空间数据的获取优秀课件.ppt

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1、空间数据的获取第1页，本讲稿共73页23.1 GIS中空间数据中空间数据GIS数据源种类多，来源广泛，处理方法差异大数据源种类多，来源广泛，处理方法差异大；GIS数据源获取方法手段多，既有传统手工获取方法，又数据源获取方法手段多，既有传统手工获取方法，又有用现代化技术获取方法；有用现代化技术获取方法；GIS系统数据源采集必需根据所建立系统的需要和实际条件系统数据源采集必需根据所建立系统的需要和实际条件确定。确定。第2页，本讲稿共73页31、GIS 中空间数据含义中空间数据含义三种主要地理信息三种主要地理信息AttributesGeometryBehaviorRulesStreets and h

2、ighways may not intersect第3页，本讲稿共73页42、GIS 数据源类型数据源类型l 地图数据地图数据l 遥感数据遥感数据l 地形数据地形数据 l 测量数据测量数据l 野外采集数据野外采集数据l 调查统计数据调查统计数据l 法律文档数据法律文档数据l 已有系统数据等等已有系统数据等等第4页，本讲稿共73页53.2 地图简介和地图参照系地图简介和地图参照系 地图是地图是“地球表面全部或某部分选定特征在平面上地球表面全部或某部分选定特征在平面上的图形表达的图形表达”（Makower et al.,1990）地图既是地图既是GIS的重要数据源，又是的重要数据源，又是GIS的重

3、要输出形式。的重要输出形式。第5页，本讲稿共73页6 地图按内容分类地图按内容分类 可分为：可分为：l普通地图；普通地图；l专题地图。专题地图。专题地图是在普通地图的基础上，突出表示一种专题地图是在普通地图的基础上，突出表示一种或多种自然或社会经济现象的地图。如地貌图、雨或多种自然或社会经济现象的地图。如地貌图、雨量分布图等量分布图等一、地图的分类一、地图的分类1、地图按内容分类、地图按内容分类第6页，本讲稿共73页7地图的比例尺是描述地理实体的空间尺度地图的比例尺是描述地理实体的空间尺度可分大、中、小三大类可分大、中、小三大类l大比例尺大比例尺 指比例尺大于等于指比例尺大于等于1：10万的地

4、图；万的地图；l中比例尺中比例尺 指比例尺在指比例尺在1：10万到万到1：100万的地图；万的地图；l小比例尺小比例尺 指比例尺小于等于指比例尺小于等于1：100万的地图。万的地图。2、地图按比例尺分类、地图按比例尺分类地图显示比例尺地图显示比例尺可以通过硬件放缩或软件放缩来改变。可以通过硬件放缩或软件放缩来改变。影像放大的具体地区可通过窗口来定义，窗口所圈定影像放大的具体地区可通过窗口来定义，窗口所圈定地理范围由计算机自动存贮起来，影像可以由鼠标控地理范围由计算机自动存贮起来，影像可以由鼠标控制，通过制，通过“推移推移”或或“漫游漫游”在屏幕上移动，这些操在屏幕上移动，这些操作不改变显示的比

5、例尺。作不改变显示的比例尺。第7页，本讲稿共73页8city1:2500001:24000小比例尺小比例尺1:5001:5000大比例尺大比例尺cityriverriver 在地图中，不同比例尺的地图系列表示不同空间尺度的地在地图中，不同比例尺的地图系列表示不同空间尺度的地理实体，小尺度下的实体到大尺度时，往往通过地图综合理实体，小尺度下的实体到大尺度时，往往通过地图综合而被合并或忽略。而被合并或忽略。第8页，本讲稿共73页93、地图按结构分类、地图按结构分类l线画地图用矢量数据结构来表示；线画地图用矢量数据结构来表示；l影像地图用栅格数据结构来表示。影像地图用栅格数据结构来表示。任何图片或空

6、间数据都可以表达为数字影像，任何图片或空间数据都可以表达为数字影像，GIS中的中的数字影像与其它影像（如医疗影像）的区别是：数字影像与其它影像（如医疗影像）的区别是：在在GIS中数字影像具有地址编码，即影像中的像元点具有中数字影像具有地址编码，即影像中的像元点具有准确的投影位置记录，并且一般能够显示几种空间数据准确的投影位置记录，并且一般能够显示几种空间数据类型及其注记。类型及其注记。影像地图的分辩率影像地图的分辩率指一个像元所覆盖的地表面积。指一个像元所覆盖的地表面积。l数字地形图数字地形图把测区按一定比例缩小成立体模型，然后将模型上的地把测区按一定比例缩小成立体模型，然后将模型上的地形地物

