项目一 地图数据的获取与处理
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黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
任务2
地图数据处理
三、拓扑生成 2.多边形拓扑关系的建立
1.基本多边形
基本多边形
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
任务2
（1）基本多边形
地图数据处理
2.多边形拓扑关系的建立
第一种是独立多边形，它与其他多边形没有共享边
界，例如独立房屋，独立水塘等，这种多边形在数字化
这种方式数字化的速度
比较慢，工作量大，自动化
程度低，数字化精度与作业 员的操作有很大关系，所以
目前已基本上不再采用。
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
任务一 地图数据的获取
（三）矢量地图数据的获取方式 2.扫描矢量化
原始地图
GIS数据库 栅格文件 矢 量 化 矢量文件 格式转换
扫
描
栅格编辑
矢量编辑
单下的“打开影
像”命令，打开
待校正的标准
分幅的栅格影
像；
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
1.标准分幅的影像校正
第一步： 单击“镶嵌融 合/DRG生产”菜单下的 “图幅生成控制点”命令， 系统弹出“图幅生成控制 点”对话框；
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
1.标准分幅的影像校正 ①、单击“输入图幅信息” 按钮，弹出如图所示的对 话框，输入图幅号，单击 “确定”； ②、依次确定四个内图廓 点：单击“左上角”单选按 钮，然后单击标准图幅中 相应的内图廓交叉点，余 者依次类推； ③、单击“生成GCP”按 钮；
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刘剑锋
三、 任务实施
（一）数据准备
（1）数学基础选择 ◆选择合适的地图投影。 不管在哪一种投影下进行地图编辑，最终利用制图软 件都可方便地实现投影的转换，这是数字制图的优越性。 ◆选择坐标系 坐标系可以明确制图对象的空间定位坐标，它包括一 组参数，如坐标系名称、投影类型、基准面等，投影只是 其中的一个参数，是坐标系的一部分。现有的许多桌面 GIS软件大多提供多种不同坐标体系(基准面)供用户选 择，少数软件还允许用户建立自己的坐标系。
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刘剑锋
2.一般影像的矢量文件校正
单击“文件”菜 单下的“打开 影像”命令， 打开待校正 的非标准
影像；
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刘剑锋
2. 一般影像的矢量文件校正 第一步：单 击“镶嵌融合” 菜单下“打开 参照文件/参 照线文件”命 令；
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图像校正 拼接子图块 读图、分层 装入光栅数据
可用二值扫描、灰度扫描或彩色扫描 一般情况下，先矢量化后对矢量图形数据进行校正 但有时需要与已有的图形套合，这时需要先将扫 图形进行校正，然后与已有的图形配准。
设置当前层和缺省参数
设置矢量化参数 设置矢量化范围
抽稀因子就是控制线在抽稀后与原光栅中心线之间 的最大偏差值，实际上就是控制线的坐标点数，要 适合精度要求。
换公式如下：
Y B0 B1x A 1y
X A0 Ax B1 y 1
计算相似变换，至少需要对应的坐标系的 两个对应控制点，计算四个变换参数。
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
任务2
一、图形坐标变换
2.仿射变换
地图数据处理
如果坐标在X,Y方向上的比例因子不一致，如图纸存
在仿射变形，此时需要采用仿射变换公式。则变换公式为
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
任务一 地图数据的获取
2.全野外数字测图
全野外数据采集测量工作包 括图根控制测量、测站点的增补 和地形碎部点的测量。采用全站 仪进行观测，用电子手簿记录观 测数据或经计算后的测点坐标。
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
任务一 地图数据的获取
二、地图数据获取的主要技术 （二）遥感地图数据的获取方式 1.遥感原理
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
任务一 地图数据的获取
（二）遥感地图数据的获取方式 2.遥感图像的处理方法 （1）遥感图像的纠正处理 （2）遥感图像的增强处理 3.遥感图像的信息获取 （1）目视判读 （2）计算机自动识别与分类
