第三章地理數據輸入與處理

學習目標·了解GIS的數據采集方式·掌握地圖數字化的方法、步驟·掌握地圖數據的各種處理方法·理解屬性數據編碼的深刻含義·了解空間數據的壓縮處理的方法及優缺點重點：數據采集方式和數字化方法，空間數據處理的概念、意義和方法。難點：掃描數據的處理，空間數據類型的轉換。

四、空間數據的壓縮處理一、數據采集方式二、地圖數字化三、地圖數據處理五、屬性數據輸入1.手工方式2.手扶跟蹤化數字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數據通訊方式通過手工在計算機終端上輸入數據，主要是鍵盤輸入。主要用于屬性數據的輸入。第一節數字采集方式1.手工方式2.手扶跟蹤化數字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數據通訊方式手扶跟蹤數字化儀是一種圖形數字化設備，是目前常用的地圖數字化方式生成矢量數據。第一節數字采集方式數字化儀第一節數字采集方式1.手工方式2.手扶跟蹤化數字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數據通訊方式掃描儀是一種圖形、圖象輸入設備，可以快速地將圖形、圖象輸入計算機系統，是目前發展最快的數字化設備生成柵格數據。第一節數字采集方式小型掃描儀工程掃描儀第一節數字采集方式1.手工方式2.手扶跟蹤化數字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數據通訊方式從遙感影像上直接提取專題信息。第一節數字采集方式1.手工方式2.手扶跟蹤化數字方式3.掃描方式4.影像處理和信息提取方式5.數據通訊方式聯網方式下，信息系統內部各子系統之間以及與其它信息系統之間實現信息交流和信息共享的主要方式。第一節數字采集方式1.圖形數字化2.數據的編輯3.拓撲關系生成4.基本量算5.數據結構轉換6.地理數據庫建立數據采集系統功能驅動數字化儀、掃描儀等數字化設備。對影像、圖形、數字等多種形式、多方來源的信息實現自動、半自動或人工的數字化，建立空間數據庫。1.圖形數字化2.數據的編輯3.拓撲關系生成4.基本量算5.數據結構轉換6.地理數據庫建立數據查詢修改更新圖形分割與拼接圖形縮放比例尺轉換數據采集系統功能1.圖形數字化2.數據的編輯3.拓撲關系生成4.基本量算5.數據結構轉換6.地理數據庫建立大多數GIS系統都采用基于拓撲結構模型的GIS數據庫，一些系統具有拓撲關系的自動生成功能，由矢量數據自動生成多邊形，并根據相應的多邊形內部點文件，生成多邊形邊界的左右多邊形信息并識別島狀多邊形，大大減少了編輯工作量。數據采集系統功能1.圖形數字化2.數據的編輯3.拓撲關系生成4.基本量算5.數據結構轉換6.地理數據庫建立1．質心量算對地理分布變化的跟蹤；計算目標物對周圍地區的經濟輻射范圍。例如，應用質心量測分析人口變遷、經濟增長級等。2．幾何量算自動快速的計算三維目標的表面積、體積，各類多邊形的的周長、面積，各類線段的曲率、方向，以及點狀物體的坐標等。如公路、鐵路線的長度，各種土地類型的面積量算，道路設計中的土石方量算等。數據采集系統功能1.圖形數字化2.數據的編輯3.拓撲關系生成4.基本量算5.數據結構轉換6.地理數據庫建立矢量數據---柵格數據柵格數據---矢量數據二值化－>細化－>填充空隙－>矢量追蹤－>矢量數據數據采集系統功能1.圖形數字化2.數據的編輯3.拓撲關系生成4.基本量算5.數據結構轉換6.地理數據庫建立地理數據庫四種方式:1.全部采用文件管理

2.文件結合關系數據庫管理

3.全部采用關系數據庫管理

4.重新設計具有空間數據和屬性數據管理和分析功能的數據庫系統（OO－DBMS）數據采集系統功能第三節地圖數字化一、手扶跟蹤數字化數字化儀組成、數字化方式、操作步驟二、掃描矢量化掃描儀原理、處理流程、操作方式數字化儀示意圖底座感應板定標器手扶跟蹤數字化方法有效區域手扶跟蹤數字化方法數字化儀板面組成示意圖1．點方式

每次定標器的鍵被按下，感應板發送一對坐標數據到計算機。2．開關流方式在定標器上，每按下一次鍵，即將一組坐標數據發送到計算機。當用數字化來輸入一條連續曲線是很有效。3．連續流方式不論定標器的鍵是否按下，數字化儀每個一定的時間就向計算機發送坐標數據，即是不可控的。4．增量方式當定標器在感應板上移動某個距離，數字化儀就發送一對絕對坐標數據。數字化儀的工作方式—操作方式手扶跟蹤數字化方法1．ASCⅡ格式

