土地数据采集的基本操作
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• 优点：易于操作，且数字化速度较快，工作效率也较高。 • 缺点：若按等时录入，则采样点的疏密程度与作业员移动游标十字丝的速度有
关；而若按等距录入，则对弯曲复杂的部分就不能正确地反应出弯曲顶部的形 状。
（2）点方式
• 点方式数字化则是由数字化作业员自行选择采样点和确定采样密度，逐点地对 目标进行数字化的方法。
二、空间数据采集的基本操作（续）
（二）空间图形数据输入（续）
▪ 2、数字化仪跟踪采集（续） 在一般的数字化工作中常见的有流方式和点方式两种基本输入方式。
（1）流方式
• 流方式数字化是指作业只需仔细保持使游标十字丝沿待数字化的线段连接移动 ，而由计算机自动地按等时间隔或等距间隔来控制点位的数据录入。
▪ 1、键盘手工录入坐标
早期的空间数据获取主要是传统方法的测量数据基础上进行，通过键盘手工输入外业 测量的坐标数据或在已有的测绘图纸上量算目标的坐标。
键盘手工录入坐标的速度极慢，近年来随着全数字测绘技术、遥感技术和GIS技术的 发展，键盘手工录入坐标的采集模式在土地数据的批量采集工作中已少有应用。
- ①Beijing19543DegreeGKCM75E.prj，表示三度分带法的北京54坐标系，中央经线在 东75度的分带坐标，横坐标前不加带号；
- ②Beijing19543DegreeGKZone25.prj，表示三度分带法的北京54坐标系，中央经线在 东75度的分带坐标，横坐标前加带号；
- ③Beijing1954GKZone13.prj表示六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标 前加带号；
（一）空间图形文件管理
▪ 空间图形文件是按照统一格式进行空间数据的投影与坐标系统、空间目标图形 数据及逻辑分层等信息物理存储的文件，主要包括坐标系统文件、图层数据文件 和图层配置文件等类型。
▪ 1、坐标系统文件
坐标系统文件主要是存储不同坐标系统的相关参数，供信息系统对图形数据的投影和 坐标系进行自动配置。以ArcGIS为例：
GEOGCS["GCS_WGS_1984",DATUM["D_WGS_1984",SPHEROID["WGS_1984",6378137,298.2 57223563]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT["Degree",0.017453292519943295]]
二、空间数据采集的基本操作（续）
• 纯拓扑模型，没有3维坐标信息。 • 一个Coverge包含指定区域内地图要素的位置数据及专题属性，一个图层的线状要素对应
一个属性结构，点或面要素对应一个属性结构，描述性属性信息则是以表的形式与图形信 息分开存储。一个Coverage可以包含多个不同的文件。
（2）MapObjects
• MapObjects显示图形的基本单位是层（Layer），包括矢量图层、栅格数据图层（Image ）、符号层（Symbol）和标注层（LabelRender）。
（2）直接沿线划扫描 • 矢量扫描仪是直接跟踪被扫描仪上的线划并直接产生矢量数据的扫描仪器。目 前用得较多的是激光扫描。这种方法是通过扫描仪利用光电转换的方法对透明 膜片上的线划进行数字化扫描。从当前数字化工作发展趋势看，有可能采用扫 描仪来把现有的纸质地图和图像、影像转换成数字图而取代繁重枯燥的手扶跟 踪数字化仪的工作。
（一）空间图形文件管理（续）
▪ 1、坐标系统文件（续）
（2）投影坐标系的配置文件 • 存放路径：${ArcGISHome}\CoordinateSystems\ ProjectedCoordinateSystems • 不同的投影方式的参数被存入投影文件中，用户可以通过解析投影系统文件的名 称得到相应的预设投影坐标系为空间数据配置投影参数。如在ArcGIS系统的 \GaussKruger\Beijing1954目录中，我们可以看到四种不同的命名方式：
