GIS数据源

数据采集与输入状况影响GIS用户，影响GIS数据库中的数据,为保证在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等，GIS数据来源、数据转换成功与否、数据共享程度以及数据的质量非常重要。GIS数据源自地图数据、遥感数据、文本资料、统计资料（电子和非电子数据）、地表实测数据、野外测量或GPS数据、多媒体数据和已有系统的数据等，其中，遥感数据（RS Data）和全球定位系统数据（GPS Data）是GIS的重要数据源。各类数据输入见图4.1。

                                                图4.1 GIS数据采集流程图

一、纸质地图数据

纸质地图（Hardcopymap）是GIS数据的重要来源之一。因为纸质地图是过去信息有价值的记录，它不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。通过对纸质地图的跟踪数字化和扫描数字化可以获取地图数据。地图数据通常用点（居民点、采样点、高程点、控制点等）、线（河流、道路、构造线等）、面（湖泊、海洋、植被等）及注记（地名注记、高程注记、人口注记等）。地图注记往往是对GIS属性特征的描述，地图符号间的关系对应为目标间的框架关系，此外，地图中还蕴含着大量的信息内容，需要通过人工判读识别出来，这往往取决于数据采集人员的专业知识、地图判读经验。

 

二、遥感数据（影像）

遥感影像包括航空相片和卫星影像。

1、航空相片

航空相片是指安装在飞机上的照相机，沿着预定的航向，按照一定的飞行高度和重叠度摄取的地表影像。与地图比较，航空相片所包含的信息内容丰富、客观真实，它不加选择地、详细地记录了在拍摄时刻被摄地区的地表现象，而不像地图内容是经过了地图制图人员的选取和概括的产物。通过对航空照片的解译和野外调绘，可以获取有关地区生态环境各要素数据。航空相片解译或调绘的成果通常转绘成地图，以地图的形式经数字化输入GIS，成为GIS的一个重要数据源。所以航空照片为显示专题要素提供背景，为地理数据更新提供依据。

2、卫星影像

卫星影像是利用安装在卫星上的传感器接受由地面物体反射或发射的电磁波能量，经模数转换和计算机处理而获得的地表影像数据。如：TM数据、SPOT5数据、IKONOS数据、NOAA数据、MODIS数据等，已成为GIS另一个重要的数据源。

卫星影像为数字影像，由像元矩阵组成。每一个像元有一个亮度值，代表卫星传感器接收的来自该像元覆盖地区物体在特定波段范围内的电磁波辐射能量。亮度值通常以一个8字节数值（0～255）、10字节数值（0～1023）或12字节数值（0～4095）表示。以亮度值作为灰度等级，可将卫星影像显示为黑白影像。像元的大小决定了卫星影像的空间分辨率，像元越小，影像的空间分辨率就越高。影像的空间分辨率决定了它们的使用性。不同卫星使用不同的遥感传感器，它们的空间分辨率和影像覆盖面也各不相同。表4.1是影像空间分辨率和覆盖面说明。

GIS与RS数据关系密切。第一，卫星影像以数字形式存在，所以可直接或经过预处理后输入到GIS中，特别是影像处理软件（如：Erdas或Envi等）可以根据地理实体在影像上呈现的颜色将它们区别开，并能将辨别出来的地理实体组织成不同的栅格图层，存入地理数据库；第二，由于卫星遥感周期性地重复获取同一地区的影像，利于获取监测、动态数据，利于实时更新地理数据库；第三，通过使用不同波段的卫星影像或将不同波段的影像进行融合处理后，可提取或解译有关的专题要素，用于特定的分析和应用；第四，与其他地理数据源相比，卫星数据获取的费用相对较低，它是目前GIS的重要数据源之一；第五，GIS也可用卫星影像为背景显示专题要素，制作卫星影像地图用于区域分析；第六，利用卫星影像有利于更新数据库的数据。

 

表4.1影像空间分辨率和覆盖面

                 

影像种类	空间分辨率	覆盖面（宽度）
航空相片   1:10000   1:50000   1:100000   1:150000   1:250000	<0.2m   3m   5m   10m   15m	2km   10km   15km   25km   35km
卫星影像   IKONOS panchromatic   IKONOS multi spectral   SPOT   SPOT HRV   LANDSAT TM   LANDSAT MSS   AVHRR   METEOSAT	1m   4m   10m   20m   30m   80m   1km   2.4km	11km   11km   60km   60km   185km   185km   3000km   >10000km

 

三、野外测量和GPS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。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。

一般野外试验、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。

全球定位系统（GPS）是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。通过测定测距信号的传播时间来间接测定距离，将无线电信号发射机从地面站搬到卫星上，组成一个卫星导航定位系统，较好地解决覆盖面与定位精度之间的矛盾。GPS由空间部分、控制部分和用户设备三部分组成。

近年来，GPS已越来越多地应用于GIS数据的野外采集。GPS地面接收器根据来自GPS卫星的信号计算地面点的位置。普通GPS接收器的精度在10m～25m，目前最高可达厘米级的精度。大多数GPS接收器将采集的坐标数据和相关的专题属性数据存储在内存中，可以下载到计算机利用相关程序作进一步的处理，或直接下载到GIS数据库中，许多还可以将计算机的坐标数据直接转换成另一地图坐标系统或大地坐标系统。使用GPS，可以在行走或驾车时采集地面点的坐标数据，为GIS的野外数据采集提供了灵活和简便的工具。

四、其它数据源

其它数据包括：图像、表格 、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、原有系统的数据等。

1.图表

图像也是历史和当前有价值的地理数据。表包括纸质和电子表格，是GIS属性数据的主要来源。

2.文本资料 

文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，如边界条约等。这些也属于GIS的数据。

3.统计资料

各种类型的统计报告、社会调查数据等，是GIS属性数据的重要来源。

4.实测数据

如野外实地勘测数据、量算数据；台站的观测记录数据；遥测数据。

5.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。

5.原有系统的数据

 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。

为整合各种来源的空间数据，数据处理、分类和编码是很重要的。例如，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（关于数据处理参见§4.4）。