空間數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)三、空間數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^學(xué)習(xí)空間數(shù)據(jù)采集，首先我們了解空間數(shù)據(jù)采集是指將遙感 影像、紙質(zhì)地圖、外業(yè)觀測數(shù)據(jù)等不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使之成為GIS軟件能夠識(shí)別和分析的形式，這往往是構(gòu)建一個(gè)具體的GIS系統(tǒng)的第 一步。隨著測繪技術(shù)的進(jìn)步，盡管遙感和全數(shù)字化測量的數(shù)據(jù)成果已經(jīng)是數(shù)字形 式，但這些數(shù)據(jù)還需要進(jìn)一步處理才能被GIS系統(tǒng)使用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：首先學(xué)習(xí)矢量化的步驟，對其進(jìn)行詳細(xì)分解為掃描、圖像處理、 地理配準(zhǔn)、數(shù)據(jù)分層、圖形數(shù)據(jù)追蹤以及屬性錄入；然后是地理配準(zhǔn)問題，先是 地理配準(zhǔn)工具條介紹，其次地理配準(zhǔn)的步驟。實(shí)驗(yàn)過程：矢量化的步驟：掃描:掃描是紙質(zhì)地圖矢量化的第一步，它將紙質(zhì)地圖轉(zhuǎn)化

2、為計(jì)算機(jī)可以識(shí) 別的數(shù)字形式，掃描時(shí)需要設(shè)定的相關(guān)參數(shù)如下：掃描模式。地形圖掃描一般采用二值掃描或灰度掃描，黑白航片或衛(wèi)片采 用灰度掃描，彩色航片或衛(wèi)片采用彩色掃描。一般情況是將圖像進(jìn)行彩色掃描，然 后進(jìn)行二值化處理。掃描分辨率。根據(jù)掃描要求,地形圖掃描一般采用300dpi或更高的分辨率亮度、對比度、色調(diào)、GAMMA曲線等，根據(jù)需要調(diào)整。圖像預(yù)處理：經(jīng)過掃描后的圖像還要經(jīng)過圖像預(yù)處理，如去噪聲、幾何糾 正、投影變換等。圖像預(yù)處理是在圖像分析中，對輸入圖像進(jìn)行特征抽取、分割、 匹配和識(shí)別前所進(jìn)行的處理，主要目的是消除圖像中無關(guān)的信息，恢復(fù)有用的真實(shí) 信息,增強(qiáng)有關(guān)信息的可檢測性和最大限度地簡化數(shù)

3、據(jù)，從而提高特征抽取、圖像 分割、匹配和識(shí)別的可靠性。幾何校正：由于受地圖介質(zhì)及存放條件等因素的影響，地圖的紙張容易發(fā) 生變形，或者遙感影像本身就存在著幾何變形,通過幾何校正可以在一定程度上改 善數(shù)據(jù)質(zhì)量。幾何校正最常用的方法是仿射變換法（屬于一階多項(xiàng)式變換）,可以在 X軸和Y軸方向進(jìn)行不同比例的縮放，同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移。仿射變換的特性是: 直線變換后仍為直線,平行線變換后仍為平行線，不同方向上的長度比發(fā)生變化。投影變換：當(dāng)數(shù)據(jù)源采用不同的地圖投影時(shí),需要將源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要 的地圖投影，這一過程稱為投影變換,投影變換的方法有正解變換、反解變換和數(shù) 值變換。i .正解變換。通過建立嚴(yán)密的或近似

4、的解析關(guān)系式，直接將數(shù)據(jù)由一種投影 的坐標(biāo)（x、y）變換到另一種投影的坐標(biāo)（X、Y）；反解變換。即由一種投影的坐標(biāo)反解出其地理坐標(biāo)，然后再將地理坐標(biāo)代 入另一種投影的坐標(biāo)公式中，從而實(shí)現(xiàn)由一種投影的坐標(biāo)到另一種投影的坐標(biāo)的 變換數(shù)值變換。采用插值法、有限差分法、最小二乘法、待定系數(shù)法等，實(shí)現(xiàn) 由一種投影到另一種投影的變換。數(shù)值變換是較常用的投影變換方法，常用的有 三參數(shù)法和七參數(shù)法。地理配準(zhǔn)：掃描得到的地圖數(shù)據(jù)通常不包含空間參考信息,航片和衛(wèi)片的 位置精度也往往較低，這就需要通過具有較高位置精度的控制點(diǎn)將這些數(shù)據(jù)匹配 到用戶指定的地理坐標(biāo)系中，這個(gè)過程稱為地理配準(zhǔn)。即通過建立數(shù)學(xué)函數(shù)將柵 格數(shù)