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
任务一 地图数据的获取
二、地图数据获取的主要技术 （三）矢量地图数据的获取方式 1.手扶跟踪数字化
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋 Liu-jian-feng@163.com
项目一
地图数据的获取与处理
任务1 任务2
地图数据获取 地图数据处理
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
任务一 地图数据的获取
一、地图数据获取的目的 地图数据获取与处理是将现有的地图、外业观
测成果、航空像片、遥感图像、文本资料等转换
1. 数据获取
• （1）读图、分层
一般按照地理要素进行分层。在GIS应用中， 一般把同一类地理要素存放到同一文件中。从上 图中，可以判读出地理要素有境界线、水系、行 政区等，同时还有图幅数学基础经纬网。
• （2）新建文件
•
根据判读的地理要素，分为不同的要素层， 新建这一类对应的文件，并建立其对应的属性信 息。
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
1.标准分幅的影像校正
第二步：单击“ 镶嵌融合/DRG 生产”菜单下的 “顺序修改控制
点”命令，依次
调整每个控制
点的位置，并
按“空格键”确 认修改；
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
1. 标准分幅的影像校正
第三步：单击“镶嵌融 合/DRG生产”菜单下的 “逐格网校正”命令，保存 校正后的结果文件，单击 “确定”按钮即可；
过程中直接生成，因为它仅有一条周边弧段，该弧段就 是多边形的边界。 第二种是具有公共边的简单多边形，在数据采集时 ，进采集弧段数据，然后用一种算法，自动将多边形的
边界聚合起来，建立多边形文件。
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刘剑锋
任务2
（1）基本多边形
地图数据处理
2.多边形拓扑关系的建立
第三种是带岛的多边形，除了要按第二种方法自动
交互矢量化
矢量图合成
保存文件 黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
分层矢量化
对扫描图像进行分析，在新建的文件中，选择矢量化 方式，取相应按钮或子菜单开始矢量化工作。
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项目一
地图数据的获取与处理
任务1 任务2
地图数据获取 地图数据处理
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• （3）数字化地图
地图数字化是地理空间数据输入的重要途 径，图形经过数字化处理后，传统的纸质地图可 转换成数字地图产品。 扫描数字化采用高精度扫描仪，将图形、图 像扫描后形成栅格数据文件，再利用矢量化软件 对栅格数据进行处理，将它转化成为矢量图形数 据。
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刘剑锋
原图
用扫描仪原图扫描
：
X A0 Ax A2 y 1 Y B0 B1x B2y
计算仿射变换，至少需要对应坐标系的三 个对应控制点，计算六个变换参数。
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
任务2
二、图幅拼接
地图数据处理
1.几何裂隙和逻辑裂隙
几何裂隙：在对分幅地图数字化输入后进行拼接时，
常常会有边界不一致的情况，由数据文件边界分开的一个 地物的两部分不能精确的衔接，这种裂隙称为几何裂隙。 逻辑裂隙：由于人工操作的失误，两个相邻的图幅的 空间数据库在结合处可能出现逻辑裂隙。
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
读图分层
分析扫描地图，进行分层，确定要数字化的信息，对图 形主要结构有一个了解，然后根据一定的目的和分类 指标，对地图上的图形要素进行分类。每一类作为一 个图层，每一个图层赋一个图层名。
=
+
+
成图
等高线
居民点 刘剑锋
方里网
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（四）普通地图的编辑和制作
刘剑锋
2. 一般影像的矢量文件校正
第二步：单
击“镶嵌融合
”菜单下“删除
所有控制点”
命令；
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2.一般影像的矢量文件校正 第三步：单击“镶嵌 融合”菜单下“添加 控制点”命令，依次 添加至少四个控制 点；
添加方法如下：
分别单击左边影像内一点和右边线文件中 相应的点，并分别按“空格键”确认，系统 会弹出提示对话框，单击“是”按钮，系统 会自动添加一控制点；
