《地理信息系统应用技术》教案

第 _ 7_ 次 课

日期_________ __ 周次 ______ _ 星期 ______ _ 学时 __ 2__

一、本次教学目标

掌握地理信息系统中进行空间数据编辑的内容与方法，掌握地理信息系统误差或错误的检查与处理基本内容，了解空间数据质量控制方法。

二、内容纲要

第五章第三节 空间数据的编辑与处理

一、误差或错误的检查与编辑

图形数据和属性数据的误差主要包括以下几个方面：

1、空间数据的不完整或重复

2、空间数据位置的不准确

3、空间数据的比例尺不准确

4、空间数据的变形

5、空间属性和数据连接有误

6、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：

1、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。

2、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，包括线段过长或过短、多边形的重叠和裂口、线段的断裂等。

3、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。

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。

二、图像纠正

对扫描得到的图像进行纠正，主要是建立要纠正的图像与标准的地形图或地形图的理论数值或纠正过的正射影像之间的变换关系，目前，主要的变换函数有：仿射变换、双线性变换、平方变换、双平方变换、立方变换、四阶多项式变换等，具体采用哪一种，则要根据纠正图像的变形情况、所在区域的地理特征及所选点数来决定。

1、地形图的纠正

对地形图的纠正，一般采用四点纠正法或逐网格纠正法。

四点纠正法，一般是根据选定的数学变换函数，输入需纠正地形图的图幅行、列号、地形图的比例尺、图幅名称等，生成标准图廓，分别采集四个图廓控制点坐标来完成。

逐网格纠正法，是在四点纠正法不能满足精度要求的情况下采用的。这种方法和四点纠正法的不同点就在于采样点数目的不同，它是逐方里网进行的，也就是说，对每一个方里网，都要采点。

具体采点时，一般要先采源点（需纠正的地形图），后采目标点（标准图廓），先采图廓点和控制点，后采方里网点。

2、遥感影像的纠正

遥感影像的纠正，一般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点。

三、数据格式的转换

数据格式的转换一般分为两大类：不同数据介质之间的转换，即将各种不同的源材料信息如地图、照片、各种文字及表格转为计算机可以兼容的格式，主要采用数字化、扫描、键盘输入等方式；第二类转换是数据结构之间的转换，而数据结构之间的转化又包括同一数据结构不同组织形式间的转换和不同数据结构间的转换。

四、地图投影转换

当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，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。投影转换的方法可以采用：

1、正解变换

2、反解变换

3、数值变换

五、图像解译

图像解译：从图像中提取有用信息的过程。

图像解译过程一般是建立在对图像及其解译区域进行系统研究的基础之上，具体包括图像的成像原理、图像的成像时间、图像的解译标志、成像地区的地理特征、地图、植被、气候学以及区域内有关人类活动的各种信息。

遥感图像的解译有目视判读和计算机自动解译两种方法，其中，自动解译又可分为监督分类和非监督分类两种。

六、图幅拼接

图幅数据边缘匹配处理：

1、逻辑一致性的处理

2、识别和检索相邻图幅

3、相邻图幅边界点坐标数据的匹配

4、相同属性多边形公共边界的删除

第四节_ 空间数据质量及其精度分析

一、空间数据质量的概念

1、空间数据质量

数据质量则是空间数据在表达这三个基本要素时，所能够达到的准确性、一致性、完整性，以及它们三者之间统一性的程度。

2、与数据质量相关的几个概念

①误差(Error)

②数据的准确度(Accuracy)

③数据的精密度(Resolution)

④不确定性（Uncertainty)

二、空间数据质量评价

1、空间数据质量标准

空间数据质量标准是生产、使用和评价空间数据的依据，数据质量是数据整体性能的综合体现。空间数据质量标准要素及其内容如下：

(1)数据情况说明

(2)位置精度或称定位精度

(3)属性精度

(4)时间精度

(5)逻辑一致性

(6)数据完整性

(7)表达形式的合理性

2、空间数据质量的评价

空间数据质量的评价，就是用空间数据质量标准要素对数据所描述的空间、专题和时间特征进行评价。

三、误差的类型（源误差、操作误差）

空间数据的质量通常用误差来衡量，而误差定义为空间数据与其真值的差别。将GIS数据误差的来源归纳为三类。

1、源误差

(1)地面测量数字数据的误差

(2)地图数字化数据的误差

①制图误差

a、控制点展绘误差

b、编绘误差

c、绘图误差

d、综合误差

e、地图复制误差

f、分色板套合误差

g、绘图材料的变形误差

h、归化到同一比例尺所引起的误差

i、特征的定义

j、特征夸大误差

②数字化误差

(3)遥感数据误差

①数据获取误差

②数据预处理误差

③数据转换误差

④人工判读误差

2、操作误差

(1)由计算机字长引起的误差

(2)由拓扑分析引起的误差

(3)数据分类和内插引起的误差

四、GIS空间操作中误差的传播

1、算术关系下的误差传播

2、逻辑关系下的误差传播

（1）布尔逻辑运算下的误差传播

（2）不精确推理关系下的误差传播

五、空间数据质量的控制

1、传统的手工方法

2、元数据方法

3、地理相关法

数字化过程的质量控制，主要包括数据预处理、数字化设备的选用、对点精度、数字化误差和数据精度检查等项内容。

1、数据预处理工作

2、数字化设备的选用

3、数字化对点精度(准确性)

4、数字化限差

5、数据的精度检查

重点、难点：

误差或错误的检查与处理基本内容，空间数据质量控制方法。

三、教学设计

1、教学步骤：

1)_ 回顾上次课内容，课后习题疑难解答

2）概述本次课的主要内容提纲

3）逐个教学要点讲解

4）综合本次内容，提出课后学习要求

按照重点突出，详略得当，难点详细讲解的原则进行课堂时间分配，把空间数据编辑的内容与方法作为一个小单元，空间数据质量及其精度分析作为一个小单元。

教学方法以讲解、示例和问答为主，联系实际应用，启发学生掌握基本概念，掌握地理信息系统中进行空间数据编辑的内容与方法，了解空间数据质量的控制与分析。

教学手段采用多媒体（计算机、投影仪）课件及相关软件演示结合的方式，一方面详细说明理论概念，一方面用于示例图表展示及相关软件结构的展示。

2、作业：

___ P89习题3、5、6题。

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