自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

第三章空间数据的采集与处理 第一节空间数据的采集 空间数据的采集——地理信息系统建设中首先要开展的工作 它可以通过多种方式实现：包括数据转换、遥感数据处理和数字测量等。其中，现有地图的数字录入是目前应用广泛的方法，也是消耗人力资源最多的工作。 一、外业数据采集 1、对于大规模的城市地理信息系统，外业数据采集可能是一种主要手段。 2、野外数据采集涉及地形测量的整套技术和生产过程。 详见地形测量相关教程。 测量仪器： 平板测量 （1）全站仪（电子平板）测量 （2）GPS测量 图形数据录入后，需要进行各种处理，包括坐标变换、拼接等。 最重要的是建立拓扑关系。 在拓扑建立的过程中，首先需要纠正各种错误。 二、地图数字化 随着科技的发展，人们对地图的要求进一步提高。 非常低，因此很难适应现代和未来的技术发展。 通过GIS工具，可以将纸质地图经过一系列处理，转换成可以显示在屏幕上的电子地图，可以满足人们使用地图的新要求。 1.矢量化电子地图？ 当纸质地图通过计算机图形图像系统的光电转换、图像处理和曲线矢量化后量化为点阵数字图像，或通过手持跟踪直接数字化全站仪大比例尺地形测量使用仪器，生成的地图可作为地理信息。 系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印矢量地图数据文件。 这种与纸质地图相对应的计算机数据文件称为矢量化电子地图。

这种地图工作时需要应用软件和硬件系统的支持。 矢量化地图的运行是通过GIS应用软件以人机交互的方式控制硬件设备来实现的。 2、与纸质地图相比，矢量电子地图具有以下优点： （1）距离计算快速、准确，地名、符号标注； （2）地图局部放大，整图缩小，移动显示，漫游功能强； (3)地图的分层显示(当地图上的各种信息被分类存储在不同的图层中时，可以显示部分图层，不显示的图层可以关闭)； (4)信息可以以图元为单位进行编辑修改，人机交互画线标记符号文字，删除地图上的冗余信息。 (5)电子地图可通过计算机网络传输，信息共享，传输速度快，保密性强。 (6)若能有效解决地图符号的自动分割与识别问题，则可实现地图的智能矢量化。 这里的智能是指符号的自动矢量化和自动标注、最优路径优化选择和目标的自动跟踪等。 3、矢量电子地图与点阵电子地图图像相比的优势 （1）同等信息量下，前者的文件相对要小很多，地图越复杂，表现越明显； (2) 前者可以分层显示所有图形元素，后者只能控制整个图像的某个区域（矩形区域）的窗口显示。 (3) 前者可以以图形元素为单位编辑、修改和删除信息，通过人机交互绘制线条、标记符号和文字。 后者只能以像素为基本单位进行复制、移动或删除，即编辑功能很差。

4、地图数字化方式： (1)手持式仪器数字化虽然手持式跟踪数字化工作量很大，但它仍然是现有地图数字化应用最广泛的手段。 可以使用手持式跟踪数字化仪输入点要素、线要素和多边形边界的坐标。 具体输入方法与地理信息系统软件的实现有关，其他一些GIS系统也支持用数字化仪输入非空间信息，如等高线高度、地物编码值， 等等。 手持式跟踪数字化仪通过相关接口与计算机相连。 为了能够正确发送和接收数据，并保证数据的正确录入，必须将数字化软件的参数设置与数字化仪的参数保持一致。 在数字化之前，首先需要确定哪些信息需要被数字化。 目前，由于大多数GIS软件对空间数据采用分层管理，因此需要确定输入哪些图层以及每一图层包含的具体内容。 ？ 此外，由于数字化过程无法一次完成，地图的位置可能会在两个输入之间相对于数字化仪发生偏移，从而使两个输入的坐标发生偏移或旋转。 ？ 在每个条目之前，至少输入三个锚点或注册点。 这些点相对于地图的位置是固定的，这样就可以根据锚点的坐标关系来匹配两个输入的内容。 (2) 扫描矢量化 由于手持式跟踪数字化需要大量的人工操作，成为数字化应用项目的瓶颈。 扫描技术的出现无疑为空间数据录入提供了有力的工具。