7、点用平行投影的方法表示在图纸平面上形成的地形地物点用平行投影的方法表示在图纸平面上形成的地图图。第9页，本讲稿共73页10三、三、地图的发展地图的发展数字地图是模拟地图的数字化，一般是指静态地图。数字地图是模拟地图的数字化，一般是指静态地图。随着信息技术的发展随着信息技术的发展数字地图的概念在不断发展。数字地图的概念在不断发展。1、动态地图动态地图 动态地图用来动态地图用来动态地显示地图数据，可以从不同角度、动态地显示地图数据，可以从不同角度、用不同方法（如不同颜色、符号等）表达地理空间用不同方法（如不同颜色、符号等）表达地理空间数据；同时可以表示地学现象随时间演变的过程等数据；同时可以表示地

8、学现象随时间演变的过程等等。等。第10页，本讲稿共73页112、交互交融地图交互交融地图 交互地图是人可以通过一定的途径，例如选择观察数交互地图是人可以通过一定的途径，例如选择观察数据的角度、修改显示参数等来改变地图的显示行为据的角度、修改显示参数等来改变地图的显示行为（Butterfield 1996）。在这个过程中，屏幕地图（如双眼视）。在这个过程中，屏幕地图（如双眼视觉立体地图），与应用人员人脑中相关地学知识以及直觉等觉立体地图），与应用人员人脑中相关地学知识以及直觉等形成的心智图像（虚拟地图）一直处于相互作用、相互比较、形成的心智图像（虚拟地图）一直处于相互作用、相互比较、相互修改、逐

9、渐完善的信息联系和反馈状态。相互修改、逐渐完善的信息联系和反馈状态。指人与地图可进行相互作用和信息交流。指人与地图可进行相互作用和信息交流。交融地图是人与地图的融合程度，也就是人在虚拟交融地图是人与地图的融合程度，也就是人在虚拟地图中的投入感和沉浸感（地图中的投入感和沉浸感（immersion）。）。第11页，本讲稿共73页123、虚拟地图虚拟地图 相对于真实地图虚拟地图具有暂时性，实物地图具有静相对于真实地图虚拟地图具有暂时性，实物地图具有静态永久性。虚拟地图与人的心智图像相互联系与作用的原态永久性。虚拟地图与人的心智图像相互联系与作用的原理和过程，较之于传统的实物地图是不一样的，需要建立理

10、和过程，较之于传统的实物地图是不一样的，需要建立新的理论的方法。新的理论的方法。第12页，本讲稿共73页13空间坐标系空间坐标系1、地理（空间）坐标、地理（空间）坐标 地理（空间）坐标系，也可称为真实世界的坐标系地理（空间）坐标系，也可称为真实世界的坐标系，是用于确定地物在地球上位置的坐标系。，是用于确定地物在地球上位置的坐标系。一个特一个特 定的地理坐标系是由一个特定的椭球体和一定的地理坐标系是由一个特定的椭球体和一种特定的地图投影构成。其中：种特定的地图投影构成。其中：椭球体是一种对地椭球体是一种对地 球形状的数学描述；球形状的数学描述；地图投影地图投影是将球面坐标转换成平面坐标的数学方法

11、。绝大多数的地图 都是遵照一种已知的地理坐标系来显示坐标数据。第13页，本讲稿共73页14 地理空间坐标是一个球面坐标，用径纬度来地理空间坐标是一个球面坐标，用径纬度来表示地图上的各个点。表示地图上的各个点。地球上：地球上：子午面子午面是通过地球旋转轴的面；是通过地球旋转轴的面；赤道面赤道面是通过地心，垂直于地轴的平面。是通过地心，垂直于地轴的平面。第14页，本讲稿共73页15地球图地球图第15页，本讲稿共73页16纬线和纬度纬线和纬度 赤道面的平行面同椭球面相交所截的圈称纬线。赤道面的平行面同椭球面相交所截的圈称纬线。纬度是地球上点的法线与赤道面的交角。纬度是地球上点的法线与赤道面的交角。赤

12、道上的纬度为零，离赤道愈远，纬度愈大，赤道上的纬度为零，离赤道愈远，纬度愈大，在极点的纬度为在极点的纬度为90度。度。第16页，本讲稿共73页17经线和经度经线和经度 子午面和椭球面相交所截的圈为子午圈称经线；将子午面和椭球面相交所截的圈为子午圈称经线；将通过格林尼治天文台的经线作为通过格林尼治天文台的经线作为0 经线经线。经线经线与纬圈垂直排列，通过地球轴心的垂直大环称经与纬圈垂直排列，通过地球轴心的垂直大环称经线线。用格林威治天文台的子午线为零度（称起始经线），用格林威治天文台的子午线为零度（称起始经线），向东向东0-180度称东经，向西度称东经，向西0-180度称西经。度称西经。经度经度

13、1的弧长随着纬的弧长随着纬度的增高而逐渐变短，直到最后达到两极时为零度的增高而逐渐变短，直到最后达到两极时为零。第17页，本讲稿共73页18 2、平面直角坐标、平面直角坐标 l GIS中的空间数据是地球表层的数据。中的空间数据是地球表层的数据。地球表面是一个地球表面是一个椭圆球面，由于球面坐标难以进行距离、方向、面积等椭圆球面，由于球面坐标难以进行距离、方向、面积等参数的计算，需将参数的计算，需将球面坐标转换成平面坐标，形成平面直角球面坐标转换成平面坐标，形成平面直角坐标。坐标。l GIS中的中的地理空间地理空间通常是指经投影变换后，在平面直通常是指经投影变换后，在平面直角坐标中的地球表层特征