土地信息系统要完成对空间图形文件的管理需要构建类似工程组织的图层配置文件， 以实现数据的专题化显示。
二、空间数据采集的基本操作（续）
（二）空间图形数据输入
▪ 空间数据的输入主要是对图形点位、边界轮廓线坐标提取的数字化处理。空 间数据输入主要包括键盘手工录入坐标、数字化仪跟踪采集、扫描仪扫描成图 、数字化测量导入、软件矢量数字化等方法。
• （1）投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基于比例尺地形图、基本省区图或国家大地 图集）投影系统一致。
• （2）一般至多只考虑采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理，另一种服务于 中小比例尺。
一、统一土地数据标准（续）
（二）统一编码系统
▪ 意义
土地信息编码则是土地信息系统建设中的基础性工作。土地信息编码的一致性、完整 性、易用性将直接影响的土地信息系统的信息交互与数据共享能力。统一的编码系统 是土地信息系统中数据规范管理的基础。统一的编码系统不仅有利于信息系统进行高 效的数据检索、业务操作和结果输出，还有利于数据的一致性维护，降低系统的运行 成本。
（1）地理坐标系的配置文件
• 存放路径：${ArcGISHome}\CoordinateSystems\GeographicCoordinateSystems • 文件定义：Geographic Coordinate Systems的坐标系统文件描述了地理坐标系名称、大
地基准面、椭球体、起始坐标参考点、单位等。 • WGS1984.prj所定义坐标参数：
征。而这些土地信息都是具有在二维地理平面上的空间分布特征，因而它们需要有一 个空间定位框架，即共同的地理坐标和平面坐标系。
▪投影系统一致
各个国家的土地数据库采用的投影系统与该国的基本地图系列所用投影系统一致，各 地区的土地信息系统中的投影系统与其所在区域适用的投影系统一致。
土地信息系统中投影坐标系统的配置原则为：
但面向单一目标的空间数据处理，如宗地界址点坐标的录入仍然是一种不可替代的数 据录入方式。在目前的常用的GIS软件中都提供了通过输入坐标点的方式构建空间目 标功能。
▪ 2、数字化仪跟踪采集
20世纪70年代初，美国胜马（SUNMA）公司率先推出了图形数字化仪系列产品， 使数据获取技术从手工阶段走上了自动化的初级阶段，即手扶跟踪和人机交互方式。
▪ 3、图层配置文件
图层配置文件主要包含了图层基本信息、图层符号化配置信息、图层属性标注信息等 ，但不包含图层本身，是实现由 “图层”→“地图”的关系组织的存储。如：Hale Waihona Puke Baidu
• ArcGIS的Mxd格式的工程文件，MapGIS的Prj工程文件就是完成对多个图层即图层集的关 联组织和制图表达，
• 而ArcGIS的lyr格式文件则包含了单个图层的符号化配置、标注等基本信息。
（4） Microstation
• 按图层组织空间数据，一个图层可包括不同几何类型的图形对象，不带拓扑关系，有3维 坐标信息，有属性数据。每个图层对应一个属性表结构。
（5） GeoStar
• GeoStar中有点线面注记4类空间实体对象，每个对象又根据它们的物理（属性）特征划分 成地物类型。一个或多个地物类组成一个地物层。地物层是逻辑上的，一个地物类可能跨 越几个地物层，这样就大大方便了数据处理 3图层配置文件。
▪ 要求
为保证土地信息系统系统可持续运行，需要从不同的数据格式的数据源进行转换获取 土地数据库。但从数据共享需求角度，土地信息系统也应该具备向其他类型格式转换 的能力。
二、空间数据采集的基本操作
▪ 空间数据采集的基本操作是在统一数据格式基础上，建立空间图形文件并设置 空间数据的投影与坐标系统，遵循统一的编码规范，对空间图形的坐标数据进行 数字化输入、编辑、转换与输出等操作。
空间数据采集的基本操作（续）
（二）空间图形数据输入（续）
▪ 3、扫描仪扫描成图
扫描仪是土地信息系统图形及影像数据输入的一种重要工具。扫描仪按其扫描的方式 分成以栅格数据形式扫描的栅格扫描仪和直接沿线划扫描的矢量扫描仪。
