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1、第三章 空间数据的采集与处理 3.1 3.1 概述概述 3.2 3.2 空间数据采集空间数据采集 3.3 3.3 空间数据变换空间数据变换 3.4 3.4 空间数据的编辑空间数据的编辑 3.5 3.5 数据重构数据重构 3.6 3.6 图幅拼接图幅拼接 3.7 3.7 拓扑编辑拓扑编辑 3.8 3.8 数据压缩数据压缩 3.9 3.9 数据质量评价与控制数据质量评价与控制 第三章 空间数据的采集 空间数据的采集空间数据的采集 指将非数字化形式的各种信息通过某种方法指将非数字化形式的各种信息通过某种方法 数数 字化，并经过编辑处理，变为系统可以存储管理字化，并经过编辑处理，变为系统可以存储管理
2、和和 分析的形式。分析的形式。 数字化数字化 指将传统的纸质或其它材料上的地图（模拟指将传统的纸质或其它材料上的地图（模拟 信号）信号） 转换为计算机可以识别的图形数据（数字转换为计算机可以识别的图形数据（数字 信号信号）的过程，以便进一步在计算机中进行存储的过程，以便进一步在计算机中进行存储 、 分析和输出。分析和输出。 空间数据采集的过程空间数据采集的过程 3.1 概 述 一、系统功能与数据源间的关系 二、空间数据采集与处理的基本流程 1、数据源的选择 2、采集方法的确定 3、数据的编辑与处理 4、数据质量控制与评价 5、数据入库 图6.4 空间数据采集的基本内容 键盘输入 扫描数字化成果
3、 数据交换 遥感图像处理 摄影测量 野外数据采集 地图数据 影像数据 野外实测数据 统计数据 数字数据 多媒体数据 文本数据 数据源 采集方法 3.2 空间数据采集 一、空间数据的采集 1、地图数字化方法 （1）手扶跟踪数字化 （2）扫描矢量化 图 扫描矢量化的过程 原始地图 扫 描栅格文件 栅格编辑 矢 量 化矢量文件 矢量编辑 格式转换 GIS数据库 图2 地图扫描矢量化的工作流程 2、 步骤 1）确定数字化路线 选择底图：底图的精度、要素的繁简 地图分层与分幅 2）地图预处理 减小图纸变形的影响 透边处理 选择控制点 对于非国家标准的分幅地图，应打上方格网以便精确量取 控制点的坐标 控制
4、点的数目应 4个 对控制点的选择：尽量选取点状要素或线状要素的交叉点； 并在图上呈大致均匀的分布 3）地图扫描 4）屏幕跟踪矢量化 a.准备扫描图像 b.栅格图像的配准 投影和单位的选择 输入控制点 编辑控制点 c. 新建数字化图层 d. 矢量化地图 二、属性数据的采集 1、属性数据的来源 （1）社会环境数据 （2）自然环境 （3）资源与能源 2、属性数据的分类 3、属性数据的编码 （1）属性数据编码方案的制定 （2）层次分类编码法 （3）多源分类编码法 国土基础地理信息数据分类与代码（GB/T 13923-1992） 国 土 基 础 地 理 信 息 测量控制点 水系 居民地 交通 管线和垣栅
5、 境界 地形与土质 植被 其他 平面控制点 高程控制点 其他控制点 铁路 公路 铁路和公路 主要构筑物 航运 港口 空运 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 等外公路 普通公路 专用公路 城市道路 城市快速路 城市主干道 城市次干道 城市支线 城市其他路 图3 国土基础地理信息分类体系 表表6.3 6.3 与交通与交通GISGIS相关的国家及行业标准相关的国家及行业标准 GB2260-95GB2260-95中华人民共和国行政区划代码中华人民共和国行政区划代码 GB10114-88GB10114-88县以下行政区划代码编制规则县以下行政区划代码编制规则 GB12409-90GB12
6、409-90地理格网地理格网 GB/T15660-95GB/T15660-951:51:5千、千、1:11:1万、万、1:2.51:2.5万、万、1:51:5万、万、 1:101:10万地形图要素与代码万地形图要素与代码 GB917.1-917.2GB917.1-917.2公路路线命名编号和编码规则公路路线命名编号和编码规则 JT0022-90JT0022-90公路管理养护单位代码编制规则公路管理养护单位代码编制规则 JTJ073-96JTJ073-96公路养护技术规范公路养护技术规范 GB920-89GB920-89公路路面等级与面层类型代码公路路面等级与面层类型代码 GB/T919-94G
7、B/T919-94公路等级代码公路等级代码 GB11708-89GB11708-89公路桥梁命名编号和编码规则公路桥梁命名编号和编码规则 GBJ124-88GBJ124-88道路工程术语标准道路工程术语标准 GB/T4754-94GB/T4754-94国民经济行业分类与代码国民经济行业分类与代码 河 流 6 可通航河 61 不通航河 62 常年河 611 时令河 612 消失河 613 长度500 m 611458 611图6.13 河流类型的层次分类编码方案 表2 河流编码的标准分类方案 通航情况流水季节河流长度河流宽度河流深度 通航： 1 不通航：2 常年河：1 时令河：2 消失河：3 5
8、00 m： 8 3.3 3.3 空间数据变换空间数据变换 一、几何纠正一、几何纠正 几何纠正的原因几何纠正的原因 1 1、基本坐标变换、基本坐标变换 平移平移：将图形的一部分或整体移动到平面坐标系中另外的位置将图形的一部分或整体移动到平面坐标系中另外的位置 缩放缩放：在在X X，Y Y轴方向上比例发生的变化。轴方向上比例发生的变化。 X = x + X = x + T T x x Y = y + Y = y + T T y y X = m* x X = m* x Y = n* y Y = n* y 旋转旋转：由于坐标系的旋转所引起的变化。由于坐标系的旋转所引起的变化。 X =X = Y =Y
