数据采集与处理47页PPT
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2.2 主要采集方法 ➢ 已存在于其它系统的几何数据，经过转换装载 ➢ 测量仪器获得地几何数据，传输进入数据库 ➢ 遥感影像提取专题信息，需要进行几何纠正、光谱纠
正、影像增强、图像变换、结构信息提取等，属于遥 感图像处理内容 ➢ 栅格数据的获取，通过扫描仪输入，大多可直接进入 GIS ➢ 矢量数据采集
基本功能。
2.空间数据采集的任务
2.1采集任务：将地理实体的几何数据和属性 数据输入到地理数据库中，就是GIS的数据采 集。 即将现有的地图、外业观测成果、航空像片、 遥感图像、文本资料等转换成GIS可以处理和 接收的数字形式，通常经过验证、修改、编 辑等处理。采集方式与数据源有关。
2.空间数据采集的任务
1.数据源种类
数据源指建立GIS的地理数据库以及进行应用分析所需的 各种数据的来源。
空间信息的获取是一个空间信息系统建设的首要 任务。一个空间信息系统建设，70％以上的工作 （费用）将花费在空间信息（特别是矢量数据） 的获取上面。
1.数据源种类
对于一个GIS应用系统的建设来说，空间数据（图形数 据）的来源主要有四种渠道：
2.3.1地图跟踪数字化
基本过程 将需要数字化的图件（地图、航片等）固定在数字
化板上，设定数字化范围，输入有关参数，选择数字 化方式，按地图要素的类别实施数字化
在进行地图手扶跟踪数字化时， 需要在数字化仪面板坐 标和地图真实坐标之间 建立映射关系，通常的 做法是先录入三个不在 同一条直线上的控制点。
2.3矢量数据的采集
➢ 矢量（图形）输入要解决的问题：即几何数据与属 性数据。拓扑数据一般在已有的几何数据基础上生 成。一般需要进行三方面的工作，即几何数据的采 集、属性数据的采集、几何数据与属性数据的连接。
矢量化处理流程
纸地图
扫描转换
拼接子图块
裁剪地图
矢量图编辑
矢量图合成
图像处理矢量化
2.3矢量数据的采集
3.1图形编辑
➢ 空间数据编辑的必要性 ✓ 修正数据输入错误 ✓ 维护数据的完整性和一致性 ✓ 更新地理信息
2.5 栅格数据常用的获取方法
2.5.1 遥感数据 2.5.2手工方式：可在专题地图上均匀地划分网 格，每一单位格子覆盖部分的属性数据成为各 点的值，形成栅格地图文件；
2.5.3 矢量数据转换：数字化仪跟踪，得到矢量 数据，再转为栅格数据；
2.5.4 图片扫描数据：扫描数字化方法，逐步扫 描专题地图，将扫描数据重新采样和再编码得到 栅格数据文件。
两种方式
➢地图跟踪数字化（数字化仪输入、屏幕矢 量化）——传统的数据采集方法。
➢地图扫描矢量化（自动或半自动矢量化）： 较为先进的地图数字化方式
2.3.1地图跟踪数字化
数字化仪原理
目前较为常用的数字化仪是电磁感应式数字化仪 ，它是利用电磁感应原理检测出图形坐标数据的。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组 成。其中游标线圈是电磁发射源，工作桌面接收信号 ，电子部件、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，最后经输出装置输入计算机
一般的空间信息系统平台都提供了各种交换格式的数据 转入/转出功能。
纸质地图是GIS主要的数据源。主要通过对地图的跟踪
数字化和扫描数字化获取。在使用地图时，应考虑到地 图投影所引起的变形，必要时需要进行坐标转换或投影 变换。
遥感影像含有丰富的资源环境信息，是大面积、动态的、 实时的数据源，是GIS数据更新的重要方式。将坐标点 文件转为地图数据也是空间信息系统平台必须提供的
3.空间数据处理
采集之后的数据处理工作包括：几何纠正、 图形和文本数据的编辑、图幅的拼接、拓扑关 系的生成等，即完成GIS的空间数据在装入 GIS的地理数据库前的各种工作。 3.1图形编辑 3.2空间数据的坐标变换 3.3图幅拼接 3.4数据格式转换，包括矢量栅格数据转换，不 同软件数据格式的转换，不同介质之间的数据 转换