（1）栅格数据形式扫描 • 将装有电荷耦合器件（CCD）的高分辩率镜头的摄像机与扫描装置以及低功率 激光源组合在一起，对数字化对象进行扫描后，CCD将摄取的影像分解为离散 的像元，然后将其记录成“黑”或“白”的像元。
• 1个矢量图层的基本文件包括3个后缀名分别为“SHP”、“DBF”、“SHX”等文件，分 别存储空间图形数据、属性数据和关联信息。
二、空间数据采集的基本操作（续）
（一）空间图形文件管理（续）
▪ 2、图层数据文件（续）
（3）MapInfo
• 按图层组织空间数据，各种图形信息并没有使用拓扑技术处理，不带拓扑关系，没有3维 坐标信息，而是以表的形式组织信息的，每一张表对应着一个计算机图层。一个图层可包 括不同几何类型的图形对象，但只能对应一个属性表结构。
▪ 要求
统一的编码系统应该保证土地信息系统中的土地数据在要素分类、属性结构、属性项 内容等多层次编码具有一致性，同时具备与其他数据库进行信息转换的接口规范。
通常土地信息系统的编码系统应继承相关的行业数据库规范中的编码体系，再根据规 范进行扩充。
（三）统一数据格式
▪ 意义
由于土地信息可以有多种数据源，数据处理软件各不相同，而土地信息系统的开发与 实现受软件平台约束，因此需要统一土地信息系统的数据格式，包括土地空间数据格 式和属性数据格式。
3.4 土地数据采集的基本操作
统一土地数据标准 空间数据采集的基本操作 属性数据采集的基本操作
一、统一土地数据标准
数据标准是土地数据表示格式与规范的重要组成部分，它主要包括统一的地 理基础（统一的地图投影系统、地理坐标系统）、统一的编码系统和统一的数据 格式。
（一）统一地理基础
▪统一坐标系统
统一的坐标系统是土地信息系统中空间数据集统一定位的基础。 各种来源的土地信息和数据在共同的地理基础上反映出它们的地理位置和地理关系特
- ④Beijing1954GKZone13N.prj表示六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标 前不加带号。
（3）垂直坐标系的配置文件 • 存放路径：${ArcGISHome}\CoordinateSystems\ VerticalCoordinateSystems
• VerticalCoordinateSystems的坐标系统文件中定义了测量海拔或深度值的原点。
• 图层是矢量数据最基本的存贮单位，按“Coverage”进行分类组织。一个“Coverage” 是一个图层，它是简单地图中一个专题要素的数字形式，一般描述一种地图要素，有时也 能包含几种地图要素，但几何类型可不一样。
• 资料结构是分层次的，每一类性状特征都可以构成一个单独的图层来储存，图层可以相互 拼接或重叠，每一个图层都有一个相应的资料档，或特征检索表来列出其基本性状的数据 资料。图形信息以弧段、结点、多边形及Lab点以及控制点和注释信息构成。
二、空间数据采集的基本操作（续）
（一）空间图形文件管理（续）
▪ 2、图层数据文件
图层数据文件一般情况对应空间数据的图层，通过紧凑式地组织空间目标的图形和属 性信息，实现“对象、数据”→“图层”存储。目前，国内外一些著名的GIS软件都 是以图层方式组织空间实体数据，都具有层的操作功能。
（1） Arc/Info
二、空间数据采集的基本操作（续）
（二）空间图形数据输入（续）
▪ 2、数字化仪跟踪采集（续）
采用数字化仪对构成图形的点、线、面或栅格单元的坐标进行编码和输入可以大 大减少用手工敲击键盘的大量劳动。但也存在以下不足： • （1）精度受数字化仪本身的分辨率大小、数字化方式、操作员的经验和技 术水平等多因素影响。 • 数字化误差可以大致归纳为如下两个方面：（1）线迹跟踪误差：数字化过 程中，使游标十字丝在被跟踪线左右边偏移造成的误差；（2）概括综合误 差：由于对某线段选点的位置和数量进行选择时产生的误差。 • （2）分辨率高的数字化仪售价也较高，选择数字化仪自身分辨率大小时既 要考虑其是否满足应用精度要求又要顾及其价格高低。 • （3）数字化定向操作比较繁琐。目前，市场上数字化仪是A0规格，其幅面 为1.0m×1.5m。但采用0.5m×0.5 m、A3或更小幅面的数字化仪对一幅地 形图数字化过程中，可能需要定向几次，操作比较麻烦。
