屏幕数字化与空间数据编辑
如何进行空间数据的融合与集成
如何进行空间数据的融合与集成随着科技的不断进步和发展，我们生活的世界正变得愈发数字化和智能化。
空间数据的融合与集成对于城市规划、环境保护、交通管理等众多领域而言具有重要意义。
本文将探讨如何有效地进行空间数据的融合与集成，以提升数据的价值和应用效果。
一、理解空间数据的概念和特点在深入探讨空间数据的融合与集成之前，我们首先需要了解空间数据的概念和特点。
空间数据是指与地理位置相关的数据，包括地理信息系统（GIS）数据、遥感影像、地理定位等。
相比于其他类型的数据，空间数据具有以下特点：1.地理位置相关性：空间数据与地理位置紧密相关，可以通过地理坐标进行定位和组织。
2.多源多样性：空间数据往往来源于不同的数据源和传感器，具有不同的数据格式和标准。
3.大数据量：由于空间数据包含大量的地理坐标点和属性信息，其数据量往往较大，需要进行有效的存储和管理。
二、空间数据融合与集成的意义空间数据融合与集成能够将来自不同数据源的空间数据进行整合，形成全面、综合的空间数据集，其意义体现在以下几个方面：1.提高数据的准确性和精度：通过融合多源数据，可以弥补单一数据源的不足，减少数据的误差和偏差，提高数据的准确性和精度。
2.增强数据的完整性和可靠性：融合多源数据可以填补数据的空缺和缺失，提供更全面、完整的数据，使得数据更具可靠性和实用性。
3.拓展数据的应用范围和价值：融合多源数据可以提供更多维度和角度的数据，帮助人们从多个方面进行数据分析和应用，拓展数据的应用范围和价值。
三、空间数据融合与集成的方法与技术要进行空间数据的融合与集成，需要借助一系列方法与技术，包括数据预处理、数据匹配与配准、数据转换与投影、数据聚合与插值等。
1.数据预处理：为了确保融合与集成的数据质量，需要进行数据预处理，包括数据清洗、去噪、去重等操作，保证数据的一致性和准确性。
2.数据匹配与配准：由于空间数据往往来源于不同的数据源，数据之间可能存在坐标系统不一致、分辨率不同等问题。
地理信息系统原理实验报告
地理信息系统原理实验报告班级：学号：姓名：指导教师：一、实验目的1熟悉桌面GIS软件Super Map的界面环境2初步掌握Super Map的主要工具及菜单命令的使用3理解GIS软件应具有的基本功能4结合对所选地图的矢量化的操作，具体掌握GIS软件的操作步骤二、实验时间1、第八周----第十六周进行实验绘图实体操作2、第十七周----第十九周进行图片剪切，资料整理，总结报告三、实验内容Supermap Deskpro的认识Supermap Deskpro是超图的专业桌面GIS软件之一。
Super Map GIS桌面平台产品是基于Super Map GIS核心技术研制开发的一体化的GIS桌面软件，是Super Map GIS系列产品的重要组成部分，它界面友好、简单易用，不仅可以很轻松地完成对空间数据的浏览、编辑、查询、制图输出等操作，而且还能完成拓扑分析、三维建模、空间分析、网络分析等较高级的GIS 功能。
SuperMap Deskpro 是一款专业桌面GIS软件，提供了地图编辑、属性数据管理、分析与辅助决策相关业务以及输出地图、打印报表、三维建模等方面的功能。
SuperMap Deskpro 作为一个全面分析管理的工具，应用于土地管理、林业、电力、电信、交通、城市管网、资源管理、环境分析、旅游、水利、航空和军事等所有需要地图处理行业。
Supermap Deskpro的使用通过该软件进行地图的矢量化，具体过程如下：1、前期的准备数据来源：纸质西安地图地图的整体设计：遵循地图越详细越好的原则，我们对点、线、面数据集作了详细的规划，详情请看图层分层。
考虑到以后做专题图，对数据集属性字段做了必要的添加，用以区分不同的地物。
本地图特色：采用Deskpro软件自带的矢量符号库符号分别作点、线、面专题图。
2、地图矢量2.1纸质地图的扫描扫描之前对地图进行图面整理，扫描的分辨率设为300-500dpi，扫描后得到*.jpg格式的原始栅格数据的地图2.2创建相应的坐标系数据源启动Deskpro选择新建工作空间。
2.4空间数据采集和处理
数据源
