GIS數據的采集與質量一、數據的采集二、數據的質量1數據采集在GIS中的地位

空間信息的獲取是GIS空間信息系統建設的首要任務，一個空間信息系統建設，70％以上的工作（費用、時間等）將花費在空間信息的獲取上面。硬件∶軟件∶數據=1∶2∶7一、空間圖形數據的采集二、非空間屬性數據的采集2數據采集任務將現有的地圖、外業觀測成果、航空像片、遙感圖片數據、文本資料等轉換成GIS可以接受的數字形式。數據入庫之前進行驗證、修改、編輯等處理，保證數據在內容和邏輯上的一致性。不同的數據源要用到不同的設備和方法。GIS的數據采集將地理實體的幾何數據和屬性數據輸入到地理數據庫中。3數據源種類

圖形圖像數據：地圖

工程圖規劃圖照片航空與遙感影像等圖形圖像數據

文字數據文字數據：調查報告文件統計數據實驗數據野外調查的原始記錄等數據源指建立GIS的地理數據庫所需的各種數據的來源。45678數據源種類

第一手數據第二手數據非電子數據電子數據全站儀、GPS數據地球物理、地球化學遙感數據地圖專題地圖統計圖表平板測量數據工程測量數據筆記航空、遙感相片人口普查社會經濟調查各種統計資料已建各種數據庫GIS數據9101112131415數據源種類目前各種類型的地圖是重要的信息源。因為地圖的內容直觀與豐富，而且是由于在GIS誕生以前，地圖是表示空間與非空間信息強有力的手段。遙感影像是地理信息系統中一個極其重要的數據源。①能取得大面積、綜合的信息；②動態的、實時的數據源、數據更新；③能提供各類專題所需要的信息。統計數據:國民經濟的各種統計數據常常也是GIS的數據源。如省級統計年鑒、城市統計年鑒、環境監測報告等。16數據源種類實測數據:各種實測數據特別是一些GPS點位數據、地籍測量數據常常是GIS的一個很準確和很現勢的資料。各種文字報告和立法文件:各種文字報告和立法文件在一些管理類的GIS系統中，有很大的應用，如在城市規劃管理信息系統中，各種城市管理法規及規劃報告在規劃管理工作中起著很大的作用。17數據源與相應設備地圖地面測量數據統計資料航空、遙感文字數據數字化儀掃描儀攝影測量系統鍵盤空間數據庫編輯處理數據交換18數字化儀數字化儀，是一種用來記錄和跟蹤地圖點、線位置的手工數字化設備。根據尺寸和使用條件的不同，大致可分為兩類：小型數字化儀(Tablet)：A4，A3，A2大型數字化儀(Digitizer)：A1，A0，A0019數字化儀原理目前較為常用的數字化儀是電磁感應式數字化儀，它是利用電磁感應原理檢測出圖形坐標數據的。由游標線圈（定位器）、工作桌面（包括鋪設其下的柵格陣列導線）以及電子部件、微處理器和輸出裝置組成。其中游標線圈是電磁發射源，工作桌面接收信號，電子部件、微處理器把游標線圈在工作桌面上的位移量轉換成x，y坐標，最后經輸出裝置輸入計算機201、圖形數據的采集采集基本模式有兩種

①將地理信息實體以(x,y)坐標的形式，以順時針或逆時針方法依次輸入(矢量)②用點、線、多邊形和格網鄰接的方法表示地理實體（柵格）一、數據的采集21矢量數據的獲取方式1)由外業測量獲得可利用測量儀器自動記錄測量成果(常稱為電子手薄)然后,轉到地理數據庫中。2)由柵格數據轉換獲得利用柵格數據矢量化技術，把柵格數據轉換為矢量數據。3)數字化用數字化的方法，把地圖變成離散的矢量數據。22柵格數據的獲取1、

手工獲取:專題圖上劃分均勻網格，逐個決定其網格代碼。2、掃描儀：掃描專題圖的圖像數據再進行柵格編碼、存貯，即得該專題圖的柵格數據。3、

由矢量數據轉換而來。4、

遙感影像數據：對地面景象的輻射和反射能量的記錄，并按不同的光譜段量化后，以數字形式記錄下來的象素值序列。5、

格網DEM數據，當屬性值為地面高程，則為格網DEM，通過DEM內插得到。23矢量空間數據的采集矢量空間數據獲取的方式和步驟。2425261、規劃好數字化過程a.建立一個標準的操作流程，如先點，后弧b.建立標準的命名方法。使每個階段的圖層一目了然。c.選擇底圖精度、完整、清晰d.地圖的分層與分幅

