1、,地理信息系统,第五章 空间数据采集与处理,2,整个地理信息系统就是围绕着空间数据采集、处理、存储、分析和表现而展开的，因此整个空间数据来源、采集手段、生成工艺、数据质量都直接影响整个地理信息系统应用的潜力、成本和效率。,3,概述,数据源的选择； 采集方法的确定； 数据的进一步编辑与处理 数据入库,4,主要内容,一、空间数据采集的主要任务 GIS的数据内容 GIS的数据来源二、现行主要数据采集方法定位设备 数字化设备 数据交换 其它 三、空间数据编辑与处理的主要内容 四、空间数据录入后的处理,5,一、空间数据采集的主要任务,数据采集在GIS中的地位,以数据为处理线索 硬件软件数据 = 12 7
2、,6,数据采集任务 将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的数字形式。 数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数据在内容和逻辑上的一致性。 不同的数据来源要用到不同的设备和方法。 数据的转换 数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成等.,7,GIS数据：内容,数字线化数据地形测图思想：点、线、面 影象数据 数据源丰富 生产效率高 直观详细记录地表自然现象 数字高程模型 属性数据 是什么，判读和考察 详细描述信息,8,9,我叫钓鱼岛，我是中国的！,当那海面泛起了波涛 还有座思念的岛礁 在那风雨中飘摇 让我不能够忘掉 那是母亲留下的伤痛 为儿女们刻
3、着记号 虽然远在天涯海角 仍是中国的坐标,10,闽江口湿地区域SPOT5 融合影像,11,12,白水县矢量数据,13,原始DEM数据,14,DEM拚接数据,15,16,DEM数据,17,坡度数据,18,GIS数据：精度和尺度,空间对象描述表示：定性和定量 定性：空间对象的鉴别、分类和命名 属性数据 分类代码 数值类型：仅作为一种标识，不代表对象量化程度 不同应用领域的空间对象描述详细程度不同 定量：图形几何坐标、属性量化指标 属性量化指标：统计调查数据，可信度与完整性 图形几何坐标：采样点密度、比例尺、特征点选取 原则：计算机输出的地图满足同等比例尺地图精度要求,19,GIS的数据来源,按数据
4、表现形式分为： 数字化数据 多媒体数据 文本资料数据,20,按数据获取方式分为： 地图数据 遥感影像数据 实测数据 共享数据 其它数据,GIS的数据来源,21,22,地图数据,23,24,25,26,源地图的重要性,数字地图的精度与源图直接相关 纸质地图并不是很好的数据源 数字化所得的数据精度不会高于原始地图 原始地图中的误差会传播,27,GIS 空间数据,GIS的数据来源特点,地图数据 存储介质、现势性、投影转换,统计数据,多媒体数据 辅助GIS 空间分析和查询,遥感、航空影象和数据 分辨率、变形规律、纠正、解译特征,实测数据,共享数据 数字数据 格式、精度,文本资料数据,28,数据采集方法
5、:(1)定位设备,野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘系统 特 点：精度高、效率较低 适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新,二、现行主要数据采集方法,29,数据采集方法:(2)数字化设备,数字化设备：数字化仪、扫描仪、摄影测量设备 特 点：范围大，速度快 使 用 范 围：大面积GIS数据采集、资源普查等,数字化仪,扫描仪,数字摄影测量工作站,二、现行主要数据采集方法,30,数据采集方法:(3)数据交换,数据交换文件 GIS A GIS A GIS B GIS B 内部文件 外部文件 外部文件 内部文件,GIS A,GIS B,数据交换标准,Open GIS,Internet /
6、Intranet,二、现行主要数据采集方法,31,空部数据采集与处理的基本流程,地图,影像数据,统计数据,野外实测数据,数字数据,多媒体,扫描数字化,摄影测量,野外数据采集,键盘输入,空间 数据库,编辑处理,数据交换,数据源,采集方法,文本数据,遥感图像处理,质量评价,32,1、数据源的选择 地理信息系统可用的数据源多种多样，进行选择时，应注意从以下几个方面考虑： 是否能够满足系统功能的要求； 所选数据源是否已有使用经验。如果传统的数据源可用的话，就应避免使用其他它的陌生数据源。一般情况下，当两种数据源的数据精度差别不大时，宜采用有使用经验的传统数据源； 系统成本。,33,2、数据源的特征 地