地图数据 影像数据 野外实测数据 统计数据 遥感图像处理 数字数据 数据交换 多媒体数据 文本数据 键盘输入
采集方法
扫描数字化 野外数据采集
摄影测量
空间数据采集的基本内容
（三）空间数据采集与处理的基本流程
3 数据的编辑和处理
各种方法所采集的原始空间数据，都不可避免地存在 着错误或误差，属性数据在建库输入时，也难免会存 在错误，所以对图形数据和属性数据进行一定的检查、 编辑是很有必要的。
具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平 面形式的表示，主要普通地图和专题地图。 在应用地图数据时应注意以下几点：
（1）地图存储介质的缺陷
（2）地图现势性较差 （3）地图投影的转换
（二）数据源的特征
2 遥感数据
卫星遥感影像
航空影像
每种遥感影像都有其自身的成像规律、变形规 律，所以在应用时要注意影像的纠正、影像的分辨 率、影像的解译特征等方面的问题。
4 遥感图像处理
通常所称的遥感影像数据指的是卫星遥感影像，其信息 获取方式与航空像片不同。 地面接受太阳辐射，地表各类地物对其反射的特性各 不相同，搭载在卫星上的传感器捕捉并记录这种信息， 之后将数据传输回地面，然后从所得数据。经过一系列 处理过程，可得到满足GIS需求的数据。
传感器
（二）属性数据的采集
地理信息系统
一、名词解释信息:信息是现实世界在人们头脑中的反映。
它以文字、数据、符号、声音、图象等形式记录下来，进行传递和处理,为人们的生产，建设，管理等提供依据。
具有客观性、传输性、适用性、共享性。
数据：指输入到计算机并能被计算机进行处理的数字、文字、\符号、声音、图象等符号。
地理信息：指与研究对象的空间地理分布有关的信息。
它表示地理系统诸要素的数量、质量、分布特征，相互联系和变化规律的图、文、声、像等的总称。
系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成，能完成特定功能的有机整体。
信息系统：能对数据和信息进行采集、存储、加工和再现，并能回答用户一系列问题的系统。
具有采集、管理、分析和表达数据的能力。
分事务处理系统、管理信息系统；决策支持系统：；人工智能、专家系统。
地理信息系统：是在计算机软硬件支持下，以采集、存储、管理、检索、分析和描述空间物体的定位分布及与之相关的属性数据，并回答用户问题为主要任务的计算机系统。
是一种获取、存储、检索、操作、分析和显示地球空间数据的计算机系统。
地理实体：指自然界现象和社会经济事件中不能再分割的单元，它是一个具有概括性，复杂性，相对性的概念。
空间数据：指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，可以用来描述来自现实世界的目标，具有定位、定性、时间和空间关系等特征。
空间数据结构：适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。
空间数据模型：描述了数据的基本结构及其相互之间的关系和在数据上的各种操作，是数据库系统关于数据内容和数据间联系的逻辑形式的表示。
数据字典用于描述数据库的整体结构、数据内容和定义等。
是一个数据的标准规范，它可使数据库的开发者依此来实施数据库的建立、维护和更新。
地图数字化：指把传统的纸质或其他材料上的地图（模拟信号）转换为计算机可识别的图形数据（数据信号）的过程，以便进一步在计算机中进行存储、分析和输出。
拓扑检查与编辑
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三、拓扑错误处理 1）拓扑工具条的介绍：
拓扑Topology工具条在 ArcMap中，通过右键增加，要 想使用数据处于编辑状态 2）拓扑错误处理
一、 ArcGIS拓扑规则介绍
ArcGIS的拓扑都是基于geodatabase（mdb，gdb， sde），shp文件是不能进行拓扑检查的。
首先要建立Feature Dataset（要素集），把需要检查的数 据放在同一要素集下,要素集和检查数据的数据基础（坐标系 统、坐标范围）要一致，有拓扑时要先删除拓扑。
拓扑容差大小与数据的要有关，一般 0.001m，就可以了。