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任务2
二、图幅拼接 2.图幅拼接
地图数据处理
在对分幅标准地形图进行图幅拼接处理时，一般需要
先进行投影变换，通常的做法是从地形图使用的高斯-格吕 格投影转换到经纬度坐标系中，然后再进行拼接处理。 在进行拼接处理时，在相邻图幅的边缘部分，常常会 有边界不一致的情况，就需进行图幅数据边缘匹配处理。
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任务2
四、数据编辑和处理
地图数据处理
在数字化后的地图上，经常出现的错误
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刘剑锋
任务2
地图数据处理
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
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2.图幅拼接
(a)
(b)
(c)
（a）拼接前；（b）拼接中的边缘不匹配；（c）调整后的拼接结果
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任务2
二、图幅拼接 3.边缘匹配处理
地图数据处理
图幅边缘匹配处理，主要有以下四个步骤： （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
1）链的组织
2）结点匹配
3）检查多边形是否闭合
4）建立多边形拓扑关系
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任务2
四、数据编辑和处理
地图数据处理
无论以何种数字化 方式输入数据，都会出 现误差或错误，最常见 的数字化错误有碎多边 形、接边问题、超出结 点、不达结点和错误多 边形等，这些错误需要 通过编辑来修正。
成现代地图制图可以处理与接收的数字形式，通 常要经过验证、修改、编辑等处理。
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刘剑锋
任务一 地图数据的获取
二、地图数据获取的主要技术
（一）实测数据的获取方式
1.平板测量
平板测量获取的是非数字化数据。虽然现பைடு நூலகம்已不是
GIS野外数据获取的主要手段，但由于它的成本低、技术 容易掌握，少数部门和单位仍然在使用。
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刘剑锋
• （2） 图像几何校正和配准 主要用于在数字化地图前,对地图进行坐标和 投影的校正,以使得地图坐标点准确,使得地图拼 接准确。 GIS软件中都提供了图像几何校正和镶嵌配准 的工具。
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（二）地图校正配准
1.标准分幅的影像校正
单击“文件”菜
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
2. 一般影像的矢量文件校正
第四步：单击“镶嵌融合”菜单下“校正预览”命令；
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刘剑锋
2. 一般影像的矢量文件校正
第五步：单击“镶嵌融合”菜单下“影像校正”命令，并 保存校正结果；
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刘剑锋
（三）地图矢量化
建立多边形以外，还要考虑多变形的内岛。
第四种是复合多边形，它是由两个或多个不相邻的 多边形组成，对这种多边形一般是在建立单个多边形以 后，在用人工或某一种规则组合成复合多边形。
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刘剑锋
任务2
地图数据处理
2.多边形拓扑关系的建立 （2）基本多边形拓扑关系建立
建立多边形拓扑关系是矢量数据自动拓扑关系生成中 最关键的部分，算法比较复杂。多边形矢量数据自动拓扑 主要包括4个步骤：
刘剑锋
任务2
一、图形坐标变换
地图数据处理
坐标变换包括数字化仪坐标和扫描影像的坐标与大
地坐标的变换，以及两个不同的大地坐标系的变换。
（一）相似变换
（二）仿射变换
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
任务2
一、图形坐标变换
1.相似变换
地图数据处理
相似变换主要解决两个坐标系之间的变换，根据坐
标变换原理如数字化仪坐标到投影坐标之间的变换，变
（4）相同属性多边形公共边界的删除
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任务2
地图数据处理
三、拓扑生成 1.点、线拓扑关系的建立
