GIS原理与方法201112-4GIS数据输入

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NAV correction
broadcast antenna
Monitor
Master station Control
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receivers
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antennas
processors
4.3.2 地图数字化
• 手工数字化 • 数字化仪数字化 • 扫描仪数字化
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摄影测量的发展经历了模拟摄影测量、解析摄影 测量和数字摄影测量三个阶段。
地理信息系统原理
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GIS 原理与方法
• • • • • • • • • • • 1 绪论 2 空间数据结构 3 地理信息系统的地理数学基础 4 地理信息系统的数据输入 5 地理信息系统的数据处理 6 空间数据管理 8 空间分析 9 数字高程模型 12 GIS输出与数字地图 13 地理信息系统工程 14 地理信息系统的发展趋势
影格式相同，便于 数据处理
地理坐标系统
• 1、大地坐标
–54北京坐标系
。
–80国家大地坐标系
• 2、地理坐标 • 3、高程系统
–1956年黄海高程系 –1985年国家高程基准
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地理编码系统
• 地理编码（Geocoding）是将地址映射成地理坐 标的过程
例如：采用“路名+门牌或小区+楼号”形式的标准地址；然后根据标准 地址，自动生成地图坐标，从而建立地址编码库。
2. 数字化仪数字化
1）、数字化仪的构造及工作原理 标示器或笔在图板上移动时发出的信号能够被板内的电磁感应装置所感 应，并自动确定其位置，然后传给计算机。 ①图板：图板外形是一个矩形树脂平板，板内有电磁感应线圈、电子部件 及微处理机。 ②标示器：一般分为 4键定标器、16键定标器、接触开关笔、一键开关笔、 两键开关笔和压力敏感笔等。
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野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘系统 特 点：精度高、效率较低 适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新
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数字化设备：数字化仪、扫描仪、摄影测量设备 特 点：范围大，速度快 使 用 范 围：大面积GIS数据采集、资源普查等
数字化仪
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扫描仪
数字摄影测量工作站
4.3.1 野外数据采集
外业数据采集
1．平板仪测量
平板仪测图作业流程
平板仪进行对中、整平、定向等
照准目标（指需测的地物或 地貌特征点）
读数（角度、距离）并计算出相应点 的平距与高程
画线（地物或地形特征点，并连接） 注高程
不合格
成果检查 合格 描绘、制图，提供用户蓝晒图
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手扶跟踪数字化仪是一 种图形数字化设备，是 目前常用的地图数字化 方式
生成矢量数据。
扫描仪是一种图形、图象 输入设备，可以快速地将 图形、图象输入计算机系 统，是目前发展最快的数 字化设备
生成栅格数据。
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1）、手工矢量数字化
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2）手工栅格数字化
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标。
缺点：如果操作员未按希望的移动速率工作就会记录过多的坐标， 后继处理必须删除多余坐标。等距离记录点则不能正确的数字化尖
锐的弯曲顶点，常常切割这类弯曲部分，误差较大。
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3. 扫描仪数字化方式
小 型 扫 描 仪 工程扫描仪
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使用扫描仪对地图进行扫描，扫描数据读入GIS软件系
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4.2 数据的规范化和标准化
科学性
• 4.2.1 统一的地理基础 • 4.2.2 统一的分类编码原则 • 4.2.3 数据交换格式标准 • 4.2.4 标准的数据采集技术规程
系统性
实用性
统一性 完整性
兼容性
可扩性 ……
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（1）编码一致性 一致性指对象的专业名词、术语的定义必须严格保证概念的 一致，对代码所定义的同一专业名词、术语必须是唯一的。 （2）编码的系统性 编码的系统性就是指在设置代码时要明确地反映出现象之间 的固有关系，具有严密的逻辑性、层次性和关联性。 （3）编码的兼容性 要与国家已颁布的有关规范和标准一致，直接引用或参照标
设备要求 作业步骤 数据技术格式 ……
• 4.2.4 标准的数据采集技术规程
– 图形数据采集技术规程 – 摄影测量数据采集规程
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4.3 数据输入
–4.3.1 野外数据采集 –4.3.2 地图数字化 –4.3.3 数字摄影测量 –4.3.4 遥感影像处理 –4.3.5 现有数据转换
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(4)数字资料
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(5)文字报告
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4.2 数据的规范化和标准化
• 4.2.1 统一的地理基础
统一的地图投影系统
统一的地理坐标系统
• 4.2.2 统一的分类编码原则 统一的地理编码系统 • 4.2.3 数据交换格式标准 • 4.2.4 标准的数据采集技术规程
2．数字测图技术
2．数字测图技术
三维激光扫描 仪
全站仪
便携计算机
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外业数据采集
全站仪+电子手薄
数据处理与图形编辑微机 DMAPS或CASS系列成图软件
全站仪测图作业流程
成果输出 显示器 绘图仪 打印机
不合格
成果检查
合格 提供用户图纸或数据软盘
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3.全球定位系统（ Global Positioning System）
标准API 函数
系统B内 部文件
基本思想：制定一套读写空间数据的标准函数，每个系 统软件都按这一套标准提供读写自己系统空间数据的驱 动程序，其它软件可通过调用这一程序，直接读到对方 的内部数据。
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4.2 数据的规范化和标准化
• 4.2.1 统一的地理基础 • 4.2.2 统一的分类编码原则 • 4.2.3 数据交换格式标准