確定要素層及名稱。如政區圖包括邊界、主要道路、河流和城市等層。272、地圖預處理a.減少圖紙變形的影響：對于紙張較差的地圖，復印到聚脂薄膜上b.透邊處理：將地圖圖框要素向圖框外延伸5-10mm，便于拼接283、設置數字化設備

掃描儀直接把圖形(如地形圖)和圖象(如遙感影象、照片)掃描輸入到計算機中，以象素信息進行存儲表示的設備。按輻射分辨率劃分：二值掃描儀、灰度掃描儀和彩色掃描儀29掃描數字化儀掃描時，必須先進行掃描參數的設置包括：a、掃描模式的設置:（二值、灰度、彩色），對地形圖的掃描一般采用二值掃描，或灰度掃描。對彩色航片或衛片采用百萬種彩色掃描，對黑白航片采用灰度掃描b、掃描分辨率的設置:根據掃描要求，對地形圖的掃描一般采用300dpi或更高的分辨率。c、針對一些特殊的需要，還可以調整亮度、對比度、色調等。掃描參數設置完后，即可通過掃描獲得某個地區的柵格數據。數據量比較大。如一張地形圖采用300dpi灰度掃描其數據量有20兆左右。30手工數字化手工數字化:不借用任何數字化設備對地圖進行數字化,即手工讀取并錄入地圖的地理坐標數據.手工數字化按照空間數據的存儲格式的不同分為:313233地圖數字化是目前矢量空間數據獲取的主要手段：數字化主要方式有兩種：

①手扶跟蹤數字化；②地圖掃描數字化（屏幕跟蹤數字化）。兩種主要的矢量空間數據獲取方式34一、手扶跟蹤數字化1、數字化儀的構造及工作原理標示器或筆在圖板上移動時發出的信號能夠被板內的電磁感應裝置所感應，并自動確定其位置，然后傳給計算機。①圖板：圖板外形是一個矩形樹脂平板，板內有電磁感應線圈、電子部件及微處理機。②標示器：一般分為4鍵定標器、16鍵定標器、接觸開關筆、一鍵開關筆、兩鍵開關筆和壓力敏感筆等。352、數字化儀的操作方式點方式（PointMode）：操作員能選擇最有利于表現曲線特征也使面積誤差最小的那些點位進行數字化。

缺點：每一個記錄坐標的點位上，操作員都必須按鍵來告訴計算機“記錄該點坐標”。流方式StreamMode）：等時間間隔或等距離間隔自動記錄坐標。缺點：如果操作員未按希望的移動速率工作就會記錄過多的坐標，后繼處理必須刪除多余坐標。等距離記錄點則不能正確的數字化尖銳的彎曲頂點，常常切割這類彎曲部分，誤差較大。363、手扶跟蹤數字化儀輸入法具體步驟①原圖準備：即準備數字化原圖，并將原圖內容轉繪到不易引起變形的聚脂薄膜上，檢查原圖內容的完整性，分別標識原圖的圖幅角點、內部的控制點等。②輸入初始化參數：包括數字化的閾值(數字化兩點間的最短距離)，圖幅四角點的理論坐標，圖幅長度和寬度，以及圖名、圖號、比例尺、地圖投影等。37③輸入控制點坐標：數字化圖幅四角點的坐標和經標識的控制點坐標。④地圖數字化：輸人數字化圖幅內的圖形，直到形成一個數字化信息存儲層。⑤檢查和修改數字化錯誤：通過熒屏或繪圖顯示，檢查結點不匹配、假結點、懸掛結點、標識點遺漏等各種錯誤，并予以改正。⑥建立拓撲關系和輸入屬性：利用GIS軟件提供功能，建立拓撲關系。⑦輸入屬性：屬性數據一般采用鍵盤輸入，作為一個順序文件，經編輯處理后，再轉存到數據庫的相應文件或表格中。384、手扶跟蹤數字化采樣誤差分析

