⑤实测数据 野外试验、实地测量等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库,以便于进行实时的分析和进一步的应用。GPS(全球定位系统)所获取的数据也是GIS的重要数据源。
⑥多媒体数据 多媒体数据(包括声音、录像等)通常可通过通讯口传入GIS的地理数据库中,目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询。
⑦已有系统的数据 GIS还可以从其它已建成的信息系统和数据库中获取相应的数据。由于规范化、标准化的推广,不同系统间的数据共享和可交换性越来越强。这样就拓展了数据的可用性,增加了数据的潜在价值。
2.数据质量包括那些方面?请举例说明GIS对数据的质量要求。
数据质量包括
准确性,即一个记录值与它的真实值之间的接近程度;
精度,即对现象描述的详细程度;
空间分辨率,即两个可测量数值之间最小的可辨识的差异;
比例尺,即地图上一个记录的距离和它所表现的真实距离之间的一个比值;
误差,即一个所记录的测量和它的事实之间的差异;
不确定性,包括空间位置的不确定性、属性不确定性和数据不完整性等。
GIS数据质量包含如下五个方面: ①位置精度:如数学基础、平面精度、高程精度等,用以描述几何数据的质量。② 属性精度:如要素分类的正确性、属性编码的正确性、注记的正确性等,用以反映属性数据的质量。③逻辑一致性:如多边形的闭合精度、结点匹配精度、拓扑关系 的正确性等。④完备性:如数据分类的完备性、实体类型的完备性、属性数据的完备性、注记的完整性等。⑤现势性:如数据的采集时间、数据的更新时间等。
3.各种来源的空间数据是如何准确匹配在一起的?
空间数据的地理参照系(地球的形状、坐标系、高程系)的不同,引起空间数据来源不同时图幅往往不匹配,为此需要将一种投影的数字化数据转换为所需要 投影的坐标数据,即进行投影转换。投影转换的方法有:解析变换(正解变换、反解变换)、数值变换、解析和数值变换。目前,大多数GIS软件是采用正解变换 法来完成不同投影之间的转换,并直接在GIS软件中提供常见投影之间的转换。
4.地图投影在GIS中有什么作用?
GIS以地图方式显示地理信息。地图是平面,而地理信息则是在地球椭球上,因此地图投影在GIS中不可缺少。GIS数据库中地理数据以地理坐标存储 时,则以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换转换成地理坐标;而输出或显示时,则要将地理坐标表示的空间数据通过投影变换变换成指定投影的平面坐标。 GIS中,地理数据的显示可根据用户的需要而指定投影方式,但当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时,一般采用国家基本系列地图所用的投影。
5.空间数据中的几何数据是什么?请说明它与属性数据的关系。
空间数据中的几何数据是指实体或现象的空间位置或现在所处的地理位置,一般以坐标数据表示。属性数据即空间实体的特征数据,一般包括名称、等级、数 量、代码等多种形式。几何数据和属性数据相对于时间来说,常常呈相互独立的变化,即在不同的时间,空间位置不变,但是属性类型可能已经发生变化,或者相 反。因此可以不断更新属性数据来体现实体或现象的时时特征,同时也可反映实体或现象的变化规律和变化特征。而几何数据又说明了属性数据发生的地理位置及其 存在的意义。
6.请说明分类分级对于属性数据的意义。
在属性数据中,有一部分是与几何数据的表示密切有关的,例如,道路的等级、类型等,决定着道路符号的形状、色彩、尺寸等。在GIS中,通常把这 部分属性数据用编码的形式表示,并与几何数据一起管理起来。编码的过程是将信息转换成数据的过程,前提是首先要对需表示的信息进行分类分级。
7.属性数据的编码是必须的吗?
属性数据即空间实体的特征数据,一般包括名称、等级、数量、代码等多种形式,属性数据的内容有时直接记录在栅格或矢量数据文件中,有时则单独输入数据库存储为属性文件,通过关键码与图形数据相联系。
对于要输入属性库的属性数据,通过键盘则可直接键入。
对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据,则必须先对其进行编码,将各种属性数据变为计算机可以接受的数字或字符形式,便于GIS存储管理。
8.纸张上的地图如何进入计算机系统?
