第3章 地图数据来源

第3章地图数据来源空间数据可视化构成地图，产生地图的空间数据有多种途径。1、地面量测（实地量测）2、遥感与摄影测量数据3、GPS测量数据4、各种地理调查……第1节地面测量数据在测区的控制点上测定许多碎部点，按比例绘制成图。测量工作的主要目的是确定点的坐标和高程。原则：先整体后局部；先控制后碎部•小区域的控制测量•碎部测量•地面测量的现代方法1、小区域的控制测量•平面控制测量•高程控制测量（1）平面控制测量•三角测量（步骤）在测区内从大地控制点开始，选择控制点建立三角网进行三角测量。也可构成独立的三角锁、网。精确的测定起始边的边长和坐标方位角，然后测定三角形各内角和竖直角。由已知点起算，按三角形的边角关系逐一推算其余各边边长和方位角，求出三角点的坐标值和高差。三角测量略图在地面选定一系列的点（称三角点，见图中的A、B、C、……），按三角形连接成网。观测三角形网中的所有角度∠1、∠2、∠3……。若A、B为已知点（其坐标可用天文测量确定），则AB边的长度和方位角也为已知值。按三角形正弦公式，由AB边可以推算出AC、BC边长，进而求得网中所有边长。根据已知边的方位角和网中各角可以推算网中各边的方位角。再根据已知点坐标及各边的方位角和边长，就能逐次求得其它各点的坐标。随着空间技术的发展，人造地球卫星上天，空间三角测量也迅速发展起来了。空间三角测量的基本原理与地面三角测量不同之处仅在于：空间三角测量的角度是由卫星根据每一个标定并放有接收卫星信号设备的地面点来测定的，而且这种观测是严格按一定时间间隔进行的。此外，在同一时间内还根据卫星发射的信号测定地面各点至卫星的距离。这样，有了测得的角度和距离值便可求出地面各点的坐标。如下图所示。空中三角测量略图小三角测量和导线测量一样，也是建立平面控制的方法之一。所谓小三角测量即是在小范围内进行的三角测量，不考虑地球曲率的影响，按近似的平差方法进行成果计算。它的特点是：各控制点(即三角点)间由连续的三角形构成，只须测量一两条边的长度(称为基线)，所以丈量距离的工作量少，主要工作是观测各三角形的内角。因此这种平面控制形式对于不适应丈量距离的地区(如山区、丘陵区等)来说是简便的。在桥梁和隧道建筑中，为测定桥梁和隧道的轴线长度以及测设隧道开挖方向等，经常用小三角测量方法来解决。小三角测量小三角网的布置形式根据测区的地形条件、工程要求、原有的控制网状况等因素，小三角网可以布置成以下等形式：1、三角锁如测区形状是狭长地带，可布设成如图所示的小三角锁，在锁的两端设置两条基线，这种图形的布设与汁算均比较简便，是桥梁、隧道勘测时常用的图形。2．大地四边形在跨河测量、测定桥梁轴线或桥梁施工测量中，为了提高点位精度，可在两个三角形中间加入一条对角线，如图所示，称为大地四边形，AB为基线。外定向线形锁内定向线形锁中点多边形大地四边形单三角网小三角的等级在公路工程测量中，小三角测量根据测区大小、精度要求的不同分为一级和二级小三角共两个等级，它们的精度要求与同级导线基本上是一致的。小三角测量可作为国家三角测量进一步的加密控制，在独立测区义可作为首级控制使用。各级小三角测量的主要技术要求见表。•角度交会在一定条件下，用测定某些角度进行控制点加密的方法。前方交会后方交会侧方交会前方交会作业方式：在已知点A、B上分别向新点P观测水平角α和β，从而可以计算P点的坐标。ABPαβ检核：从三个已知点A、B、C上分别向新点P进行角度观测，由两个三角形分别解算P点的坐标。ABPαβC侧方交会法实质：利用两个高级控制点测定另一未知点的坐标作业模式：在一个已知点A和未知点P上安置仪器，观测水平角∠A和∠P。ABPαβCγε检核：在P点时，除了观测∠P之外，还需瞄准第三个已知点C，观测ε角(称为检验角)作为检核之用。ABPαβCγε后方交会法作业模式：将仪器安置在未知点P点向三个已知点进行观测，测出水平角，然后进行计算。ABPα1β1Cγ1γ2β2α2检核：向四个已知点进行观测，测出水平角与检验角ε(K点为已知点)。