數據

11、源v遙感影像數據遙感影像數據 使用時需要注意的問題 影像的糾正 影像的分辨率 影像的解譯特征數據源數據源v實測數據實測數據 實測數據主要指各種野外實驗、實地測量所得數據。 使用方式 通過轉換輸入GIS數據庫。 特點 精度較高 現勢性較好數據源數據源v統計數據統計數據 統計數據一般都是和一定范圍內的統計單元或觀測點聯系在一起，因此采集這些數據時，要注意包括研究對象的特征值、觀測點的幾何數據和統計資料的基本統計單元。數據源數據源v共享數據共享數據 數據共享已成為GIS技術的一個重要研究內容，已有數據的共享已成為GIS獲取數據的重要來源之一。 對已有數據的采用需注意數據格式的轉換和數據精度、可信度的

12、問題。數據源數據源v多媒體數據多媒體數據 聲音、錄像等多媒體數據的主要功能是輔助GIS的分析和查詢。v文本資料數據文本資料數據 文字報告 立法文件數據源數據源v數據源選擇時需要考慮的：數據源選擇時需要考慮的： 是否能夠滿足系統功能的要求。 所選數據源是否已有使用經驗。 系統成本。數據采集數據采集v概念概念 數據采集就是運用各種技術手段，通過各種渠道收集數據的過程。vGISGIS數據采集數據采集 空間數據的采集 屬性數據的采集數據采集數據采集空間數據的采集空間數據的采集v野外數據采集野外數據采集 平板測量 平板測量包括小平板和大平板測量，測量的產品都是紙質地圖。 全野外數字測圖 全野外數據采集設

13、備是全站儀加電子手簿或電子平板配以相應的采集和編輯軟件。 包括數據采集、數據處理和地圖數據輸出3個階段。 空間定位測量 GPS、GLONASS、GALILEO、北斗數據采集數據采集空間數據的采集空間數據的采集v地圖數字化地圖數字化 手扶跟蹤數字化 屏幕數字化 掃描矢量化v攝影測量方法攝影測量方法v遙感圖像處理遙感圖像處理數據采集數據采集屬性數據的采集屬性數據的采集v屬性數據一般采用鍵盤輸入。屬性數據一般采用鍵盤輸入。v輸入方式輸入方式 對照圖形直接輸入 根據關鍵字從外部數據庫中導入數據編輯數據編輯v圖形數據編輯圖形數據編輯 疊合比較法 目視檢查法 邏輯檢查法v屬性數據編輯屬性數據編輯 邏輯檢查

14、 人工校對數據重構數據重構v數據結構轉換數據結構轉換 矢量向柵格的轉換 柵格向矢量的轉換v數據格式的轉換數據格式的轉換 基于轉換器的數據融合 基于數據標準的數據融合 基于公共接口的數據融合 基于直接訪問的數據融合數據重構數據重構矢量向柵格的轉換矢量向柵格的轉換數據重構數據重構矢量向柵格的轉換矢量向柵格的轉換數據重構數據重構矢量向柵格的轉換矢量向柵格的轉換v矢量向柵格轉換處理的根本任務就是把點、線、矢量向柵格轉換處理的根本任務就是把點、線、面的矢量數據，轉換成對應的柵格數據。這一面的矢量數據，轉換成對應的柵格數據。這一過程稱為柵格化。過程稱為柵格化。v點的柵格化點的柵格化 設矢量坐標點（x,y）

15、，轉換后的柵格單元行列值為（I,J），則有式中，表示取整運算，dy和dx分別表示柵格的高和寬。minyyyIdminxxxJd數據重構數據重構矢量向柵格的轉換矢量向柵格的轉換v線的柵格化線的柵格化 對于一條線段的柵格化，先使用點柵格化的方法，柵格化線段的兩個端點，然后再柵格化線段中間的部分。 斜率小于1（JI） 斜率大于1（JE00-Coverage(ArcInfo)v存在的問題存在的問題 數據轉換過程復雜 系統內部的數據格式需要公開數據重構數據重構基于數據標準的數據融合基于數據標準的數據融合v這種方法采用一種空間數據的轉換標準來實現這種方法采用一種空間數據的轉換標準來實現多源多源GISGIS

16、數據的融合。數據的融合。v例子：例子： SDTS(Spatial Data Transformation Standard)v特點特點 能處理多個數據集 轉換次數少 系統內部的數據格式不需公開數據重構數據重構基于公共接口的數據融合基于公共接口的數據融合v接口是大家都需要遵守并達成統一的標準，在接口是大家都需要遵守并達成統一的標準，在接口中不僅要考慮數據格式和數據處理，而且接口中不僅要考慮數據格式和數據處理，而且還需要提供對數據處理應采用的協議。各個系還需要提供對數據處理應采用的協議。各個系統通過公共接口相互聯系，而且允許各自系統統通過公共接口相互聯系，而且允許各自系統內部數據結構和數據處理不相

