数据的来源输入和维护

2020年1月24日星期五数据获取、输入和维护2020年1月24日星期五数据类型采集、输入的基本途径空间数据野外测量，摄影测量，遥感，纸质地图数字化，已有资料利用属性数据遥感判读，现场观测，社会经济调查与统计，已有资料利用2020年1月24日星期五空间数据——野外实地测量野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘系统特点：精度高、效率较低适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新2020年1月24日星期五卫星定位系统在太空轨道上运行的人造卫星发射无线电波，被接收器收到。如果能测出电波发出的时间、收到的时间，就可利用时间差（电磁波的传送速度）计算出接收器和卫星之间的（相对）距离，再靠控制点转换成实际距离。从理论上说，接收器能同时收到三颗卫星的信号，就可以确定自己的三维坐标。为了保证精度，卫星上必须有高分辨率的原子钟，但是接收器只能使用石英钟，为了纠正误差，还要接收第四颗卫星的信号。多于四颗，或者多次重复观测，可以提高精度。如果有固定基站配合观测，很大程度上可以代替传统的测量控制网。有了卫星定位系统，接收器可以实时、连续获得自己在地表上的位置，包括经度、纬度、高程。全天候、高移动性、大范围是卫星定位系统的主要特色，电磁波受山体、高层建筑遮挡是主要局限。卫星定位系统在城市规划相关领域的应用地形、建设工程、地籍、房产的常规测量。利用差分原理、借助基站，测量精度达到房地产登记的要求。车辆、船舶、飞机、航天器的导航、跟踪，位置监控。（如：交通调查，车辆调度）。协助遥感影像的几何纠正，不同影像图的相互匹配。（如：航空遥感的飞机位置利用卫星定位）。野外重要设施的几何变化的监测。（如：堤坝、桥梁、山体的变形监测，隧道内收不到信号）。2020年1月24日星期五卫星定位系统的发展1970年代，美国从军事需要开始研制卫星定位系统，取名为全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS），因此GPS已成为卫星定位系统的代名词。GPS已推向民用，在世界范围内获得了巨大的商业利益。为了军事需要，GPS中加入了干扰信号，人为降低民用接收器的精度，由此也引起许多科学家、工程师研制各种技术，减弱、消除干扰信号带来的误差（如：建立地面基站）。目前俄罗斯研制的卫星定位系统（格拉纳兹）已开始实用，还没有向民用开放，精度比GPS低，抗干扰性较好。欧盟为主（伽利略），中国等非欧盟国家参与的卫星定位系统开始做局部试验，计划在2012年向民用开放，目前进展较慢。对中国开放有限。中国自己研制的北斗导航卫星，进入试验阶段，过若干年进入民用。2020年1月24日星期五航空摄影测量航空摄影测量分外业、内业二个阶段。外业是利用飞机对地拍摄像片，内业主要是在像片中采集点位、几何校正、分类，根据像片获得矢量地理要素。航空摄影的外业已大量采用数字成像，内业采用基于计算机的数字解析测图，由经过训练的技术员操作，佩带专门的眼镜，靠计算机在航空像片上采集点位，纠正后产生数字化的矢量图形。航空摄影测量除了生产普通矢量地形图，还可以将像片处理成数字化（栅格型）的正射影像图，建立数字高程模型，还可针对城市内部建筑物、建筑群建立矢量的三维立体模型。在地形测量领域，摄影测量适合的比例尺为1:1000～1:100000。2020年1月24日星期五航空摄影测量使中心投影变为正射投影ABC摄影机一摄影机二ABC地表地表中心投影正射投影2020年1月24日星期五航测和野外实测有各自的优势、局限航测受飞机调度、气象条件等因素的制约，全过程复杂，灵活性差，精度相对低，但是大面积、大范围、成片测量比野外实测效率高。野外实测，人和仪器必须到达现场，外业工作量大，但是小范围测量过程简单，有针对性、灵活性强、精度高，适合局部测量、小范围地物信息更新。