ABPα1β1Cγ1γ2β2α2D•导线测量作用：平面控制测量，由高等级控制点确定未知点平面位置，作为对下一级的控制将测区内相邻控制点用直线连接而构成的折线图形，称为导线。构成导线的控制点，称为导线点。ABxBA123CDxCD导线测量就是依次测定各导线边的长度和各转折角值，再根据起算数据，推算出各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。用经纬仪测量转折角，用钢尺测定导线边长的导线，称为经纬仪导线；若用光电测距仪测定导线边长，则称为光电测距导线。闭合导线附合导线支导线导线边长测量导线边长可用钢尺直接丈量，或用光电测距仪直接测定。ABD光电测距原理可在A点安置能发射和接收光波的光电测距仪，在B点设置反射棱镜。光电测距仪发出的光束经棱镜反射后，又返回到测距仪。通过测定光波在AB之间传播的时间t，根据光波在大气中的传播速度c，按下式计算距离D：ctD21转折角测量导线转折角的测量一般采用测回法观测。图根导线，一般用DJ6经纬仪测一测回，当盘左、盘右两半测回角值的较差不超过±40″时，取其平均值。连接测量导线与高级控制点进行连接，以取得坐标和坐标方位角的起算数据，称为连接测量。12345ABDB1βBβ1经纬仪电子经纬仪测距仪（2）高程控制测量小区域的高程控制和大地控制网一样，有水准测量和三角高程测量。•水准测量：建成区、平原•三角高程测量：丘陵、山地•三角高程测量●三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法要求观测两点之间的水平距离D(或斜距S)以及两点之间的垂直角。使用于山区或不便于进行水准测量的地区。•三角高程测量原理•较远距离的三角高程测量一.三角高程测量原理三角高程测量原理•A点高程已知，在测站A观测AB水平距离D和垂直角，则：或liShliDhABABsintanB点的高程：ABABhHH自动安平水准仪水准仪2、碎部测量（1）展绘坐标点（2）距离量测（3）碎部点的选择与施测（4）绘图（1）展绘坐标点小区域的测量任务通常应用聚酯薄膜进行测图。在聚酯薄膜上绘制坐标网格，按测图比例尺展绘控制测量的全部控制点坐标。以控制点为测站测定周围的碎部。（2）距离量测碎部测量的距离测定方法•钢尺量测•视距法测定距离（3）碎部点的选择与施测为了获得地物的平面轮廓，碎部点应选择在地物特征点上。将测定的碎部点顺序连接起来，构成其平面轮廓。测绘地形点用于碎部的高程标注，也为了绘制等高线。地形点选择在山脊线、谷底线的坡度变换点上。碎部测图多数用经纬仪进行，包括测角、量距和计算。同时配备小平板用于野外的草图绘制。（4）绘图区域地图（地形图或地籍图）的绘制按《地形图图式》、《地籍图规范》规定的符号表示。地图质量检查：图上的地物、地形是否清晰易读；各种符号注记是否正确；地形点高程与等高线是否相符。野外验证与修测以上完成的区域地图是各类地图编制的数据源之一。3、地面测量的现代方法（1）全站仪测图组成部分：•电子经纬仪•电磁波测距仪•微处理器功能：•测角•测距•测高测量---数据存储---传输---绘图一体化集成南方NTS350系列全站仪拓普康全站仪（2）数字测图系统由测量设备采集地图数据输入计算机，以制图软件进行编辑处理，成图。电子平板•全站仪•便携机•测图软件全站仪或其它测量仪器电子平板（便携机）PC卡电子手簿数字化仪扫描仪立体坐标量测仪解析测图仪计算机成图软件软盘显示器打印机绘图仪数字测图系统第2节摄影测量与遥感数据一、遥感数据从一定距离接收地表或近地表地物发射或反射的电磁波，来识别目标地物的理论和方法。电磁波谱：按电磁波的波长、频谱等顺序排列起来。遥感常用的波段：•紫外•可见光•红外•微波电磁波谱植物的光谱曲线注意同物异谱、同谱异物的现象（1）遥感影像特征•空间分辨率即地面分辨率,指遥感仪器所能分辨的最小目标的实地尺寸,也就是遥感图像上一个像元所对应地面范围的大小.