新GIS原理第三章.pptx

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1、一.手工方式二、手扶跟踪化数字方式三、扫描方式四、影像处理和信息提取方式五、数据通讯方式通过手工在计算机终端上输入数据，主要是键盘输入。主要用于属性数据的输入。第一节第一节 数字采集方式数字采集方式第1页/共57页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。第一节第一节 数字采集方式数字采集方式一.手工方式二、手扶跟踪化数字方式三、扫描方式四、影像处理和信息提取方式五、数据通讯方式第2页/共57页扫描仪是一种图形、图象输入设备，可以快速地将图形、图象输入计算机系统，是目前发展最快的数字化设备生成栅格数据。第一节第一节 数字采集方式数字采集方式一.手工方式二、手

2、扶跟踪化数字方式三、扫描方式四、影像处理和信息提取 方式五、数据通讯方式第3页/共57页第一节第一节 数字采集方式数字采集方式扫扫扫扫 描描描描 仪仪仪仪数数数数 字字字字 化化化化 仪仪仪仪速度快但数据精度较差速度快但数据精度较差 速度虽慢而采集数据的精速度虽慢而采集数据的精度高度高 扫描过程简单，易操作扫描过程简单，易操作 操作较复杂操作较复杂后续处理工作难度高、工后续处理工作难度高、工作量大作量大 后续处理简单，数据量小后续处理简单，数据量小扫描仪与数字化仪各有其优势和缺点：第4页/共57页从遥感影像上直接提取专题信息。第一节第一节 数字采集方式数字采集方式一、手工方式二、手扶跟踪化数字

3、方式三、扫描方式四、影像处理和信息提取方式五、数据通讯方式第5页/共57页联网方式下，信息系统内部各子系统之间以及与其它信息系统之间实现信息交流和信息共享的主要方式。第一节第一节 数字采集方式数字采集方式一、手工方式二、手扶跟踪化数字方式三、扫描方式四、影像处理和信息提取方式五、数据通讯方式第6页/共57页第一节第一节 数字采集方式数字采集方式GISGIS桌面桌面 客户机客户机WebWeb浏览器浏览器MISMIS应用应用数据服务器数据服务器第7页/共57页第二节第二节 地图数字化地图数字化一、手扶跟踪数字化一、手扶跟踪数字化 数字化仪组成、数字化方式、操作步骤二、扫描矢量化二、扫描矢量化 扫描

4、仪原理、处理流程、操作步骤第8页/共57页数字化仪数字化仪第9页/共57页1、数字化仪的组成 底座感应板定标器一、手扶跟踪数字化一、手扶跟踪数字化有效区域有效区域第10页/共57页手扶跟踪数字化仪示意图手扶跟踪数字化仪示意图 1、数字化仪的组成 一、手扶跟踪数字化一、手扶跟踪数字化第11页/共57页1点点方方式式 每次定标器的键被按下，感应板发送一对坐标数据到计算机。2流流方方式式 数字化仪每隔一定的时间就向计算机发送坐标数据，能自动记录经过点的坐标。3增增量量方方式式 当定标器在感应板上移动某个距离，数字化仪就发送一对绝对坐标数据。2、数字化方式一、手扶跟踪数字化一、手扶跟踪数字化第12页/

5、共57页准备准备设置设置数字化数字化读图和分层一、手扶跟踪数字化一、手扶跟踪数字化输入初始化参数设置输入控制点设置数字化参数设置定标器按键 固定地图数字化检查和修改数字化错误3、地图数字化的操作步骤第13页/共57页一、手扶跟踪数字化一、手扶跟踪数字化 读图和分层读图和分层 要认真读图，确定要数字化的信息，对图形主要结构有要认真读图，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。并可以拟定一个数字化

6、工作提纲。层赋一个图层名。并可以拟定一个数字化工作提纲。3、地图数字化的操作步骤成图成图居民点居民点等高线等高线方里网方里网第14页/共57页输入初始化参数输入初始化参数 数字化的阈值，图幅四角点的理论坐标，图数字化的阈值，图幅四角点的理论坐标，图幅的长度和宽度，比例尺，投影等。幅的长度和宽度，比例尺，投影等。一、手扶跟踪数字化一、手扶跟踪数字化3、地图数字化的操作步骤第15页/共57页设置与输入控制点设置与输入控制点 一旦设置好投影方式后，就需要设置与输入控制点，一旦设置好投影方式后，就需要设置与输入控制点，它主要完成对输入数据偏差的纠正。它主要完成对输入数据偏差的纠正。一、手扶跟踪数字化一

