《地理信息系统原理》笔记/期末复习资料（4. 地理信息系统数据输入）

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#测绘工程 #地理信息系统原理 #笔记 #期末复习资料

于 2023-07-29 19:50:40 首次发布

GIS数据来源于地图、遥感图像、测量数据等，数据规范化涉及统一的地理基础、分类编码原则、数据交换格式和采集规程。数据输入方法包括野外数据采集、地图数字化、数字摄影测量和现有数据转换。数据质量关注定位精度、属性精度、逻辑一致性和分辨率。GIS数据标准化面临分类和数据模型统一的挑战，而数据输入自动化和数据质量控制是关键问题。

4. 地理信息系统数据输入

数据采集和输入是一项十分重要的基础工作，是建立地理信息系统不可缺少的一部分。没有数据的采集和输入，就不可能建立一个数据实体，更不可能进行数据的管理、分析和成果输出。准确实时的数据是建立地理信息系统的前提条件。因此必须认真对待数据采集和输入，数据选择要确保数据真实，除了一些不可避免或无法预料的原因外，输入的数据应力求准确，否则将会影响最终成果的分析和正确评价。通常情况下数据的采集、标准化、综合和自动录入是GIS数据采集的主要功能。

4.1. GIS数据来源

地理信息系统的数据来源非常广泛。既有通过传统手段野外实测获得，也有通过航天航空遥感、航测、全球卫星定位系统（GPS）等现代技术获得。不同的资料提供了不同形式的信息，不同的信息输入计算机和计算机处理的方法也不相同。大部分非数字信息主要是通过矢量和栅格两种编码方式变成计算机可以接受的数字形式，送入计算机的数据库中存储。一些常规的统计数据、文字或表格等也可根据需要送入相应的数据库中。数据采集必须根据GIS建立的内容、目的和用途来决定搜集的范围和种类。

4.1.1. 地图数据

地图数据是地理信息系统的主要的数据来源。地图的种类不同，研究的对象不同，应用的部门不同，图件编制的内容也不同。按内容划分，包括各种比例尺的普通地图和专题地图。普通地图是以相对平衡的详细程度表示地球表面上的自然地理和社会经济要素，主要表达居民地、交通网、水系、地貌、境界、土质、植被等。实测的或较大比例尺的地形图具有较高的几何精度，真实反映区域地理要素的特征。专题地图重点反映某一种或几种专门的要素，对于各种不同比例尺的专题地图，常常提供如地质、地貌、土壤、植被和土地利用等原始资料，地图为了便于输入可将其分解为点、线和面三个基本要素。图件的内容，可以采用不同的编码方式，使用不同的处理设备。

4.1.2. 遥感图像

遥感数据为地理信息系统的重要信息源。遥感数据(影像数据)是GIS的重要数据源。遥感数据含有丰富的资源与环境信息，在GIS支持下，可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。遥感数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，遥感技术是GIS数据更新的重要手段。遥感数据用于提取线划数据和生成数字正射影像数据(DOM)、DEM数据等。遥感数据对GIS硬件和软件要求较高，在硬件上应选择扩展型配置，在软件上需解决矢量数据和栅格数据的兼容和互换问题。ARC/INFO、ERDAS、MAPGIS等地理信息系统软件已具备两种数据结构互换功能。

4.1.3. 测量数据

在没有所需的地图或遥感影像数据的情况下，就需要通过野外测量或使用GPS采集数据作为GIS的输入。野外测量的目的在于确定测量区域内地理实体或地面各点的平面位置和高程。测量前，需预选出地面上若干个重要点作为控制点，精确地测算出它们的平面位置和高程，以此作为控制和依据，详细测量其他地面各点或地理实体及其空间特征点的平面位置和高程。野外控制测量可使用传统的测量仪器，如经纬仪(theodolite)、水准仪(1evel)和视距仪(stadia)，测量方位、角度和距离，测量的数据记录在笔记本上，然后输入计算机，用程序将方位、角度相距离转换成平面坐标和高程，这类程序称为COGO(coordinate geometry)。COGO程序可以将数据写成GIS可以阅读的数据格式，从而将它们直接输入到GIS中。现代测量仪器，如带有电子测距仪和数据记录仪的经纬仪、手持激光测距仪(laser range finder)，则可以获取更高精度的测量数据，便可以GIS能阅读的格式言接以数字形式存储测量数据。