7、图数据（1）地图是目前GIS最常见的数据源；（2）地图是地理数据的传统描述形式，是具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平面形式的表示；（3）内容丰富，图上实体间的空间关系直观，而且实体的类别或属性可以用各种不同的符号加以识别和表示。 不足： （1）地图存储介质的缺陷，存在变形 ，须进行纠正； （2）地图现势性较差，传统地图更新周期较长，造成现存地图的现势性不能完全满足实际需要； （3）地图投影的转换。使用不同投影的地图数据进行交流前，须先进行地图投影的转换。,34,遥感影像数据遥感影像（航空、卫星）数据是GIS中一个极其重要的信息源。通过遥感影像可以快速、准确地获得大面积的、综合的各种专题信
8、息，航天遥感影像还可以取得周期性的资料，这些都为GIS提供了丰富的信息 。 不足：每种遥感影像都有其自身的成像规律、变形规律，所以在应用时要注意影像的纠正、影像的分辨率、影像的解译特征等方面的问题。,35,实测数据实测数据主要指各种野外实验、实地测量所得数据；通过转换可直接进入GIS的空间数据库以用于实时分析和进一步应用。其中，GPS点位数据、地籍测量数据等通常具有较高的精度和较好的现势性，是GIS的重要数据来源。,36,统计数据许多部门和机构都拥有不同领域如人口、自然资源等方面的大量统计资料、国民经济的各种统计数据，这些常常也是GIS的数据源，尤其是属性数据的重要来源。 统计数据一般都是和一
9、定范围内的统计单元或观测点联系在一起，因此采集这些数据时，要注意包括研究对象的特征值、观测点的几何数据和统计资料的基本统计单元。,37,共享数据目前，随着各种专题图件的制作和各种GIS系统的建立，直接获取数字图形数据和属性数据的可能性越来越大。GIS数据共享已成为地理信息系统技术的一个重要研究内容，已有数据的共享也成为GIS获取数据的重要来源之一。但对已有数据的采用需注意数据格式的转换和数据精度、可信度的问题。,38,多媒体数据由多媒体设备获取的数据（包括声音、录像等）也是GIS的数据源之一，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询，可通过通讯口传入GIS的空间数据库中 。 本资料数据各种文字报
10、告和立法文件在一些管理类的GIS系统中，有很大的应用 。,39,2、采集方法的确定 根据所选数据源的特征，选择合适的采集方法 。 地图数据的采集，通常采用扫描矢量化的方法； 影像数据包括航空影像数据和卫星遥感影像两类，对于它们的采集与处理，已有完整的摄影测量、遥感图像处理的理论与方法； 实测数据指各类野外测量所采集的数据，包括平板仪测量，一体化野外数字测图、空间定位测量（如GPS测量）等； 统计数据可采用扫描仪输入作为辅助性数据，也可直接用键盘输入； 已有的数字化数据通常可通过相应的数据交换方法转换为当前系统可用的数据； 多媒体数据通常也是以数据交换的形式进入系统；文本数据可用键盘直接输入。,
11、40,3、数据的编辑与处理各种方法所采集的原始空间数据，都不可避免地存在着错误或误差，属性数据在建库输入时，也难免会存在错误，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。不同系统对图形的数学基础、数据结构等可能会有不同的要求，往往需要进行数学基础、数据结构的转换。此外，根据系统分析功能的要求，需要对数据进行图形拼接、拓扑生成等处理。如果考虑到存储空间和系统运行效率，往往需要对数据进行一定程度的压缩。,41,4、数据质量控制与评价无论何种数据源，使用何种方法进行采集，都不可避免地存在各种类型的误差，而且误差会在数据处理及系统的各个环节之中累计和传播。对于数据质量的控制和评价是系统有
12、效运行的重要保障和系统分析结果可靠性的前提条件之一。 5、数据入库数据入库就是按照空间数据管理的要求，把采集和处理的成果数据导入到空间数据库中。,42,数据采集方案,随机采样,系统采样,系统随机采样,可变系统采样,蔟聚采样,断面采样,等高线采样,43,数据采集流程,44,数据采集,地理信息系统的数据采集包括两方面内容： 空间数据的采集 属性数据的采集 空间数据采集的方法主要包括： 野外数据采集 现有地图数字化（主要为扫描矢量化 ） 摄影测量方法 遥感图像处理方法属性数据采集包括 采集及采集后的分类和编码主要是从相关部门的观测、测量数据、各类统计数据、专题调查数据、文献资料数据等渠道获取。此外，
