空间数据获取与处理71页PPT

第五章 空间数据的处理
§5-1 图形编辑
4、图形编辑的数据组织—空间索引
为加速检索，需要分层建索引，主要方法有格网索引和四叉树索引。 1）格网索引
第五章 空间数据的处理
§5-1 图形编辑
a、每个要素在一个或多个网格中 b、每个网格可含多个要素 c、要素不真正被网格分割 ，
格网号 (Peano或Morton)
空间对象
空间对象
格网号 (Peano或Morton )
对象索引
空间索引
2）四叉树索引
第五章 空间数据的处理
§5-1 图形编辑
线性四叉树和层次四叉树都可以用来进行空间索引。
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3
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0
2
Peano码
Side
空间对象
0
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E
0
2
D
1
1
A
4
1
F
8
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C
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1
B,G
C
A
B
G
F
D
E
A、线性四叉树，先采用Morton或Peano码，再根据空间对象覆盖的范围进行四叉树分割。 B、层次四叉树，需要记录中间结点和父结点与子结点之间的指针，若某个地物覆盖了哪个中间结点，还要记录该空间对象的标识。
无结点
有结点
3）清除假结点（伪结点）
第五章 空间数据的处理
§5-1 图形编辑
有些系统要将这种假结点清除掉（如ARC/INFO），即将目标A 和B合并成一条，使它们之间不存在结点;
由仅有两个线目标相关联的结点称为假结点。
但有些系统并不要求清除假结点，如Geostar,因为它们并不影响空间查询、分析和制图。

叉丝 按扭
游标 电磁感应板
数字化仪
扫描仪
数字摄影测量工作站
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第三节 空间数据的编辑与处理
误差与错误的检查与编辑
空间数据一般性错误
数据不完整、重复 空间数据位置不正确 空间数据比例尺不准确 空间数据变形 几何和属性连接有误 属性数据不完整
错误检查主要方法
叠合比较法 目视检查法 逻辑检查法
第五章 空间数据采集与处理
通向计算机接口
叉丝 按扭
游标 电磁感应板
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整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
数据采集在GIS中的地位
以数据为处理线索 硬件∶软件∶数据 = 1∶2 ∶7
汽油
数据
3
GIS数据的内容
数字线化数据
等
第一手数据 第二手数据
非电子数据
平板测量数据 工程测量数据
笔记 航空、遥感相片
人口普查 社会经济调查 各种统计资料
地图 专题地图 统计图表
电子数据
全站仪、GPS数据 地球物理、地球化学
遥感数据
已建各种数据库 GIS数据
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目前各种类型的地图是重要的信息源。这不仅是因为地图的内容直观 与丰富，而且是由于在地理信息系统诞生以前，地图是表示空间与非 空间信息强有力的手段，从某种意义上说，一册完备的专题地图集是 一个很好的人工操作地理信息系统。
误差修正一般过程：
设定容许值 连接接点 重建拓扑关系
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图象纠正
纠正原因
地图变形(均匀变形、非均匀变形） 数字化中的位置移动 遥感影像本身存在几何变形 投影方式不同 分幅扫描

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1、地图数字化
1.1 概述
➢ 地图是重要的信息形式 ➢ 纸质地图的弊端 ➢ 电子地图（GIS的基本功能）
当纸地图经过计算机图形图像系统光——电转换量 化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直 接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显 示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图 数据文件，这种与纸地图相对应的地图称为矢量化电子 地图。
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2、数据录入后的处理
2.1 图形坐标变换（ 几何纠正，投影变换 ） ➢ 概念: 利用一套控制点和变换方程,将数字地图或图像 从一种坐标系转换成另一种坐标系的过程. ➢ 2.1.1 几何纠正
➢ 1)高次变换 需要有6对以上控制点的坐标和理论值
➢ 2)二次变换 需要有5对以上控制点的坐标和理论值
3
矢量电子地图的优点： ➢ 可视化：
➢ 放大、缩小、漫游，分层显示地图； ➢ 智能化：
➢ 多尺度表达，自动配置注记，最短路径查询等空间 分析功能； ➢ 交互性： ➢ 编辑，计算距离和标注地名等； ➢ 时态性： ➢ 监控，线路回放等。
4
电子地图多比例尺表达。比例尺越大，表达越详细。
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电子 电子航道图与航标遥测监控系统
3：…pNpSpW=0并且pWpEpN=0 4：… 5：转到第一步。
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满足 2<=N(p)<=6 且T(p)=1的5种情况:
1) 保证 P 是图像边缘点 2) 保证 P 不是细线端点和关
键转折点
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1 pNpEpS=0 且 pWpEpS=0 2… 3 pEpWpN=0 且 pSpWpN=0 4… 5… 0- 第2步被被赋值 0- 第4步被被赋值

