MAPGIS应用教程第三章空间数据采集

第三章空间数据的采集和质量控制学习要求：掌握以下基本内容：1、空间数据的参照系和控制基础2、数据的编码体系3、GIS数据的采集方式4、数据采集的质量与GIS数据质量的评价§3.1概述一、GIS的数据源地理信息系统的各种数据源中，地图是最主要数据源，遥感数据是GIS 数据更新的重要手段。

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。

三、研究GIS数据质量的目的和意义GIS的数据质量是指GIS中空间数据(几何数据和属性数据)的可靠性，通常用空间数据的误差来度量。

§3.2 空间数据的地理参照系和控制基础一、空间数据的地理参照系介绍地球的形状、描述地球形状的数学方法以及地理坐标系。

介绍地球的形状、坐标系、高程系等的概念。

二、地图投影介绍将不规则的地球表面用地球椭球面来替代，进而将不可展曲面的地球椭球面映射到地图平面上来的方法地图投影。

内容有地图投影的实质、投影变形、 GIS中的地图投影、高斯—克吕格投影、正等角圆锥投影等。

三、地理信息系统的地理空间通常是指经过投影变换放在笛卡儿平面直角坐标系中的地球表层特征空间。

它的理论基础在于旋转椭球体和地图投影变换。

§3.3 地理实体数据的编码与GIS数据库一、地理实体的分类1、地理实体与地理目标的类型(1)地理实体地理实体——地理数据库中的实体，是一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象。

例如城市可看成一个地理实体，并可划分成若干部分，但这些部分不叫城市，只能称为区、街道之类。

地理目标——实体在地理数据库中的表示。

地理目标的表示方法随比例尺、目的等情况的变化而变化，例如，对于城市这个地理实体，在小比例尺上可作为一个点目标，而在大比例尺上将作为一个面目标。

地理目标在地图上是以地图符号的形式来表示的。

(2)地理实体的类型1° 点状实体·实体点——用于代表一个实体；·注记点——用于定位注记；·内点——用于负载相应多边形的属性；·结点——表示线的终点和起点；·节点——线或弧段的内部点。

第3章空间数据的采集与处理空间数据获取是地理信息系统建设首先要进行的任务，它可以有多种实现方式，包括数据转换、遥感数据处理以及数字测量等，其中已有地图的数字化录入，是目前被广泛采用的手段，也是最耗人力资源的工作。

在GIS中，录入的内容包括空间信息和非空间信息，前者是录入的主体。

目前，空间信息的录入主要有两种方式，即手扶跟踪数字化和扫描矢量化，本节具体介绍了两种方式，以及相关的算法，如曲线近似拟合，栅格图形细化跟踪等。

在图形数据录入完毕后，需要进行各种处理，包括坐标变换、拼接等，其中最重要的是建立拓扑关系。

在拓扑建立过程中，需要先对各种错误修改，本章描述了各种具体的错误情形，最后则介绍了多边形自动拓扑生成算法。

1 地图数字化1.1 数字化仪数字化手扶跟踪数字化的步骤:（1）确定需要数字化相对与数字化板的位置（保证地图反复数字化时相对位置一致）（2）在地图上选取控制点（数字化仪坐标与地理坐标之间的相互转换）（3）数字化地理空间实体手扶跟踪数字化的方式：点方式：当录入员按下游标（Puck）的按键时，向计算机发送一个点的坐标。

输入点状地物要素时必须使用点输入方式；而线和多边形地物的录入可以使用点方式，在输入时，输入者可以有选择地输入曲线上地采样点，而采样点必须能够反映曲线地特征。

流方式：能够加快线或多边形地物地录入速度，在录入过程中，当录入人员沿着曲线移动游标时，能够自动记录经过点的坐标。

目前大多数系统采取两种采样原则，即距离流方式（distance stream）和时间流方式（time stream）。

如下图。

曲线离散化算法在数字化过程中，需要对曲线进行采样简化，即在曲线上取有限个点，将其变为折线，并且能够在一定程度上保持原有的形状。

介绍douglas-peucker算法：（1）在曲线首尾两点A、B之间连接一条直线段AB，该直线称为曲线的弦。

（2）得到曲线上离该直线段距离最大的点C，并计算其与AB的距离d;（3）比较该距离与预先给定域值e的大小，如果小于e,则将该直线段作为曲线的近似，该段曲线处理完毕；（4）如果距离大于域值，则用C将曲线分为两段AC和BC，并分别对两段曲线进行1～3步处理；（5）当所有曲线都处理完毕后，依次连接各个分割点形成的折线，即可以作为曲线的近似。