关；而若按等距录入，则对弯曲复杂的部分就不能正确地反应出弯曲顶部的形 状。
（2）点方式
• 点方式数字化则是由数字化作业员自行选择采样点和确定采样密度，逐点地对 目标进行数字化的方法。
二、空间数据采集的基本操作（续）
（二）空间图形数据输入（续）
▪ 2、数字化仪跟踪采集（续） 在一般的数字化工作中常见的有流方式和点方式两种基本输入方式。
（1）流方式
• 流方式数字化是指作业只需仔细保持使游标十字丝沿待数字化的线段连接移动 ，而由计算机自动地按等时间隔或等距间隔来控制点位的数据录入。
▪ 1、键盘手工录入坐标
早期的空间数据获取主要是传统方法的测量数据基础上进行，通过键盘手工输入外业 测量的坐标数据或在已有的测绘图纸上量算目标的坐标。
键盘手工录入坐标的速度极慢，近年来随着全数字测绘技术、遥感技术和GIS技术的 发展，键盘手工录入坐标的采集模式在土地数据的批量采集工作中已少有应用。
- ①Beijing19543DegreeGKCM75E.prj，表示三度分带法的北京54坐标系，中央经线在 东75度的分带坐标，横坐标前不加带号；
- ②Beijing19543DegreeGKZone25.prj，表示三度分带法的北京54坐标系，中央经线在 东75度的分带坐标，横坐标前加带号；
- ③Beijing1954GKZone13.prj表示六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标 前加带号；
（一）空间图形文件管理
▪ 空间图形文件是按照统一格式进行空间数据的投影与坐标系统、空间目标图形 数据及逻辑分层等信息物理存储的文件，主要包括坐标系统文件、图层数据文件 和图层配置文件等类型。
▪ 1、坐标系统文件
坐标系统文件主要是存储不同坐标系统的相关参数，供信息系统对图形数据的投影和 坐标系进行自动配置。以ArcGIS为例：
GEOGCS["GCS_WGS_1984",DATUM["D_WGS_1984",SPHEROID["WGS_1984",6378137,298.2 57223563]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT["Degree",0.017453292519943295]]
二、空间数据采集的基本操作（续）
• 纯拓扑模型，没有3维坐标信息。 • 一个Coverge包含指定区域内地图要素的位置数据及专题属性，一个图层的线状要素对应
一个属性结构，点或面要素对应一个属性结构，描述性属性信息则是以表的形式与图形信 息分开存储。一个Coverage可以包含多个不同的文件。
（2）MapObjects
• MapObjects显示图形的基本单位是层（Layer），包括矢量图层、栅格数据图层（Image ）、符号层（Symbol）和标注层（LabelRender）。
（2）直接沿线划扫描 • 矢量扫描仪是直接跟踪被扫描仪上的线划并直接产生矢量数据的扫描仪器。目 前用得较多的是激光扫描。这种方法是通过扫描仪利用光电转换的方法对透明 膜片上的线划进行数字化扫描。从当前数字化工作发展趋势看，有可能采用扫 描仪来把现有的纸质地图和图像、影像转换成数字图而取代繁重枯燥的手扶跟 踪数字化仪的工作。
（一）空间图形文件管理（续）
▪ 1、坐标系统文件（续）
（2）投影坐标系的配置文件 • 存放路径：${ArcGISHome}\CoordinateSystems\ ProjectedCoordinateSystems • 不同的投影方式的参数被存入投影文件中，用户可以通过解析投影系统文件的名 称得到相应的预设投影坐标系为空间数据配置投影参数。如在ArcGIS系统的 \GaussKruger\Beijing1954目录中，我们可以看到四种不同的命名方式：
土地信息系统要完成对空间图形文件的管理需要构建类似工程组织的图层配置文件， 以实现数据的专题化显示。
