治疗儿童白斑的医院:gis原理十五

§3.4 空间数据的采集

     GIS的核心是地理数据库，建立GIS的第一步就是将几何数据和属性数据输入到地理数据库，这就是GIS的数据采集。本节首先介绍了几何数据的采集，然后介绍属性数据采集，最后阐述了空间数据的检核。

一、几何数据的采集

    GIS需要输入两方面的数据，即几何数据与属性数据。GIS中矢量数据的采集主要包括地图跟踪数字化与地图扫描数字化。

二、属性数据的采集

    属性数据在GIS中是空间数据的组成部分。属性数据的录入主要采用键盘输入的方法，有时也可以辅助于字符识别软件。为了把空间实体的几何数据与属性数据联系起来，必须在几何数据与属性数据之间有一公共标识符。当空间实体的几何数据与属性数据连接起来之后，就可进行各种GIS的操作与运算了。

三、空间数据的检核

    无论是地图跟踪数字化还是地图扫描数字化，都不可能完全正确，因此，必须进行空间数据的检查。为了对GIS所输入的数据进行显示和检查，GIS应提供下列功能：符号设计与符号库建立功能、符号设置功能、注记配置功能。

一、几何数据的采集

    在GIS的几何数据采集中，如果几何数据已存在于其它的GIS或专题数据库中，那么只要经过转换装载即可；对于由测量仪器获取的几何数据，只要把测量仪器的数据传输进入数据库即可，测量仪器如何获取数据的方法和过程通常是与GIS无关的。

    对于栅格数据的获取，GIS主要涉及使用扫描仪等设备对图件的扫描数字化，这部分的功能也较简单。因为通过扫描获取的数据是标准格式的图像文件，大多可直接进入GIS的地理数据库。

    从遥感影像上直接提取专题信息，需要使用几何纠正、光谱纠正、影像增强、图像变换、结构信息提取、影像分类等技术，主要属于遥感图像处理的内容。

    因此，以下主要介绍GIS中矢量数据的采集。GIS中矢量数据的采集主要包括地图跟踪数字化与地图扫描数字化。

1、地图跟踪数字化

    跟踪数字化是目前应用最广泛的一种地图数字化方式，是通过记录数字化板上点的平面坐标来获取矢量数据的。其基本过程是：将需数字化的图件(地图、航片等)固定在数字化板上，然后设定数字化范围、输入有关参数、设置特征码清单、选择数字化方式(点方式和流方式等)，就可以按地图要素的类别分别实施图形数字化了。

    由于跟踪数字化本身几乎不需要GIS的其它计算功能，所以跟踪数字化软件往往可以与整个GIS系统脱离开，因而可单独使用。

    地图跟踪数字化时数据的可靠性主要取决于操作员的技术熟练程度，操作员的情绪会严重影响数据的质量。操作员的经验和技能主要表现在能选择最佳点位来数字化地图上的点、线、面要素，判断十字丝与目标重合的程度等能力。为了保持一致的精度，每天的数字化工作时间最好不要超过6小时。

    GIS中的地图跟踪数字化软件为了获取矢量数据应具有下列基本功能：

    1° 图幅信息录入和管理功能

    即对所需数字化的地图的比例尺、图幅号、成图时间、坐标系统、投影等信息进行录入和管理。这是所采集的矢量数据的数据质量的基本依据。

    2° 特征码清单设置

    特征码清单是指安放在数字化仪台面或屏幕上的由图例符号构成的格网状清单，每种类型的符号占居清单中的一格。在数字化时只要点中特征码清单区的符号所在的网格，就可知道所数字化要素的编码，以方便属性码的输入。地图跟踪数字化软件应能使用户方便地按自己的意愿设置和定义特征码清单。

    3° 数字化键值设置

    即设置数字化标识器上各按键的功能，以符合用户的习惯。

    4° 数字化参数定义

    主要是指系统应能选定不同类型的数字化仪，并确定数字化仪与主机的通讯接口。

    5° 数字化方式的选择

    主要是指选择点方式还是流方式等进行数字化。

    6° 控制点输入功能

    应能提示用户输入控制点坐标，以便于进行随后的几何纠正。

二、属性数据的采集

    属性数据在GIS中是空间数据的组成部分。例如，道路可以数字化为一组连续的象素或矢量表示的线实体，并可用一定的颜色、符号把GIS的空间数据表示出来，这样，道路的类型就可用相应的符号来表示。而道路的属性数据则是指用户还希望知道的道路宽度、表面类型、建筑方法、建筑日期、入口覆盖、水管、电线、特殊交通规则、每小时的车流量等。这些数据都与道路这一空间实体相关。这些属性数据可以通过给予一个公共标识符与空间实体联系起来。