第三章空间数据的采集和质量控制学习要求：掌握以下基本内容：1、空间数据的参照系和控制基础2、数据的编码体系3、GIS数据的采集方式4、数据采集的质量与GIS数据质量的评价§3.1 概述一、GIS 的数据源地理信息系统的各种数据源中，地图是最主要数据源，遥感数据是GIS 数据更新的重要手段。

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。

三、研究GIS 数据质量的目的和意义GIS的数据质量是指GIS中空间数据（几何数据和属性数据）的可靠性，通常用空间数据的误差来度量。

§3.2 空间数据的地理参照系和控制基础一、空间数据的地理参照系介绍地球的形状、描述地球形状的数学方法以及地理坐标系。

介绍地球的形状、坐标系、高程系等的概念。

、地图投影介绍将不规则的地球表面用地球椭球面来替代，进而将不可展曲面的地球椭球面映射到地图平面上来的方法地图投影。

内容有地图投影的实质、投影变形、GIS 中的地图投影、高斯—克吕格投影、正等角圆锥投影等。

三、地理信息系统的地理空间通常是指经过投影变换放在笛卡儿平面直角坐标系中的地球表层特征空间。

它的理论基础在于旋转椭球体和地图投影变换。

§3.3 地理实体数据的编码与GIS 数据库一、地理实体的分类1、地理实体与地理目标的类型(1) 地理实体地理实体——地理数据库中的实体，是一种在现实世界中不能再划分为同类现象的现象。

例如城市可看成一个地理实体，并可划分成若干部分，但这些部分不叫城市，只能称为区、街道之类。

地理目标——实体在地理数据库中的表示。

地理目标的表示方法随比例尺、目的等情况的变化而变化，例如，对于城市这个地理实体，在小比例尺上可作为一个点目标，而在大比例尺上将作为一个面目标。

地理目标在地图上是以地图符号的形式来表示的。

(2) 地理实体的类型1° 点状实体•实体点一一用于代表一个实体；注记点——用于定位注记；•内点一一用于负载相应多边形的属性；•结点一一表示线的终点和起点；•节点——线或弧段的内部点。

实验三 MAPGIS数据入库一、目的掌握MAPGIS平台下建立数据库的方法。

二、内容以土地详查工作为例，在MAPGIS平台中进行空间数据采集与建库工作。

三、方法和步骤（一）数据处理流程图（二）空间数据入库步骤空间数据采集与建库工作在MAPGIS平台中进行，根据实际分两种不同情况，一种是全面进行数字化建库，另一种是在已有图形数据库的基础上进行建库，建库工作以土地详查起始年份为基本数据库，按变更年度逐年建立动态数据库。

（1）全面数字化建库过程如下：①扫描底图②矢量化处理，其操作见第一章MAPGIS基础知识。

③图形校正，具体操作见MAPGIS误差校正。

④投影转换及比例尺归化，具体操作见第一章MAPGIS基础知识。

⑤图形拼接处理（2）如果用户非全面数字化建库，即在已有的图形库或在外系统的数据如AutoCAD、MapInfo等中已经有图形数据，可以用数据转换方式建库，数据的转换见MAPGIS数据转换部分。

以上只是空间数据的入库，也就是说，是图形数据的录入，空间数据入库后，我们需要对属性数据进行入库。

（三）数据分层对于详查数据而言，为了提高系统数据的处理和工作的效率，便于数据分析处理，满足资源动态监测工作需要。

对全部数据进行合理分层是十分必要的。

结合详查日常管理技术要求，系统按以下项目进行分层：（1）行政辖区：行政辖区包括各级行政界线，分别以相应的线型符号表示。

在系统中是以行政村为单位建立面拓扑关系，即凡是由行政界线构成封闭区域的就将其做为一个村级单位对待，行政级别向下顺延。

例如，某乡级农场，由于其行政级别为乡级，在无下属行政单位的情况下，在系统中仍将其做为同名的村级单位对待。

行政辖区的属性包括面积、周长、行政代码等，其中面积、周长由系统自动生成。

行政代码最长支持20个数字、字符表示，依此为省、市、县、乡、村等，村下一级是可扩充的。

例如：“110221002006”的“110221”表示北京市昌平县，“002”表示昌平镇，“006”表示南庄村。

第三章空间数据的采集与组织数据采集是将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计算机可以处理与接收的数字形式。