7、、手扶跟踪数字化3、地图数字化的操作步骤第16页/共57页 设置数字化参数设置数字化参数 自动封闭线模式。自动封闭线模式。允许游标锁定。允许游标锁定。数字化时光滑线。数字化时光滑线。设置数字化方式，如点方式、流方式等。设置数字化方式，如点方式、流方式等。一、手扶跟踪数字化一、手扶跟踪数字化3、地图数字化的操作步骤第17页/共57页数字化数字化 参照预先设定的图层及内容，手持游标分别跟踪参照预先设定的图层及内容，手持游标分别跟踪点、线、多边形等图形，完成图形矢量化。点、线、多边形等图形，完成图形矢量化。检查和修改数字化错误检查和修改数字化错误 通过屏幕或绘图显示，检查线段缺失或多余、线通过屏幕或

8、绘图显示，检查线段缺失或多余、线段过长或过短、结点不匹配、悬挂节点等各种错段过长或过短、结点不匹配、悬挂节点等各种错误，并予以改正。误，并予以改正。一、手扶跟踪数字化一、手扶跟踪数字化3、地图数字化的操作步骤第18页/共57页新一代三维数字化仪第19页/共57页二、扫描仪矢量化方法1、扫描仪工作原理2、扫描数字化流程3、扫描矢量化操作步骤第20页/共57页小小型型扫扫描描仪仪工程扫描仪工程扫描仪第21页/共57页扫描仪工作原理示意图扫描仪工作原理示意图光线物体透镜光信号光电转换器CCD模数转换器数字信号计算机二、扫描仪矢量化方法1、扫描仪工作原理 扫描仪是一种高精度的光电一体化产品，能通扫描仪

9、是一种高精度的光电一体化产品，能通过光电器件将检测到的光信号转换成电信号，再将电信过光电器件将检测到的光信号转换成电信号，再将电信号通过模拟号通过模拟/数字转换器转化为数字信号传输到计算机数字转换器转化为数字信号传输到计算机中处理。中处理。第22页/共57页快速全自动矢量化方法快速全自动矢量化方法对于简单图纸进行快速矢量化。在保证曲线精度的情况下，对坐标数据点进行自动抽稀，从而大大减少图形矢量化后的数据量。二、扫描仪矢量化方法2、扫描数字化流程（1）工作方式）工作方式第23页/共57页二、扫描仪矢量化方法2、扫描数字化流程（1）工作方式）工作方式 人工导向自动识别跟踪矢量化人工导向自动识别跟踪

10、矢量化可对复杂的小比例尺全要素彩色地图进行有效矢量化。可有效地选取所需图形信息，克服无条件全自动矢量化时的盲目性，减少后期图形编辑整理的工作量。第24页/共57页人工跟踪屏幕矢量化方式人工跟踪屏幕矢量化方式与手扶跟踪数字化方法类似，都是由人工逐点跟踪各地理要素采集点数据坐标，所不同的是人工跟踪屏幕矢量化方法是利用鼠标跟踪屏幕上显示的各图形要素，并且人工控制采集点坐标的密度。二、扫描仪矢量化方法2、扫描数字化流程（1）工作方式）工作方式第25页/共57页图像二值化平 滑栅格图像转化为矢量图像步骤二、扫描仪矢量化方法细 化链式编码矢量线提取2、扫描数字化流程（2）矢量化流程）矢量化流程第26页/共

11、57页二、扫描仪矢量化方法3、扫描矢量化操作步骤扫描准备扫描准备准备要数字化的原图，最好为不易变形的聚酯薄膜图，并把它正确装入扫描仪。扫描参数设置扫描参数设置 扫描模式的设置 扫描分辨率的设置 针对一些特殊的需要，还可以调整亮度、对比度、色调等值 图形扫描图形扫描扫描参数设置完毕后，进行图形预览，并设定扫描范围，然后进行扫描。第27页/共57页图像装入图像装入进入输入子系统，系统读入该图像的数据，并显示在图像数据的窗口内。采集控制点采集控制点 用鼠标采集控制点，控制点采集完成后，系统会提示输入点的坐标，并计算误差值。分层矢量化分层矢量化分析扫描地图，进行分层。选择矢量化方式，在矢量化工具箱中点