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二、拓扑建立和拓扑检查
在Arccatalog中，如果数据是shp格式，先转 Geodatabase，如果是Geodatabase，看是否有 FeatureDataset，要检查的数据是否在同一个 FeatureDataset下，坐标系可以采用导入 （import）已有数据的坐标系统。
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1）拓扑工具条的介绍
① Map Topology：设置拓扑图层 ② Constuct Feature 构建拓扑要素——线转面、面转线。
操作是选中要素，后点击该按钮。 ③ Planarize lines ：对线拓扑处理，交叉线自动按交点打
断，删除重复线，操作同上。 ④ Topology Edit Tool：拓扑编辑工具，选择共享要素（如
与线层重叠（线层可以有非重叠的更多要素） 所有的by都是多图层之间
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2）两个图层之间拓扑——线线之间
地理信息系统原理-Ch4 GIS数据处理 2
点S(x,y)到直线段(x1,y1),(x2,y2)的距离d 的计算公式为：
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3、面的捕捉
实际上就是判断光标点S(x,y)是否在多边形内， 若在多边形内则说明捕捉到。 判断点是否在多边形内的算法主要有垂线法或转角 法。 垂线法的基本思想是从光标点引垂线(实际上可以 是任意方向的射线)，计算与多边形的交点个数。 若交点个数为奇数则说明该点在多边形内；若交点 个数为偶数，则该点在多边形外。 加快速度的方法：
例如给定一个结点吻合的容差使该容差范围内的结点自动吻合 在一起，并建立拓扑关系。给定悬挂弧段容差，将小于该容差的短 弧自动删除。在Arc/info中用Data Clean 命令，在Geostar中选择 整体结点匹配菜单。
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4、撤消与恢复编辑 Undo,Redo功能是必要的。但功能的实现是困难的。当 撤消编辑，即恢复目标，要恢复目标的标识和坐标、拓扑 关系。这一处理过程相当复杂. 因此，有些GIS不在图形编辑时实时建立和维护拓扑关 系，如Arc/Info等，而在图形编辑之后，发Clean 或 Build命令重新建立拓扑关系。这样，在每次进行任何一 次编辑，都要重新Clean 或Build，对用户不便。
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4.1 数据编辑
• 又叫数字化编辑，指对地图资料数字化后 的数据进行编辑加工，主要目的是在改正 数据差错的同时，相应地改正数字化资料 的图形。
图形编辑 属性编辑 窗口显示及操作 交互过程是GIS编辑的特色
• GIS的图形编辑系统
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4.1 数据编辑
• 一、窗口操作 • 窗口是沟通用户与GIS数据之间的桥梁， 窗口操作是交互式图形编辑系统的重要工 具，一般包括全图显示、移动窗口显示、 放大、缩小等。 • 开窗显示就是按用户制定的空间范围， 进行图形子集合的选取，这个制定范围称 为“窗口”。有正开窗和负开窗之分。
ArcGIS实验报告
实验一、使用ArcMap浏览地理数据1.学习本实验预备知识相关材料，结合GIS原理总结ArcGIS Desktop 主要特点。
ArcGIS Desktop有三个功能模块，ArcGatalog、ArcMap、ArcToolbox。
ArcGatalog管理GIS中的空间数据和属性数据，可作为GIS的空间数据库。
ArcMap是显示地图的工具，用于显示地图上的要素和要素之间的关系视图，将底层的地理信息用地图的方式表达，并可以查询，分析，编辑地图信息。