13、遥感图像解译也是获取属性数据的重要渠道。,45,利用Arcgis软件对现有地图数字化,46,三、空间数据编辑与处理的主要内容,数据源的误差、数据采集过程中不可避免的错误，使得获得的空间数据不可避免的存在各种错误。为了“净化”数据，满足空间分析与应用的需要，在采集完数据之后，必须对数据进行必要的检查，包括空间实体是否遗漏、是否重复录入某些实体、图形定位是否错误、属性数据是否准确以及与图形数据的关联是否正确等。数据编辑是数据处理的主要环节，并贯穿于整个数据采集与处理过程。,空间数据编辑的必要性,47,(一) 图形数据编辑 图形编辑又叫数据编辑、数字化编辑，是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，
14、其主要的目的是在改正数据差错的同时，相应地改正数字化资料的图形，数据编辑是数据处理的主要环节，并贯穿于整个数据采集与处理过程。,空间数据编辑内容,三、空间数据编辑与处理的主要内容,48,图形数据和属性数据的误差包括以下几个方面： 1、空间数据的不完整或重复：主要包括空间点、线面数据的丢失或重复、区域中心点的遗漏、栅格数据矢量化时引起的断线 2、空间数据位置的不准确：主要包括空间点位的不准确、线段过长或过短、线段的断裂、相邻多边形结点的不重合 3、空间数据的比例尺不准确 4、空间数据的变形 5、空间属性和数据连接有误 6、属性数据不完整,49,常见的数字化的误差,50,数据检查与清理,数据检查指
15、拓扑关系的检查，结点是否匹配，是否存在悬挂弧段，多边形是否封闭，是否有假结点。要求系统能将有错误或不正确的拓扑关系的点、线和面用不同的颜色和符号表示出来，以便于人工检查和修改。,数据清理则是用自动的方法清除空间数据的错误.例如给定一个结点吻合的容差使该容差范围内的结点自动吻合在一起，并建立拓扑关系。给定悬挂弧段容差，将小于该容差的短弧自动删除。在Arc/info中用Data Clean 命令，在Geostar中选择整体结点匹配菜单。,有些GIS不在图形编辑时实时建立和维护拓扑关系，如Arc/Info等，而在图形编辑之后，发Clean 或Build命令重新建立拓扑关系。这样，在每次进行任何一次编
16、辑，都要重新Clean 或Build，对用户不便。,51,（1）伪节点（Pseudo Node）：当一条线没有一次录入完毕时，就会产生伪结点。伪节点使一条完整的线变成两段。 （2）悬挂节点（Dangling Node）：当一个节点只与一条线相连接，那么该节点称为悬挂节点。悬挂节点有过头和不及、多边形不封闭、节点不重合等几种情形。 （3）碎屑多边形(Sliver Polygon)：碎屑多边形也称条带多边形。因为前后两次录入同一条线的位置不可能完全一致，就会产生碎屑多边形，即由于重复录入而引起。另外，当用不同比例尺的地图进行数据更新时也可能产生。 （4）不正规的多边形（Weird Polygon）
17、：在输入线的过程中，点的次序倒置或者位置不准确会引起不正规的多边形。在进行拓扑生成时，会产生碎屑多边形,52,其它图形数据错误，包括遗漏某些实体、重复录入某些实体、图形定位错误等的检查一般可采用如下方法进行： （1）叠合比较法，把成果数据打印在透明材料上，然后与原图叠合在一起，在透光桌上仔细的观察和比较。叠合比较法是空间数据数字化正确与否的最佳检核方法，对于空间数据的比例尺不准确和空间数据的变形马上就可以观察出来。如果数字化的范围比较大，分块数字化时，除检核一幅(块)图内的差错外，还应检核已存入计算机的其它图幅的接边情况； （2）目视检查法，指在屏幕上用目视检查的方法，检查一些明显的数字化误差
18、与错误； （3）逻辑检查法，根据数据拓扑一致性进行检验，如将弧段连成多边形，数字化节点误差的检查等。,图形数据的检查,53,编辑操作,1）结点吻合(Snap)或称结点匹配、结点咬合，结点附和。 方法： A、 结点移动，用鼠标将其它两点移到另一点； B、 鼠标拉框，用鼠标拉一个矩形，落入该矩形内的结点坐标通过求它们的中间坐标匹配成一致； C、 求交点，求两条线的交点或其延长线的交点，作为吻合的结点； D、自动匹配，给定一个吻合容差，或称为咬合距，在图形数字化时或之后，将容差范围内的结点自动吻合成一点。,1、结点的编辑,54,误差修正一般过程： 设定容许值 连接接点 重建拓扑关系,一般，若结点容差