点线拓扑关系的实质是建立结点-弧段，弧段-结点的
关系表格，有两种方案：
（1）在图形采集与编辑时自动建立。主要记录两个数 据文件：一个记录结点所关联的弧段，即结点弧段列表； 另一个记录弧段的两个端点（起始节点）的列表。数字化 时，自动判断新的弧段周围是否已存在的结点。若有，将 其结点编号登记；若没有，产生一个新的结点，并进行登 记。 （2）在图形采集和编辑后自动建立。
任务2
地图数据处理
三、拓扑生成 2.多边形拓扑关系的建立
1.基本多边形
基本多边形
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任务2
（1）基本多边形
地图数据处理
2.多边形拓扑关系的建立
第一种是独立多边形，它与其他多边形没有共享边
界，例如独立房屋，独立水塘等，这种多边形在数字化
这种方式数字化的速度
比较慢，工作量大，自动化
程度低，数字化精度与作业 员的操作有很大关系，所以
目前已基本上不再采用。
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任务一 地图数据的获取
（三）矢量地图数据的获取方式 2.扫描矢量化
原始地图
GIS数据库 栅格文件 矢 量 化 矢量文件 格式转换
扫
描
栅格编辑
矢量编辑
单下的“打开影
像”命令，打开
待校正的标准
分幅的栅格影
像；
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1.标准分幅的影像校正
第一步： 单击“镶嵌融 合/DRG生产”菜单下的 “图幅生成控制点”命令， 系统弹出“图幅生成控制 点”对话框；
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1.标准分幅的影像校正 ①、单击“输入图幅信息” 按钮，弹出如图所示的对 话框，输入图幅号，单击 “确定”； ②、依次确定四个内图廓 点：单击“左上角”单选按 钮，然后单击标准图幅中 相应的内图廓交叉点，余 者依次类推； ③、单击“生成GCP”按 钮；
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三、 任务实施
（一）数据准备
（1）数学基础选择 ◆选择合适的地图投影。 不管在哪一种投影下进行地图编辑，最终利用制图软 件都可方便地实现投影的转换，这是数字制图的优越性。 ◆选择坐标系 坐标系可以明确制图对象的空间定位坐标，它包括一 组参数，如坐标系名称、投影类型、基准面等，投影只是 其中的一个参数，是坐标系的一部分。现有的许多桌面 GIS软件大多提供多种不同坐标体系(基准面)供用户选 择，少数软件还允许用户建立自己的坐标系。
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2.一般影像的矢量文件校正
单击“文件”菜 单下的“打开 影像”命令， 打开待校正 的非标准
影像；
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2. 一般影像的矢量文件校正 第一步：单 击“镶嵌融合” 菜单下“打开 参照文件/参 照线文件”命 令；
黄河水利职业技术学院测绘工程系
图像校正 拼接子图块 读图、分层 装入光栅数据
可用二值扫描、灰度扫描或彩色扫描 一般情况下，先矢量化后对矢量图形数据进行校正 但有时需要与已有的图形套合，这时需要先将扫 图形进行校正，然后与已有的图形配准。
设置当前层和缺省参数
设置矢量化参数 设置矢量化范围
抽稀因子就是控制线在抽稀后与原光栅中心线之间 的最大偏差值，实际上就是控制线的坐标点数，要 适合精度要求。
换公式如下：
Y B0 B1x A 1y
X A0 Ax B1 y 1
计算相似变换，至少需要对应的坐标系的 两个对应控制点，计算四个变换参数。
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任务2
一、图形坐标变换
2.仿射变换
地图数据处理
如果坐标在X,Y方向上的比例因子不一致，如图纸存
在仿射变形，此时需要采用仿射变换公式。则变换公式为
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任务一 地图数据的获取
2.全野外数字测图
全野外数据采集测量工作包 括图根控制测量、测站点的增补 和地形碎部点的测量。采用全站 仪进行观测，用电子手簿记录观 测数据或经计算后的测点坐标。
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任务一 地图数据的获取
二、地图数据获取的主要技术 （二）遥感地图数据的获取方式 1.遥感原理
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任务一 地图数据的获取
（二）遥感地图数据的获取方式 2.遥感图像的处理方法 （1）遥感图像的纠正处理 （2）遥感图像的增强处理 3.遥感图像的信息获取 （1）目视判读 （2）计算机自动识别与分类