二、空间数据采集的基本操作（续）
（二）空间图形数据输入
▪ 空间数据的输入主要是对图形点位、边界轮廓线坐标提取的数字化处理。空 间数据输入主要包括键盘手工录入坐标、数字化仪跟踪采集、扫描仪扫描成图 、数字化测量导入、软件矢量数字化等方法。
• （1）投影系统应与相应比例尺的国家基本图（基于比例尺地形图、基本省区图或国家大地 图集）投影系统一致。
• （2）一般至多只考虑采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理，另一种服务于 中小比例尺。
一、统一土地数据标准（续）
（二）统一编码系统
▪ 意义
土地信息编码则是土地信息系统建设中的基础性工作。土地信息编码的一致性、完整 性、易用性将直接影响的土地信息系统的信息交互与数据共享能力。统一的编码系统 是土地信息系统中数据规范管理的基础。统一的编码系统不仅有利于信息系统进行高 效的数据检索、业务操作和结果输出，还有利于数据的一致性维护，降低系统的运行 成本。
（1）地理坐标系的配置文件
• 存放路径：${ArcGISHome}\CoordinateSystems\GeographicCoordinateSystems • 文件定义：Geographic Coordinate Systems的坐标系统文件描述了地理坐标系名称、大
地基准面、椭球体、起始坐标参考点、单位等。 • WGS1984.prj所定义坐标参数：
征。而这些土地信息都是具有在二维地理平面上的空间分布特征，因而它们需要有一 个空间定位框架，即共同的地理坐标和平面坐标系。
▪投影系统一致
各个国家的土地数据库采用的投影系统与该国的基本地图系列所用投影系统一致，各 地区的土地信息系统中的投影系统与其所在区域适用的投影系统一致。
土地信息系统中投影坐标系统的配置原则为：
但面向单一目标的空间数据处理，如宗地界址点坐标的录入仍然是一种不可替代的数 据录入方式。在目前的常用的GIS软件中都提供了通过输入坐标点的方式构建空间目 标功能。
▪ 2、数字化仪跟踪采集
20世纪70年代初，美国胜马（SUNMA）公司率先推出了图形数字化仪系列产品， 使数据获取技术从手工阶段走上了自动化的初级阶段，即手扶跟踪和人机交互方式。
▪ 3、图层配置文件
图层配置文件主要包含了图层基本信息、图层符号化配置信息、图层属性标注信息等 ，但不包含图层本身，是实现由 “图层”→“地图”的关系组织的存储。如：Hale Waihona Puke Baidu
• ArcGIS的Mxd格式的工程文件，MapGIS的Prj工程文件就是完成对多个图层即图层集的关 联组织和制图表达，
• 而ArcGIS的lyr格式文件则包含了单个图层的符号化配置、标注等基本信息。
（4） Microstation
• 按图层组织空间数据，一个图层可包括不同几何类型的图形对象，不带拓扑关系，有3维 坐标信息，有属性数据。每个图层对应一个属性表结构。
（5） GeoStar
• GeoStar中有点线面注记4类空间实体对象，每个对象又根据它们的物理（属性）特征划分 成地物类型。一个或多个地物类组成一个地物层。地物层是逻辑上的，一个地物类可能跨 越几个地物层，这样就大大方便了数据处理 3图层配置文件。
▪ 要求
为保证土地信息系统系统可持续运行，需要从不同的数据格式的数据源进行转换获取 土地数据库。但从数据共享需求角度，土地信息系统也应该具备向其他类型格式转换 的能力。
二、空间数据采集的基本操作
▪ 空间数据采集的基本操作是在统一数据格式基础上，建立空间图形文件并设置 空间数据的投影与坐标系统，遵循统一的编码规范，对空间图形的坐标数据进行 数字化输入、编辑、转换与输出等操作。
空间数据采集的基本操作（续）
（二）空间图形数据输入（续）
▪ 3、扫描仪扫描成图
扫描仪是土地信息系统图形及影像数据输入的一种重要工具。扫描仪按其扫描的方式 分成以栅格数据形式扫描的栅格扫描仪和直接沿线划扫描的矢量扫描仪。
（1）栅格数据形式扫描 • 将装有电荷耦合器件（CCD）的高分辩率镜头的摄像机与扫描装置以及低功率 激光源组合在一起，对数字化对象进行扫描后，CCD将摄取的影像分解为离散 的像元，然后将其记录成“黑”或“白”的像元。
