《3 空间数据获取.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3 空间数据获取.ppt（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、GIS原理与应用 空间数据获取 空间数据是GIS的血液 实际上整个GIS都是围绕空间数据的采集 加工 组织 存储 分析 可视化这几个方面展开的空间数据的获取手段 生产工艺 数据质量都会直接影响到GIS的成本 效率和应用潜力数据采集方法有野外数据采集 平板仪 经纬仪 全站仪 GPS等 手工数据输入法 各种调查统计数据 宗地信息等 地图数字化 手扶跟踪 扫描数字化等 摄影测量与遥感其它系统的数据转换 公共的数据接口与转换标准 GIS数据采集的方法是根据已有的数据源形式 现有设备条件 人和财力状况来选定本讲主要介绍空间数据源及其获取方法 空间数据质量问题 空间数据概述野外数据采集地图数字化摄影测量遥
2、感图像处理属性数据获取空间数据转换空间数据质量本讲重点与思考题 本讲内容 空间数据的内容空间数据的基本特征空间数据测量的尺度和精度数据来源 空间数据概述 GIS数据可以概括为五类数字线划图 DLG DigitalLineGraph 数字正射影像 DOM DigitalOrthographMap 数字高程模型 DEM DigitalElevationModel 数字栅格地图 DRG DigitalRasterGraph 地物的属性数据 Attribute 空间数据的元数据 Metadata D产品 空间数据的内容 1 数字线划图 DLG DLG是现有地形图上基础地理要素的矢量数据集 用点 线 面
3、坐标来描述地理要素的位置和形状 且保存地理要素间空间关系和相关的属性信息特点 基于实体的数据拓扑关系复杂用抽象图形 符号 颜色 宽度 表达空间实体 DLG数据 1 5万DLG数据 等高线 2 数字正射影像图 DOG DOG是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片 遥感影像 经过象元进行纠正 再按影像镶嵌 根据图幅范围剪裁生成的影像数据特点 基于场 栅格 表示的模型直观而详细记录地表自然现象数据源丰富生产效率高 不同比例尺数字正射影像图 DOM 实例 3 数字高程模型 DEM DEM是在高斯投影平面上规则格网点或三角网点平面坐标 x y 及其高程 z 的数据集用来表示地表的高程信息特点 D
4、EM的水平间隔可随地貌类型不同而改变根据不同的高程精度 可分为不同等级产品目前可以由数字摄影测量的方法全自动采集集得到也可以有野外测量或地图扫描数字化 经过内插处理得到 DEM DEM 1 25万DLG 等高线 4 数字栅格地形图 DRG DRG是纸质地形图的数字化产品 每幅图经扫描 纠正 图像处理及数据压缩处理后 形成在内容 几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件特点 DRG是栅格图像表面和线划图 DLG 一致 但实质不同通常作为某种信息系统背景使用 如电力信息系统重点在电力线 可以用DRG做背景生产速度快 DRG数据 DRG 1 25万DLG 等高线 5 地物的属性数据对描述空间实体的
5、数量 质量 等级等特征的数据包含两层含义是什么 即它属于那一类地物实体特征的详细描述信息 如 公路的描述信息包括公路名称 等级 宽度 路面材料 车道数 建设年代 路面状况等属性数据往往以表格的形式存在 但可以以可视化方式描述属性数据 如道路宽度 颜色可以反映道路的不同等级 饼图反映不同属性值之间的比例属性数据的数据采集工作量往往很大 如地籍信息系统中的宗地描述数据 数据内容与相应设备 空间数据的特征 空间特征是GIS所独有的数据类型在地理坐标框架下 刻画空间对象的位置 形状和大小等几何特征表示方法 绝对描述 坐标 直角坐标 经纬度 相对描述 空间拓扑关系 邻接 连接 方位 专题特征除空间特征