14、空间，即主要考虑二维地理角坐标中的地球表层特征空间，即主要考虑二维地理空间问题。空间问题。第18页，本讲稿共73页193.3 地图的投影地图的投影一、地图投影一、地图投影 由于球面的不可展示性，为了用平面坐标来表示由于球面的不可展示性，为了用平面坐标来表示球面上目标的空间位置，必须进行球面坐标到平面球面上目标的空间位置，必须进行球面坐标到平面坐标的转换，这就是地图的坐标的转换，这就是地图的投影变换投影变换。地球曲面转换成地图平面，不仅仅存在着地球曲面转换成地图平面，不仅仅存在着比例尺比例尺变换变换，而且还存在着，而且还存在着投影转换投影转换的问题的问题 第19页，本讲稿共73页20 在在地地球

15、球表表面面上上的的空空间间实实体体的的位位置置，或或者者是是以以地地理理坐坐标标（有有时时称称为为球球面面坐坐标标）或或者者是是以以按按照照某某种种投投影影类类型型的的平平面面坐坐标标来来定定义义的的。但但是是，所所有有空空间间数数据据最最终终都都要要以以平平面面坐坐标标形形式式在在显显视视器器上上显显示示。因因此此，大大多多数数地地理理信信息息系系统统是是以以平平面面地地图图投投影影方式来存贮空间坐标的。方式来存贮空间坐标的。1、地图投影概念、地图投影概念第20页，本讲稿共73页21 地图投影的实质是建立球面和平面之间的函数关系，使地图投影的实质是建立球面和平面之间的函数关系，使球面上的点对

16、应到平面上或可展示的平面上，其转换的数球面上的点对应到平面上或可展示的平面上，其转换的数学函数是：学函数是：X=f1(，）Y=f2(，）其中（其中（X，Y）是平面直角坐标；）是平面直角坐标；(，）是地球表面的地理坐标。是地球表面的地理坐标。第21页，本讲稿共73页22正解变换和反解变换正解变换和反解变换 一般地，我们把由地理坐标求出地图平面直角坐标一般地，我们把由地理坐标求出地图平面直角坐标的形式称为正算式，称正解变换，也称直接变换法的形式称为正算式，称正解变换，也称直接变换法 把由地图直角坐标求出地理坐标的形式称为反算式，称反把由地图直角坐标求出地理坐标的形式称为反算式，称反解变换，也称间直

17、接变换法解变换，也称间直接变换法。第22页，本讲稿共73页232、地图投影的分类、地图投影的分类地球表面经投影变换后其角度、面积、形状、距离会产生地球表面经投影变换后其角度、面积、形状、距离会产生畸变，为保证某种畸变最小，产生了各种不同的投影变换。畸变，为保证某种畸变最小，产生了各种不同的投影变换。1）按变形的性质分等角投影，等积投影，等距投影；）按变形的性质分等角投影，等积投影，等距投影；2）按展开方式分方位投影、圆柱投影、圆锥投影；）按展开方式分方位投影、圆柱投影、圆锥投影；3）按投影）按投影 面积与地球相割或相切分割投影和切投影。面积与地球相割或相切分割投影和切投影。地图的投影变换是空间

18、数据处理的重要内容之一。地图的投影变换是空间数据处理的重要内容之一。第23页，本讲稿共73页24（1）等角投影（）等角投影（Conformal Projection）等等角角投投影影中中，地地面面特特征征间间保保持持等等角角关关系系。对对于于面面积积较较小小的的区区域域，等等角角投投影影所所造造成成的的畸畸变变程程度度较较小小，随随着着面面积积增增大大，等等角角投投影影对对区区域域所所造造成成的的畸畸变变程程度度也也将将增增大大。因因此此，大大面面积积的的区区域域制制图图不不适适合合应应用用等等角角投投影影。等等角投影中常见的是角投影中常见的是墨卡托投影（墨卡托投影（Mercator）。）。（

19、2）等面积投影（）等面积投影（Equal Area Projection）经经纬纬线线间间距距随随着着远远离离赤赤道道逐逐渐渐减减小小，但但保保持持等等面面积积性性质质。由由于于点点密密度度不不受受影影响响，因因此此，对对于于大大面面积积上上的的点点分分布布的的表表达达适适合合于于应应用用等面积投影。等面积投影。等面积投影中常见的是等面积投影中常见的是Alber投影。投影。（3）等距离投影（）等距离投影（Equidistant Projection）投影后，特征间角度关系和面积关系发生变化，但沿某个方向上距投影后，特征间角度关系和面积关系发生变化，但沿某个方向上距离关系保持不变。在地图集中有关