（2）扫描过程
扫描模式的设置，（分二值、灰度、百万种 彩色），对地形图的扫描一般采用二值扫描， 或灰度扫描。对彩色航片或卫片采用百万种 彩色扫描，对黑白航片或卫片采用灰度扫描。 扫描分辨率的设置，根据扫描要求，对地形 图的扫描一般采用300dpi或更高的分辨率。 针对一些特殊的需要，还可以调整亮度、对 比度、色调、GAMMA曲线等。 设定扫描范围
扫描参数设置完后，即可通过扫描获得某个地区的栅格数据。 通过扫描获得的是栅格数据，数据量比较大。如一张地形图采用 300dpi灰度扫描其数据量就有20兆左右。 除此之外，扫描获得的数据还存在着噪声和中间色调像元的处理 问题。 噪声是指不属于地图内容的斑点污渍和其它模糊不清的东西形成 的像元灰度值。噪音范围很广，没有简单有效的方法能加以完全 消除，有的软件能去除一些小的脏点，但有些地图内容如小数点 等和小的脏点很难区分。 对于中间色调像元，则可以通过选择合适的阈值选用一些软件如 Photoshop等来处理。 一般对获得的栅格数据还要进行一些后续处理如图象纠正、矢量 化
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
编码的类型
1）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。上图以土地利用类型 的编码为例，说明上图 ：土地利用类型编码（层次 分类编码法）层次分类编码法所构成的编码体系。 2）多源分类编码法 又称独立分类编码法。是指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。表4-1以河流为例说 明了属性数据多源分类编码法的编码方法。

2、类型
分类或分级数据：如环境污染类型、土地类型数据，测量、地质、水文、 城市规划等的分类数据等；
面域数据：如多边形的中心点，行政区域界线及行政单元等； 网络数据：如道路交点、街道和街区等； 样本数据：如气象站，环境污染监测点，用于航空、航天影象校正的野
外控制数据等； 曲面数据：如高程点，等高线或等值线区域； 文本数据：如地名、河流名称和区域名称； 符号数据：如点状符号、线状符号和面状符号（晕线）等； 音频数据：如电话录音、运动中的汽车产生的噪音； 视频数据：交通路口的违章摄影、工矿企业大量使用的工业电视； 图象数据：航空、航天图象，野外摄影照片等。Βιβλιοθήκη .4.1栅 格 数 据 结 构
定义
以规则像元阵列表示空间对象的数据结构，阵列中每个数据表示空间 对象的属性特征。或者说，栅格数据结构就是像元阵列，每个像元的 行列号确定位置，用像元值表示空间对象的类型、等级等特征。 每个栅格单元只能存在一个值。
对于栅格数据结构
–点：为一个像元 –线：在一定方向上连接成串的相邻像元集合。 –面：聚集在一起的相邻像元集合。
当给定不同的具体条件时，将得到不同类 型的投影方式。
内容之地图投影 ：GIS中地图投影
GIS以地图方式显示地理信息，而地图是平面，地理信息则 在地球椭球上，因此地图投影在GIS中不可缺少。
GIS数据库中地理数据以地理坐标存储时，则以地图为数据 源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标；而输出 或显示时，则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换 变换成指定投影的平面坐标。
集合，它由一系列的空间坐标值组成。 相对地理空间：具有空间属性特征的实体的
集合，它是由不同实体之间的空间关系构成。
2、内容

序得一种代码,她得优点就是能明确表示出分类对象得类别,代码结构有严格
得隶属关系。
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
对于要输入属性库得属性数据,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得属性数据, 则必须进行编码输入。
2022/9/26
西北大学城市与资源学系
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空间数据采集——属性数据得采集
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、
误差类型 源误差
误差来源
误差特征
数据年代;数据得空间覆盖范围; 地图比例尺;观测密度数据得可 访问性,数据格式;数据与用途得 一致性;数据得采集处理费用
明显、易探测
由自然变化或原 始测量引起得误 差
位置误差;属性误差:质量和数量 方面得误差
数据偏差:输入输出错误,观测者 偏差,自然变化
GIS处理过程引 起得误差
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测量数字数据得误差
控制测量误差 碎部测量误差 空中三角测量误差 测图误差
2022/9/26
西北大学城市与资源学系
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地图数字化数据得误差
制图误差:控制点展绘误差、编绘误差、绘 图误差、综合误差、地图复制误差、分色 板套合误差、绘图材料得变形误差
数字化误差
2022/9/26

记录。
• 而数据质量则是空间数据在表达这三 个基本要素时，所能 够达到的准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性 的程度。
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2、与数据质量相关的几个概念 （1）误差(Error)：误差反映了数据与真实值或者大家公认的真值之间的差异，
它是一 种常用的数据准确性的表达方式。 （2）数据的准确度(Accuracy)：数据的准确度被定义为结果、计算值或估计
栅格数据转换成矢量数据也称矢量化。普通地 图经扫描仪输入后可以通过软件自动或半自动的转 成矢量数据。把栅格数据转成矢量点的方法比较简 单。栅格数据转成线大致有三个步骤：
(1)分类；(2)线的细化； (3) 线的提取。
第35页/共78页
栅格矢量化举例（栅格数据）
第36页/共78页
栅格矢量化得到的弧段数据
• 一、空间数据编辑 • 空间数据编辑的必要性 • ⑴修正数据输入错误 • ⑵维护数据的完整性和一致性 • ⑶更新地理信息
第12页/共78页
空间数据一般性错误 ⑴数据不完整、重复 ⑵空间数据位置不正 确 ⑶空间数据比例尺不 准确 ⑷空间数据变形 ⑸几何和属性连接有 误 ⑹属性数据不完整
错误检查主要方法
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。
4. 影像处理和信息提取方式
5. 数据通讯方式
第3页/共78页
数据采集方式
1. 手工方式 2. 手扶跟踪数字化方式 3. 扫描方式
手扶跟踪数字化仪 是一种图形数字化 设备，是目前常用 的地图数字化方式
生成矢量数据。
4. 影像处理和信息提取方式
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