12、取相应按钮开始矢量化工作。检查和修改数字化错误检查和修改数字化错误 将数字化后的矢量图与原扫描图像叠置，检查数字化过程中出现的错误或误差，并逐个予以改正。二、扫描仪矢量化方法3、扫描矢量化操作步骤第28页/共57页原图用扫描仪原图扫描图像校正拼接子图块读图、分层装入光栅数据矢量图合成设置当前层和缺省参数设置矢量化参数设置矢量化范围交互矢量化保存文件可用二值扫描、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。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

13、要求。扫描矢量化流程图扫描矢量化流程图第29页/共57页一、数据处理的概念和意义一、数据处理的概念和意义二、图形坐标变换二、图形坐标变换三、地图投影变换三、地图投影变换四、图幅拼接四、图幅拼接五、图形数据编辑五、图形数据编辑六、建立拓扑关系六、建立拓扑关系第30页/共57页一、数据处理的概念和意义一、数据处理的概念和意义 数据处理的概念数据处理的概念 数据处理，就是对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据形式进行编辑运算，清除数据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。数据处理的意义数据处理的意义数据处理是实现空间数据有序化的必要过程。数据处理是检验数据质量的关键环节。数据处理是

14、实现数据共享的关键步骤。第31页/共57页0yxP（x，y）P(x，y)xyx=x+xy=y+y二、图形坐标变换1 1、平移变换、平移变换第32页/共57页yP（x，y）0 xP(x，y)x=xcos-y sin y=xsin+y cosx=x0+(x-x0)cos-(y-y0)siny=y0+(x-x0)sin+(y-y0)cos二、图形坐标变换、旋转变换、旋转变换第33页/共57页点可以通过对其P（x，y）坐标分别乘以各自的比例因子Sx和Sy来改变它们到坐标原点的距离。x=xSxy=ySyx=x0+(x-x0)Sx y=y0+(y-y0)Sy二、图形坐标变换、比例变换（图形缩放）、比例变换

15、（图形缩放）SX=SY=1SX=SY1SX=SY1SX=SY1第34页/共57页地图投影变换正解变换反解变换数值变换三、地图投影变换三、地图投影变换 当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将取自不同地图投影的数字化坐标数据转换为系统规定投影的坐标数据，称为地图投影变换。第35页/共57页、正解变换、正解变换 通过建立资料地图的投影坐标数据到目标地图投影坐标数据的严密或近似的解析关系式，直接由资料地图投影坐标数据x,y转换为目标投影的直角坐标X，Y。两个不同投影平面场上的点可对应写成：X=f1(x,y)Y=f2（x,y）式中f1，f2为定域内单值、连续的函数。三、地图投影变换三、地图投影

16、变换 X=f1(x,y)Y=f2（x,y）第36页/共57页、反解变换、反解变换将资料地图的投影坐标数据x,y反解出地理坐标，然后再将地理坐标代入到目标地图的投影坐标公式中，从而实现投影坐标的转换。对前后两种地图投影，可分别有如下表达形式：x=f1(，)y=f2(，)X=f3(，)Y=f4(，)根据资料地图的投影公式求反解，对前一投影则有：=f1(x,y)=f2(x,y)代入目标地图的投影方程即有：X=f3f1(x,y),f2(x,y)Y=f4f1(x,y),f2(x,y)这就是地图投影反解变换的数学模型。三、地图投影变换三、地图投影变换 第37页/共57页三、地图投影变换三、地图投影变换 (