20、大区域制图经常使用等距离投影，因离关系保持不变。在地图集中有关大区域制图经常使用等距离投影，因为等距离投影在等面积投影所造成的角度畸变和等角度投影所造成的面为等距离投影在等面积投影所造成的角度畸变和等角度投影所造成的面积畸变之间起到积畸变之间起到平衡作用平衡作用。3、地图投影的畸变、地图投影的畸变第24页，本讲稿共73页254、投影面和球面的关系、投影面和球面的关系圆锥投影圆锥投影圆柱投影圆柱投影方位投影方位投影第25页，本讲稿共73页26 几种投影方式展开图几种投影方式展开图方位投影展开图方位投影展开图 圆柱投影展开图圆柱投影展开图圆锥投影展开图圆锥投影展开图第26页，本讲稿共73页27地图

21、投影地图投影投投 影影 转转 换换圆柱圆柱方位方位圆锥圆锥第27页，本讲稿共73页285、GIS中地图投影的选择中地图投影的选择1）选择的投影系统应与国家基本图（基本比例尺地形选择的投影系统应与国家基本图（基本比例尺地形图、基本省区图或国家大地图集）投影系统一致；图、基本省区图或国家大地图集）投影系统一致；2）系统一般采用两种投影系统；）系统一般采用两种投影系统；一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出；一种服务于大比例尺的数据处理与输入输出；一种服务于中小比例尺的数据处理与输入输出；一种服务于中小比例尺的数据处理与输入输出；3）所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系）所用投影应能与

22、网格坐标系统相适应，即所采用的网格系统在投影带中应保持完整。统在投影带中应保持完整。随区域径纬度不同、地图比例尺不同、及地图用途不同，地随区域径纬度不同、地图比例尺不同、及地图用途不同，地图投影方法也不同，现有地图投影方法共有图投影方法也不同，现有地图投影方法共有200多种。但多种。但常用的也就常用的也就20多种。多种。第28页，本讲稿共73页29GIS投影例投影例加拿大：加拿大：=1:50万万采用采用UTM（墨卡托投影）墨卡托投影）=1:50万万采用采用UTM;=1:50万万采用高斯投影；采用高斯投影；100万万)采用采用高斯高斯克吕格投影克吕格投影（横轴等角切圆柱投影）（横轴等角切圆柱投影

23、）;l 我国我国1：100万地形图采用了万地形图采用了Lambert(兰勃特兰勃特)投影投影（正轴（正轴等角割圆锥投影）等角割圆锥投影）;此外也采用同此外也采用同Lambert投影和属于同一投影系统的投影和属于同一投影系统的Alberts(阿尔伯斯阿尔伯斯)投影（正轴等面积割圆锥投影）；投影（正轴等面积割圆锥投影）；第30页，本讲稿共73页312)高斯高斯克吕格投影克吕格投影(简称高斯投影简称高斯投影)l高斯高斯克吕格投影是克吕格投影是横轴等角切椭圆柱投影横轴等角切椭圆柱投影。l从几何上看，它用一个椭圆柱套在地球椭球体外面，并与从几何上看，它用一个椭圆柱套在地球椭球体外面，并与某一子午线相切（

24、此子午线称做中央经线），使椭圆柱的某一子午线相切（此子午线称做中央经线），使椭圆柱的中心轴位于椭球体的赤道面上中心轴位于椭球体的赤道面上.经纬线的投影是首先将中央经线向东和向西按一定经差经纬线的投影是首先将中央经线向东和向西按一定经差范围，将经纬线交点投影到椭圆柱面上，再将此椭圆柱范围，将经纬线交点投影到椭圆柱面上，再将此椭圆柱面展为平面。面展为平面。l高斯克吕格投影不仅在我国而且在东欧一些国家也采用高斯克吕格投影不仅在我国而且在东欧一些国家也采用其作为地形图数学基础，美国、加拿大、法国等国家也有其作为地形图数学基础，美国、加拿大、法国等国家也有局部地区采用该投影作为大比例尺地图的数学基础。局

25、部地区采用该投影作为大比例尺地图的数学基础。第31页，本讲稿共73页32 xy在高斯在高斯-克吕格投影克吕格投影中：中：中央子午线投影为中央子午线投影为X轴；轴；赤道投影为赤道投影为Y轴；轴；其它径纬线的投影均为曲线，中央径线没变形，离中其它径纬线的投影均为曲线，中央径线没变形，离中央径线愈远变形愈大，为减小变形采用分带投影的方央径线愈远变形愈大，为减小变形采用分带投影的方法。法。赤道投影赤道投影中央子午线中央子午线投影投影第32页，本讲稿共73页33（1）高斯投影特征）高斯投影特征l中央经线和赤道投影后为互相垂直的直线，且中央经线和赤道投影后为互相垂直的直线，且 为投影的对称为投影的对称轴；

