实验二 数据采集与处理

《实验二 数据采集与处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验二 数据采集与处理（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、实验二 数据采集与处理一、实验内容（1）数字化操作（2）投影与坐标系设置二、实验目的（1）通过实践，掌握采集数据的主要过程。（2）通过操作，掌握 ArcView 的 Shape 文件格式如何通过其自身的实用工具创建，以及投影、坐标等设置。三、实验指导（一）构建数据库实验内容：利用 ArcView 构建 GIS 数据库。实验目的：通过实验，进一步了解 GIS 与一般数据库和图形软件的区别和联系。实验数据：使用现有的数据（包括电子数据和非电子数据） ，创建新的数据（可以由卫星影像、GPS 数据或纸质地图创建新的 GIS 数据）实验过程：构建数据库的步骤如下。（1）ArcView GIS 建库 打开

2、 ArcView GIS 软件，选择“View（视图）New Theme(新专题)”命令，弹出“New Themw（新专题） ”对话框，对专题特征“点、线和面”进行选择。如在图 2.1 中，选择“point（点） ”为特征创建专题，单击 OK（确认）按钮。保存“Shape 格式”的文件名（File Name）后，就可利用工具栏中的 “Draw Point（画点） ”作图（如图 2.2 所示） ，在图 2.2 中的点与属性表信息通过 ID 关联。若需要记录更多有关“点”的属性信息，可通过添加表格字段完成。 选择菜单中“Edit (编辑) Add Filed (加字段)”命令，进入 “Field

3、Definition（字段定义） ”对话框（如图 2.3 所示） ，字段定义通常包括数据宽度、类型、小数位数。宽度指为每一字段预留的位数，应满足数据中最大的或最长的字符串，符号与小数点所占位数也应包括在内。数据类型必须是 GIS 软件包所允许的类型，可以是数值型或字符型。小数的位数是实数数据类型定义的一部分。图 2.1 选择特征创建专题图 2.2 点与属性表关联示意图 2.3 Field Definition（字段定义）对话框提示 1：属性数据输入主要有键盘输入或从其他数据库系统导入属性数据（多数 GIS 软件包可以从数据库服务器，如 Oracle/Access/Sybase/Informix

4、 导入 dBASE 和 ASC文件）。具体操作可见实验三数据格式转换等。提示 2：属性数据的输入与编辑，一般在属性数据 处理模块中进行。但为了建立属性描述数据与几何图形的联系，通常需要在 图形编辑系统中 设计属性数据的编辑功能，主要是将一个实体的属性数据连接到相应的几何目标上，亦可在数字化及建立 图形拓扑关系的同时或之后， 对照一个几何目 标直接输入属性数据。提示 3：属性数据校核包括两个部分。第一部分是确保属性数据与空间数据正确关联（注意：标识码 ID 应该是唯一的，不含空值）；第二部分是 检查属性数据的准确性（注意：数据校核是很难的，因 为数据不准确性可能归结于很多因素，如 观察错误、数据

5、过时和数据输入错误）。检查数据的输入错误主要有两种方法：第一种是把属性数据打印出来进行人工校对，这与用校核图来检查空间数据准确性相似，第二种是编 写计算机程序来检查数据准确性。请验证。提示 4：凡是功能较强的图形编辑软件都可提供删除、修改、复制属性等功能。（2）数字化对于空间数据输入或编辑或更新现有地图等的数字化主要有：屏幕数字化、手扶跟踪数字化和扫描数字化等。数字化的主要步骤为：确定几个控制点；记录要素的位置。若用扫描件，需要先矢量化，才能完成数字化过程。即：对已扫描的文件需要跟踪描绘再把它转回到矢量格式。矢量化是将“栅格线”转化为“矢量线”的过程，这个过程称为“跟踪描绘” 。主要有三个步骤

6、：线的细化；线的提取；拓扑关系的重建。数字化产生的错误（如图 2.4 所示）主要有定位和拓扑错误两种。基于拓扑的 GIS 软件包（如：ArcGIS、Arc/Info 、AutoCAD、MGE、ILWIS 和 SPANS 等） ，能发现和显示拓扑错误，并具有轻松消除拓扑错误的功能。非拓扑的 GIS 软件包虽不能发现拓扑错误和建立拓扑关系，但可用于地图要素的数字化和编辑（如 ArcView 和 MapInfo） ，请实验。图 2.4 数据错误示意图对图形数据的编辑是通过向系统发布编辑命令(多数是窗口菜单)用光标激活来完成的。编辑命令主要有增加数据、删除数据和修改数据 3 类。编辑的对象是点元、线元