19、设置合理，大多数结点能够吻合在一起，但有些情况还需要使用前三种方法进行人工编辑。,55,2）结点与线的吻合,编辑的方法： A、 结点移动，将结点移动到线目标上。 B、 使用线段求交； C、 自动编辑，在给定容差内，自动求交并吻合在一起。,A,B,D,C,E,在数字化过程中，常遇到一个结点与一个线状目标的中间相交。由于测量或数字化误差，它不可能完全交于线目标上，需要进行编辑，称为结点与线的吻合。,需要考虑两种情况 A、 要求坐标一致，只要重建属性表；如 高架桥（不需打断，直接移动） B、 不仅坐标一致，且要建立之间的空间关联关系；如 道路交叉口（需要打断）,无结点,有结点,56,3）清除假结点（
20、伪结点）,有些系统要将这种假结点清除掉（如ARCGIS），即将目标A 和B合并成一条，使它们之间不存在结点;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。,由仅有两个线目标相关联的结点成为假结点。,A,B,57,2、图形编辑,包括用鼠标增加或删除一个点、线、面实体，移动、旋转一个点、线、面实体。 1）删除和增加一个顶点删除顶点，在数据库中不用整体删除与目标有关的数据，只是在原来存储的位置重写一次坐标，拓扑关系不变。增加顶点，则操作和处理都要复杂。不能在原来的存储位置上重写，需要给一个新的目标标识号，在新位置上重写，而将原来的目标删除，此时需要做一系列处理
21、，调整空间拓扑关系。 2）移动一个顶点移动顶点只涉及某个点的坐标，不涉及拓扑关系的维护，较简单。 3）删除一段弧段复杂，先要把原来的弧段打断,存储上原来的弧段实际被删除，拓扑关系需要调整和变化.,j,k,j,k,a,b,L3,L1,L2,58,(二) 属性数据编辑 属性数据校核包括两部分： （1）属性数据与空间数据是否正确关联，标识码是否唯一，不含空值。 （2）属性数据是否准确，属性数据的值是否超过其取值范围等。 属性数据错误检查可通过以下方法完成： （1）首先可以利用逻辑检查，检查属性数据的值是否超过其取值范围，属性数据之间或属性数据与地理实体之间是否有荒谬的组合。在许多数字化软件中，这种检
22、查通常使用程序来自动完成。例如有些软件可以自动进行多边形结点的自动平差，属性编码的自动查错等。 （2）把属性数据打印出来进行人工校对，这和用校核图来检查空间数据准确性相似。,59,空间数据坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系。,(一) 图幅的坐标变换,1、比例尺变换：乘系数 2、变形误差改正：通过控制点利用高次变换、二次变换和仿射变换加以改正 3、坐标旋转和平移即数字化坐标变换，利用仿射变换改正。 4、投影变换：,四、空间数据录入后的处理,60,由于如下原因，使扫描得到的地形图数据和遥感数据存在变形，必须加以纠正。 （1）地形图的实际尺寸发生变形； （2）在扫描过程中，工作人员的操
23、作会产生一定的误差，如扫描时地形图或遥感影像没被压紧、产生斜置或扫描参数的设置不恰当等，都会使被扫入的地形图或遥感影像产生变形，直接影响扫描质量和精度； （3）遥感影像本身就存在着几何变形； （4）地图图幅的投影与其它资料的投影不同，或需将遥感影像的中心投影或多中心投影转换为正射投影等。 （5）扫描时受扫描仪幅面大小的影响，有时需将一幅地形图或遥感影像分成几块扫描，这样会使地形图或遥感影像在拼接时难以保证精度。 对扫描得到的图像进行纠正，主要是建立要纠正的图像与标准的地形图或地形图的理论数值或纠正过的正射影像之间的变换关系，消除各类图形的变形误差。,1 几何纠正,四、空间数据录入后的处理,61
24、,地形图的纠正 对地形图的纠正，一般采用四点纠正法或逐网格纠正法。 四点纠正法，一般是根据选定的数学变换函数，输入需纠正地形图的图幅行、列号、地形图的比例尺、图幅名称等，生成标准图廓，分别采集四个图廓控制点坐标来完成。 逐网格纠正法，是在四点纠正法不能满足精度要求的情况下采用的。这种方法和四点纠正法的不同点就在于采样点数目的不同，它是逐方里网进行的，也就是说，对每一个方里网，都要采点。 具体采点时，一般要先采源点（需纠正的地形图），后采目标点（标准图廓），先采图廓点和控制点，后采方里网点。,四、空间数据录入后的处理,62,具体采点时，要先采源点（影像），后采目标点（地形图）。 选点时，要注意选