控制点（tic）概念
地图上具有控制地图图幅精确度的一些点 ，也称地理控制点（同名点），通常这些点 都具有准确的实地坐标或可以精确定位的， 如图幅图廓点、公路网格点、测量点、道路 交叉口等
2.3.2 地图扫描数字化
1、扫描仪数字化思想
通过扫描将地图转换为栅格数据，然后采用栅格数据 矢量化的技术追踪出线和面，采用模式识别技术识别 出点和注记，并根据地图内容和地图符号的关系自动 给矢量数据赋以属性值。
➢ 数据转换：各种交换格式数据（DXF/E00 /MIF等 ➢ 遥感/GPS数据：图象、GPS坐标点文件等 ➢ 数字测量：形成纸质地图或坐标点文件 ➢ 已有纸质地图：地图数字化
统计数据：GIS重要的属性数据源 文本资料：行业部门的有关法律文档、行业规范等。
1.数据源种类
数据转换是目前空间数据共享的一个重要途径，因此，
点 端点 中间点 结点
2.4属性数据的采集
2.4.1属性数据（统计数据或专题数据）的采集 数据量较小，可以在输入几何数据的同时，用键盘 输入； ➢ 数据量大，与几何数据分别输入，根据预先建立属 性表输入属性；
➢ 从其它统计数据库导入属性，通过关键源自文库段联接图 形。
2.4.2几何数据与属性数据之间的联系：公共标识 码（用户ID），即 几何数据（图形数据）与属性数 据之间的公共标识符
2、主要方法
自动矢量化 交互式矢量化 ：采用人机交互方式
地图扫描数字化（自动矢量化）
1、灰度二值化
灰度二值化是将一幅有各种灰度（亮度）分布 的黑白图像变为非黑即白（非“1”即“0” ） 的二值图像，是将图像变为图形的一种过 渡。 二值化阈值确定方法：经验法、直方图、人机 交互法和数理统计法。
地图扫描数字化（自动矢量化）
2、线条细化
剥离法：其实质是从数字图像上，由上而下 ，自左到右一次选3×3个像元，进行分析， 以不影响其连通性为原则决定中心像元是否 可以剥离，逐次排下去，可以将线条带剥离 成单个像元的细线
地图扫描数字化（自动矢量化）
3、跟踪，生成矢量格式坐标链
自动搜索方法 ●搜索结点—— 3 × 3网格法 ●结点间8个方向跟踪组成网格链，逐个网格取其中 心点坐标，转换成矢量坐标链弧段
正、影像增强、图像变换、结构信息提取等，属于遥 感图像处理内容 ➢ 栅格数据的获取，通过扫描仪输入，大多可直接进入 GIS ➢ 矢量数据采集
基本功能。
2.空间数据采集的任务
2.1采集任务：将地理实体的几何数据和属性 数据输入到地理数据库中，就是GIS的数据采 集。 即将现有的地图、外业观测成果、航空像片、 遥感图像、文本资料等转换成GIS可以处理和 接收的数字形式，通常经过验证、修改、编 辑等处理。采集方式与数据源有关。
2.空间数据采集的任务
1.数据源种类
数据源指建立GIS的地理数据库以及进行应用分析所需的 各种数据的来源。
空间信息的获取是一个空间信息系统建设的首要 任务。一个空间信息系统建设，70％以上的工作 （费用）将花费在空间信息（特别是矢量数据） 的获取上面。
1.数据源种类
对于一个GIS应用系统的建设来说，空间数据（图形数 据）的来源主要有四种渠道：
2.3.1地图跟踪数字化
基本过程 将需要数字化的图件（地图、航片等）固定在数字
化板上，设定数字化范围，输入有关参数，选择数字 化方式，按地图要素的类别实施数字化
在进行地图手扶跟踪数字化时， 需要在数字化仪面板坐 标和地图真实坐标之间 建立映射关系，通常的 做法是先录入三个不在 同一条直线上的控制点。
2.3矢量数据的采集
➢ 矢量（图形）输入要解决的问题：即几何数据与属 性数据。拓扑数据一般在已有的几何数据基础上生 成。一般需要进行三方面的工作，即几何数据的采 集、属性数据的采集、几何数据与属性数据的连接。
矢量化处理流程
纸地图
扫描转换
拼接子图块
裁剪地图
矢量图编辑
矢量图合成
图像处理矢量化
2.3矢量数据的采集
3.1图形编辑
➢ 空间数据编辑的必要性 ✓ 修正数据输入错误 ✓ 维护数据的完整性和一致性 ✓ 更新地理信息
2.5 栅格数据常用的获取方法