5、據(jù)集(掃描后的圖像)中各點(diǎn)的位置與標(biāo)準(zhǔn)空間參考中的已知地理坐標(biāo)點(diǎn)的 位置相連接,從而確定圖像中任一點(diǎn)的地理坐標(biāo)。地理配準(zhǔn)中控制點(diǎn)的選擇要遵 循以下原則：變換公式是n次多項(xiàng)式,則控制點(diǎn)個(gè)數(shù)最少為(n+1)(n+2)/2。應(yīng)選取圖像上易分辨且較精細(xì)的特征點(diǎn)。特征變化大的地區(qū)應(yīng)多選點(diǎn)。圖像邊緣處要盡量選點(diǎn)。盡可能滿幅、均勻地選點(diǎn)。數(shù)據(jù)分層：數(shù)據(jù)分層是當(dāng)前GIS軟件處理空間數(shù)據(jù)最基本的策略,數(shù)據(jù)分 層過程中一般應(yīng)遵循以下原則：不同類的要素分布在不同的圖層，如河流、橋梁、公路，居民地等。不同幾何形狀的要素分布在不同的圖層，如面狀地物的行政區(qū)域與點(diǎn)狀地 物的水。同種性質(zhì)、不同類別的地物分布在不同圖層，如同

6、為交通線的鐵路與公路 在不同圖層;但同種類型，不同等級的地物宜放在同一圖層，如不同等級的公路宜 置于同一圖層中，應(yīng)用中可通過子類加以區(qū)分。不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)分布在不同的圖層上。此外，不同比例尺的地圖中地物的幾何類別可能不同，如在小比例尺的行政區(qū) 劃圖中學(xué)校是一個(gè)點(diǎn)，而在大比例尺的地圖中，學(xué)校有可能是面。在分層時(shí),要充分 考慮地圖比例尺對地物表現(xiàn)形式的影響來選擇點(diǎn)、線、面類別，避免將點(diǎn)狀地物 誤當(dāng)作面狀地物數(shù)字化以致矢量化過程變得繁瑣在矢量化開始前,就應(yīng)該制訂詳 細(xì)的分層方案，一般的,矢量化過程中可以劃分較多的圖層,以便于對某一類地物 的屬性統(tǒng)一賦值，需要時(shí)可以對圖層進(jìn)行合并。圖形數(shù)據(jù)追蹤：圖形數(shù)

7、據(jù)追蹤是以柵格數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),用矢量化軟件依次對 各個(gè)圖層的地物進(jìn)行跟蹤矢量化。一般的,GIS軟件在矢量化時(shí)需先使目標(biāo)圖層處于可編輯狀態(tài),并進(jìn)行相應(yīng)的捕捉設(shè)置以便在后續(xù)圖像追蹤過程中能夠準(zhǔn)確定 位，提高數(shù)字化精度。點(diǎn)、線、面圖層矢量化的方法為：點(diǎn)的矢量化較簡單，只需將地圖上的點(diǎn)放大到合適的大小，然后在其中心處 定位即可。線的矢量化要求將線條放大到合適的寬度，按柵格圖像中線條的整體走勢 進(jìn)行矢量化,而且盡量使線條平滑，矢量化過程中通常會(huì)用到捕捉工具來提結(jié)點(diǎn)面的矢量化較為復(fù)雜，因?yàn)槊娴氖噶炕^程中要正確處理拓?fù)潢P(guān)系。面與 面之間的拓?fù)潢P(guān)系有:相鄰、相交、相離、包含等，面的矢量化過程首先要考慮空 間數(shù)據(jù)

8、采取的是簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如spaghettit結(jié)構(gòu)）還是拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后再考慮 不同面實(shí)體之間的拓?fù)潢P(guān)系。對于居民地等相離的面狀實(shí)體，無論是簡單數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)還是拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，都是沿著多邊形邊界進(jìn)行跟蹤至閉合。對于全國行政區(qū)的 省界等相鄰的面狀實(shí)體，簡單數(shù)據(jù)模型需要將公共邊界矢量化兩次,而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矢 量化的方法是將每一條線僅矢量化一次，然后通過拓?fù)涮幚順?gòu)造多邊形實(shí)體。屬性錄入：屬性數(shù)據(jù)的錄入可隨矢量化幾何數(shù)據(jù)同步進(jìn)行，也可以在處理 好幾何數(shù)據(jù)以后邊檢查圖形數(shù)據(jù)質(zhì)量邊錄入。地理配準(zhǔn)：地理配準(zhǔn)工具條介紹圖十二地理配準(zhǔn)圖示地理配準(zhǔn)的步驟：地理配準(zhǔn)一般要經(jīng)過選擇坐標(biāo)系統(tǒng)、添加控制點(diǎn)、檢查 殘差、選擇地理配準(zhǔn)方法以及進(jìn)行地理配準(zhǔn)等幾個(gè)步驟。Q 無- ArcMap 鼬昭忙）Q 無- ArcMap 鼬昭忙）遼色：L寒色：笛色：與五廉由GPS轉(zhuǎn)出生由KMI.奇圖 由wn轉(zhuǎn)出 %由棚概花出融舊書誓叫