ArcToolbox是空间分析工具，可对地图进行一系列空间分析，从已有地图信息中提取需要的信息。
2.GIS 中两种基本查询的原理是什么？ArcGIS中提供两种查询方法：一是根据位置查询要素属性或通过属性查询要素，地图上的地理要素与属性信息是相互关联的，属性信息存放在空间数据库中，点击地图上某一要素就可根据要素的位置，调用数据库，得到此要素的属性信息，并可以通过点击属性表上的要素，在地图上高亮显示要素；二是查询符合给定条件的要素的位置，用户可限定某些限制条件，然后查询符合该条件的要素的位置。
3.回答如下问题：a)在ArcMap中, 打开Redlands.mxd。
街道名称为“NEW YORK”的是什么类型的道路？Local street（本地街道）Minor street（次要街道）Interstate（州际道路）Major street （主要街道）由上图可知“NEW YORK”为Local Street类型的街道b)在ArcMap中, 打开Redlands.mxd。
在Railroads图层中有多少条铁路线？由Railroads属性表可知，Railroads图层”NAME”字段中显示，铁路有SP RAILROAD和AT AND SF RAILROAD以及一条未命名的铁路，共3条铁路。
实验二、空间数据库管理及属性编辑1.阐述基本原理和概念要素类：要素类是具有相同集合类型和属性的要素的集合，即同类空间要素的集合。
大学地理信息系统试卷+答案
地理信息系统概论试卷环科081班范韵200818060109一、名词解释（每题2分，共10分)1 地理数据（1 地理数据是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图形和图象等的总称,包括空间数据、属性数据及时态数据三部分。
）2 地图投影(2地图投影是依据一定的数学法则,将地表曲面映射到平面或可展开成平面的曲面上，最终在地表面点和平面点之间建立一一对应关系。
)3 栅格数据结构（3 栅格数据结构是将空间分割成规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式.）4 DTM与DEM（4 DTM为数字地形模型,是用数字化的形式表达地形信息。
数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型,简称DEM。
)5 空间元数据（5 空间元数据是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。
）二、填空题（每空1分，共20分）1 地理信息具有区域性、和的特性。
（1 多维性、动态变化）2 地理信息系统包括5个部分：、、、应用人员和应用模型。
（2 系统硬件、系统软件、空间数据）3地图本质上是建立和的联系。
（3现实世界、坐标空间）4地理空间特征实体指具有形状、属性和时序特征的空间对象或地理实体，包括：、、、曲面和体.（4 点、线、面)5 一个完整的数据库系统应当包括三个组成部分：、、。
（5 空间数据库应用系统、空间数据库管理系统、空间数据库存储系统)6 空间数据处理包括：数据编辑、、、.（6数据变换、数据提取、数据重构）7 几何纠正是为了实现对数字化数据的和的纠正。
（7 坐标系转换、图纸变形误差）8 空间数据的拓扑关系包括: 、和拓扑包含。
（8 拓扑邻接、拓扑关联）三、选择题（每题1分，共10分）1 关于矢量数据结构的优点，以下说法错误的是:（D ）A．数据存储冗余度低B便于网络分析C．面向实体的数据表达D．适合于叠合分析2 以下方法获取的数据不是矢量数据的是：（D ）A跟踪数字化；B扫描矢量化; C解析测图仪；D透明格网采集；3 世界上第一个地理信息系统产生于（B )A美国B加拿大C中国D澳大利亚4 下列设备不属于GIS输出设备的是（A )A手扶跟踪数字化仪B绘图仪C显示器D打印机5 下列哪款软件属于国产GIS软件（ B ）A．MapInfo B ．SuperMap C．ArcView D．GenaMap6 地理信息系统比地图优越的功能有（ D )a。