？ 在扫描后处理中，需要将光栅化为矢量，一般成为扫描矢量化的过程。 扫描矢量化可以自动进行，但扫描出来的地图包含多种信息，系统很难自动识别和区分，这使得全自动矢量化的结果不太“可靠”。 因此，在实际应用中，往往采用交互式跟踪矢量化，或 成为半自动矢量化。 ？5。 将光栅图像转换为矢量图一般需要以下一系列步骤？ (1)图像二值化(Threshold) 图像二值化用于从原始扫描图像计算出黑白二值图像(Binary Image)，通常将图像上白色区域的网格点赋值为0； 黑色区域为1，黑色区域对应要向量化提取的特征，也称为前景。 (2) 平滑？ 图像平滑用于去除图像中的随机噪声，通常表现为斑点。 (3) 变薄？ 细化将一条线变细到只有一个像素宽。 细化是向量化过程中的重要步骤，是向量化的基础。 (5)链式编码？ 链编码将细化后的图像转化为点链的集合，其中每个点链对应一个弧段。 ？ (6) 向量线提取将每个点链转化为向量线。 每条线由一系列点组成，点的数量取决于线的曲率和所需的精度。 3.摄影测量？ 摄影测量在我国基本比例尺地图的制作中起着关键作用。 我国1：10000和1：50000基本比例尺地形图大多采用摄影测量法。

?同样，在GIS空间数据采集过程中，随着数字摄影测量技术的普及，也将发挥越来越重要的作用。 4. 遥感图像处理 5. 属性数据处理？ 一般采用键盘输入，输入方式有两种： 1、直接对着图形输入 2、预先建立的属性表输入属性，或者从其他统计数据库导入属性，然后根据关键字自动生成词和图形数据加入了。 第二节空间数据处理 数据处理包括： 1.数据变换是指将数据从一种数学状态转换为另一种数学状态，包括几何校正、投影转换和辐射校正等，解决空间数据的几何配准问题。 2. 数据重构 数据重构是指将数据从一种格式转换为另一种格式，包括结构转换、格式转换、类型替换等，解决空间数据在结构、格式和类型上的统一，实现多源异构数据的连接与融合。 3. 数据抽取数据抽取是指对数据进行一定条件的抽取，包括类型抽取、窗口抽取、空间插值等，以解决不同用户对数据的特定需求。 1、空间数据的坐标变换 空间数据坐标变换的本质是建立两个平面点之间的一一对应关系全站仪大比例尺地形测量使用仪器，包括： 1. 几何校正 2. 投影变换 1. 几何校正 几何校正是实现数字数据修正坐标变换和绘图变形误差。 现有的几种商业GIS软件一般都具有仿射变换、相似变换、二次变换等几何校正功能。 2.投影变换当系统使用的数据取自不同的地图投影时，需要将一个投影的数字数据转换成所需投影的坐标数据。

投影转换的方法可以采用：（1）正解变换？ (2)逆解变换？ (3) 数值变换 3. 地图投影的类型？ (1) 方位角投影？ (2) 锥形投影？ (3)圆柱投影 我国常用的地图投影 我国GIS应用项目中使用的投影与我国基本地形图系列基本一致。 这是大中比例尺（1:50万以上）的高斯-克吕格投影（横轴等）。 小比例尺（1:1 百万以下）的角切椭圆柱投影）和兰伯特（Lambert）投影（正交等角切圆锥投影）。 ?我国基本比例尺地形图（1：100万、1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：25000、1：1万、1：5000），除1：高斯-克吕格投影被用作 100 万距离的地理基础。 我国1:100万地形图采用兰伯特投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百分之一地图投影一致。 我国大部分省份地图和大部分该比例尺地图也采用属于同一投影系统的朗伯投影和阿尔伯斯投影（正轴等面积正割圆锥投影）； 2.空间数据结构的变换是由于矢量数据结构和栅格数据结构各有优缺点。 它们的应用原则一般是： 1、采用矢量数据结构进行数据采集，有利于保证空间实体的几何精度和拓扑特征； 2.空间分析主要采用栅格数据结构，有利于加快系统数据的运行速度和分析应用的进程。