7、、面元及目标，编辑工作主要利用 GIS 的图形编辑功能（如表 2.1 所示）来完成。表 2.1 GIS 的图形编辑功能点编辑 线编辑 面编辑 目标编辑删除移动复制旋转追加水平对齐垂直对齐删除移动复制追加旋转（改向）剪断光滑求平行线弧段加点弧段删点弧段移动删除弧段移动弧段插入弧段剪断弧段删除目标旋转目标复制目标移动目标放大目标缩小目标开窗口提示 5：数字化是将数据由模拟格式转化成数字格式的过程，需要数字化仪来完成。使用数字化 仪进行的数字化通常也称为手扶跟踪数字化。数字化 仪有一个内置的电子网，用来感知游标的位置。操作者只要将游标的十字丝对准测量点后点击游标的按钮即可将点的 x,y 坐标传送到与

8、之相连的计算机。大尺寸的数字化仪的绝对精度通常可达 0.001in（1in=2.54cm）。GIS 软件包通常含有内置的用于手扶跟踪数字化的数字化模块。基于拓扑的 GIS 软件包具有使数字化的地图建立拓扑关系的功能，具体参阅相关软件说明。提示 6：点要素的数字化使每个点只需点击一下便可记录它的位置，线和面要素的数字化可以分点模式或流模式。在点模式中，操作者选择点进行数字化；在流模式中，按预设的时间间隔或距离间隔进行线的数字化，例如以每隔 0.01in 的间隔进行线的自动数字化。大多数 GIS 用户更喜欢用点模式，因为用点模式比用流模式建立的数据文件小，并且以直线 分段来数字化简单的线要素效率更

9、高。线或多边形要素的数字化可以分为分离模式或连续模式。在分离模式中，操作者要注意遵循弧段-节点的拓扑关系。线段会合或相交处的点作为节点数字化。在 连续模式又称 为未结构化数字化中，操作者在 对长 且连续线条数字化时，GIS 软件包在数字化过程中会自动建立弧段-节 点关系。提示 7：扫描是将模拟地图转化为扫描文件的数字化方法， 扫描仪是将模拟地图转换为栅格格式的扫描图像文件。地图通常被 扫描为黑白地图 ：黑线代表地图要素，白色区域表示背景。源地图可以是纸质地图或聚酯薄膜地图，墨绘的或 铅笔绘的。 扫 描将地图转换成栅格格式的二值扫 描文件，每个像元值为 1（地图要素）或为 0（背景）。地图 要素

10、在扫描文件上表 现为一系列像元相连成的栅格线。像元的大小取决于 扫描的分辨率，一般设为每英寸 300 或 400 个点（dpi）代表源地图上一条细墨线的栅格线可能有 57 个像元宽。提示 8：ArcView 的 Shape 文件格式可以通 过其自身的实用工具创建或由其他数据 转换。章提示 9：多数情况下扫描比手扶跟踪数字化更好，因 为扫描通过机器和计算机运算来做大部分工作， 这样避免了由于疲劳或粗心引起的人为错误。但在实际应用时多用屏幕跟踪矢量化。（3）数据编辑 对扫描得到的图像需要进行纠正。主要是建立要纠正的图像与标准的地形图或地形图的理论数值或纠正过的正射影像之间的变换关系，消除各类图形的

11、变形误差。提示 10：目前，主要的 变换函数包括仿射 变换、双 线性变换、平方变换、双平方变换、立方 变换、四阶多项式变换等，具体采用哪一种，则要根据纠正图像的变形情况、所在区域的地理特征及所选点数来决定。 对地形图的纠正，一般采用四点纠正法或逐网格纠正法。四点纠正法，一般是根据选定的数学变换函数，输入需纠正地形图的图幅行、列号，地形图的比例尺，图幅名称等，生成标准图廓，分别采集四个图廓控制点坐标来完成。逐网格纠正法，是在四点纠正法不能满足精度要求的情况下采用的。这种方法和四点纠正法的不同点就在于采样点数目的不同，它是逐方里网进行的，即对每一个方里网，都要采点。提示 11：经纬网（Gratic