26、轴；l投影具有等角的性质投影具有等角的性质(投影后经投影后经纬纬线相垂直线相垂直)；l中央经线投影后保持长度不变。中央经线投影后保持长度不变。第33页，本讲稿共73页34 由于高斯克吕格投影的变形大小与经差有关，经由于高斯克吕格投影的变形大小与经差有关，经差愈大则变形愈大，差愈大则变形愈大，因此这种投影在用于大比例尺地因此这种投影在用于大比例尺地图中时都采用分带的方法，图中时都采用分带的方法，即将地球按一定的经差即将地球按一定的经差（6度，度，3度）分成若干互不重叠的带，各带分别投度）分成若干互不重叠的带，各带分别投影，从而将变形控制在一定的精度范围内。影，从而将变形控制在一定的精度范围内。第

27、34页，本讲稿共73页35（2）我国高斯投影的分带方法）我国高斯投影的分带方法 1:2.5万至万至1:50万的地形图，采用万的地形图，采用6 带，全球共分为带，全球共分为60个投影带；个投影带；我国位于我国位于东经东经72 到到136 间间，共含，共含11个投影带；个投影带；1:1万及更大比例尺图采用万及更大比例尺图采用3 带，全球共带，全球共120个带。个带。第35页，本讲稿共73页36（3）高斯）高斯-克吕格投影的优点克吕格投影的优点l 等角性别适合系列比例尺地图的使用与编制等角性别适合系列比例尺地图的使用与编制;l 径纬网和直角坐标的偏差小，便于阅读使用径纬网和直角坐标的偏差小，便于阅读

28、使用;l 计算工作量小，直角坐标和子午收敛角值只需计算一个带。计算工作量小，直角坐标和子午收敛角值只需计算一个带。l由于高斯由于高斯-克吕格投影采用分带投影，各带的投影完全相克吕格投影采用分带投影，各带的投影完全相同，所以各投影带的直角坐标值也完全一样，所不同的同，所以各投影带的直角坐标值也完全一样，所不同的仅是中央经线或投影带号不同。为了确切表示某点的位仅是中央经线或投影带号不同。为了确切表示某点的位置，需要在置，需要在Y坐标值前面冠以带号。如表示某点的横坐标坐标值前面冠以带号。如表示某点的横坐标为米，前面两位数字为米，前面两位数字“20”即表示该点所处的投影带号。即表示该点所处的投影带号。

29、第36页，本讲稿共73页37二、二、地形图的分幅和编号地形图的分幅和编号我国，基本地形图的分幅和编号按国际规定的在我国，基本地形图的分幅和编号按国际规定的在1:100万地形图基础万地形图基础上，按径纬度进行上，按径纬度进行。1）1:100万地形图的分幅和编号万地形图的分幅和编号 按纬差按纬差4度，径差度，径差6度分度分 2）1:50万，万，1:20万，万，1:10万地形图的分幅和编号万地形图的分幅和编号 1:50万按纬差万按纬差2度，径差度，径差3度分度分,即一幅即一幅1:100万地形图包含万地形图包含4幅幅 1:50万地形图；万地形图；1:20万按纬差万按纬差40，径差，径差1度分度分,分分

30、36幅图幅图;1:10万按纬差万按纬差20，径差，径差30分分,分分144幅图幅图;3）1:5，1:2.5万，万，1:1万地形图的分幅和编号万地形图的分幅和编号这三种图在这三种图在1:10万地形图基础上，按径纬度划分。万地形图基础上，按径纬度划分。第37页，本讲稿共73页381:50万，万，1:20万，万，1:10万地形图的分幅和编号万地形图的分幅和编号1：50万万1：20万万1：10万万以以1:100万地形图为基础万地形图为基础纬差纬差4度度径差径差6度度第38页，本讲稿共73页393.4 GIS中空间数据的获取中空间数据的获取一、一、地图数据及其获取地图数据及其获取 地图数字化是获取地图数

31、据最基本方法，这是指将传地图数字化是获取地图数据最基本方法，这是指将传统的纸质或其它材料上的地图（模拟信号）转换成计算统的纸质或其它材料上的地图（模拟信号）转换成计算机可识别的图形数据，并将数字化数据在计算机中进行机可识别的图形数据，并将数字化数据在计算机中进行存储，以便分析和输出。存储，以便分析和输出。通常有两种方法实现地图数字化，即通常有两种方法实现地图数字化，即l直接数字化（数字化仪）输入；直接数字化（数字化仪）输入；l扫描（扫描仪）输入。扫描（扫描仪）输入。第39页，本讲稿共73页401、直接数字化获取地图数据、直接数字化获取地图数据手手扶扶跟跟踪踪数数字字化化仪仪是是用用来来记记录录