17、，)（x x,y y）（X,X,Y Y）=f1f1 (x x,y y)=f2(=f2(x x,y y)X X=f3(=f3(，)Y Y=f4(=f4(，)X X=f3f1(=f3f1(x x,y y),f2(),f2(x x,y y)Y Y=f4f1(=f4f1(x x,y y),f2(),f2(x x,y y)、反解变换、反解变换、反解变换、反解变换第38页/共57页、数值变换、数值变换根据两种投影在变换区内的若干同名数据点，采用插值法、待定系数法等，实现由资料地图投影到目标地图投影的转换。如下是利用两平面直角坐标的高阶多项式实施变换：X=a00+a10 x+a20 x2+a01y+a11x

18、y+a02y2+a30 x3+a21x2y+a12xy2+a03y3Y=b00+b10 x+b20 x2+b01y+b11xy+b02y2+b30 x3+b21x2y+b12xy2+b03y3 式中待定系数aij，bij可由若干已知点坐标求出。三、地图投影变换三、地图投影变换 第39页/共57页（X X,Y Y）X X=a a00+00+a a1010 x x+a a2020 x x2+2+a a0101y y+a a1111xyxy+a a0202y y2+2+a a3030 x x3+3+a a2121x x2 2y y+a a1212xyxy2+2+a a0303y y33Y Y=b00

19、+=b00+b b1010 x x+b b2020 x x2+2+b b0101y y+b b1111xyxy+b b0202y y2+2+b b3030 x x3+3+b b2121x x2 2y y+b b1212xyxy2+2+b b0303y y33三、地图投影变换三、地图投影变换 、数值变换、数值变换第40页/共57页四、图幅拼接四、图幅拼接 在相邻图幅的边缘部分，由于原图本身的误差或数字化输入的误差，使同一实体的线段或弧段的坐标数据不能互相衔接。因此必须进行图幅数据的边缘匹配处理，使相同实体的线段或弧段的坐标数据相互衔接，同一实体的属性码相同。第41页/共57页四、图幅拼接四、图幅

20、拼接 2、识别和检索相邻图幅313233212311121322第42页/共57页四、图幅拼接四、图幅拼接 3、相邻图幅边界点坐标数据的匹配 相邻图幅边界点坐标数据的匹配采用相邻图幅边界点坐标数据的匹配采用追踪拼接法。追踪拼接法。只要符合下列条件，两条线段或弧段只要符合下列条件，两条线段或弧段即可匹配衔接：相邻图幅边界两条线段或弧即可匹配衔接：相邻图幅边界两条线段或弧段的左右码各自相同或相反；相邻图幅同名段的左右码各自相同或相反；相邻图幅同名边界点坐标在某一允许值范围内边界点坐标在某一允许值范围内（0.5mm0.5mm）。）。匹配衔接时是以一条弧或线段作为处匹配衔接时是以一条弧或线段作为处理的

21、单元，因此，当边界点位于两个结点之理的单元，因此，当边界点位于两个结点之间时，必须分别取出相关的两个结点，然后间时，必须分别取出相关的两个结点，然后按照结点之间线段方向一致性的原则进行数按照结点之间线段方向一致性的原则进行数据的记录和存储。据的记录和存储。第43页/共57页四、图幅拼接四、图幅拼接 3、相邻图幅边界点坐标数据的匹配第44页/共57页四、图幅拼接四、图幅拼接 4、相同属性多边形公共边界的删除+2+3+8+3+2+4+1+6+8+2+3+2+4+1+6+8 当图幅内图形数据完全拼接后，相邻图斑当图幅内图形数据完全拼接后，相邻图斑会有相同属性。此时，应将相同属性的两个会有相同属性。此

22、时，应将相同属性的两个或多个相邻图斑组合成一个图斑，即消除公或多个相邻图斑组合成一个图斑，即消除公共边界，并对共同属性进行合并。共边界，并对共同属性进行合并。第45页/共57页 多边形公共边界线的删除，可以通过构成每一多边形公共边界线的删除，可以通过构成每一面域的线段坐标链，删除其中共同的线段，然面域的线段坐标链，删除其中共同的线段，然后重新建立合并多边形的线段链表，如图所示。后重新建立合并多边形的线段链表，如图所示。对于多边形的属性表，除多边形的面积和周长对于多边形的属性表，除多边形的面积和周长需要重新计算外，其余属性保留其中之一图斑需要重新计算外，其余属性保留其中之一图斑的属性即可。的属性