12、ule ）是代表地图上经度和纬度的线型或定位点（Tic Mark）集合；方里网（Measured Grid）是显示地图上线性距离单位的 线型或定位点集合，方里网是由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网，其中每隔整公里绘出坐 标纵线和坐标横线,所以称之为方里网。具体采点时，一般要先采源点（需纠正的地形图），后采目 标点（标准 图廓），先采 图廓点和控制点，后采方里网点。 对遥感影像的纠正，一般选用和遥感影像比例尺相近的地形图或正射影像图作为变换标准，然后，选用合适的变换函数，分别在要纠正的遥感影像和标准地形图或正射影像图上采集同名地物点。提示 12：具体采点时，要先采源点（影像），后采目标

13、点（地形图）。 选点时，要注意 选点的均匀分布，点不能太多。如果在选点时 没有注意点位的分布或点太多，这样不但不能保证 精度，反而会使影像产生变形。另外，选点时，点位 应选 由人工建筑构成的并且不会移 动的地物点，如河流或道路交叉点、桥梁等，尽量不要 选河床易变动的河流交叉点，以免点的移位影响配准精度。属性数据的更正，一般在属性数据库编辑中进行。（二）屏幕跟踪矢量化实验内容：屏幕跟踪矢量化实验目的：通过实验，了解数字化的含义和操作步骤所需数据： Data2 目录下的 FUZHOU.jpg 图像，一幅扫描的福州市旅游图，作为矢量化的底图。实验过程:屏幕跟踪矢量化的步骤如下。（1）准备扫描图像 选

14、择要数字化的地图，识别该图的投影和坐标系统，在图上选取至少四个控制点，并获取其实际地理坐标。 将地图扫描成 MapInfo 可识别的栅格图像格式保存。提示 13：如果没有现成的坐标系统，也可以在图上建立自己的坐标系统（一般用笛卡尔坐标系）并读取相应的控制点的坐标。（2）栅格图像配准 在 MapInfo 中打开图像文件。选择“文件（File）打开表（Open Table） ”，以“表的方式”打开栅格图像文件，单击“打开”按钮，如图 2.5 所示。图 2.5 以表的方式打开栅格图像如果是第一次打开该图像，MapInfo 会提示你是否配准（Register） ，见图 2.6（a） 。请单击“配准”按

15、钮，然后进入“图象配准”对话框，如图见 2.6（b）所示。图 2.6（a）图象配准（1）图 2.6（b）图象配准（2）提示 14：用 MapInfo 数字化地图时，首先必须设定投影方式，这样才能考虑到该地图的变形，并保持地图要素之间正确的空间关系。需要注意的是，在数字化开始之后不能再改变投影方式，因此要确保正确地设置投影。在图像配准 时就要注意。 选择投影类型在“图像配准”对话框中，单击“投影（Projection） ”按钮。通常选择纸张地图图例中指定的地图投影，本案例采用的是以地理坐标经、纬度投影的福州市交通旅游图，图中网格交点坐标可根据经、纬度值获取，如图 2.7 所示。在“选择投影”对话

16、框中，单击“确定”按钮，完成选择投影。图 2.7 地图投影的选择 设定坐标系使用的地图单位。例如，经、纬度投影中的地图将以度为单位显示地图坐标。在”图象配准”对话框中，单击“单位”按钮，出现如图 2.8 所示的“单位”对话框，地图单位选择“度” ，再单击“确定”按钮。图 2.8 地图单位的选择提示 15：如果没有该地图的坐标系统，那么需要把该地图数字化为非地球地图（Non_earth Map），这意味着该图象上的点只是彼此有关，而与地球上的点无关，这时可以使用其他地图单位（米、英里等）。 输入控制点。具体操作是在图象配准对话框的图象上选择一点并单击鼠标，然后在弹出的“增加控制点（Add Control Point） ”对话框中输入该点对应的实际坐标值，如图 2.9 和图 2.10 所示。提示 16：在配准栅格图像对话框中可以增加控制点、修改控制点的坐标并且删除控制点。 输入 4 个控制点（如：Pt 1,Pt 2,Pt 3 和 Pt 4）时应注意，其中任