32、和和跟跟踪踪地地图图点点、线线位位置置的的手手工工数数字字化化设设备备。手手扶扶跟跟踪踪数数字字化化的的光光标标位位置置的的记录是在平面笛卡尔坐标系中以毫米为单位进行的。记录是在平面笛卡尔坐标系中以毫米为单位进行的。第40页，本讲稿共73页411）直接数字化获取坐标点）直接数字化获取坐标点 数字化采集的点的坐标是数字化的平面坐标，其坐标值数字化采集的点的坐标是数字化的平面坐标，其坐标值取决于图放在数字化平面上的位置、数字化仪精度（取决于图放在数字化平面上的位置、数字化仪精度（采点采点精度为每毫米大约精度为每毫米大约5到到50个点）个点）。这些点并没有实际的地理位置的意思。为了将数字化的点表这些

33、点并没有实际的地理位置的意思。为了将数字化的点表示事物实际的地理坐标，必需将数字化仪坐标转换为地理坐标示事物实际的地理坐标，必需将数字化仪坐标转换为地理坐标。第41页，本讲稿共73页422）数字化获取地理坐标点）数字化获取地理坐标点 为了使数字化上坐标点具有地理位置意义，需要实现由设为了使数字化上坐标点具有地理位置意义，需要实现由设备坐标到实际地理坐标的变换。实现变换需要备坐标到实际地理坐标的变换。实现变换需要l 设定投影方式设定投影方式,通常用通常用Longitude/Latitudel 在地图上选取图幅点，确定图幅控制在地图上选取图幅点，确定图幅控制l 在地图上选取若干控制点，在对地图数字

34、化时，必需给出所在地图上选取若干控制点，在对地图数字化时，必需给出所选选控制点控制点实际地理坐标。实际地理坐标。通过通过控制点的控制点的数字化仪坐标和对应数字化仪坐标和对应的实际地理坐标的关系，实现数字化上坐标点向的实际地理坐标的关系，实现数字化上坐标点向地理坐标点的地理坐标点的转换转换。控制点的精确度直接影响数字化地图的精度。控制点的精确度直接影响数字化地图的精度。第42页，本讲稿共73页43 通常输图前在图板的地图上取通常输图前在图板的地图上取4个点在数字化坐标上的坐标值。并给出该个点在数字化坐标上的坐标值。并给出该4个点的实际图件上坐标值。即个点的实际图件上坐标值。即4个同名点。个同名点

35、。按按 X=a 0+a1x +a2 y+a3 x y Y=b 0+b1x+b2 y+b3 x y 转换方法转换方法a 0，a1，a2，a 3，b 0，b1，b2，b3 为待定系数为待定系数图的变形很小时，图的变形很小时，a 3，b3近于零近于零;其中其中X,Y是实际图件上坐标值是实际图件上坐标值;x,y 是数字化坐标上的坐标值是数字化坐标上的坐标值;取取3个点可求出系数，实际上用大于等于个点可求出系数，实际上用大于等于4个控制点，通过最小个控制点，通过最小二乘法可求出待定系数。二乘法可求出待定系数。第43页，本讲稿共73页44用最小二乘法可求出待定系数用最小二乘法可求出待定系数X 在一些系统中

36、允许用户输入在一些系统中允许用户输入4个以上的控制点个以上的控制点，这时，这时候可用用最小二乘法可求出最佳一组待定系数，以改善坐标候可用用最小二乘法可求出最佳一组待定系数，以改善坐标转换的精度。转换的精度。通常待定系数不存入磁盘，即每次启动系统进行输入时通常待定系数不存入磁盘，即每次启动系统进行输入时都输入控制点值，一幅图可多次输入，并进行不同的误差都输入控制点值，一幅图可多次输入，并进行不同的误差校正。校正。第44页，本讲稿共73页453）选择控制点的要求）选择控制点的要求 实现由设备坐标到实际地理坐标的转换，实现由设备坐标到实际地理坐标的转换，控制数据控制数据采集要求：采集要求：l 要求控

37、制点均匀分布在图面上（要求控制点均匀分布在图面上（控制点三点控制点三点不能在一直不能在一直线上）；线上）；l 控制点数值精度尽量高。控制点数值精度尽量高。第45页，本讲稿共73页464）数字化仪工作过程）数字化仪工作过程地图数字化工作过程：地图数字化工作过程：确定数字化的技术路线，如确定数字化的底图，并对地图进行分确定数字化的技术路线，如确定数字化的底图，并对地图进行分层，分幅；层，分幅；对地图进行预处理，尽量减少图纸变形的影响，如将图复制，进行透边处理对地图进行预处理，尽量减少图纸变形的影响，如将图复制，进行透边处理等；等；选取控制点选取控制点进行坐标匹配，进行坐标匹配，控制点尽可能选在点要

38、素或线要素的交点处；控制点尽可能选在点要素或线要素的交点处；连接数字化仪并进行数字化仪参数的设置；连接数字化仪并进行数字化仪参数的设置；图件数字化，数字化的过程是对曲线离散化的过程，图件数字化可用图件数字化，数字化的过程是对曲线离散化的过程，图件数字化可用点方式点方式、时间流方式或距离流方式工作，采样点必需能够反映曲线特点，以有利时间流方式或距离流方式工作，采样点必需能够反映曲线特点，以有利于精度的提高。于精度的提高。第46页，本讲稿共73页47 YYN删除点返回上一点删除点返回上一点N读下一点读下一点打开通信接口及数据文件打开通信接口及数据文件 初始化数字化仪初始化数字化仪输入控制点及图幅范