    属性数据的录入主要采用键盘输入的方法，有时也可以辅助于字符识别软件。

    当属性数据的数据量较小时，可以在输入几何数据的同时，用键盘输入；但当数据量较大时，一般与几何数据分别输入，并检查无误后转入到数据库中。

    为了把空间实体的几何数据与属性数据联系起来，必须在几何数据与属性数据之间有一公共标识符，标识符可以在输入几何数据或属性数据时手工输入，也可以由系统自动生成(如用顺序号代表标识符)。只有当几何数据与属性数据有一共同的数据项时，才能将几何数据与属性数据自动地连接起来；当几何数据或属性数据没有公共标识码时，只有通过人机交互的方法，如选取一个空间实体，再指定其对应的属性数据表来确定两者之间的关系，同时自动生成公共标识码。

    当空间实体的几何数据与属性数据连接起来之后，就可进行各种GIS的操作与运算了。当然，不论是在几何数据与属性数据连接之前或之后，GIS都应提供灵活而方便的手段以对属性数据进行增加、删除、修改等操作。

三、空间数据的检核

1、空间数据输入的误差

    空间数据输入的误差通常可归结为以下几类：

    1° 几何数据的不完整或重复。

    2° 几何数据的位置不正确。

    3° 比例尺不正确。

    4° 变形。

    5° 几何数据与属性数据的连接有误。

    6° 属性数据错误。

2、空间数据的检查

    无论是地图跟踪数字化还是地图扫描数字化，都不可能完全正确，因此，必须进行空间数据的检查。常用的空间数据检查方法为：

    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； 

    2° 在屏幕上用地图要素对应的符号显示数字化的结果，对照原图检查错误；

    3° 把数字化的结果绘图输出在透明材料上，然后与原图叠加以发现错漏；

    4° 对等高线，通过确定最低和最高等高线的高程及等高距，编制软件来检查高程的赋值是否正确；

    5° 对于面状要素，可在建立拓扑关系时，根据多边形是否闭合来检查，或根据多边形与多边形内点的匹配来检查等；

    6° 对于属性数据，通常是在屏幕上逐表、逐行检查，也可打印出来检查；

    7° 对于属性数据还可编写检核程序，如有无字符代替了数字，数字是否超出了范围，等等；

    8° 对于图纸变形引起的误差，应使用几何纠正来进行处理。

3、图形显示和数据处理

    为了对GIS所输入的数据进行显示和检查，GIS应提供下列功能：

    1° 符号设计与符号库建立功能。为了能以不同符号表示不同类型的矢量数据，必须具有符号设计与符号库建立功能。如新符号的创建、旧符号的修改等等。

    2° 符号设置功能。即为每一类空间数据指定选用的符号，包括符号的形状、色彩、尺寸、图案等。

    3° 注记配置功能。注记是地图上不可缺少的重要信息，也是数据检查的重要内容和参照信息。注记应确定其字体、大小、间隔、色彩、排列、旋转等，最重要的确定其定位点。

    4° 图形显示功能。应能将所采集的矢量数据，以符号化的方式显示在屏幕上，并能进行放大、缩小、漫游、分层显示等操作。

    5° 查询功能。通过查询来发现问题，可以由几何数据查询其属性信息，也可由属性信息查询其空间数据。

    6° 绘图输出功能。即通过绘图机把所数字化的地图再以符号化的形式输出，这是数据检查的基本方法。

    由数据输入软件获取的图形数据在进入地理数据库之前还需进行一些图形处理，主要包括：

    1° 几何纠正。这是为了纠正由纸张变形所引起的数字化数据的误差，直接关系到GIS数据的质量。几何纠正要以控制点的理论坐标和数字化坐标为依据来进行，最后应显示平差结果。

    2° 投影变换。为了GIS地理数据库中空间数据的一致性，须将原图投影下的矢量数据转换为地理坐标或指定投影下的数据。

    3° 图形接边。在相邻地图的接合处可能会产生裂隙。包括几何裂隙和属性裂隙。在自动接边无法处理时，需要人机交互进行。

    4° 图形编辑功能。矢量数据错漏的纠正很大程度上依赖于强大的图形编辑功能。图形编辑功能应能对点、线、面进行增加、删除、移动、修改(如线的连接、截断、属性编码的修改)等，并应具有良好的人机界面和较快的响应速度。

    5° 自动拓扑功能。拓扑关系是强大的查询与分析功能的基础。自动拓扑是在已矢量化的数据的基础上，自动建立起点、线、面的拓扑关系。