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任务一 地图数据的获取
二、地图数据获取的主要技术 （三）矢量地图数据的获取方式 1.手扶跟踪数字化
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项目一
地图数据的获取与处理
任务1 任务2
地图数据获取 地图数据处理
黄河水利职业技术学院测绘工程系
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任务一 地图数据的获取
一、地图数据获取的目的 地图数据获取与处理是将现有的地图、外业观
测成果、航空像片、遥感图像、文本资料等转换
1. 数据获取
• （1）读图、分层
一般按照地理要素进行分层。在GIS应用中， 一般把同一类地理要素存放到同一文件中。从上 图中，可以判读出地理要素有境界线、水系、行 政区等，同时还有图幅数学基础经纬网。
• （2）新建文件
•
根据判读的地理要素，分为不同的要素层， 新建这一类对应的文件，并建立其对应的属性信 息。
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
1.标准分幅的影像校正
第二步：单击“ 镶嵌融合/DRG 生产”菜单下的 “顺序修改控制
点”命令，依次
调整每个控制
点的位置，并
按“空格键”确 认修改；
黄河水利职业技术学院测绘工程系 刘剑锋
1. 标准分幅的影像校正
第三步：单击“镶嵌融 合/DRG生产”菜单下的 “逐格网校正”命令，保存 校正后的结果文件，单击 “确定”按钮即可；
过程中直接生成，因为它仅有一条周边弧段，该弧段就 是多边形的边界。 第二种是具有公共边的简单多边形，在数据采集时 ，进采集弧段数据，然后用一种算法，自动将多边形的
边界聚合起来，建立多边形文件。
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刘剑锋
任务2
（1）基本多边形
地图数据处理
2.多边形拓扑关系的建立
第三种是带岛的多边形，除了要按第二种方法自动
交互矢量化
矢量图合成
保存文件 黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
分层矢量化
对扫描图像进行分析，在新建的文件中，选择矢量化 方式，取相应按钮或子菜单开始矢量化工作。
黄河水利职业技术学院测绘工程系
刘剑锋
项目一
地图数据的获取与处理
任务1 任务2
地图数据获取 地图数据处理
黄河水利职业技术学院测绘工程系
• （3）数字化地图
地图数字化是地理空间数据输入的重要途 径，图形经过数字化处理后，传统的纸质地图可 转换成数字地图产品。 扫描数字化采用高精度扫描仪，将图形、图 像扫描后形成栅格数据文件，再利用矢量化软件 对栅格数据进行处理，将它转化成为矢量图形数 据。
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原图
用扫描仪原图扫描
：
X A0 Ax A2 y 1 Y B0 B1x B2y
计算仿射变换，至少需要对应坐标系的三 个对应控制点，计算六个变换参数。
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任务2
二、图幅拼接
地图数据处理
1.几何裂隙和逻辑裂隙
几何裂隙：在对分幅地图数字化输入后进行拼接时，
常常会有边界不一致的情况，由数据文件边界分开的一个 地物的两部分不能精确的衔接，这种裂隙称为几何裂隙。 逻辑裂隙：由于人工操作的失误，两个相邻的图幅的 空间数据库在结合处可能出现逻辑裂隙。
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读图分层
分析扫描地图，进行分层，确定要数字化的信息，对图 形主要结构有一个了解，然后根据一定的目的和分类 指标，对地图上的图形要素进行分类。每一类作为一 个图层，每一个图层赋一个图层名。
=
+
+
成图
等高线
居民点 刘剑锋
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（四）普通地图的编辑和制作
刘剑锋
2. 一般影像的矢量文件校正
第二步：单
击“镶嵌融合
”菜单下“删除
所有控制点”
命令；
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2.一般影像的矢量文件校正 第三步：单击“镶嵌 融合”菜单下“添加 控制点”命令，依次 添加至少四个控制 点；
添加方法如下：
分别单击左边影像内一点和右边线文件中 相应的点，并分别按“空格键”确认，系统 会弹出提示对话框，单击“是”按钮，系统 会自动添加一控制点；
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二、图幅拼接 2.图幅拼接
地图数据处理
在对分幅标准地形图进行图幅拼接处理时，一般需要