9、= 2 2、仿射变换、仿射变换 假设：假设：XOYXOY为实际的地理坐标系为实际的地理坐标系 ， XOYXOY为显示器平面坐标系。为显示器平面坐标系。 令令 X =X = Y =Y = 2-22-2 Y =Y = X =X = 2-32-3 图图3-5 3-5 坐标变换示意图坐标变换示意图 求解方法：求解方法： 最小二乘法最小二乘法 最小二乘法： 二、地图投影及其转换 1、地图投影的基本原理 地图投影的实质：按照一定的数学法则，将地球椭球面上 的经纬网转换到平面上，建立地面点位的地理坐标（B,L ） 与地图上相对应的平面直角坐标（X,Y）之间一一对应的 函 数关系。 1）长度变形与长度比 2）
10、面积变形与面积比 3）角度变形与角度比 r 实地上的一个微分圆 a=b=rr (a) rr ab=r2 (b) a b b a a ba b ar,b=r abr (c) a a 图2.9 投影变形误差椭圆 等角投影等角投影 等积投影等积投影 任意投影任意投影 2、地图投影的分类 按地图投影的构成方法分类： （1）几何投影 按辅助投影面的类型划分： u方位投影：以平面作为投影面； u圆柱投影：以圆柱面作为投影面； u圆锥投影：以圆锥面作为投影面。 按投影面与地球自转轴间的方位关系划分 u正轴投影：投影面的中心轴与地轴重合； u横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直； u斜轴投影：投影面的中心轴与
11、地轴斜交。 按投影面与地球的位置关系划分 u割投影 u切投影 2）按投影变形性质分类 uu等角投影等角投影 uu等面积投影等面积投影 uu任意投影和等距投影任意投影和等距投影 3、常用地图投影概述 1 1）高斯）高斯克吕格投影克吕格投影 N N SS Y X X O O N N ， S 赤道赤道 图2.11 高斯投影示意图 O O 高斯投影的变形特征是：高斯投影的变形特征是： 中央经线投影后保持长度不变，没有任何变化；中央经线投影后保持长度不变，没有任何变化； 除中央经线上的长度比为除中央经线上的长度比为1 1外，其他任何点上的长度外，其他任何点上的长度 比均大于比均大于1 1； 在同一条经线
12、上，长度变形随纬度的降低而增大，在在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在 赤道处为最大；赤道处为最大； 在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且 增大速度较快。在增大速度较快。在6 6 带范围内，长度最大变形不超过带范围内，长度最大变形不超过 0.14%0.14%。 投影属于等角性质，故没有角度变形，面积比为长度投影属于等角性质，故没有角度变形，面积比为长度 比的平方。比的平方。 长度比的等变形线平行于中央子午线。长度比的等变形线平行于中央子午线。 061266 7278849096102108114120126132138 3969
13、7581879399105111117123129135 12131415161718192122232021 2527293 1 3 3 3 5 3 7 3 9 4 3 4 5 4 1 123 n n 图2.13 高斯投影的分带 2 2）墨卡托）墨卡托( (MercatorMercator) )投影投影 3 3）横轴墨卡托投影）横轴墨卡托投影- -（UTMUTM） 4 4）兰勃特等角投影）兰勃特等角投影(Lambert Conformal (Lambert Conformal Conic)Conic) 5 5）阿尔伯斯投影）阿尔伯斯投影 地图类型地图类型所用投影所用投影主要技术参数主要技术参
14、数 中国全图中国全图 斜轴等面积方位投影斜轴等面积方位投影 斜轴等角方位投影斜轴等角方位投影 投影中心：投影中心： j=2730=+105j=2730=+105；或；或 j=3030=+105j=3030=+105；或；或 j=3500=+105j=3500=+105 中国全图中国全图 （南海诸岛做插曲图）（南海诸岛做插曲图） 下轴等面积割圆锥投影下轴等面积割圆锥投影 （Lambert Lambert 投影）投影） 标准纬线：标准纬线： j1=2500j1=2500；j2=4700j2=4700 中国分省（区）地图中国分省（区）地图 （海南省除外）（海南省除外） 正轴等角割圆锥投影正轴等角割圆
15、锥投影 正轴等面积割圆锥投影正轴等面积割圆锥投影 各省（区）图分别采用各省（区）图分别采用 各自标准纬线各自标准纬线 中国分省（区）地图中国分省（区）地图 （海南省）（海南省） 正轴等角圆柱投影正轴等角圆柱投影 国家基本比例尺国家基本比例尺 地形图系列地形图系列 1:1001:100万万 正轴等角割圆锥投影正轴等角割圆锥投影 按国际统一按国际统一4646分幅，分幅， 标准纬线：标准纬线：j1js+35j1js+35 j2jn+35j2jn+35 国家基本比例尺地形图国家基本比例尺地形图 系列系列1:51:5万万1:501:50万万 高斯一克吕格投影（高斯一克吕格投影（66分带）分带） 投影带号（投影带号（N N）：）：13132323 中央经线：中央经线：0=(N6-3)0=(N6-3) 国家基本比例尺地形图国家基本比例尺地形图 系列系列1:50001:50001:2.51:2.5万万 高斯一克吕格投影（高斯一克吕格投影（33分带）分带） 投影带号（投影带号（N N）：）：24244646 中央经线：中央
