空间数据采集实验报告

1、实验三、空间数据采集实验目的：通过学习空间数据采集，首先我们了解空间数据采集是指将遥感 影像、纸质地图、外业观测数据等不同来源的数据进行处理，使之成为GIS软件能够识别和分析的形式，这往往是构建一个具体的GIS系统的第 一步。随着测绘技术的进步，尽管遥感和全数字化测量的数据成果已经是数字形 式，但这些数据还需要进一步处理才能被GIS系统使用。实验内容：首先学习矢量化的步骤，对其进行详细分解为扫描、图像处理、 地理配准、数据分层、图形数据追踪以及属性录入；然后是地理配准问题，先是 地理配准工具条介绍，其次地理配准的步骤。实验过程：矢量化的步骤：扫描:扫描是纸质地图矢量化的第一步，它将纸质地图转化

2、为计算机可以识 别的数字形式，扫描时需要设定的相关参数如下：扫描模式。地形图扫描一般采用二值扫描或灰度扫描，黑白航片或卫片采 用灰度扫描，彩色航片或卫片采用彩色扫描。一般情况是将图像进行彩色扫描，然 后进行二值化处理。扫描分辨率。根据扫描要求,地形图扫描一般采用300dpi或更高的分辨率亮度、对比度、色调、GAMMA曲线等，根据需要调整。图像预处理：经过扫描后的图像还要经过图像预处理，如去噪声、几何纠 正、投影变换等。图像预处理是在图像分析中，对输入图像进行特征抽取、分割、 匹配和识别前所进行的处理，主要目的是消除图像中无关的信息，恢复有用的真实 信息,增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数

3、据，从而提高特征抽取、图像 分割、匹配和识别的可靠性。几何校正：由于受地图介质及存放条件等因素的影响，地图的纸张容易发 生变形，或者遥感影像本身就存在着几何变形,通过几何校正可以在一定程度上改 善数据质量。几何校正最常用的方法是仿射变换法（属于一阶多项式变换）,可以在 X轴和Y轴方向进行不同比例的缩放，同时进行旋转和平移。仿射变换的特性是: 直线变换后仍为直线,平行线变换后仍为平行线，不同方向上的长度比发生变化。投影变换：当数据源采用不同的地图投影时,需要将源数据转换为所需要 的地图投影，这一过程称为投影变换,投影变换的方法有正解变换、反解变换和数 值变换。i .正解变换。通过建立严密的或近似

4、的解析关系式，直接将数据由一种投影 的坐标（x、y）变换到另一种投影的坐标（X、Y）；反解变换。即由一种投影的坐标反解出其地理坐标，然后再将地理坐标代 入另一种投影的坐标公式中，从而实现由一种投影的坐标到另一种投影的坐标的 变换数值变换。采用插值法、有限差分法、最小二乘法、待定系数法等，实现 由一种投影到另一种投影的变换。数值变换是较常用的投影变换方法，常用的有 三参数法和七参数法。地理配准：扫描得到的地图数据通常不包含空间参考信息,航片和卫片的 位置精度也往往较低，这就需要通过具有较高位置精度的控制点将这些数据匹配 到用户指定的地理坐标系中，这个过程称为地理配准。即通过建立数学函数将栅 格数

5、据集(扫描后的图像)中各点的位置与标准空间参考中的已知地理坐标点的 位置相连接,从而确定图像中任一点的地理坐标。地理配准中控制点的选择要遵 循以下原则：变换公式是n次多项式,则控制点个数最少为(n+1)(n+2)/2。应选取图像上易分辨且较精细的特征点。特征变化大的地区应多选点。图像边缘处要尽量选点。尽可能满幅、均匀地选点。数据分层：数据分层是当前GIS软件处理空间数据最基本的策略,数据分 层过程中一般应遵循以下原则：不同类的要素分布在不同的图层，如河流、桥梁、公路，居民地等。不同几何形状的要素分布在不同的图层，如面状地物的行政区域与点状地 物的水。同种性质、不同类别的地物分布在不同图层，如同

6、为交通线的铁路与公路 在不同图层;但同种类型，不同等级的地物宜放在同一图层，如不同等级的公路宜 置于同一图层中，应用中可通过子类加以区分。不同时间段的数据分布在不同的图层上。此外，不同比例尺的地图中地物的几何类别可能不同，如在小比例尺的行政区 划图中学校是一个点，而在大比例尺的地图中，学校有可能是面。在分层时,要充分 考虑地图比例尺对地物表现形式的影响来选择点、线、面类别，避免将点状地物 误当作面状地物数字化以致矢量化过程变得繁琐在矢量化开始前,就应该制订详 细的分层方案，一般的,矢量化过程中可以划分较多的图层,以便于对某一类地物 的属性统一赋值，需要时可以对图层进行合并。图形数据追踪：图形数

7、据追踪是以栅格数据为基础,用矢量化软件依次对 各个图层的地物进行跟踪矢量化。一般的,GIS软件在矢量化时需先使目标图层处于可编辑状态,并进行相应的捕捉设置以便在后续图像追踪过程中能够准确定 位，提高数字化精度。点、线、面图层矢量化的方法为：点的矢量化较简单，只需将地图上的点放大到合适的大小，然后在其中心处 定位即可。线的矢量化要求将线条放大到合适的宽度，按栅格图像中线条的整体走势 进行矢量化,而且尽量使线条平滑，矢量化过程中通常会用到捕捉工具来提结点面的矢量化较为复杂，因为面的矢量化过程中要正确处理拓扑关系。面与 面之间的拓扑关系有:相邻、相交、相离、包含等，面的矢量化过程首先要考虑空 间数据

8、采取的是简单数据结构（如spaghettit结构）还是拓扑数据结构，然后再考虑 不同面实体之间的拓扑关系。对于居民地等相离的面状实体，无论是简单数据结 构还是拓扑数据结构，都是沿着多边形边界进行跟踪至闭合。对于全国行政区的 省界等相邻的面状实体，简单数据模型需要将公共边界矢量化两次,而拓扑结构矢 量化的方法是将每一条线仅矢量化一次，然后通过拓扑处理构造多边形实体。属性录入：属性数据的录入可随矢量化几何数据同步进行，也可以在处理 好几何数据以后边检查图形数据质量边录入。地理配准：地理配准工具条介绍图十二地理配准图示地理配准的步骤：地理配准一般要经过选择坐标系统、添加控制点、检查 残差、选择地理配准方法以及进行地理配准等几个步骤。Q 无- ArcMap 鼬昭忙）Q 无- ArcMap 鼬昭忙）辽色：L寒色：笛色：与五廉由GPS转出生由KMI.奇图 由wn转出 %由棚概花出融旧书誓叫