地理空间数据获取

地理信息系统理论与实践
2、数据采集的方法
• 2.1属性数据的采集
• 通过键盘或读取文件的方法输入
纸地图
扫描转换
拼接地图
裁剪地图
矢量图编辑
矢量图合成
图像处理矢量化
自动矢量化
交互跟踪矢量化 链式编码 细化 平滑 图像二值化
矢量线提取
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（2）扫描仪输入
A、工作原理
• • 是一种计算机系统的信息采集与输入设备，采用光电转换原理将连续图像 转换为供计算机处理的数字图像，实现图像信息的数字输入。 主要分为采用光电倍增管(PTM)的滚筒式和采用光电藕合器件(CCD)的平 板式（平台式）两类。
作简单。
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（3）图像拼接／裁剪 • ①图像拼接 按拼接位置：上下拼接 左右拼接 按拼接方法：自动拼接 人工拼接 • ②图像裁剪 外围调整修理、规则分割
(a)
(b)
(c)
ห้องสมุดไป่ตู้
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（4）图像二值化(Threshold)
• 图像二值化是用于从原始扫描图像计算得到黑白
二值图像(Binary Image)，通常将图像上的白色
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（2）数字化前准备
• 选择底图 • 确定需要数字化的要素分层和分幅 作用：一是有利于空间数据与属性数据的连接 二是有利于组织所需要的各种专题地图 三是有利于提高图形的显示速度 • 录入之前先输入至少3个定位点（注册点）
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（3）数字化方式
方式： A、点方式 点方式是当录入人员按下游标(Puck)的按键时，向计算机发送一个点的坐标。 B、流方式 流方式是当录入人员沿着曲线移动游标时，能够自动记录经过点的坐标，它能够 加快线或多边形地物的录入速度。
E、当所有曲线都处理完毕后，依次连接各个分割点形成的折线，即可以作为曲 线的近似。
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（5）特点
• 数据量小，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。
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2、数据采集的方法
2.1图形数据的采集（矢量图形）
2.1.2扫描矢量化及其常用算法 （1）扫描矢量化以及处理流程
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2、数据采集的方法
2.1图形数据的采集（矢量图形）
这里主要介绍图形数据的两种输入方法，即手扶跟踪数字化和扫描矢量化。
2.1.1手扶跟踪数字化 （1）数字化仪工作原理
• • • 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。 一种读取图形坐标数据的设备，是利用电磁感应的原理检测图形坐标数据。 由游标线圈(定位器)、工作桌面(包括铺设其下的栅格阵列导线)以及电子部件、 微处理器和输出装置等组成。游标线圈是一个电磁发射源，工作桌面则接收 游标线圈的发射信号，电子部件和微处理器把游标线圈在工作桌面上的位移 量转换成x，y坐标值，最后经输出装置输入计算机，从而完成数字化。
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1、数据源的种类
1.1地图数据 • 是GIS的主要数据源，不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间 关系 • 手扶跟踪数字化和扫描数字化获取 • 地图数据主要用于生成DLG、DRG 数据或DEM 数据 1.2遥感数据 • 是GIS的重要数据源 • 通过遥感解译获取 • 遥感数据(影像数据)用于提取线划数据和生成数字正射影像数据（DOM）、 DEM 数据 1.3文本资料 • 法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等也属于GIS数据 • 键盘录入
区域的栅格点赋值为0；而黑色区域为1，黑色
区域对应了要矢量化提取的地物，又称为前景。
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（5）二值图像平滑
• ①去毛刺 • ②去孔洞及凹陷
0 0 0 1 0 0 X 1 Ⅹ 1 0 Ⅹ X 1 Ⅹ
Ⅹ
Ⅹ
Ⅹ
图6-5：去毛刺模板， X为任意数值
图6-6：去孔洞凹 陷模板
图6-4 扫描图像的“毛刺”和“凹陷孔 洞”
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Douglas-Peucker算法 （五步）
C、比较该距离与预先给定阈值的大小，如果小于，则将该直线段作为曲线的近 似，该段曲线处理完毕； D、如果距离大于阈值，则用C将曲线分为两段AC和BC，并分别对两段曲线进 行1~3步的处理；
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Douglas-Peucker算法 （五步）
图6-10：链码及其对细线的表示 (a)：链码的8个方向；(b)细线
图6-10（a）所示是链码的八个方向及它们的序号。图6-10（b）的细线的链码为 (3,0)21100066567，其中（3,0）为起始点坐标，之后的数值序列描述了方向。
（8）矢量线提取
将每个点链转化成为一条矢量线。每条线由一系列点组成，点的数目 取决于线的弯曲程度和要求的精度。
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距离流方式(Distance Stream)和时间流方式(Time Stream)比较
(a)
(b)
(a)距离流方式是当前接收的点与上一点距离超过一定阈值，才记 录该点；
(b) 时间流方式是按照一定时间间隔对接收的点进行采样。
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（4）曲线离散化算法
• 曲线采样简化，在曲线上取有限个点，变其为折线。 • Douglas-Peucker算法 （五步） A、在曲线首尾两点A、B之间连接一条直线段AB，该直线称为曲线的弦； B、得到曲线上离该直线段距离最大的点C，并计算其与AB的距离d；
方正Z530
海德堡S3400/3300滚筒扫描仪
长地CD-91600
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（2）扫描仪输入
B、扫描前准备
扫描时，必须先进行扫描参数的设置，包括：
• • • •
①.扫描模式的设置； ②.扫描分辨率的设置； ③.亮度、对比度、色调等针对一些特殊的需要调整； ④.设定扫描范围。
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地理信息系统理论与实践
同济大学土木工程学院 测量与国土信息工程系 杨 光 副教授
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1、数据源的种类
主要包括
• • • • • • • 1.1地图数据 1.2遥感数据 1.3文本资料 1.4统计资料 1.5实测数据 1.6多媒体数据 1.7已有系统的数据
可归纳为原始采集数据、再生数据和交换数据三种 来源。
（2）扫描仪输入
C、扫描步骤
利用扫描仪对地图扫描时大致按以下步骤进行： • ①原图定位；
•
• • • •
②激活扫描软件：
③设置扫描方式： ④原图预扫： ⑤调整扫描的尺寸和扫描方式： ⑥最终扫描及扫描后处理。
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（2）扫描仪输入
特点 • 结果为栅格数据，数据量大；输入速度快；不受人为因素的影响；操
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（6）图像细化(Thinning) 一般要求：保证细化后曲线的连通性； 细化结果是原曲线的中心线； 保留细线端点。
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（7）链码(弗里曼码)
用曲线出发点坐标和线的斜率来描述二值线图形的一种方法。
3 4 5 2 p 6 (a) 1 0 7 0 1 2 3 4 5 (b)
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1、数据源的种类
1.4统计资料 • 是GIS属性数据的重要来源 • 键盘录入 1.5实测数据 • 如GPS(全球定位系统)所获取的数据） • GPS全球定位系统等测量 1.6多媒体数据 • 多媒体数据（包括声音、录像等）通常可通信口传入GIS地理数据库中 • 辅助GIS的分析和查询 1.7已有系统的数据 • 数据转换 • GIS 的主要数据集，包括数字线划数据（DLG）、数字扫描数据（DRG）、 影像数据（DOM）、数字高程数据（DEM）和属性数据（包括社会经济数 据）、专业领域数据