4.1.4. 数字资料

对于各种数据形式的原始资料，包括社会经济数据、人口普查数据、野外调查或监测数据，例如环境污染监测数据，地质钻井数据，磁力、重力、地震等地球物理数据，气象、水文观测数据等。统计数据一般都和一定范围内的统计单元或观测点联系在一起的，因此搜集这些数据，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。统计数据是GIS建立属性数据库必不可少的资料，常常在分析中起着重要的作用。我国统计工作正朝信息化方向发展，除以传统的表格方式提供使用外，局部的已建立起各种规模的数据库，数据的建立、传送、汇总开始使用计算机。各类统计数据可由计算机键盘有组织地输入，也可用光盘或软盘作为介质将数据送入计算机，如果将统计数据转变成图形形式显示出来就更加直观。在地理信息系统中统计数据存储在属性数据库中，常可与其它形式的数据一起参与分析。

4.1.5. 文字报告

在土地资源管理信息系统、灾害监测信息系统、水质信息系统、森林资源管理信息系统等专题信息系统中，各种文字说明资料，对确定专题内容的属性特征起着重要的作用。在区域信息系统中，文字报告是区域的综合研究不可缺少的参考资料。通过文字报告还可以用来研究各种类型地理信息的权势性、可靠程度和内容的完整性，以便决定地理信息的分类和使用。文字说明资料是地理信息系统建立的主要依据，必需认真加以研究，准确送入计算机系统，使搜集资料更加系统化。

4.2. 数据规范化和标准化

现代信息社会数据共享是一个最基本的特点。GIS数据规范化和标准化直接影响地理信息的共享，而地理信息共享又直接影响到GIS经济效益和社会效益。为了解决利用已有数据资源并为今后数据共享创造条件，各国都在努力开展标准化研究工作，许多部门和单位都在纷纷建立自已的数据库。国家制定的规范和标准是信息资源共享的基础，任何标准和规范，不但有利于国内信息交流，也有利于国际信息的交流。但是目前空间数据标准化仍然存在不少问题，还缺乏统一的标准和规范，缺乏地理信息的法规，各部门间缺乏必要的联系和协调，对于科学的分类和统计缺乏严格的定义，建立的系统，数据杂乱，难以相互利用，信息得不到有效的交流和共享。为使数据库和信息系统能向各级政府和部门提供更好的信息服务，实现数据共享、数据规范化和标准化建设是一项十分紧迫的任务。

4.2.1. 统一的地理基础

地理基础是地理信息数据表达格式与规范的重要组成部分。它主要包括统一的地图投影系统、统一的地理坐标系统以及统一的地理编码系统。通过投影坐标、地理坐标、网格坐标对数据进行定位。各种来源的地理信息和数据在共同的地理基础上反映出它们的地理位置和地理关系特征。

地理信息系统之所以区别于一般的信息系统，就在于它所存储记录、管理分析、显示应用的都是地理信息，而这些地理信息都是具有三维空间分布特征且发生在二维地理平面上的，因而它们需要有一个空间定位框架，即共同的地理坐标和平面坐标系统。所以说统一的坐标系统是地理信息系统建立的基础。

4.2.2. 统一的分类编码原则

现代科学技术日新月异，除了传统的学科外，产生了很多边缘学科和交叉学科。各学科信息丰富多彩，因此，把数据输入计算机建立GIS，必须以明确的分类标志、统一的标准，对信息进行分类编码。分类过粗会影响将来分析的深度，分类过细则工作量很大，计算机存贮量很大。分类编码应遵循科学性、系统性、实用性、统一性、完整性、可扩充性等原则，既要考虑信息本身属性，又要顾及信息之间的相互关系，保证分类代码稳定性和唯一性。国家规范组建议信息分类体系采用宏观的全国分类系统与详细专业系统之间相递归的分类方案，即低一级的分类系统必须能归并和综合到高一级分类系统中去。

4.2.3. 数据交换格式标准

数据交换格式标准是规定数据交换时采用的数据记录格式，主要用于不同系统之间数据交换。GIS软件或数据并不是一次性的，也不是一个小部门单独使用，而是多次使用，相互共享。一般属性数据库仅有几种固定的数据类型，如事务管理系统，因此数据转换问题比较简单。但是空间数据与之不同，除了起说明作用的属性数据外，还有起定位作用的空间数据，因此数据共享异常复杂。但是总的原则是：制定的数据交换格式应尽量简单实用，能独立于数据提供者和用户的数据格式、数据结构和硬软件环境，数据格式应便于修改扩充和维护，便于同国内外重要的GIS软件数据格式进行交换，保证较强的通用性。GIS要从项目应用走向企业应用和社会，在当前GIS软件数据格式较多的情况下，应制定一个数据交换格式标准，并将国家的基础空间数据转换成这一标准，逐步向全国各行业推广。