25、点的均匀分布，点不能太多。如果在选点时没有注意点位的分布或点太多，这样不但不能保证精度，反而会使影像产生变形。 点位应选由人工建筑构成的并且不会移动的地物点，如渠或道路交叉点、桥梁等，尽量不要选河床易变动的河流交叉点，以免点的移位影响配准精度。,图,遥感影像纠正选点示例,1,2,3,3,4,4,遥感影像的纠正 遥感影像的纠正，一般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点。,四、空间数据录入后的处理,63,坐标变换的实质：是建立两个空间参考系之间点的一一对应关系，将地理数据统一到同一空间参考系下。
26、,2 坐标变换,采集完毕的数据，由于原始数据来自不同的空间参考系统，或者数据输入时是一种投影，输出是另外一种投影，造成同一空间区域的不同数据，它们的空间参考有时并不相同，为了空间分析和数据管理，经常需要进行坐标变换，统一到同一空间参考系下。,四、空间数据录入后的处理,64,(1)投影变换投影变换必须已知变换前后的两个空间参考的投影参数，然后利用投影公式的正解和反解算法，推算变化前后两个空间参考系之间点的一一对应函数关系。投影变换是坐标变换中精度最高的变换方法。假定原图点的坐标为x,y(称为旧坐标)，新图点的坐标为X，Y(称为新坐标)，则由旧坐标变换为新坐标的基本方程式为：反解变换法(又称间接变
27、换法)正解变换法(又称直接变换法),四、空间数据录入后的处理,65,(2)仿射变换仿射变换是在不同的方向上进行不同的压缩和扩张，可以将球变为椭球，将正方形变为平行四边形。 直线变换后仍为直线； 平行线变换后仍为平行线； 不同方向上的长度比发生变化。,求解上式中的6个未知数，需不在一直线上的3对已知控制点，由于误差，需多余观测，所以，用于图幅定向至少需要四对控制点。,四、空间数据录入后的处理,66,(3)相似变换相似变换是由一个图形变换为另一个图形,在改变的过程中保持形状不变(大小可以改变)。在二维坐标变换过程中，经常遇到的是平移、旋转和缩放三种基本的相似变换操作。平移平移是将图形的一部分或者整
28、体移动到笛卡尔坐标系中另外的位置，其变换公式为：旋转：在地图投影变换中，经常要应用旋转操作，实现旋转操作要用到三角函数，假定顺时针旋转角度为，其公式为：,四、空间数据录入后的处理,67,缩放:缩放操作可用于输出大小不同的图形，其公式为：,四、空间数据录入后的处理,68,橡皮拉伸橡皮拉伸缩通过坐标几何纠正来修正缺陷。主要针对几何变形，通常发生在原图上。它们可能由于在地图编绘中的配准缺陷、缺乏大地控制或其它各种原因产生。,四、空间数据录入后的处理,69,1、数据结构的转换 矢量转栅格:点线面 栅格转矢量,(二) 数据重构,2、数据格式的转换,四、空间数据录入后的处理,70,1、数据结构的转换,矢量
29、转栅格的过程如下： 1）令直角坐标X和Y分别与行与列平行，按确定的栅格大小采样； 2）点的转换:计算出点所在的栅格行列号; 3）线的转换:计算出线所经过的所有栅格，然后将其赋予线的属性值; 4)面的转换要复杂一些。在矢量结构中，多边形面用组成面边界的线段表示，而在栅格结构中，整个面域所在的栅格单元都要用属性值充填。因此，要完成面域的栅格化，首先需要完成多边形边界线段的栅格化；然后，用面域属性值充填。,矢量转栅格:点线面,四、空间数据录入后的处理,71,（1）选择 Conversion Tools /To Raster /Feature to Raster ,打开 Feature to Rast
30、er 对话框. （2）在 Input features 文本框中选择输入需要转换的矢量数据。 （3）在 Field 窗口选择数据转换时所依据的属性值。 （4）在Output raster文本框键入输出的栅格数据的路径与名称。 （5）在 Output raster 文本框键入输出栅格的大小，或者浏览选择某一栅格数据，输出的栅格大小将与之相同。 （6）单击 OK 按钮，执行转换操作，结果如下图所示。,ArcGIS中矢量数据向栅格数据的转换,72,栅格转矢量过程如下： 从图幅西北角开始，按顺时针或逆时针方向，从起始点开始，根据八个邻域进行搜索，依次跟踪相邻点，找出线段经过的栅格。 将栅格（i，j）坐