从矢量到光栅的转换 从光栅到矢量的转换 III. 多源空间数据融合？ 1、遥感与GIS数据融合？ 二、不同格式数据的融合 1、遥感与GIS数据的融合？ 两者数据融合有利于增强多种数据的合成能力，提高遥感信息提取的及时性和可靠性，便于利用遥感影像辅助GIS空间数据的获取和更新，有效提高利用率的各种类型的数据。 遥感与GIS数据的融合，最常用的方法有以下几种：（1）遥感影像与图形的融合。 将正射校正后的遥感影像与数字地图信息融合生成影像地图。 这种影像地图具有一定的数学基础，丰富的光谱信息和集体信息，以及行政边界和属性信息，直接提高了用户的可视化效果。 (2)遥感数据与DEM的融合。 DEM代表了准确的地形信息，它与遥感数据的结合有助于实现遥感影像的几何校正和配准，消除遥感影像中因地形起伏引起的像素位移，提高遥感影像的定位精度。 可以参与遥感影像的分类，提高分类精度。 (3)遥感影像与地图扫描影像融合。 通过对地图扫描影像进行配准叠加，从遥感影像中快速发现变化区域，进而实现GIS数据库的自动/半自动快速更新。 2. 整合不同格式的数据？ 由于GIS软件的多样性，每个GIS软件都有自己特定的数据模型，导致数据存储格式和结构各不相同。

？ 目前，不同GIS软件系统使用的空间数据格式主要有：ARC/INFO CoverageArcShape文件和ESRI的E00格式； Autodesk 公式的 DXF 和 DWG 格式； MapInfo的MIF格式； 鹰图的DGN格式等等。 ？ 解决这些不同格式数据之间的融合，主要有以下几种方法： ? (1) 基于Transformer的数据融合。 在这种模式下，一般通过交换格式进行数据转换。 基于数据标准的数据融合采用空间数据转换标准，实现多源GIS数据的融合。 (2) 基于公共接口的数据融合也称为数据互操作模式。 接口相当于一种程序，是大家遵守和达到的统一标准。 (3)基于直接访问的数据融合是指在一个GIS软件中实现对其他软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个GIS软件访问多种数据格式。 4. 空间数据的压缩与合成 1. 空间数据的压缩 所谓数据压缩就是从得到的数据集S中提取一个子集A，并将这个子集作为新的信息源，在规定的范围内精度最好获得精度范围。 很好地近似原始集合，同时实现最大可能的压缩比。 压缩率表示曲线的信息负载减少的程度。 2.数据压缩的意义？ 采用现代数据采集系统对空间要素进行量化，其分辨率目前可以达到5um数量级。 对于如此庞大的坐标数据，如果没有数据压缩技术，整个系统在存储空间和处理时间上都会受到影响。 所有人都会承受巨大的压力，导致系统崩溃。

此外，随着空间数据处理规模的变化，也需要对数据进行压缩。 5、空间数据插值法通过已知点或划分数据导出任意点或分区数据的方法称为空间数据插值法。 根据已知点和已知分区数据的不同，空间数据插值可分为点插值和面插值。 它们是地理信息系统中常用的数据处理方法之一，被广泛应用于等高线的自动制图、数字高程模型的建立、不同区域边界现象的相关分析和比较研究等。 1. 点插值？ 连续变化特征现象（如地面高程等）的数值插值法。 ?建立以一定网络形式排列的地面点高程数据，一般需要经过数据采样、数据处理、数据记录三个过程。 (1)数据采样是指数据点的选取和坐标的确定； 可以采用随机抽样方案。 应根据系统的功能、地形特征和地形分析的精度要求确定方案，以保证充分的地面信息作为数据处理的控制依据。 (2)数据处理是以数据点为控制依据，采用一定的数学模型模拟地表，进行插值和加密计算，确定三角网格或网格节点处的特征值。 (3) 数据插值是由于采样数据的点呈离散形式分布，或者数据点呈网格状排列，但网格的密度不能满足使用要求，所以需要进行插值基于数据点的操作。 插值运算的手段是选择合理的数学模型。 (4)数据记录是将建立的节点特征值记录在内存中，以供分析应用。 为保证存储数据的正确性和有效性，必须对建立的数字高程模型进行精度分析。 2．区域插值 区域插值是研究在同一区域内一组分区的已知数据的基础上推导出另一组分区的未知数据的插值方法。 6． 地图框数据边缘匹配处理相邻地图框数据的识别与检索相邻地图框边界点坐标数据的匹配删除具有相同属性的多边形的公共边界线