6、时间特征外的其它特征 如地形坡度 坡向 某地的年降雨量 土壤的酸碱度 土地覆盖类型 人口密度 交通流量 空气污染程度等专题特征用于制作专题图或专题信息系统 时间特征空间数据总是在特定的时间或时间段内采集得到或计算得到的当数据考虑时间特征时就成为时态数据 如地籍数据就具有非常明显的时间特征城镇规划前后的地表信息发生变化GIS建设应该考虑数据更新问题海量特征包含空间和属性数据包含不同来源 不同类型 关系复杂的数据和其它信息系统相比 GIS的数据是海量的 空间对象描述包括两个方面 定性和定量描述定性描述对空间对象的鉴别 分类和命名主要表现在属性方面 例如分类代码 土地利用类型 植被类型等 数值类型
7、以一定的数值作为类型标识 不代表对象量化程度不同应用领域的空间对象描述详细程度不同土地利用类型分类 基础地理信息代码的详细程度随空间数据库比例尺的不同而异 空间数据测量的尺度和精度 定量描述包括空间对象的图形 属性两个方面图形 指空间坐标测量的尺度取决于采样点的取舍和测量坐标的精度比例尺决定空间数据的密度 坐标精度或影像数据的分辨率 例如公路在大比例尺中看成是面状地物 坐标精确到厘米在小比例中视为线 坐标精确到分米或米属性 指属性项的量化值 如土壤的酸碱度 某职工的工资 统计调查数据空间对象测量尺度和精度的原则计算机输出的地图满足同等比例尺地图的精度要求 数据来源 1 GIS数据来源 1 基础
8、制图数据 包括地形数据和人文景观数据 2 自然资源数据 描述自然资源性质 分布的数据 3 调查统计数据 统计部门经过调查分析所得到的各种统计数据 4 数字高程数据 关于地表位置布局的高程测量数据 5 法律文档数据 6 已有系统数据 GIS空间数据 基础地图存储介质 现势性 投影转换 多媒体辅助GIS空间分析和查询 遥感 航空影象和数据分辨率 变形规律 纠正 解译特征 地面测量 其它系统的数字形式数据 调查统计数据与法律文档数据 2 GIS数据来源分类 1 平板仪 经纬仪 测量采用平板仪或经纬仪到野外进行测量是最传统的野外测量方法 仪器成本低产品是纸质 模拟 地形图 即非数字形式野外劳动强度大
9、工作效率不高 图形描绘质量因人而异要转换成数字形式必须采用数字化的方式进行 野外数据采集 平板仪测量 2 全站仪测量是电子经纬仪和测距仪的集成 得到数字形式的方位角 距离或三维坐标作业灵活 精度高作业形式全站仪 与电子手簿 野外采集数据点 绘草图 室内进行数据导入 图形编辑电子平板 是平板仪的电子形式 野外即测即所得 可以及时了解测绘的正确与否 3 GPS测量GPS的基本概念全球定位系统 GPS 有美国海军于1973年开始实施 并于20世纪90年代开始使用由三部分组成 空间部分 控制部分和用户部分空间部分 包括卫星和在佛罗里达州Canaeral海岬携载卫星升空的德而塔火箭 卫星系统24颗卫星组
10、成 高度为20183KM 分布在6个轨道面上 轨道面之间的夹角为60度 并且与赤道面的交角为55度 以保证可以覆盖极地地区 控制部分 包括位于科罗拉多州科罗拉多泉的猎鹰空军基地的主控制站 和位于猎鹰空军基地 太平洋上的夏威夷 阿松森岛 印度洋上的DiegoGarcia环礁 以及在南太平洋上的夸贾林环礁的监测站网 这些站网的任务是监测GPS卫星 控制部分预报每颗GPS卫星轨道和原子钟的工作状态 并上行到GPS卫星 再传输到用户的GPS接收机用户部分 包括军事人员和民间用户接收GPS信号的设备 GPS工作原理接收机测量由不同卫星 A B C 所发信号到达接收机的时间 将该时间与发射信号中包含的发射
11、时间相比较 来计算接收机与这几颗卫星之间的距离 由于卫星的位置 在空间坐标系中的坐标 已知 通过三维空间后方交会方法 接收机可以计算出自身所在位置的经纬度和高度 GPS定位原理图 定位方式单点定位 精度不高的手持式GPS接收机单点定位精度2天 采用事后的特殊数据处理方法 精度可达毫米级差分定位 实时动态差分 RTDGPS 精度可达厘米级 后处理动态差分精度可达毫米级 GPS的特点具有全天候 高精度和自动测量的特点 可以在全球任何地方和任何天气条件下 为使用者提供位置 速度 以及时间的准确信息GPS的主要用途包括陆地应用 车辆导航 大气物理观测 变形监测 地壳运动监测 市政规划控制与地形测绘等海