31、标变成直角坐标（X，Y）。 生成拓扑关系，对于矢量表示的边界弧段，判断其与原图上各多边形的空间关系，形成完整的拓扑结构，并建立与属性数据的联系。 去除多余点及曲线圆滑：由于搜索是逐个栅格进行的，必须去除由此造成的多余点记录以减少冗余。搜索结果曲线由于栅格精度的限制可能不够圆滑，需要采用一定的插补算法进行光滑处理。,栅格转矢量,1、数据结构的转换,四、空间数据录入后的处理,73,1、数据结构的转换,74,ArcGIS中栅格数据向矢量数据的转换,（1）选择Conversion Tools/From Raster/ Raster to Polygon，打开 Raster to Polygon 对话框
32、。 （2）在 Input raster 文本框中选择输入需要转换的栅格数据。 （3）在 Output Polygon Features 文本框键入输出的面状矢量数据的路径与名称。 （4）选择 Simplify Polygons 按钮（默认状态是选择），可以简化面状矢量数据的边界形状。 （5）单击 OK 按钮，执行转换操作，结果如下图所示 。,75,实现数据格式的转换一般有以下3种途径：（1）外部数据交换模式 是目前空间转换的主要方式，大部分GIS商用软件定义的外部数据交换文件格式一般为ASCII码文件如Arcinfo的E00、AutoCAD的DXF格式等。（2）标准空间数据交换标准（3）空间数
33、据的互操作方式,2、 数据格式的转换,四、空间数据录入后的处理,76,ArcGIS工具箱,ArcToolbox,77,CAD数据的转换,1）选择 Conversion Tools / To CAD/Export to CAD，打开 Export to CAD 对话框 2）在 Input Features文本框中选择输入需要转换的要素，可以选择多个数据层，在 Input Features 文本框下面的窗口中罗列出所选择的要素，通过窗口旁边的上下箭头，可以对选择的多个要素的顺序进行排列。 3）在 Output Type 窗口中选择输出CAD 文件的版本，如 DWG_R2004。 4）在 Outpu
34、t file 文本框键入输出的 CAD 图形的路径与 名称。 5）Ignore Paths in Tables 为可选按钮（默认状态是不选 择），在选择状态下，将输出单一格式的 CAD 文件。 6）Append to Existing Files 为可选按钮（默认状态是不选择），在选择状态下，可将输出的数据添加到已有的 CAD 文件中。 7）如果上一步为选择状态，则在Seed File 对话框中浏览确定所需的已有 CAD 文件。 8）单击 OK 按钮，执行转换操作,（1）数据输出 CAD 格式,78,1）展开 Conversion Tools/To Geodatabase/Import to
35、CAD ， 打 开 Import to CAD 对话框 2） 在 Input Files 文本框中选择输入需要转换的CAD 文件，可以选择多个数据层，在下面的窗口中罗列出所选择 的数据，通过窗口旁边的上下箭头，可以对选择的多个矢量数据的顺序进行排列。 3） 在 Output Staging Geodatabase 文本框键入输出的地理数据库的路径与名称。 4） Spatial Reference 是可选项，用于设置输出地理数据库的空间属性 5） 单击 OK 按钮，执行转换操作。,（2）CAD 的输入转换,79,MAPGIS与Arcinfo之间的数据转换,1、 MAPGIS点、线、区到E00的转
36、换 2、 E00转换为MAPGIS点、线、区格式,MAPGIS与Arcinfo之间的数据转换,80,1、为什么要图幅拼接由于空间数据采集的误差和人工操作的误差，在相邻图幅的边缘部分，由于原图本身的数字化误差，使得同一实体的线段或弧段的坐标数据不能相互衔接，或者是存在逻辑错误。,（三）图幅的拼接,2、图幅拼接的原则图幅的拼接总是在相邻两图幅之间进行的。要将相邻两图幅之间的数据集中起来，就要求相同实体的线段或弧的坐标数据相互衔接，也要求同一实体的属性码相同，因此必须进行图幅数据边缘匹配处理。,81,3、拼接的步骤 逻辑一致性的处理 由于人工操作的失误，两个相邻图幅的空间数据库在接合处可能出现逻辑裂
37、隙，如一个多边形在一幅图层中具有属性A，而在另一幅图层中属性为B。此时，必须使用交互编辑的方法，使两相邻图斑的属性相同，取得逻辑一致性。 识别和检索相邻图幅将待拼接的图幅数据按图幅进行编号;其次，图幅数据的边缘匹配处理主要是针对跨越相邻图幅的线段或弧而言的。为了减少数据容量，提高处理速度，一般只提取图幅边界2cm范围内的数据作为匹配和处理的目标，同时要求图幅内空间实体的坐标数据已经进行过投影转换。,82,相邻图幅边界点坐标数据的匹配 只要符合下列条件，两条线段或弧段即可匹配衔接：相邻图幅边界两条线段或弧段的左右码各自相同或相反；相邻图幅同名边界点坐标在某一允许值范围内(如土O5mm)。匹配衔接