先进行投影变换，通常的做法是从地形图使用的高斯-格吕 格投影转换到经纬度坐标系中，然后再进行拼接处理。 在进行拼接处理时，在相邻图幅的边缘部分，常常会 有边界不一致的情况，就需进行图幅数据边缘匹配处理。
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四、数据编辑和处理
地图数据处理
在数字化后的地图上，经常出现的错误
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任务2
地图数据处理
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2.图幅拼接
(a)
(b)
(c)
（a）拼接前；（b）拼接中的边缘不匹配；（c）调整后的拼接结果
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二、图幅拼接 3.边缘匹配处理
地图数据处理
图幅边缘匹配处理，主要有以下四个步骤： （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
1）链的组织
2）结点匹配
3）检查多边形是否闭合
4）建立多边形拓扑关系
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任务2
四、数据编辑和处理
地图数据处理
无论以何种数字化 方式输入数据，都会出 现误差或错误，最常见 的数字化错误有碎多边 形、接边问题、超出结 点、不达结点和错误多 边形等，这些错误需要 通过编辑来修正。
成现代地图制图可以处理与接收的数字形式，通 常要经过验证、修改、编辑等处理。
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任务一 地图数据的获取
二、地图数据获取的主要技术
（一）实测数据的获取方式
1.平板测量
平板测量获取的是非数字化数据。虽然现பைடு நூலகம்已不是
GIS野外数据获取的主要手段，但由于它的成本低、技术 容易掌握，少数部门和单位仍然在使用。
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• （2） 图像几何校正和配准 主要用于在数字化地图前,对地图进行坐标和 投影的校正,以使得地图坐标点准确,使得地图拼 接准确。 GIS软件中都提供了图像几何校正和镶嵌配准 的工具。
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（二）地图校正配准
1.标准分幅的影像校正
单击“文件”菜
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2. 一般影像的矢量文件校正
第四步：单击“镶嵌融合”菜单下“校正预览”命令；
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2. 一般影像的矢量文件校正
第五步：单击“镶嵌融合”菜单下“影像校正”命令，并 保存校正结果；
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（三）地图矢量化
建立多边形以外，还要考虑多变形的内岛。
第四种是复合多边形，它是由两个或多个不相邻的 多边形组成，对这种多边形一般是在建立单个多边形以 后，在用人工或某一种规则组合成复合多边形。
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地图数据处理
2.多边形拓扑关系的建立 （2）基本多边形拓扑关系建立
建立多边形拓扑关系是矢量数据自动拓扑关系生成中 最关键的部分，算法比较复杂。多边形矢量数据自动拓扑 主要包括4个步骤：
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任务2
一、图形坐标变换
地图数据处理
坐标变换包括数字化仪坐标和扫描影像的坐标与大
地坐标的变换，以及两个不同的大地坐标系的变换。
（一）相似变换
（二）仿射变换
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一、图形坐标变换
1.相似变换
地图数据处理
相似变换主要解决两个坐标系之间的变换，根据坐
标变换原理如数字化仪坐标到投影坐标之间的变换，变
（4）相同属性多边形公共边界的删除
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地图数据处理
三、拓扑生成 1.点、线拓扑关系的建立
点线拓扑关系的实质是建立结点-弧段，弧段-结点的
关系表格，有两种方案：
（1）在图形采集与编辑时自动建立。主要记录两个数 据文件：一个记录结点所关联的弧段，即结点弧段列表； 另一个记录弧段的两个端点（起始节点）的列表。数字化 时，自动判断新的弧段周围是否已存在的结点。若有，将 其结点编号登记；若没有，产生一个新的结点，并进行登 记。 （2）在图形采集和编辑后自动建立。