2020年1月24日星期五遥感遥感(RemoteSensing):利用自然界的电磁波、或人工发射电磁波、或利用地物自身的电磁波，将波谱及其几何位置记录下来，判读（解译）地表物体的分布规律，实现对地表远距离、非接触的观察，被称为遥感。遥感可以航空、也可航天，是航空摄影的延伸。遥感平台、传感器可见光、红外线、微波、激光航空遥感：大比例、城市内部研究、更新周期长，卫星遥感（航天遥感）：小比例、大范围、用于区域研究，更新周期短（几天、几周、几月）遥感图像的解释和判读2020年1月24日星期五2020年1月24日星期五2020年1月24日星期五遥感在城市规划中的应用规划设计背景图地形测绘人口估算交通调查土地使用调查环境调查…2020年1月24日星期五遥感的局限性图像判读、解译后获得的往往是对地物的大致估计，或间接信息，和实际情况有出入。在很多情况下用计算机判读、解译比用熟练的人工误差大，但全靠人工，解译工作量很大、周期很长。城市规划中需要地物的社会属性，靠遥感只能间接获取，主要靠实地调查。遥感信息的获取、解译技术还比较复杂，需要多种专业人员的配合才能实现。2020年1月24日星期五纸介质地图输入：数字化仪（手工数字化）地图数字化：将其他介质的地图变成计算机中的矢量图形。数字化仪的工作原理数字化仪的分辨率。目前可以达到（每英寸10160线)每毫米400线。一般也能达到0.1mm需要操作者掌握输入的精度数字化仪可以直接得到矢量数据随着数字测量的普及，纸质地图数字化的机会越来越少2020年1月24日星期五纸介质地图扫描仪输入扫描仪：滚筒式、平板式。大幅面A0一般是滚筒式，小幅面是平板式A4。扫描得到的是栅格图像。扫描后，必须进行后续处理。这一工作称为“矢量化”2020年1月24日星期五扫描后处理——矢量化全自动矢量化的局限性：１）图上杂点的清除２）线型、符号、字符的识别。只适用于数据分类要求不高的背景图。全手工矢量化跟踪的局限性：１）速度慢、易疲劳。２）分类有疏忽。３）分辨率与精度有矛盾，适用于专项、局部要素的输入半自动手工矢量化。2020年1月24日星期五属性数据的采集、输入某些专门的信息，如：土地使用、建筑质量、交通量、水污染、空气质量、气温、降雨量、等等，必须现场观测才能获得。如果用遥感影像解译，也需要实地样本的对照、检验、归纳、推断。人口相关信息，如：年龄、性别、家庭结构、职业、迁移、受教育程度、住房条件，以及其他社会经济信息，如：各类产业、文化、教育、医疗卫生、社会福利、等等，必须经社会调查、统计才能得到资料。属性数据的输入主要靠键盘，偶然使用扫描后光学字符识别（OCR）、语音识别方法输入。属性记录一般要有标识码，才能和点状、线状、面状的空间要素连接，产生对应关系。空间单元社会经济调查信息一般靠空间单元才能定位，用得最普遍的是多边形，从大到小，分层次划分，有明确的编码。社会经济调查资料空间单元的通用、详细、稳定、编码统一，便于相互参照，是推广地理信息系统的基础性工作。2020年1月24日星期五属性数据分类与编码大型或复杂的数据库、信息系统均要对数据分门别类，对事物编码，用数值、字符来表示事物，使信息代码化，成为数据，被计算机接受，实现应用和维护。和图书馆、档案室的分类、编号工作相似，地理信息的分类、编码是实用性GIS的基础工作。属性信息分类、编码的一般原则（1）唯一。代码和分类一一对应，避免一个代码对应多种分类，或者一个分类对应多个代码。（2）简明。代码内容简单，容易区分、识别、记忆，防止误解。（3）稳定。分类体系具有完整性，防止顾此失彼，能长期使用，不轻易改变。（4）适用广泛。除了满足本专业、本机构的基本需要，能兼顾外专业、外部机构的应用，便于数据跨机构、跨专业共享。（5）灵活、可扩展。开始分类、编码时，往往侧重于当前、近期的应用，如果能为未来长期应用留有余地，允许调整、扩展，也是间接体现了稳定性。（6）有层次。从大到小、从粗到细，符合人的思维习惯。但是层次过多、过细，对计算机处理意义不大，对日常管理也会带来不便。