2．二進制輸出格式數字化儀的工作方式—輸出格式手扶跟蹤數字化方法地圖數字化的操作步驟準備設置數字化固定地圖設置投影方式設置控制點處理誤差設置定標器按鍵地圖分幅手扶跟蹤數字化方法掃描儀數字化方法一、掃描儀的工作原理二、掃描儀的使用方法三、掃描數字化四、地圖掃描數據處理二值化細化矢量化冗余去除斷線修復要素提取符號識別屬性賦值掃描儀數字化方法地圖掃描數據處理GIS與遙感的結合一、結合的必要性二、結合的途徑發展標準的空間數據交換格式建立能綜合處理矢量數據與柵格數據的GISGIS軟件與遙感圖像處理系統之間建立接口數據處理的概念空間數據處理的方法空間數據的編輯處理地圖數據處理數據處理的概念一、數據處理的概念二、數據處理的內容三、數據處理的意義對采集的各種數據，按照不同的方式方法對數踞進行編輯運算，清除數據沉余，彌補數據缺失，形成符合用戶要求的數據文件格式數據處理的概念一、數據處理的概念二、數據處理的內容三、數據處理的意義數踞編輯數據壓縮數據變換數據格式轉換空間數據內插邊沿匹配數據提取數據處理的概念一、數據處理的概念二、數據處理的內容三、數據處理的意義空間數據有序化檢驗數據質量實現數據共享提高資源利用效果1.平面坐標變換2.空間數據的壓縮處理3.空間數據類型的轉換4.空間數據插值5.數據提取空間數據處理的方法平移變換

0yxP（x，y）P′(x′，y′)xyx′=x+Δx′y′=y+Δy′空間數據處理的方法-平面坐標變換旋轉變換

yP（x，y）0xθP′(x′，y′)x′=x?cosθ-y

?sinθy′=x?sinθ+y?cosθx′=x0+(x-x0)cosθ-(y-y0)

?sinθy′=y0+(x-x0)

sinθ+(y-y0)

cosθ空間數據處理的方法-平面坐標變換比例變換（圖形縮放）

點可以通過對其P（x，y）坐標分別乘以各自的比例因子Sx和Sy來改變它們到坐標原點的距離。x′=x·Sxy′=y·Syx′=x0+(x-x0)·Sx

y′=y0+(y-y0)

·Sy空間數據處理的方法-平面坐標變換地圖投影變換

當系統使用的數據來自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的數字化數據轉換為所需要投影的坐標數據地圖投影變換正解變換反解變換數值變換通過建立兩個投影的解析關系式，直接把一種投影坐標(x,y)

變換成另一種投影的坐標(X,Y)空間數據處理的方法-平面坐標變換地圖投影變換

當系統使用的數據來自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的數字化數據轉換為所需要投影的坐標數據地圖投影變換正解變換反解變換數值變換由一種投影的坐標(x,y)反解出地理坐標（λ,φ)

，然后再將地理坐標代入另一種投影公式中，求出該投影下的直角坐標（X,Y)空間數據處理的方法-平面坐標變換地圖投影變換

當系統使用的數據來自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的數字化數據轉換為所需要投影的坐標數據地圖投影變換正解變換反解變換數值變換根據兩種投影在變換區內若干同名的坐標點，采用插值法、有限差分法、待定系數法等，實現不同投影之間的轉換空間數據處理的方法-平面坐標變換

空間數據處理的方法-壓縮處理數據壓縮的目的

節省存貯空間節省處理時間數據壓縮途徑壓縮軟件:原數據信息基本不丟失而且可以大大節省存貯空間，缺點是壓縮后的文件必須在解壓縮后才能使用數據消冗處理:原數據信息不會丟失，得到的文件可以直接使用，缺點是技術要求高，工作量大，對冗余度不大的數據集合效用小用數據子集代替數據全集:在規定的精度范圍內,從原數據集合中抽取一個子集，缺點以信息損失為代價，換取空間數據容量的縮小空間數據處理的方法-壓縮處理常見空間數據的壓縮方法曲線數據的壓縮面域柵格數據的壓縮面域鄰接線段的刪除特征點篩選法：篩選抽取曲線特征點，并刪除全部多余點以達到節省存貯空間的目的。空間數據處理的方法-壓縮處理常見空間數據的壓縮方法曲線數據的壓縮面域柵格數據的壓縮面域鄰接線段的刪除通過壓縮編碼技術來消除冗余數據：鏈碼游程長度編碼塊碼四叉樹編碼空間數據處理的方法-壓縮處理常見空間數據的壓縮方法曲線數據的壓縮面域柵格數據的壓縮面域鄰接線段的刪除數據屬性的重新分類和空間圖形的化簡需要對數據進行壓縮相鄰界線的刪除共同屬性的合并空間數據處理的方法-壓縮處理面域鄰接線段的刪除空間數據處理的方法-壓縮處理矢量向柵格轉換網格尺寸的確定點的網格化直線網格化多邊形網格化

柵格向矢量轉換網格尺寸的確定點的網格化直線網格化多邊形網格化

空間數據處理的方法-類型轉換空間數據處理的方法-空間數據插值

1.離散空間：空間具有跳躍特征（土地利用類型），重要變化發生在邊界上，邊界內的變化則是均勻的，同質的，即在各個方面都是相同的。鄰近元法：以最相鄰近圖元的特征值表征未知圖元的特征值。

2.

連續空間：空間具有漸變特征（地形表面），內插技術必須采用連續的空間漸變模型實現這些連續變化，可用一種平滑的數學表面加以描述。這類技術可分為整體擬合和局部擬合技術兩大類。

整體擬合技術:擬合模型是由研究區域內所有采樣點上的全部特征觀測值建立的。通常采用的技術是整體趨勢面擬合。這種內插技術一般用于模擬大范圍內的變化，而不能提供內插區域的局部特性局部擬合技術則是僅僅用鄰近的數據點來估計未知點的值，而不受局部范圍外其它點的影響。這類技術包括雙線性多項式內插、樣條函數、移動擬合法等等。空間數據處理的方法-空間數據插值

基本提取按照屬性或窗口找出