39、围输入控制点及图幅范围关闭端口及数据文件关闭端口及数据文件 结束结束结束否结束否输入正确否输入正确否保存文件保存文件读取并显示一个读取并显示一个x,y值值第47页，本讲稿共73页48 2、扫描仪获取地图数据、扫描仪获取地图数据 随着扫描仪性能价格比的不断提高和格式转换软件日随着扫描仪性能价格比的不断提高和格式转换软件日趋成熟，用扫描仪获取数字地图数据愈来愈重要。趋成熟，用扫描仪获取数字地图数据愈来愈重要。扫描仪扫描后存储栅格图象格式，大多数栅格图象格扫描仪扫描后存储栅格图象格式，大多数栅格图象格式用压缩编码，如式用压缩编码，如BMP、PCX等。每种格式都定义一个包等。每种格式都定义一个包含图象

40、高、宽、每点的位数大小、分辨率、和颜色文件头，含图象高、宽、每点的位数大小、分辨率、和颜色文件头，而图象数据另存。压缩方式采用游程编码、而图象数据另存。压缩方式采用游程编码、LWZ压缩编码等压缩编码等.第48页，本讲稿共73页49第49页，本讲稿共73页501）扫描仪获取地图数据过程）扫描仪获取地图数据过程（1）前期预处理前期预处理l 准备扫描图象（准备扫描图象（原图）原图）原图色彩分明、线条细实；确定数字化区域范围，原点；清原图色彩分明、线条细实；确定数字化区域范围，原点；清除污点等。除污点等。l 对被扫描图象作预处理对被扫描图象作预处理 主要是噪声处理、二值化主要是噪声处理、二值化处理处理

41、、细化、细化处理处理等。等。l 将原图定位，并设置扫描方式如扫描分辨率、数据纪录将原图定位，并设置扫描方式如扫描分辨率、数据纪录格式，格式，以获取数字栅格影象数据；以获取数字栅格影象数据；l 对获取扫描数据进行编辑、修补等处理。对获取扫描数据进行编辑、修补等处理。第50页，本讲稿共73页51（2）栅格数据栅格数据矢量化矢量化 栅格数据栅格数据矢量化方法分半自动矢量化和自动矢量化。矢量化方法分半自动矢量化和自动矢量化。GIS中中主要用主要用半自动矢量化。半自动矢量化。目前半自动矢量化采用人机交互的方法目前半自动矢量化采用人机交互的方法进行。当线画状态较好时，系统自动跟踪，不能跟踪时人工介进行。当

42、线画状态较好时，系统自动跟踪，不能跟踪时人工介入。自动矢量化入。自动矢量化 通常适合线条质量高，图形比较简洁的场合。通常适合线条质量高，图形比较简洁的场合。（3）矢量化图后处理矢量化图后处理 对矢量化图进行编辑处理对矢量化图进行编辑处理，按要求的格式存入数据库，按要求的格式存入数据库第51页，本讲稿共73页52原始图原始图扫描扫描获取栅格文件获取栅格文件（半）自动矢量化（半）自动矢量化获取矢量文件获取矢量文件存入数据库存入数据库清理、清理、选择选择栅格文件栅格文件编辑处理编辑处理人工交互人工交互矢量文件矢量文件编辑编辑2）栅格数据矢量化过程）栅格数据矢量化过程第52页，本讲稿共73页533、两

43、种数字化地图方式的比较、两种数字化地图方式的比较直接数字化直接数字化 扫描数据矢量化扫描数据矢量化数据量小数据量小；数据量大；数据量大；劳动强度大劳动强度大，技术要求低；，技术要求低；涉及技术多；涉及技术多；适合线条少，多余信息多的图；适合线条清晰地形图；适合线条少，多余信息多的图；适合线条清晰地形图；扫描数据矢量化愈来愈重要，但不能绝对代替扫描数据矢量化愈来愈重要，但不能绝对代替直接直接 数数 字化。字化。第53页，本讲稿共73页54三、三、摄影测量数据及获取摄影测量数据及获取 摄影测量在我国的基本比例尺测图生产中起关键作用。摄影测量在我国的基本比例尺测图生产中起关键作用。我国的大部分我国的

44、大部分1：1万，万，1：5万地形图都使用摄影测量方法。万地形图都使用摄影测量方法。第54页，本讲稿共73页551、地面摄影测量和航空摄影测量、地面摄影测量和航空摄影测量摄影测量包括垂直的航空摄影测量和倾斜的地面摄影测摄影测量包括垂直的航空摄影测量和倾斜的地面摄影测量。摄影测量中较有效的方式是立体摄影测量。通过对量。摄影测量中较有效的方式是立体摄影测量。通过对同一地区同时摄影两张或多张重叠的像片，最后通过数同一地区同时摄影两张或多张重叠的像片，最后通过数字摄影测量工作站，获取空间数据，做为字摄影测量工作站，获取空间数据，做为GIS数据源，数据源，在计算机上重构目标。在计算机上重构目标。2、解析摄

