空间数据的采集与质量控制概述课件.pptx
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1、2022年11月11日星期五空间数据的采集与质量空间数据的采集与质量控制概述控制概述3.1 概述概述3.2 地理参照系和控制基础地理参照系和控制基础3.3 空间数据的分类和编码空间数据的分类和编码3.4 空间数据的采集空间数据的采集3.5 GIS的数据质量的数据质量现实世界现实世界文字报告、文字报告、遥感图象遥感图象等等数字化仪数字化仪扫描仪扫描仪解析测图仪解析测图仪键盘键盘 等等编辑、接边、分层、图形与编辑、接边、分层、图形与属性连接、加注记等属性连接、加注记等空间数据库空间数据库数据源数据源?如何采集如何采集?质量如何质量如何?一、数据源一、数据源u地图数据地图数据,遥感数据,遥感数据,文
2、本数据,统计数据文本数据,统计数据u 实测数据,多媒体数据,已有系统的数据实测数据,多媒体数据,已有系统的数据二、数据采集二、数据采集u将现有的上述类型数据转换成将现有的上述类型数据转换成GIS可以处理与接收的数字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。形式,通常要经过验证、修改、编辑等处理。三、数据质量控制三、数据质量控制u GIS的数据质量是指的数据质量是指GIS中空间数据中空间数据(几何数据和属性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。的可靠性,通常用空间数据的误差来度量。u 误差是指数据与真值的偏离。误差是指数据与真值的偏离。u 研究研究GIS
3、数据质量对于评定数据质量对于评定GIS的算法、减少的算法、减少GIS设计与设计与开发的盲目性都具有重要意义。精度越高,代价越大。开发的盲目性都具有重要意义。精度越高,代价越大。GIS数据质量对保证数据质量对保证GIS产品的可靠性有重要意义。产品的可靠性有重要意义。一、地理空间的数学建构一、地理空间的数学建构u最自然的面最自然的面u包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面,起伏不定,难以用一个简洁的数学式描包括海洋底部、高山、高原在内的固体地球表面,起伏不定,难以用一个简洁的数学式描述。述。u相对抽象的面相对抽象的面,即大地水准面,即大地水准面u假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时从海平面延
4、伸到所有大陆下部,而与假设一个当海水处于完全静止的平衡状态时从海平面延伸到所有大陆下部,而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的水准面。u可用水准仪完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球可用水准仪完成地球自然表面上任一点的高程测量。但地球的重力方向处处不同的重力方向处处不同,处处与重力方向垂直的大地水准面显然不可能是一个十分规则的表面,且不能,处处与重力方向垂直的大地水准面显然不可能是一个十分规则的表面,且不能用简单的数学公式来表达,因此,大地水准面不能作为测量成果的计算面。用简单的数学公式来表达,因此,大地水准面不能作为测量成果的计算面。u
5、椭球体模型椭球体模型u为了测量成果计算的需要,选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的为了测量成果计算的需要,选用一个同大地体相近的、可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球旋转椭球来代替地球-三轴椭球体三轴椭球体。ab c二、地理参照系二、地理参照系u经纬度坐标系(地理坐标)经纬度坐标系(地理坐标)u对空间定位有利,但难以进行距离对空间定位有利,但难以进行距离、方向、面积量算。、方向、面积量算。u笛卡儿平面坐标系笛卡儿平面坐标系u便于量算和进一步的空间数据处理便于量算和进一步的空间数据处理和分析。和分析。u高程系统高程系统u描述空间点在垂直高度上的特性描述空间点在垂直高度上的特性-高程
6、高程由高程基准面起算的地面由高程基准面起算的地面点的高度。点的高度。u1956年黄海高程系年黄海高程系,1985年国家高年国家高程基准程基准地地图图投投影影椭椭球球体体模模型型u各种各种GIS的数据源、服务目的和各自特的数据源、服务目的和各自特征可以不同,但均有自身统一的地理基征可以不同,但均有自身统一的地理基础。础。地理基础地理基础是地理信息是地理信息数据表示格式数据表示格式与与规范的规范的重要重要组成部分组成部分统一的地图投影系统统一的地图投影系统统一的地理格网坐标系统(地理参照系)统一的地理格网坐标系统(地理参照系)统一的地理编码系统统一的地理编码系统u四、四、GIS与地图投影的关系与地
7、图投影的关系 地理基础地理基础(地图投影地图投影)数据输出数据输出(具有相应投影的地图)(具有相应投影的地图)数据获取数据获取(不同投影的地图)(不同投影的地图)数据标准化预处理数据标准化预处理(按某一参照系数字化)(按某一参照系数字化)数据存储数据存储(统一的坐标基础)(统一的坐标基础)数据处理数据处理(投影转换)(投影转换)数据应用数据应用(检索查询、覆盖分析等)(检索查询、覆盖分析等)u所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图(基所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图(基本比例尺地形图,基本省区图或国家大地图集)投影本比例尺地形图,基本省区图或国家大地图集)投影系统一致。系统一致。
8、u系统一般只考虑至多采用两种投影系统,一种应用于系统一般只考虑至多采用两种投影系统,一种应用于大比例尺的数据处理与输出、输入,另一种服务于小大比例尺的数据处理与输出、输入,另一种服务于小比例尺。比例尺。u所用投影以等角投影为宜。所用投影以等角投影为宜。u所用投影应能与网格坐标系统相适应,即所采用的网所用投影应能与网格坐标系统相适应,即所采用的网格系统(特别是一级网格)在投影带中应保持完整。格系统(特别是一级网格)在投影带中应保持完整。六、六、u我国基本比例尺地形图我国基本比例尺地形图(1:100万、万、1:50万、万、1:25万、万、1:10万、万、1:5万、万、1:2.5、1:1万、万、1:
9、5000),除除1:100万外万外均采用高斯均采用高斯克吕格投影为地理基础;克吕格投影为地理基础;u我国我国1:100万地形图采用了万地形图采用了Lambert投影,其分幅原则与国际投影,其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。一致。u我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用Lambert投影和属于同一投影系统的投影和属于同一投影系统的Albers投影投影(正轴等面积正轴等面积割圆锥投影割圆锥投影);u Lambert投影中,地球表面上两点间的最
10、短距离投影中,地球表面上两点间的最短距离(即大圆航线即大圆航线)表现为近于直线,这有利于地理信息系统中空间分析量度的正表现为近于直线,这有利于地理信息系统中空间分析量度的正确实施。确实施。一、空间数据的组织一、空间数据的组织分层分层区域分块区域分块空间数据库空间数据库GISGIS应用应用大范围大范围 地理区域地理区域合理组织合理组织面向对面向对象组织象组织矩形分块矩形分块经纬度分块经纬度分块u 空间数据可按某种属性特征形成一个数据层,通常称为图空间数据可按某种属性特征形成一个数据层,通常称为图层(层(Coverage)。)。1、空间数据分层方法:、空间数据分层方法:u专题分层专题分层w每个图层
11、对应一个专题,包含某一种或某一类数据。如地貌层、水每个图层对应一个专题,包含某一种或某一类数据。如地貌层、水系层、道路层、居民地层等。系层、道路层、居民地层等。u时间序列分层时间序列分层w即把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。即把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。u地面垂直高度分层地面垂直高度分层w把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。把不同时间或不同时期的数据作为一个数据层。Z Z时间序列时间序列专题分层专题分层分类、编码分类、编码点、线、面点、线、面特征码特征码、坐标、坐标信息世界信息世界u在属性数据中,有一部分是与几何数据的表示密切在属性数据中,有一部分是与几何数据的表示
12、密切有关的。例如,道路的等级、类型等,决定着道路有关的。例如,道路的等级、类型等,决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。在符号的形状、色彩、尺寸等。在GIS中,通常把这部中,通常把这部分属性数据用编码的形式表示,并与几何数据一起分属性数据用编码的形式表示,并与几何数据一起管理起来。管理起来。u编码编码w是指确定属性数据的代码的方法和过程。是指确定属性数据的代码的方法和过程。u代码代码w是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符是一个或一组有序的易于被计算机或人识别与处理的符号,是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。号,是计算机鉴别和查找信息的主要依据和手段。u编码的直接产物就是代码,而分
13、类分级则是编码的编码的直接产物就是代码,而分类分级则是编码的基础。基础。u分类是将具有共同的属性或特征的事物分类是将具有共同的属性或特征的事物或现象归并在一起,而把不同属性或特征或现象归并在一起,而把不同属性或特征的事物或现象分开的过程。的事物或现象分开的过程。u分类是人类思维所固有的一种活动,是分类是人类思维所固有的一种活动,是认识事物的一种方法。认识事物的一种方法。u分类的基本原则:分类的基本原则:w科学性、系统性、可扩性、实用性、科学性、系统性、可扩性、实用性、兼容性兼容性、稳定性、不受比例尺限制、灵活性、稳定性、不受比例尺限制、灵活性一、输入前准备一、输入前准备1、资料准备,区域标定资
14、料准备,区域标定w基础原始数据的确定基础原始数据的确定w数据分类项目的确定数据分类项目的确定w数据标准的准确性的确定数据标准的准确性的确定2、进行三个统一:即确定投影、比例尺、分类分级编码、进行三个统一:即确定投影、比例尺、分类分级编码3、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作。、所用软件的检查、试用菜单准备及其它辅助工作。4、硬件检查。、硬件检查。5、精度试验。、精度试验。6、试验,样区、单项试验。、试验,样区、单项试验。u手工数字化手工数字化u数字化仪数字化数字化仪数字化u扫描数字化扫描数字化u解析测图法解析测图法u已有数据转入已有数据转入扫描扫描转换转换拼接子拼接子图块图块裁剪裁剪地
15、图地图屏屏幕幕跟跟踪踪矢矢量量化化矢量图合矢量图合成、接边成、接边矢量图矢量图编辑编辑纸纸质质地地图图空间空间数据库数据库准备扫描图像准备扫描图像栅格图像配准栅格图像配准新建数字化图层新建数字化图层屏幕跟踪矢量化地图屏幕跟踪矢量化地图选择投影和单位选择投影和单位输入控制点输入控制点编辑控制点编辑控制点1 1、键盘、键盘,人机对话方式,人机对话方式2 2、程序批量输入、程序批量输入。a1a2001002001002程序程序空间空间数据库数据库四、属性和几何数据的连接四、属性和几何数据的连接1 1、可手工输入、可手工输入2 2、由系统自动生成、由系统自动生成(如用顺序号代表标识符如用顺序号代表标识
16、符)标识码标识码属性数据属性数据几何数据几何数据1 1、空间数据输入的误差、空间数据输入的误差1 1)几何数据的不完整或重复。)几何数据的不完整或重复。2 2)几何数据的位置不正确。)几何数据的位置不正确。3 3)比例尺不正确。)比例尺不正确。4 4)变形。)变形。5 5)几何数据与属性数据的连接有误。几何数据与属性数据的连接有误。6 6)属性数据错误、不完整。)属性数据错误、不完整。键盘输入错误,漏输数据或属键盘输入错误,漏输数据或属性错误分类、编码等。性错误分类、编码等。2.2.空间数据的检查空间数据的检查1 1)通过图形实体与其属性的联合显示,发现数字化中的遗漏、重复、不匹配等错误;通过
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