2020年1月24日星期五空间数据的转换和维护栅格数据与矢量数据的相互转换2020年1月24日星期五21234561111111111111111113333333355555555555555666666444444444442222222222222221111111111111155553333344444444666611111111111111111111111111111333333335555555555555566666644444444444222222222211111111111111555533333444444446666123456123456222222扫描后矢量化处理过程示意2020年1月24日星期五2020年1月24日星期五空间数据的维护——坐标体系的转换坐标系平移、缩放、旋转在平面直角坐标系（笛卡尔坐标系）内部的转换，包括平移、旋转、缩放。计算公式：hyxmxsincos1kyxnycossin12020年1月24日星期五空间数据的维护：坐标校核——橡皮拉伸RubberSheeting地图不均匀、不规则变形校正。影像配准。2020年1月24日星期五2020年1月24日星期五2020年1月24日星期五空间数据的维护：坐标校核——接边接边（edgematching）分幅面输入的地图，进行拼接。对应点进行连接，保证两幅图完成拼接。不同图幅的连接，自动、手工2020年1月24日星期五2020年1月24日星期五空间数据的维护：地图的手工编辑所有的GIS都提供人机交互方式手工编辑的功能，这种功能类似CAD中的编辑功能数字化过程中需要编辑、修改维护数据库时也需要手工编辑2020年1月24日星期五数字化的典型差错2020年1月24日星期五结点错误DangleNode悬结点（一个结点对应一条线）包括：开放多边形、欠头线、过头线。（后两种不一定是错误，例如死胡同存在）PseudoNode,伪结点（一个结点为两条线的交汇点），包括：岛状多边形、同一条线上确实需要结点，伪点并不是错误。2020年1月24日星期五利用拓扑关系可以查出很多数据输入中的差错(1)线太短(2)线太长(3)多边形不封闭(4)相邻多边形有空隙(5)相邻多边形有交错(6)用地边界未和道路线重合(7)道路线在交叉口未断开、未连接(8)一条线被分为二段(9)公交站应在线上或者线的端点(10)点和点有重合(11)线和线有重合(12)多边形和多边形有重合地图概括（MapGeneralization）原始的地理信息必须经概括、简化后才能输入计算机。原始资料采集、输入计算机后往往派生出其他数据，解决多种用途。例如：（1）详细资料缩编（大比例尺变成小比例尺）（2）信息提取、重定义、再输入（转编）。缩编、转编可称概括和制图综合在英语中是同一个意思MapGeneralization，前者是后者的基础，后者的含义更加广泛，侧重于地图的清晰、美观。本学期的地图注记练习中有注记的自动调整功能，这是制图综合，不是数据概括。数据概括的常用功能（有人工干预的计算机处理）(1)线的化简(2)多边形(建筑物)的化简(6)多边紧缩成点(3)线的平滑(5)双线道路紧缩成单线(4)多边形合并(7)公路平面线型夸张(9)建筑物受道路化简的影响而移位（8）桥梁图形夸张2020年1月24日星期五空间数据的维护：空间数据与属性数据连接将空间数据和属性数据连接在一起。空间数据和属性数据必须相互有联系才能应用空间数据和属性数据是分开输入，需要完成两者的连接，才完成数据输入工作。空间数据输入，一般自动产生一个要素属性表。用这个表与单独输入的属性表连接。表的连接过程。需要一个共有的连接关键字段，常用“标识码”。2020年1月24日星期五属性表的联接：（1）永久联接、（2）临时联接2020年1月24日星期五数据的来源、输入、维护小结GIS数据空间数据来源空间数据输入编辑和维护空间数据和属性数据的连接属性数据输入编辑和维护属性数据的来