45、影测量、解析摄影测量获取高精度数字高程模型的重要手段。如在栅格数字获取高精度数字高程模型的重要手段。如在栅格数字高程模型中设定了高程模型中设定了X，Y方向的步距后，直接得数字高方向的步距后，直接得数字高程模型。程模型。第55页，本讲稿共73页563、数字摄影测量、数字摄影测量数字摄影测量指全数字摄影测量，在数字摄影测量指全数字摄影测量，在解析摄影测量中解析摄影测量中操作操作仪器由计算机完成，观测是机械和光学的，象片是模拟的。仪器由计算机完成，观测是机械和光学的，象片是模拟的。全数字摄影测量是非功过完全数字化的新型测量，用于生全数字摄影测量是非功过完全数字化的新型测量，用于生产数字高程模型及数字

46、正射影像。一些实用系统中包括智产数字高程模型及数字正射影像。一些实用系统中包括智能识别系统。能识别系统。第56页，本讲稿共73页57四、四、属性数据及获取属性数据及获取 1、属性数据、属性数据源及其源及其内容内容 属性数据是目标的空间特性以外的特性的详述。主要包括属性数据是目标的空间特性以外的特性的详述。主要包括目标类型，具体目标特征和专题说明等详细描述。目标类型，具体目标特征和专题说明等详细描述。目标类型描述通常用类型编码来表示；专题说明描述用属目标类型描述通常用类型编码来表示；专题说明描述用属性内容表示。性内容表示。各种统计数据及各类调查数据是属性数据主要数据源。通常各种统计数据及各类调查

47、数据是属性数据主要数据源。通常包含特定位置上的社会、环境、资源、经济、人口等数据。包含特定位置上的社会、环境、资源、经济、人口等数据。第57页，本讲稿共73页582、属性数据的获取、属性数据的获取 l 对照图件直接输入，即直接在对照图件直接输入，即直接在GIS中，通过其数据库管理中，通过其数据库管理软件对照图形直接录入软件对照图形直接录入；l 用通用数据库软件录入，录入后转入用通用数据库软件录入，录入后转入GIS系统；系统；l 从其它系统（如从其它系统（如MIS）系统转入数据。）系统转入数据。第58页，本讲稿共73页59五、五、其它野外采集数据其它野外采集数据 野外数据采集可获取大比例尺的数据

48、。主要通过全站仪、野外数据采集可获取大比例尺的数据。主要通过全站仪、GPS 测量。测量。全站仪是电子径纬仪和激光测距仪的集成。全站仪是电子径纬仪和激光测距仪的集成。GPS 测量通过测量通过GPS接收机获取数据。接收机获取数据。第59页，本讲稿共73页60GPS作为一种新型的定位数据采集技术具有高精度，高效益，作为一种新型的定位数据采集技术具有高精度，高效益，低成本，全天侯，灵活实时的优势。低成本，全天侯，灵活实时的优势。GPS在在GIS中的应用：中的应用：1）直接用于对）直接用于对GIS空间数据的实时更新和采集；空间数据的实时更新和采集；2）将）将GPS的实时差分技术与的实时差分技术与GIS的

49、电子地图结合，组成各种的电子地图结合，组成各种车载、机载电子导航系统；车载、机载电子导航系统；3）为）为GIS的空间数据获取提供实时定位数据。的空间数据获取提供实时定位数据。第60页，本讲稿共73页61总之，不管是地图数字化、遥感数据、野外实测、还总之，不管是地图数字化、遥感数据、野外实测、还是文本数据的获取，常要是文本数据的获取，常要GIS软件的支持，且数据的软件的支持，且数据的录入工作量大，所以，空间数据的获取是地理信息系统录入工作量大，所以，空间数据的获取是地理信息系统的关键也是瓶颈所在。的关键也是瓶颈所在。第61页，本讲稿共73页62 结论：结论：数据获取是建立应用地理信息系统的瓶颈，

50、人们数据获取是建立应用地理信息系统的瓶颈，人们希望实现空间数据的快速采集希望实现空间数据的快速采集实现空间数据快速采集的解决方案实现空间数据快速采集的解决方案图形图像识别的自动化图形图像识别的自动化多种去信息源采集的技术集成多种去信息源采集的技术集成数据资源的数据共享数据资源的数据共享其中第一个问题难度最大其中第一个问题难度最大第62页，本讲稿共73页63六、六、获取空间数据的检查获取空间数据的检查1、逻辑及正确性检查、逻辑及正确性检查返回从逻辑概念出发对数据质量进行检查从逻辑概念出发对数据质量进行检查l空间数据不完整或重复空间数据不完整或重复 如数字化不完整，重复数字化；如数字化不完整，重复