人工操作誤差：屬于偶然誤差，包括采點時的中誤差，以及取點的代表性誤差，此項誤差與操作人員的經驗和熟練程度有很大關系。儀器誤差：是指由于數字化儀本身的結構及其分辨率等因素引起的誤差，屬于系統誤差，目前數字化儀的精度一般可達到0.1mm～0.05mm，可以滿足數字化圖的精度要求。39二、地圖掃描數字化使用掃描儀對地圖進行掃描，掃描數據讀入GIS軟件系統，采用屏幕跟蹤矢量化，或者自動矢量化方法進行地圖數字化。掃描柵格文件屏幕跟蹤矢量化自動矢量化矢量文件GIS數據庫掃描矢量化的過程4041①數據源準備將已有的地圖，通過掃描儀掃入計算機，以柵格形式保存。進行必要的格式轉換后，輸入GIS軟件。②影象變換處理輸入地面控制點坐標，進行影象糾正、投影轉換。1、屏幕跟蹤矢量化輸入法具體步驟大型掃描儀照片（A0）小型掃描儀照片（A4）42③利用屏幕跟蹤技術，實現專題圖層矢量化在GIS軟件支持下，將要數字化的影象作為背景圖層，增加（建立）矢量要素層，進行屏幕跟蹤數字化，直到形成一個數字化信息存儲層。④檢查和修改數字化錯誤通過熒屏或繪圖顯示，檢查圖層輸入錯誤，包括結點不匹配、假結點、懸掛結點、線段過長或過短、標識點遺漏等，并予以改正。⑤建立拓撲關系：

可利用GIS軟件提供的功能自動建立；⑥屬性輸入：

將矢量圖層疊置在原始影象上，通過目視解譯（遙感影象）或讀取原圖屬性（地圖掃描），采用鍵盤輸入屬性數據。43

地圖數字化后處理，即數據編輯處理。矢量數據編輯和輸入兩者之間是一個相互交替的工作過程，矢量數據編輯的目的就是為了消除數據輸入引起的誤差，并重新組織數字化數據。2、地圖掃描數字化后處理數字化過程引起的誤差類型：空間數據位置不正確、空間數據丟漏或重復、坐標系、采用的量測單位不正確、屬性數據不正確、屬性數據丟漏或重復、空間和屬性數據關聯錯誤、各要素關系處理不正確，以及圖幅接邊處理。441、Arcview屏幕跟蹤數字化2、MAPGIS屏幕跟蹤數字化3、MAPGIS點線面輸入452、屬性數據的采集

包括各類調查報告、文件、統計數據、實驗數據與野外調查的原始記錄等，如人口數據、經濟數據、土壤成份、環境數據。數據量較小，可以在輸入幾何數據的同時，用鍵盤輸入數據量大，預先建立屬性表從其它統計數據庫導入屬性，通過關鍵字段聯接圖形46二、數據的質量研究空間數據質量的目的在于加強數據生產過程中的質量控制，提高數據質量471、空間數據質量的相關概念2、空間數據質量問題的來源3、空間數據的誤差分析4、空間數據質量的控制481、數據的質量準確性（Accuracy）精度（Precision）空間分辨率（SpatialResolution）比例尺（Scale）不確定性（Uncertainty）49準確性（Accuracy）一個記錄值（測量或者觀察值）與它的真實值之間的接近程度；空間數據的準確性通常是根據所指的位置、拓撲或者非空間屬性來分類的；

可以用誤差（Error）來衡量空間數據的準確性；50精度（Precision）數據精度表示數據對現象描述的詳細程度數據精度和數據準確性的區別：精度低的數據不一定準確度也低；數據精度如果超出了測量儀器的已知準確度，這樣的紀錄數字在效率上是冗余的；

例如：在設計精度為0.1mm的數字化儀上測量返回的坐標數據為（10.11mm,12.233mm），其中就含有冗余的數據；51空間分辨率（SpatialResolution）分辨率是兩個可測量數值之間最小的可辨識的差異；空間分辨率可以看作是記錄變化的最小幅度；52比例尺（Scale）地圖上一個記錄的距離和它所表現的“真實世界”的距離之間的一個比例；比例尺是刻畫數據精度的量（如最小線寬為地圖的空間分辨率）；53不確定性（Uncertainty）對于空間信息科學技術來說，數據的正確性與錯誤并存，正常與異常并存，精確與粗糙并存，質量高與質量低并存，什么時候是正確的，什么時候不正確的，這些都屬于不確定性現象；GIS中數據的不確定性包括：位置的不確定性、屬性的不確定性、時域的不確定性、邏輯上的不一致性等；542、空間數據質量問題的來源空間現象自身存在的不穩定性分布的不確定性、屬性類型劃分和表達多樣性等；空間現象的表達測量誤差、地圖投影、數值采樣和量化等；空間數據處理中的誤差投影轉換、地圖數字化與掃描矢量化、格式轉換、數據抽象（聚類、歸并等）可視化等；空間數據使用中的誤差生產者和使用者對數據的解釋和