图形数据的输入实际上就是图形的数字化过程。一般有两种方法:
(1) 扶跟踪数字化仪输入
手扶跟踪数字化是目前最为广泛使用的将已有地图数字化的手段,利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标,通常采用两种方式,即点方式和流方式,流方式又分为距离流方式和时间流方式。
数字化过程:
把待数字化的图件固定在图形输入板上,首先用鼠标器输入图幅范围和至少四个控制点的坐标,随后即可输入图幅内各点、曲线的坐标。
通过数字化仪采集数据量小,数据处理的软件也比较完备,但由于数字化的速度比较慢,工作量大,自动化程度低,数字化的精度与作业员的操作有很大关系,所以,目前很多单位在大批量数字化时,已不再采用它。
(2) 扫描仪输入
扫描仪直接把图形(如地形图)和图像(如遥感影像、照片)扫描输入到计算机中,以象素信息进行存储表示的设备。按其所支持的颜色分类,可分为单色扫 描仪和彩色扫描仪;按所采用的固态器件又分为电荷耦合器件(CCD)扫描仪、MOS电路扫描仪、紧贴型扫描仪等;按扫描宽度和操作方式分为大型扫描仪、台 式扫描仪和手动式扫描仪。
扫描过程
扫描时,必须先进行扫描参数的设置,包括:
扫描模式的设置,(分二值、灰度、百万种彩色),对地形图的扫描一般采用二值扫描,或灰度扫描。对彩色航片或卫片采用百万种彩色扫描,对黑白航片或卫片采用灰度扫描。
扫描分辨率的设置,根据扫描要求,对地形图的扫描一般采用300dpi或更高的分辨率。
针对一些特殊的需要,还可以调整亮度、对比度、色调、GAMMA曲线等。
设定扫描范围。
扫描参数设置完后,即可通过扫描获得某个地区的栅格数据。
通过扫描获得的是栅格数据,数据量比较大。如一张地形图采用300dpi灰度扫描其数据量就有20兆左右。除此之外,扫描获得的数据还存在着噪声和 中间色调像元的处理问题。噪声是指不属于地图内容的斑点污渍和其它模糊不清的东西形成的像元灰度值。噪音范围很广,没有简单有效的方法能加以完全消除,有 的软件能去除一些小的脏点,但有些地图内容如小数点等和小的脏点很难区分。对于中间色调像元,则可以通过选择合适的阈值选用一些软件如Photoshop 等来处理。
一般对获得的栅格数据还要进行一些后续处理如图像纠正、矢量化等。
扫描输入因其输入速度快、不受人为因素的影响、操作简单而越来越受到大家的欢迎,再加之计算机运算速度、存储容量的提高和矢量化软件的踊跃出现,使得扫描输入已成为图形数据输入的主要方法。
9. 如何发现进入GIS中的数据有错误?
通过矢量数字化或扫描数字化所获取的原始空间数据,都不可避免的存在着错误或误差,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。
图形数据和属性数据的误差主要包括以下几个方面:
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等;
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等;
空间数据的比例尺不准确;
空间数据的变形;
空间属性和数据连接有误;
属性数据不完整;
为发现并有效消除误差,一般采用如下方法进行检查:
叠合比较法,是空间数据数字化正确与否的最佳检核方法,按与原图相同的比例尺用把数字化的内容绘在透明材料上,然后与原图叠合在一起,在透光桌上 仔细的观察和比较。一般,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,对于空间数据的位置不完整和不准确则须用粗笔把遗漏、位置错误 的地方明显地标注出来。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;
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与错误,如图所示,包括线段过长或过短、多边形的重叠和裂口、线段的断裂等;
逻辑检查法,如根据数据拓扑一致性进行检验,将弧段连成多边形,进行数字化误差的检查。有许多软件已能自动进行多边形结点的自动平差。另外,对属性 数据的检查一般也最先用这种方法,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。
对于空间数据的不完整或位置的误差,主要是利用GIS的图形编辑功能,如删除(目标、属性、坐标),修改(平移、拷贝、连接、分裂、合并、整饰),插入等进行处理。
对空间数据比例尺的不准确和变形,可以通过比例变换和纠正来处理。
10.空间数据的质量问题分哪几类?
GIS空间数据的误差可分为源误差和处理误差。
源误差是指数据采集和录入中产生的误差,包括:
遥感数据:摄影平台、传感器的结构及稳定性、分辨率等。
测量数据:人差(对中误差、读数误差等)、仪差(仪器不完善、缺乏校验、未作改正等)、环境(气候、信号干扰等)。
属性数据:数据的录入、数据库的操作等。
GPS数据:信号的精度、接收机精度、定位方法、处理算法等。
地图:控制点精度,编绘、清绘、制图综合等的精度。
地图数字化精度:纸张变形、数字化仪精度、操作员的技能等。
处理误差是指GIS对空间数据进行处理时产生的误差,例如在下列处理中产生的误差就是处理误差。
几何纠正;
坐标变换;
几何数据的编辑;
属性数据的编辑;
空间分析(如多边形叠置等);
图形化简(如数据压缩);
数据格式转换;
计算机截断误差;
空间内插;
矢量栅格数据的相互转换。
误差传播是指对有误差的数据,经过处理生成的GIS产品也存在着误差。误差传播在GIS中可归结为三种方式。
代数关系下的误差传播:这是指对有误差的数据进行代数运算后,所得结果的误差。
逻辑关系下的误差传播:即指在GIS中对数据进行逻辑交、并等运算所引起的误差传播,如叠置分析时的误差传播。
推理关系下的误差传播:这是指不精确推理所造成的误差。
11.何谓元数据?元数据的作用和意义?
元数据是关于数据的描述性数据信息,说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。其目的是促进数据集的高效利用,并为计算机辅助软件工程服务。
元数据的作用和意义:
帮助数据生产单位有效的维护和管理数据;
提供有关数据生产单位的各种有关信息供用户查询;
帮助用户了解数据;
提供有关信息,以便用户处理和转换有用数据。
采用元数据可以便于数据共享。
12.空间数据交换标准的意义是什么?
随着地理信息系统的发展,数据共享已越来越重要。由于空间数据模型的不同,空间数据的定义、表达和存储方式也不同,因而数据交换就不那么简单。空间数据交换的主要方式有:
(1)外部数据交换标准。
这类标准通常是ASCII码文件,用户可以通过阅读说明书来直接读写这种外部数据格式。GIS的外部数据交换格式通常包括矢量数据交换格式、栅格数据交换格式和数字高程模型交换格式。
(2)空间数据互操作协议。
制定一套各方都能接受的标准空间数据操纵函数,通过调用这些函数以互相操作对方的数据。
(3)空间数据共享平台。
采用客户机/服务器体系结构,各种GIS通过一个公共的平台在服务器存取所有数据,以避免数据的不一致性。
(4)统一数据库接口。