23、即可。四、图幅拼接四、图幅拼接 4、相同属性多边形公共边界的删除P1P2415202111P1 P2 P1+P2 4 6 4 6 20 20 15 21 21 11 11 15 +6第46页/共57页六、建立拓扑关系六、建立拓扑关系 2 2、拓扑关系的建立。、拓扑关系的建立。手工建立：手工建立：手工建立是人机交互操作的方式，用户通过操作输入设备（鼠标或键盘），在屏幕上依次指出构成一个区域的各个弧段、一个区域包含了另外哪几个区域、组成一条线路的各个线段等等。自动建立：自动建立：则是利用系统提供的拓扑关系自动建立功能，对获取的矢量数据进行分析判断，从而可以建立多边形、弧段、结点之间的拓扑关系。第4

24、7页/共57页六、建立拓扑关系六、建立拓扑关系 2 2、拓扑关系的建立。、拓扑关系的建立。手工建立与自动建立拓扑关系的方法各有手工建立与自动建立拓扑关系的方法各有其优势和缺点：其优势和缺点：手工建立拓扑关系方手工建立拓扑关系方手工建立拓扑关系方手工建立拓扑关系方法法法法自动建立拓扑关系方自动建立拓扑关系方自动建立拓扑关系方自动建立拓扑关系方法法法法操作复杂，工作量大操作复杂，工作量大生成速度快生成速度快对原始数据要求不严对原始数据要求不严原始数据要求严原始数据要求严修改时不必重复计算修改时不必重复计算要求弧段结点匹配好要求弧段结点匹配好第48页/共57页 第四节、空间数据的压缩处理 数据压缩的

25、途径数据压缩的途径 曲线矢量数据的压缩曲线矢量数据的压缩 面域栅格数据的压缩面域栅格数据的压缩第49页/共57页一、数据压缩的途径一、数据压缩的途径压缩软件压缩软件:原数据信息基本不丢失而且可以大大节省存贮空间，缺点缺点是压缩后的文件必须在解压缩后才能使用数据消冗处理数据消冗处理:原数据信息不会丢失，得到的文件可以直接使用，缺点缺点是技术要求高，工作量大，对冗余度不大的数据集合效用小筛选取点法筛选取点法:在规定的精度范围内,从原数据集合中抽取一个子集，缺点缺点以信息损失为代价，换取空间数据容量的缩小空间数据的压缩处理第50页/共57页属性数据的录入与编辑。属性数据的录入与编辑。属性数据的编码原

26、则。属性数据的编码原则。属性数据编码的内容。属性数据编码的内容。属性数据编码的方法。属性数据编码的方法。第五节、属性数据输入与编辑第51页/共57页 文档数据资料文档数据资料 一般通过键盘直接输入 其他数据库中的数据其他数据库中的数据数据库操作，如：数据传输，库连接等。一、属性数据的录入与编辑一、属性数据的录入与编辑属性数据的输入与编辑第52页/共57页 编码的系统性和科学性。编码的系统性和科学性。编码的一致性。编码的一致性。编码的标准化和通用性。编码的标准化和通用性。编码的简捷性。编码的简捷性。编码的可扩展性。编码的可扩展性。二、属性数据编码的原则二、属性数据编码的原则属性数据的输入与编辑第

27、53页/共57页登陆部分分类部分控制部分三、属性数据编码的内容三、属性数据编码的内容属性数据的输入与编辑01201063-1登陆部分登陆部分分类部分分类部分控制部分控制部分第54页/共57页列出全部地理要素清单。制定各类要素分类、分级原则和指标，将地理要素分类分级。拟定分类代码系统。设定代码及其格式。建立代码和编码对象的对照表。四、属性数据编码的方法四、属性数据编码的方法属性数据的输入与编辑第55页/共57页层次分类编码法多源分类编码法四、属性数据编码的方法四、属性数据编码的方法属性数据的输入与编辑1 1 1 2 3 4长年河长年河支流支流通航通航平原河平原河长长3-53-5千千米米宽宽30-6030-60米米1 耕 地6 交通用地1112231461626364灌溉灌溉水田水田望天望天田田水浇水浇地地旱地旱地铁路铁路公路公路农村农村道路道路民用民用机场机场第56页/共57页谢谢您的观看！第57页/共57页