38、时是以一条弧或线段作为处理的单元，因此，当边界点位于两个结点之间时，须分别取出相关的两个结点，然后按照结点之间线段方向一致性的原则进行数据的记录和存储。 相同属性多边形公共边界的删除 当图幅内图形数据完成拼接后，相邻图斑会有相同属性。此时，应将相同属性的两个或多个相邻图斑组合成一个图斑，即消除公共边界，并对共同属性进行合并 多边形公共界线的删除，可以通过构成每一面域的线段坐标链，删去其中共同的线段，然后重新建立合并多边形的线段链表。 对于多边形的属性表，除多边形的面积和周长需重新计算外，其余属性保留其中之一图斑的属性即可。,83,1、点线拓扑关系的自动建立,N1,N3,N4,N1,a2,N3,
39、(b),结点-弧段表,弧段-结点表,在图形采集和编辑中实时建立,在图形采集和编辑之后自动建立，其基本原理与前类似。,（四）拓扑生成,84,2、多边形拓扑关系的建立,多边形有四种情况： 独立多边形，它与其他多边形没有共同边界，如独立房屋，这种多边形可以在数字化过程中直接生成，因为它仅涉及一条封闭的弧段； 具有公共边界的简单多边形，在数据采集时，仅输入了边界弧段数据，然后用一种算法自动将多边形的边界聚合起来，建立多边形文件； 第三种是嵌套的多边形，除了要按第二种方法自动建立多边形外，还要考虑多边形内的多边形。 第四种是复合多边形，它是由两个或多个不相邻的多边形组成，对这种多边形一般是在建立单个多边
40、形后，再用人工或某一种规则组合成复合多边形。,85,节点匹配以任一弧段的端点为圆心，以给定容差为半径，产生一个搜索圆，搜索落入该搜索圆内的其他弧段的端点，若有，则取这些端点坐标的平均值作为结点位置，并代替原来各弧段的端点坐标建立节点-弧段拓扑关系在结点匹配的基础上，对产生的结点进行编号，并产生两个文件表，一个记录结点所关联的弧段，另一个记录弧段两端的结点,结点匹配示意图,多边形自动生成的步骤,86,多边形自动生成 多边形的自动生成实际上就是建立多边形与弧段的关系，并将弧段关联的左右多边形填入弧段文件中。建立多边形拓扑关系时，必须考虑弧段的方向性，即弧段沿起结点出发，到终结点结束，沿该弧段前进方
41、向，将其关联的两个多边形定义为左多边形和右多边形。 多边形拓扑关系是从弧段文件出发建立的。 在建立多边形拓扑关系之前，首先将所有弧段的左、右多边形都置为空，并将已经建立的结点弧段拓扑关系中各个结点所关联的弧段按方位角大小排序。,87,3、网状拓扑关系的建立,在输入道路、水系、管网、通讯线路等信息时，为了进行流量、连通性、最佳线路分析，需要确定实体间的连接关系。 网络拓扑关系的建立主要是确定结点与弧段之间的拓扑关系，这一工作可以由GIS软件自动完成，其方法与建立多边形拓扑关系时相似，只是不需要建立多边形。 但在一些特殊情况下，两条相互交叉的弧段在交点处不一定需要结点，如道路交通中的立交桥，在平面
42、上相交，但实际上不连通，这时需要手工修改，将在交叉处连通的节点删除。,88,数据压缩是指从取得的数据集合中抽取一个子集，这个子集作为一个新信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又可能取得最大的压缩比。数据压缩方式：栅格数据的压缩：游程长度编码、四叉树编码等矢量数据的压缩,（五）数据压缩,89,矢量数据的压缩矢量数据压缩的目的是删除冗余数据，减少数据的存储量，节省存储空间，加快后继处理的速度。压缩的主要任务是根据线性要素中心轴线和面状要素的边界线的特征，减少弧段矢量坐标串中顶点的个数常用的压缩方法（1）间隔取点法（2）垂距法和偏角法（3）分裂法（Douglas-Peucker法）,90,
43、（1）间隔取点法每隔规定的距离取一点，或者每隔k个点取一点，但首末点一定要保留。如图所示，弧段由顶点序列P1,P2,Pn构成，D临为临界距离。首先保留弧段的起始点P1，再计算P2点与 P1点之间的距离D21，若D21D临，则保留第P2点，否则舍去P2点。依此方法，逐一比较相邻两点间的距离，以确定需要舍弃的点。,91,（2）垂距法和偏角法 这两种方法是按照垂距或偏角的限差选取符合或超过限差的点。 P2点的垂距和偏角小于限差，应舍弃；P3点的垂距和偏角大于限差，应保留。,92,（3）分裂法（Douglas-Peucker法）这种方法试图保持曲线走向，并允许用户规定合理的限差。其步骤为：把曲线首末两