•波谱分辨率传感器在接收目标辐射的波谱时能够分辨的最小波长间隔。•时间分辨率静止气象卫星：20-30秒（气象）极轨气象卫星：12小时（气象）Landsat:16天（植物、作物长势）CBERS、SPOT:26天（植物、作物长势）还有不定期的。（城市发展、土地利用等为一年或多年为单位）•辐射分辨率•传感器接收波谱信号时，能够分辨的最小辐射度差异。IKONOSTMNOAA空间分辨率全色波段图（0.40-0.76微米）0.52-0.60、0.63-0.69、0.76-0.90微米波段的合成波谱分辨率（2）遥感影像处理遥感图像处理内容：遥感图像校正（几何校正、辐射校正）遥感图像增强遥感图像变换遥感图像处理的方法光学图像处理数字图像处理图像增强改善图像视觉效果，提高清晰度；增强感兴趣部分，提高可懂度目的空域增强频域增强分类伪彩色增强假彩色增强真彩色增强灰度分层法、变换法方法从彩色（多光谱）图像映射到彩色图像方法从（R,G,B）变换到（H,S,I），增强亮度分量I，再变换到（R,G,B）合成显示方法灰度变换直方图修正方法彩色增强点处理邻域（模板）处理方法图像求反、增强对比度、扩展动态范围等包括直方图均衡（匀）化、直方图规定化包括图像平滑图像锐化方法顺序中值滤波邻域平均法、加权平均法等包括可抑制干扰脉冲和点噪声,可保持目标物边缘，是非线性平滑滤波法特点模板内系数全为正，且系数之和为1特点模板内系数有正有负，且系数之和为1特点高通滤波低通滤波同态增晰方法加重图像目标物边缘结果图像目标物边缘变模糊引起取对数ln，FFT，滤波，IFFT，取指数步骤压缩照度分量，增强反射分量，可以消除光照不均匀现象结果结果引起TM1TM2TM3TM4TM5TM6TM7TM7,4,1TM5,7,2TM5,4,3TM4,3,2标准假彩色合成TM标准假彩色合成图像TM7(R)、4(G)、2(B)TM3(R)、2(G)、1(B)TM4(R)、5(G)、3(B)TM5,4,3TM4,3,2•实际应用时，应根据不同的应用目的经实验、分析，寻找最佳合成方案，以达到最好的目视效果。通常，以合成后的信息量最大和波段之间的信息相关最小作为选取合成的最佳目标，•例如，TM的4，5，3波段依次被赋予红、绿、蓝色进行合成，可以突出较丰富的信息，包括水体、城区、山区、平原及线性特征等，有时这一合成方案甚至优于标准的4，3，2波段的假彩色合成（3）遥感影像判读遥感图像判读方法•目视判读（地物特征进行&经验&实地勘察）•计算机分类采用遥感处理软件进行如ERDAS、ENVI、ERMAPPER（4）遥感影像制图地理信息数据遥感图像地图制图要素及技术分析地理要素选取实测控制点几何纠正选纠正点遥感图像增强处理确立专题分类体系图像识别目视判读计算机分类专题类型图专题类型图与底图套合专题地图专题地图底图数字化底图与专题类型图匹配扫描回放分色扫描制印（5）常用遥感平台•地球资源卫星LANDSATSPOTCBERSIKONOSQUICKBIRD•气象卫星NOAAFY-1FY-2•海洋卫星SEASAT大量信息的提取，无疑决定了遥感技术的应用是十分广阔的，据统计，有近30个领域、行业都能用到遥感技术,如：陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。（6）遥感应用领域二、摄影测量数据摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。摄影测量学：定义各种类型传感器被摄物体影像通过量测和解译过程自然物体及其环境的可靠信息DEMDLGDRGDOM数字摄影测量数字影像数字测量摄影系统自动建立立体模型自动量测和解译自动记录数字线划地图数字高程模型数字影像地图数据库基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品•计算机技术•数字图像处理•影像匹配•模式识别•DPW3-DmouseCrystaleyes