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• GPS组成 (subsystems) --空间系统（Space）: – 21 satellites are necessary to provide complete coverage of the earth - 3 satellites are used for spares – each satellites transmits time and position --控制系统（Control）: – master control at Colorado Springs, 5 monitors and 3 ground antennas located throughout the world --用户系统（User）: – receivers, antennas and processors
准。这样便于数据共享和交换，为数据的通用创造条件。
（4）编码的可扩展性 代码的码位设置一般要求紧凑经济，减少冗余代码，但必须
留有扩展的余地，避免因新对象的出现而使原有编码系统失败。
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分类码和标识码
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分类码示例
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标识码示例
C
1
4
9
2
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我国常用的地图投影
基本比例尺地形 图（8种） 1:100万 1：50万 1：25万 1：10万 1：2.5万 1：1万 1：5000
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投影格式
特点
兰勃特Lambert投影(是一 与我国基本比例尺 种正轴等角割圆锥投影)。 地形图所采用的投 高斯--克吕格投影GaussKruger （是一种横轴等角切椭圆 柱投影，又称横轴墨卡托 投影）
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2）、手扶跟踪数字化流程
固定地图
准备
打开通讯端口Fra Baidu bibliotek
阈值
初始化数字化仪 设置投影方式
图幅参数
设置
设置控制点
点方式
数字化
流方式
数字化
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保存数据文件 关闭数字化端口
3）、数字化仪的操作方式
点方式（Point Mode）：操作员能选择最有利于表现曲线特征也使 面积误差最小的那些点位进行数字化。 缺点：每一个记录坐标的点位上，操作员都必须按键来告诉计算 机“记录该点坐标”。 流方式（Stream Mode）：等时间间隔或等距离间隔自动记录坐
GPS is used to compute positions in 2-D or 3-D from signals from a constellation of satellites (NAVSTAR). It Was fully operational 17 July 1995 卫星资料（Satellite details）: 24 satellites in total6 orbits at 20,200 kmone rotation every 12 hrs
11012：二等
11013：三等 11014：四等 1102：导线点 12：高程控制点 13：其他控制点
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4.2 数据的规范化和标准化
名称
• 4.2.1 统一的地理基础 • 4.2.2 统一的分类编码原则 • 4.2.3 数据交换格式标准 • 4.2.4 标准的数据采集技术规程
代码
•装入光栅文件
•划分图层
•开始矢量化 •保存文件
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全 自 动 矢 量 化
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交 互 式 矢 量 化
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4.3.3 数字摄影测量
传统的摄影测量是利用光学摄影机获取的相 片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、 位置、特性及其相互关系的一门学科。现代 数字摄影测量是对非接触传感器系统获得的 影像及其数字表达进行记录、量测和解译， 从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门 工艺、科学和技术。
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4 地理信息系统数据输入
• • • • • 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 GIS数据来源 数据规范化和标准化 数据输入 属性数据输入 数据质量
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4.1 GIS数据源
图形数据： 普通地图 专题地图（工程图、规 第一手数据 第二手数据 划图、地质图） 遥感数据： 平板测量数据 照片 工程测量数据 航空与遥感影像等 地图 笔记 测量数据: 非电子数据 航空、遥感相片 专题地图 人口普查 平板测量 统计图表 社会经济调查 GPS 各种统计资料 全站仪 数字资料: 全站仪、GPS数据 统计数据 已建各种数据库 电子数据 地球物理、地球化学 实验数据 GIS数据 遥感数据 文字数据： 调查报告 文件
分类编码
数据类型 精度 单位 格式
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空间数据交换
GIS 1
数据
？
系统A外部 文件 系统B外部 文件
GIS 2
数据
1 通过外部数据交换文件进行
系统A内部 文件
系统B内部 文件
部分的GIS软件的外部交换文件格式: ARC/INFO ——EOO；Map/Info ——MID；
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国家基础地理信息数据分类编码
国家基础地理信息数据分类： 测量控制点 水系 国家基础地理信息数据编码 由六位数字组成 大类码 小类码 一级代码 二级代码 识别码
居民地
交通 管线
境界
地形与土质 植被
大类码
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小类码
一级代码
二级代码
识别位
1：测量控制点 11：平面控制点 1101：三角点 11011：一等
AutoCAD ——DXF； MapGIS ——ASCII（明码）
2 通过标准空间数据文件转换
系统A内 部文件
标准空间数 据交换文件
系统B内 部文件
标准空间数据文件：美国的STDS，中国的CNSDTF， DXF文件。
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3 通过标准的API函数进行转换
系统A内 部文件
标准API 函数
统，采用屏幕跟踪矢量化，或者自动矢量化方法进行地图
数字化。
屏幕跟踪矢量化 扫描 栅格文件 自动矢量化 矢量文件
GIS 数据库
扫描矢量化的过程
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扫描矢量化流程
准备工作 扫描
栅格文件
栅格编辑
屏幕跟踪矢 量化
矢量图合 成、接边 矢量图 编辑
文件转换
GIS 数据库
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MapGIS屏幕矢量化示例
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地图 地面测量数据 航空、遥感 统计资料 数字数据 多媒体
坐标几何
扫描仪
数字化仪 编辑处理 摄影测量 数据交换
空间 数据库
键盘
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(1) 地图数据
专题地图
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(2)遥感数据
南京地区彩色红外照片
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中国遥感卫星镶嵌图
(3)测量数据