44、端点连成一条直线；计算曲线上每一点与直线的垂直距离。若所有这些距离均小于限差，则将直线两端点间的各点全部舍去。若上一步条件不满足，则保留含有最大垂足距离的点，将原曲线分成两段曲线，再递归地重复使用分裂法。,93,1、空间数据质量 地理数据的三要素：空间位置、 属性特征、时间特征。 空间数据是有关空间位置、属性特征以及时间信息的符号记录。 数据质量是空间数据在表达三要素时，所能确达到的一致性、准确性、完整性以及三者之间统一性的程度。 2、数据质量产生的原因 现实世界的复杂性和模糊性，以及人类认识和表达能力的局限性，这种抽象表达总是不可能完全达到真值的，而只能在一定程度上接近真值。 对空间数据的处
45、理也会导致出现一定的质量问题。,（五）数据质量评价与控制,94,3、与数据质量相关的几个概念 误差（Error）:误差表示数据与其真值之间的差异。从某种程度上讲，它只取决于量测值，因为真值是确定的。如测量地面某点高程为1002.4m，而其真值为1001.3m，则该数据误差为0.9m。 准确度（Accuracy）:准确度是量测值与真值之间的接近程度。它可以用误差来衡量。仍以前问所述某点高程为例，如果以更先进量测方式测得其值为1002.1m，则此量测方式比前一种方式更为准确，亦即其准确度更高。 精密度（Precision）:精密度指在对某个量的多次量测中，各量测值之间的离散程度。精密度的实质在于它
46、对数据准确度的影响，同时在很多情况下，它可以通过准确度而得到体现，故常把二者结合在一起称为精确度，简称精度。 不确定性（uncertainty）:不确定性是指对真值的认知或肯定的程度，是更广泛意义上的误差.包含系统误差、偶然误差、粗差、可度量和不可度量误差、数据的不完整性、概念的模糊性等。在GIS中，用于进行空间分析的空间数据，其真值一般无从量测，空间分析模型往往是在对自然现象认识的基础上建立的，因而空间数据和空间分析中倾向于采用不确定性来描述数据和分析结果的质量。,95,4、空间数据质量标准数据质量是数据整体性能的综合体现。空间数据质量标准是生产、使用和评价空间数据的依据。 评价指标： （1
47、）完备性：要素、要素属性和要素关系的存在和缺失。 （2）逻辑一致性：对数据结构、属性及关系的逻辑规则的依附度（数据结果可以是概念上的、逻辑上的或物理上的）。 （3）位置准确度：要素位置的准确度。 （4）时间准确度：要素时间属性和时间关系的准确度。,96,（5）专题准确度：定量属性的准确度；定性属性的正确性；要素的分类分级以及其他关系。 评价方法 直接评价:对数据集通过全面检测或抽样检测方式进行评价的方法，又称验收度量。 间接评价:对数据的来源和质量、生产方法等间接信息进行数据集质量评价的方法，又称预估度量。,97,5、误差的来源及误差产生的主要原因,误差来源,98,误差产生的主要原因,具体分析
48、,原因,99,常见空间数据的误差分析1、几何误差、 属性误差 、时间误差、逻辑误差,1、逻辑误差,100,2）属性误差,3）时间误差,4）几何误差,点误差、线误差,属性错误,101,空间数据质量控制是指在GIS建设和应用过程中，对可能引入误差的步骤和过程加以控制，对这些步骤和过程的一些指标和参数予以规定，对检查出的错误和误差进行修正，以达到提高系统数据质量和应用水平的目的。 传统的手工方法质量控制的人工方法主要是将数字化数据与数据源进行比较，图形部分的检查包括目视方法、绘制到透明图上与原图叠加比较，属性部分的检查采用与原属性逐个对比或其他比较方法。 元数据方法 数据集的元数据中包含了大量的有关
49、数据质量的信息，通过它可以检查数据质量，同时元数据也记录了数据处理过程中质量的变化，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化。地理相关法 用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量。如从地表自然特征的空间分布着手分析，山区河流应位于微地形的最低点，因此，叠加河流和等高线两层数据时，如河流的位置不在等高线的外凸连线上，则说明两层数据中必有一层数据有质量问题，如不能确定哪层数据有问题时，可以通过将它们分别与其它质量可靠的数据层叠加来进一步分析。因此，可以建立一个有关地理特征要素相关关系的知识库，以备各空间数据层之间地理特征要素的相关分析之用。,6、空间数据质量的控制,102,7、空间数据生产过程中的质量控制,