2.5.1 遥感数据 2.5.2手工方式：可在专题地图上均匀地划分网 格，每一单位格子覆盖部分的属性数据成为各 点的值，形成栅格地图文件；
2.5.3 矢量数据转换：数字化仪跟踪，得到矢量 数据，再转为栅格数据；
2.5.4 图片扫描数据：扫描数字化方法，逐步扫 描专题地图，将扫描数据重新采样和再编码得到 栅格数据文件。
两种方式
➢地图跟踪数字化（数字化仪输入、屏幕矢 量化）——传统的数据采集方法。
➢地图扫描矢量化（自动或半自动矢量化）： 较为先进的地图数字化方式
2.3.1地图跟踪数字化
数字化仪原理
目前较为常用的数字化仪是电磁感应式数字化仪 ，它是利用电磁感应原理检测出图形坐标数据的。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组 成。其中游标线圈是电磁发射源，工作桌面接收信号 ，电子部件、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，最后经输出装置输入计算机
一般的空间信息系统平台都提供了各种交换格式的数据 转入/转出功能。
纸质地图是GIS主要的数据源。主要通过对地图的跟踪
数字化和扫描数字化获取。在使用地图时，应考虑到地 图投影所引起的变形，必要时需要进行坐标转换或投影 变换。
遥感影像含有丰富的资源环境信息，是大面积、动态的、 实时的数据源，是GIS数据更新的重要方式。将坐标点 文件转为地图数据也是空间信息系统平台必须提供的
3.空间数据处理
采集之后的数据处理工作包括：几何纠正、 图形和文本数据的编辑、图幅的拼接、拓扑关 系的生成等，即完成GIS的空间数据在装入 GIS的地理数据库前的各种工作。 3.1图形编辑 3.2空间数据的坐标变换 3.3图幅拼接 3.4数据格式转换，包括矢量栅格数据转换，不 同软件数据格式的转换，不同介质之间的数据 转换
控制点（tic）概念
地图上具有控制地图图幅精确度的一些点 ，也称地理控制点（同名点），通常这些点 都具有准确的实地坐标或可以精确定位的， 如图幅图廓点、公路网格点、测量点、道路 交叉口等
2.3.2 地图扫描数字化
1、扫描仪数字化思想
通过扫描将地图转换为栅格数据，然后采用栅格数据 矢量化的技术追踪出线和面，采用模式识别技术识别 出点和注记，并根据地图内容和地图符号的关系自动 给矢量数据赋以属性值。
➢ 数据转换：各种交换格式数据（DXF/E00 /MIF等 ➢ 遥感/GPS数据：图象、GPS坐标点文件等 ➢ 数字测量：形成纸质地图或坐标点文件 ➢ 已有纸质地图：地图数字化
统计数据：GIS重要的属性数据源 文本资料：行业部门的有关法律文档、行业规范等。
1.数据源种类
数据转换是目前空间数据共享的一个重要途径，因此，
点 端点 中间点 结点
2.4属性数据的采集
2.4.1属性数据（统计数据或专题数据）的采集 数据量较小，可以在输入几何数据的同时，用键盘 输入； ➢ 数据量大，与几何数据分别输入，根据预先建立属 性表输入属性；
➢ 从其它统计数据库导入属性，通过关键源自文库段联接图 形。
2.4.2几何数据与属性数据之间的联系：公共标识 码（用户ID），即 几何数据（图形数据）与属性数 据之间的公共标识符
2、主要方法
自动矢量化 交互式矢量化 ：采用人机交互方式
地图扫描数字化（自动矢量化）
1、灰度二值化
灰度二值化是将一幅有各种灰度（亮度）分布 的黑白图像变为非黑即白（非“1”即“0” ） 的二值图像，是将图像变为图形的一种过 渡。 二值化阈值确定方法：经验法、直方图、人机 交互法和数理统计法。
地图扫描数字化（自动矢量化）
2、线条细化
剥离法：其实质是从数字图像上，由上而下 ，自左到右一次选3×3个像元，进行分析， 以不影响其连通性为原则决定中心像元是否 可以剥离，逐次排下去，可以将线条带剥离 成单个像元的细线
地图扫描数字化（自动矢量化）
3、跟踪，生成矢量格式坐标链
自动搜索方法 ●搜索结点—— 3 × 3网格法 ●结点间8个方向跟踪组成网格链，逐个网格取其中 心点坐标，转换成矢量坐标链弧段