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注意：扫描仪数字化愈来愈重要，但不能绝对代 替直接数字化。
实例1 在ArcMap中作屏幕数字化
对应P108习作2 实验数据：
datasets_v5\chap5\land_dig.shp 主要步骤： 1. 新建shapefile文件，设定投影 2. 设定接合容差（利用Editor下拉列表中
Options） 3. 数字化地图（利用Editor工具条上Sketch
Tool）
接合容差
当数字化点、线之间的距离小于某一距离， 两者之间会被自动连接起来。
空Hale Waihona Puke 数据编辑拓扑编辑 非拓扑编辑
拓扑编辑
拓扑关系-地图上的拓扑关系是指图形保持连续状 态下变形，但图形关系不变的性质。地图上的图 形的形状、大小会随图形的改变而改变，但各实 体之间的邻接关系、关联关系、包含关系则不会 改变。故可称拓扑关系是绘在橡皮上的图形关系。
聚合容差
实例3用拓扑规则修订悬挂弧段
对应P145习作3 实验数据：datasets_v5\chap7中idroads.shp（爱达荷
州道路）、mtroads_idtm.shp（蒙大拿州道路）、 Merge_result.shp（两州合并的道路） 主要步骤： 1. 建立拓扑规则，找出所有悬挂节点（利用ArcCatalog中 Topology） 2. 根据实际情况设定捕捉容差(snap tolerance)，修正悬挂 节点（使用Fix Topology Error Tool的Snap命令）
数字化仪数字化
扫描仪数字化
扫描文件必须经过矢量化 方法：半自动矢量化和自动矢量化
屏幕数字化
将地图扫描，存贮为栅格图像。在GIS软件 中以此图像为背景，人工数字化地图。
数字化方式的比较
数字化仪数字化/屏幕数字化
扫描仪数字化
数据量小 ；
数据量大；
劳动强度大 ，技术要求低； 涉及技术多；
适合线条少，多余信息多的图；适合线条清晰地形图；
线与线相交性
线与线相邻性
线与线相离性
图层间的拓扑错误
两个或多个图层间空间要素的拓扑错误。包括： 1. 两个多边形层之间外部边界线不重合。 2. 一个图层的线要素和另一个图层的线要素在结
束点没有完全重合。
面与面的重合性变为相交性
非拓扑编辑
a) 删除或移动要素 b) 分割线和多边形 c) 将多边形合成
（数字化错误修正）
利用捕捉容差消除悬挂节点
作业
数据： datasets_v5\chap5\land_dig.shp 要求： 1. 数字化属性LAND_DIG_I值为65、66、70多边
形（见下页）。 2. 注意分两步：屏幕数字化和数字化错误修正 3. 给出数字化结果和land_dig.shp的叠加图（类似
下页）。 参考P108习作2（屏幕数字化）和P144习作2
面与面的拓扑关系：包含性
拓扑关系表
关联性 相邻（连）性 相离性 相交性 点与点
包含性 重合性
线与线
面与面
点与线
点与面
线与面
几何要素的拓扑错误
拓扑错误：数字化过程中与要素拓扑关系 有关的错误。
悬挂节点 图层之间的拓扑错误 伪节点 线段的方向：河流、单行道
悬挂节点（Dangles）
过伸（overshoot） 未及（undershoot）
地理信息系统实验3
-屏幕数字化与空间数据编辑
实验目的
利用ArcMap进行屏幕数字化 用聚合容差修正两个shapefile之间的数字
化误差 用拓扑规则修订悬挂弧段
地图数字化
地图数字化是获取空间数据的最基本方法，指将 传统的纸质或其它材料上的地图转换成计算机可 识别的图形数据，并将数字化数据在计算机中进 行存储，以便分析和输出。 通常有三种方法实现地图数字化，即 1) 直接数字化（数字化仪）输入 2) 扫描（扫描仪）输入 3) 屏幕数字化
（a） （b、c）
实例2用聚合容差修正两个shapefile之间的 数字化误差
对应P144习作2 实验数据：datasets_v5\chap5\land_dig.shp和
实例1生成shapefile文件 主要步骤： 1. 在两shapefiles之间建立地图拓扑，并设定聚合
容差（定义同接合容差相似），通过Topology 工具条中Map Topology工具设置。 2. 对出错多边形进行编辑