17、同。內部數據結構和數據處理不相同。v例子：例子： OGC規(guī)范v特點特點 獨立于具體平臺 轉換技術高度抽象 數據格式不需公開數據重構數據重構基于直接訪問的數據融合基于直接訪問的數據融合v直接數據訪問指在一個直接數據訪問指在一個GISGIS軟件中實現對其他軟件中實現對其他軟件數據格式的直接訪問，用戶可以使用單個軟件數據格式的直接訪問，用戶可以使用單個GISGIS軟件存取多種數據格式。軟件存取多種數據格式。v例子：例子： GeoMedia數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量的相關概念空間數據質量的相關概念 準確度（accuracy） 準確度是量測值與真值之間的接近程度，可用誤差來衡量。

18、 精度（precision） 精度是指對現象描述的詳細程度。 不確定性（uncertainty） 不確定性是指對真值的認知或肯定的程度，是更廣泛意義上的誤差。 GIS的不確定性包括空間位置的不確定性、屬性不確定性、時域不確定性、邏輯上的不一致性和數據的不完整性。數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量評價空間數據質量評價評價指標評價指標 完備性 要素、要素屬性和要素關系的存在和缺失。 指標：多余：數據集中多余的數據遺漏：數據集中缺少的數據數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量評價空間數據質量評價評價指標評價指標 邏輯一致性 對數據結構、屬性及關系的邏輯規(guī)則的依附度。 指標

19、：概念一致性：對概念模式規(guī)則的符合情況值域一致性：值對值域的符合情況格式一致性：數據存儲同數據集的物理結構匹配程度拓撲一致性：數據集拓撲特征編碼的準確度數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量評價空間數據質量評價評價指標評價指標 位置準確度 要素位置的準確度。 指標：絕對或客觀精度：坐標值與可以接受或真實值的接近程度相對或內在精度：數據集中要素的相對位置和其可以接受或真實的相對位置的接近程度格網數據位置精度：格網數據位置值同可以接受或真實值的接近程度數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量評價空間數據質量評價評價指標評價指標 時間準確度 要素時間屬性和時間關系的準確度。 指

20、標：時間量測準確度：時間參照的正確性時間一致性：事件時間排序或時間次序的正確性時間有效性：時間上數據的有效性數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量評價空間數據質量評價評價指標評價指標 專題準確度 定量屬性的準確度，定性屬性的正確性，要素的分類分級以及其他關系。 指標：分類分級正確性：要素被劃分的類別或等級，或者他們的屬性與論域（如地表真值或參考數據集）的比較非定量屬性準確度：非定量屬性的正確性定量屬性的準確度：定量屬性的正確性對于任意數據質量指標可以根據需要建立其他的具體植被數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量評價空間數據質量評價評價方法評價方法 直接評價方法 直接評

21、價方法是對數據集通過全面檢測或抽樣檢測方式進行評價的方法，又稱驗收度量。 內部直接評價方法要求對所有數據僅在其內部對數據集進行評價。 外部直接評價方法要求參考外部數據對數據集測試。數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量評價空間數據質量評價評價方法評價方法 間接評價方法 間接評價方法是對數據的來源和質量、生產方法等間接信息進行數據集質量評價的方法，又稱預估度量。 間接評價方法僅在直接評價方法不能使用時使用。 間接評價方法有效的情況：使用信息中記錄了數據集的用法；數據日志信息記錄了有關數據集生產和歷史的信息；用途信息描述了數據集生產的用途。數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據

22、的誤差空間數據的誤差 幾何誤差 幾何誤差指空間數據在描述空間實體時，在幾何屬性上的誤差。 屬性誤差 間隔和比值屬性數據誤差可以點誤差的分析方法進行分析評價。數據質量評價與控制數據質量評價與控制誤差類型誤差類型具體內容具體內容地形圖本身的誤差1、地形圖的位置誤差2、地形圖的屬性誤差3、時間誤差4、邏輯不一致誤差5、不完整性誤差數據轉換和處理的誤差1、數字化誤差2、格式轉換誤差3、不同GIS系統間數據轉換誤差應用分析時的誤差1、數據層疊加時的冗余多邊形2、數據應用時，由應用模型引進的誤差地圖數字化中的幾何誤差地圖數字化中的幾何誤差數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量的控制空間數據質量

23、的控制 概念 空間數據質量控制是指在GIS建設和應用過程中，對可能引入誤差的步驟和過程加以控制，對這些步驟和過程的一些指標和參數予以規(guī)定，對檢查出的錯誤和誤差進行修正，以達到提高系統數據質量和應用水平的目的。 需要注意的 在進行空間數據質量控制時，必須明確數據質量是一個相對的概念，除了可度量的空間和屬性誤差外，許多質量指標是難以確定的，因此空間數據質量控制主要是針對其中可度量和可控制的質量指標而言的。數據質量評價與控制數據質量評價與控制v空間數據質量的控制空間數據質量的控制 方法 傳統的手工方法將數字化數據與數據源進行比較 元數據方法通過跟蹤元數據了解數據質量的狀況和變化 地理相關法用空間數據的地理特征要素自身的相關性來分析數據的質量數據質量評價與控制數