• 1个矢量图层的基本文件包括3个后缀名分别为“SHP”、“DBF”、“SHX”等文件，分 别存储空间图形数据、属性数据和关联信息。
二、空间数据采集的基本操作（续）
（一）空间图形文件管理（续）
▪ 2、图层数据文件（续）
（3）MapInfo
• 按图层组织空间数据，各种图形信息并没有使用拓扑技术处理，不带拓扑关系，没有3维 坐标信息，而是以表的形式组织信息的，每一张表对应着一个计算机图层。一个图层可包 括不同几何类型的图形对象，但只能对应一个属性表结构。
▪ 要求
统一的编码系统应该保证土地信息系统中的土地数据在要素分类、属性结构、属性项 内容等多层次编码具有一致性，同时具备与其他数据库进行信息转换的接口规范。
通常土地信息系统的编码系统应继承相关的行业数据库规范中的编码体系，再根据规 范进行扩充。
（三）统一数据格式
▪ 意义
由于土地信息可以有多种数据源，数据处理软件各不相同，而土地信息系统的开发与 实现受软件平台约束，因此需要统一土地信息系统的数据格式，包括土地空间数据格 式和属性数据格式。
3.4 土地数据采集的基本操作
统一土地数据标准 空间数据采集的基本操作 属性数据采集的基本操作
一、统一土地数据标准
数据标准是土地数据表示格式与规范的重要组成部分，它主要包括统一的地 理基础（统一的地图投影系统、地理坐标系统）、统一的编码系统和统一的数据 格式。
（一）统一地理基础
▪统一坐标系统
统一的坐标系统是土地信息系统中空间数据集统一定位的基础。 各种来源的土地信息和数据在共同的地理基础上反映出它们的地理位置和地理关系特
- ④Beijing1954GKZone13N.prj表示六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标 前不加带号。
（3）垂直坐标系的配置文件 • 存放路径：${ArcGISHome}\CoordinateSystems\ VerticalCoordinateSystems
• VerticalCoordinateSystems的坐标系统文件中定义了测量海拔或深度值的原点。
• 图层是矢量数据最基本的存贮单位，按“Coverage”进行分类组织。一个“Coverage” 是一个图层，它是简单地图中一个专题要素的数字形式，一般描述一种地图要素，有时也 能包含几种地图要素，但几何类型可不一样。
• 资料结构是分层次的，每一类性状特征都可以构成一个单独的图层来储存，图层可以相互 拼接或重叠，每一个图层都有一个相应的资料档，或特征检索表来列出其基本性状的数据 资料。图形信息以弧段、结点、多边形及Lab点以及控制点和注释信息构成。
二、空间数据采集的基本操作（续）
（一）空间图形文件管理（续）
▪ 2、图层数据文件
图层数据文件一般情况对应空间数据的图层，通过紧凑式地组织空间目标的图形和属 性信息，实现“对象、数据”→“图层”存储。目前，国内外一些著名的GIS软件都 是以图层方式组织空间实体数据，都具有层的操作功能。
（1） Arc/Info
二、空间数据采集的基本操作（续）
（二）空间图形数据输入（续）
▪ 2、数字化仪跟踪采集（续）
采用数字化仪对构成图形的点、线、面或栅格单元的坐标进行编码和输入可以大 大减少用手工敲击键盘的大量劳动。但也存在以下不足： • （1）精度受数字化仪本身的分辨率大小、数字化方式、操作员的经验和技 术水平等多因素影响。 • 数字化误差可以大致归纳为如下两个方面：（1）线迹跟踪误差：数字化过 程中，使游标十字丝在被跟踪线左右边偏移造成的误差；（2）概括综合误 差：由于对某线段选点的位置和数量进行选择时产生的误差。 • （2）分辨率高的数字化仪售价也较高，选择数字化仪自身分辨率大小时既 要考虑其是否满足应用精度要求又要顾及其价格高低。 • （3）数字化定向操作比较繁琐。目前，市场上数字化仪是A0规格，其幅面 为1.0m×1.5m。但采用0.5m×0.5 m、A3或更小幅面的数字化仪对一幅地 形图数字化过程中，可能需要定向几次，操作比较麻烦。