12、洋应用 远洋船航线设定与监测 船只实时调度与导航 海洋救援 海平面升降监测等航空航天应用 飞机导航 航空遥感姿态控制 低轨卫星定轨 导弹制导 航空救援和载人航天器防护探测等 返回 地图数字化 将纸质地形图转化为数字化地形图的过程称地图数字化特点 简单 效率高 但精度低作业形式 手扶跟踪数字化 扫描数字化 1 手扶踪数字化手扶跟踪数字化方法使用的仪器是数字化仪关键是图板定向 建立图板上地图的图廓点 控制点 坐标 x y 与相应点大地坐标 X Y 的对应关系数字化仪的工作方式有 点方式 流方式两种点方式 按一下键 就将十字丝交点的坐标送入计算机 流方式 按特定的时间间隔或距离间隔 连续向计算机发送
13、十字丝交点的坐标手扶跟踪数字化缺点 几何精度较低 速度较慢 且劳动强度大 易疲劳 2 扫描数字化扫描数字化方法使用的仪器是扫描仪 它的作用是 将纸质地图转换成数字栅格图象关键是图形定向 原理与手扶跟踪数字化相同 但为了处理图纸不同格网内变形不一致的情况 可以采取求解每个格网定向参数的方法特点是 自动化程度较高 精度受扫描仪分辨率的限制 劳动强度小工作方式有交互式矢量化 用鼠标引导后 软件自动跟踪 或用鼠标扑捉图像特征点逐点采集自动矢量化 不需要引导 软件自动跟踪 但对扫描图形的质量要求过高 不能有断线 毛刺 扫描数字化界面 1 扫描数字化界面 2 3 数字化编辑处理任务 改正数字化过程中的错误
14、或误差维护采集对象拓扑关系的一致性 包括逻辑 几何 进行图幅接边 数字化误差常见误差类型 图幅接边误差 返回 摄影测量 1 摄影测量学 Photogrammetry 概念 对研究的对象进行摄影 根据所获得的构像信息 从几何方面和物理方面加以分析研究 从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科研究内容获取被研究物体的影像单张或多张像片处理的理论 方法 设备和技术如何用图形 图像或数字形式将所测得的成果表示出来任务测制各种比例尺的地形图建立地形数据库 为各种GIS和LIS提供基础数据 2 摄影测量分类 按处理技术手段 模拟摄影测量 利用模拟仪器完成摄影测量工作 制作模拟地形图解析摄影测量 利用解析
15、仪器 精密立体测图仪 完成摄影测量工作 生产数字线划图 数字高程模型数字摄影测量 利用计算机完成摄影测量工作 输出结果也是数字线划图 数字高程模型 以及数字正射影像 3 摄影测量处理流程 航空摄影测量 大比例尺航空像片 航测照片与测绘等高线的叠合 航空摄影测量照片 返回 1 遥感 RemoteSensing 的定义从广义上说 泛指一切无接触的远距离探测 包括对电磁场 力场 机械波 声波 地震波 等的探测从狭义上说 遥感是借助对电磁波敏感的仪器 从远处 不与探测目标相接触 记录目标物对电磁波的辐射 反射 散射等信息 通过分析 揭示出目标物的特征性质及其变化的综合性探测技术 遥感图像处理 2 遥感
16、分类根据运载工具不同 遥感可分为 航天遥感 航空遥感 近地遥感 地面遥感根据辐射源不同 遥感方式又可分为 主动式和被动式遥感按电磁波的波谱范围 遥感可分为 紫外遥感 可见光遥感 红外遥感 微波遥感 多谱段遥感按应用领域或专题 遥感还可分为 环境遥感 大气遥感 资源遥感 海洋遥感 地质遥感 农业遥感 林业遥感等 航空 航天遥感示意图 3 遥感技术系统由遥感平台 遥感器 信息传输接收装置以及数字或图像处理设备等及其技术组成 4 遥感技术优势 视域广阔 监测范围最大可覆盖整个地球 可瞬时成像 实时传输 快速处理 有助于迅速获取信息和实施动态监测 遥感影像形象逼真 信息丰富 可进行定性 定量分析和量测 可利用不同目标物对不同波段电磁波的穿透或反射特性来认识目标物 加宽了人眼所能观测的光谱范围 从可见光到紫外和红外波段 多光谱卫星传感器获得的全球天然彩色图像 5 遥感数据类型 主要 目前 已有美国 法国 日本 硬度等国发射了陆地卫星 我过已发射了国土资源普查卫星 与巴西合作美国陆地卫星 Landsat 1972 7 23 1975 1 22 1978 3 5简称Landsat 1 2 3号MSS