数据采集分为属性数据采集和图形数据采集。

对于属性数据的采集经常是通过键盘直接输入；图形数据的采集实际上就是图形数字化的过程。

数据采集过程中难免会存在错误，所以，对图形数据和属性数据进行一定的检查、编辑是很有必要的。

数据采集后如何将其组织在数据库中，以反映客观事物及其联系，这是数据模型要解决的问题。

GIS就是根据地理数据模型实现在计算机上存储、组织、处理、表示地理数据的。

数据模型组织的好坏，直接影响到GIS系统的性能。

ArcGIS9中主要有Shapefile、Coverage和Geodatabase三种文件格式。

Shapefile由存储空间数据的shape文件、存储空间数据的dBase表和存储空间数据与属性数据关系的.shx 文件组成；Coverage的空间数据存储在二进制文件中，属性数据和拓扑数据存储在INFO 表中，目录合并了二进制文件和INFO表，成为Coverage要素类；Geodatabase是ArcGIS 数据模型发展的第三代产物，它是面向对象的数据模型，能够表示要素的自然行为和要素之间的关系。

本章在介绍创建Shapefile、Coverage的基础上，重点讲解了Geodatabase的创建过程，并介绍了如何对空间数据进行编辑。

在本章最后，提供了两个实例，供读者练习，以便更好的掌握GeoDatabase数据库技术。

3.1 shapefile文件创建3.1.1 创建新Shapefile和dBASE表ArcCatalog可以创建新的shapefile和dBASE表，并通过添加、删除和索引属性来修改它们，也可以定义shapefile的坐标系统和更新其空间索引。

当在ArcCatalog中改变shapefile的结构和特性（properties）时，必须使用ArcMap来修改其要素和属性。

MAPGIS地理信息数据输入及数据采集摘要:入库地理信息数据经过数据收集、数据数字化、数据校正与转换、数据编辑、数据接边、数据质量控制、数据修改等,最终进入GIS数据库中进行保存、管理和维护。

GIS 数据库中的数据是经过标准化、规范化以后的数据,具有统一的数学基础(地理坐标系、投影类型、比例尺等),供GIS用户查询、分析、决策等使用。

地理信息数据的采集与输入是ＧＩＳ应用的基础与前提,MAPGIS提供了多种方法的数据输入与采集手段,对输入结果可进行编辑、校正、转换、质量控制,最终建立ＧＩＳ数据库,供用户查询、分析使用。

关键词地理信息系统数据输入质量控制引言:MAPGIS作为工具型地理信息系统软件平台,在数据的输入采集等方面提供了丰富的手段和强大的数据编辑与管理能力,为GIS应用提供了良好的软件基础。

1.地理信息数据地理信息系统(GIS)把要处理的数据分为两类,第一类是反映事物地理空间位置的信息,从计算机的角度称空间位置数据,也常称地图数据、图形数据;第二类是与事物的地理位置有关,反映事物其它特征的信息,可称为专题属性信息或专题属性数据,也称文字数据、非图形数据。

为了进行有效的查询、分析和管理等,必须将这两类信息都输入到计算机GIS数据库中。

常见的输入过程如图1所示。

图1获取信息是建立数据库的最初步骤,非数字信息必须转换成数字形式才能被计算机接受。

空间信息的获取途径通常为:野外测量、遥感、现场调查、已有资料等;属性信息的获取途径通常为:遥感、现场调查、社会调查、已有资料等。

获取的数据经过分类、编码、转换等,输入到GIS数据库中,形成规范化、标准化的数据。

2.空间数据的采集由于空间数据的来源不同,采集的仪器和方法也不同。

目前有如下几种方法:2.1野外数据采集(1)GPS数据采集。

GPS是全球定位系统的简称。

GPS定位方法精度高,方便灵活。

GPS 定位技术在测绘中的应用和普及,是测绘科技的一个重大的突破性进展。