第九讲 基础地理空间数据库建立(1)
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表 不同比例尺地形图和它们的地形综合特性
类型 大比例尺地形图 中比例尺地形图 小比例尺地形图 比例尺 ＞1：1万 1：1万～1：10万 ＜1：10万 特征 综合程度很低，较真实地反映地形 作了一定程度的综合，近似地反映地形 综合程度很高，仅反映地形的大致特征
表 地形图比例尺与等高距的关系
地形图比例尺 1：20万 1：10万 1：5万 1：2.5万 1：1万
表 DEM数据采集方法和各自特性的比较一览表
获取方式 地面测量 摄影测量 立体遥感 Spot,MOMS-2 GPS 地形图手扶 跟踪数字化 地形图屏幕 数字化 激光扫描 干涉雷达 2012-4-8 DEM精度 非常高（cm） 比较高（cm-m） 低 比较高（cm-m） 比较低（图上精 度0.2-0.4mm） 比较低（图上精 度0.1-0.3mm） 非常高（cm） 速度 耗时 比较快 很快 很快 比较耗时 非常快 很快 成本 很高 比较高 低 比较高 低 周期性 比较低 非常高 空间数据库 容易 更新程度 很困难 周期性 很容易 容易 应用范围 小范围区域，特别是工程项目 大的工程项目，国家范围内的数据 采集 国家范围乃至全球范围内的数据采 集 小范围，特别的项目 国家范围内以及军事上的数据采集， 中小比例尺地形图的数据获取
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二、资料收集与处理
（二）资料处理 1、影像数据处理 、
扫描影像像元的大小应根据像片比例尺的大小确定， 扫描影像像元的大小应根据像片比例尺的大小确定，由影像像元大 小和摄影比例尺计算出的像元地面分辨率。 小和摄影比例尺计算出的像元地面分辨率。 扫描影像的清晰度、反差、 扫描影像的清晰度、反差、亮度以及几何精度等都应满足人工判读 和量测的要求，其影像质量不得明显低于原始像片的影像质量。 和量测的要求，其影像质量不得明显低于原始像片的影像质量。 扫描影像数据以非压缩tif格式 或其他标准格式 保存。 或其他标准格式)保存 扫描影像数据以非压缩 格式 (或其他标准格式 保存。 影像纠正、 影像纠正、镶嵌及检查 山区——DEM三维纠正 山区 三维纠正 平坦地区——二维纠正 平坦地区 二维纠正 镶嵌要求：片与片、航线与航线之间接边限差不得超过2个像元 个像元。 镶嵌要求：片与片、航线与航线之间接边限差不得超过 个像元。 正射影像的色调应一致，反差适当，各种线条清晰， 正射影像的色调应一致，反差适当，各种线条清晰，无明显错位 现象；相邻两幅正像之间应有约100个像元的重叠，以便拼接。 个像元的重叠， 现象；相邻两幅正像之间应有约 个像元的重叠 以便拼接。
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二、资料收集与处理
（一）资料收集与分析 2、资料的整理分析内容 、资料的整理分析内容 的整理分析
地图资料要查明地图的出版机关、出版年代、比例尺、成图方法、 地图资料要查明地图的出版机关、出版年代、比例尺、成图方法、 精度、采用资料的来源、 包括坐标系、 精度、采用资料的来源、数学基础 (包括坐标系、高程系、等高距 、 包括坐标系 高程系、等高距)、 各要素内容与现状的符合程度、采用的图式及特点说明等； 各要素内容与现状的符合程度、采用的图式及特点说明等； 航片、卫片和影像资料要查明摄影参数； 航片、卫片和影像资料要查明摄影参数； 对参考资料分析着重研究资料来源的可信度、 对参考资料分析着重研究资料来源的可信度、内容的现势性和完整 以确定这些资料的使用程度，补充或修改原图的内容； 性，以确定这些资料的使用程度，补充或修改原图的内容； 对补充资料分析着重研究出版机关、年代和特点及转标这些内容的 对补充资料分析着重研究出版机关、 方法，如政区图、交通图、水利图等现势资料； 方法，如政区图、交通图、水利图等现势资料； 掌握成图区域的地理景观和地理特征，通过对文字、 掌握成图区域的地理景观和地理特征，通过对文字、图表及样图的 分析，规定一些处理原则，使作业人员掌握成图区域特点，以保证数 分析，规定一些处理原则，使作业人员掌握成图区域特点， 字地形图数据模型与实地地理特点相适应及各要素层的合理表达。 字地形图数据模型与实地地理特点相适应及各要素层的合理表达。
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数据处理——图像解译 图像解译 数据处理
从图像中提取有用信息的过程。 从图像中提取有用信息的过程。 图像解译需要一定的能力： 图像解译需要一定的能力： 研究地理区域的一般知识 具有一定的图像处理能力 掌握影像分析的经验和技能 对影像特征的深入理解 遥感图像的解译有目视判读和计算机自动解译 两种方法，其中， 两种方法，其中，自动解译又可分为监督分类 和非监督分类两种。 和非监督分类两种。
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一、基础地理空间数据库建设流程
（四）数字高程模型库建立过程 1、 DEM的数据来源 、 的数据来源 （1）遥感影像 （2）野外实地测量数据 （3）现有地形图数据化 （4）解析航空摄影测量 （5）数字摄影测量 （6）激光扫描测距仪
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一、基础地理空间数据库建设流程
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等高距（m） 25-100 10-40 10-20 5-20 2.5-10
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一、基础地理空间数据库建设流程
（四）数字高程模型库建立过程 2、 DEM建库流程 、 建库流程
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空间数据库
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一、基础地理空间数据库建设流程
（四）数字高程模型库建立过程 3、 DEM数据采集方法比较 、 数据采集方法比较
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一、基础地理空间数据库建设流程
（四）数字高程模型库建立过程 DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型，简称 DEM） DTM（Digital Terrain Model，数字地形模型，简称 DTM） 德国：DHM（Digital Height Model） 美国地质测量局USGS使用的DTEM（Digital Terrain Elevation Model）
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土地利用类型 7
耕地 71
园地 72
林地 73
牧草地 74
居民点及公矿用地 75
交通用地 75
水域 76
未利用地 77
有林地 731
灌木地 732
疏林地 733
未成林林地 734
迹地 735
针叶树疏林地 7331 2012-4-8
阔叶树疏林地 7332 空间数据库 7
一、基础地理空间数据库建设流程
高分辩率，各种范围 15
二、资料收集与处理
（一）资料收集与分析 1、数字化作业前需要收集的资料 、
最新出版的地形图、航片、卫片和影像资料； 最新出版的地形图、航片、卫片和影像资料； 最新出版的中华人民共和国行政区划代码、 最新出版的中华人民共和国行政区划代码、世界各国和地区名称代 行政区划简册、数字化区域的地名录； 码、行政区划简册、数字化区域的地名录； 最新出版的交通资料和国家公布的交通信息； 最新出版的交通资料和国家公布的交通信息； 实测或编绘出版的最新基本比例尺地形图及有关现势资料； 实测或编绘出版的最新基本比例尺地形图及有关现势资料； 国家、省、县、乡公路线路名称和编码； 国家、 乡公路线路名称和编码； 中华人民共和国铁路路线名称代码； 中华人民共和国铁路路线名称代码； 中华人民共和国铁路车站站名代码； 中华人民共和国铁路车站站名代码； 全国河流名称代码； 全国河流名称代码； 成图区域内的测量控制点成果。 成图区域内的测量控制点成果。
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专题数据库
一、基础地理空间数据库建设流程
（一）建设方法选取
基本原则： 基本原则： （1）对于无图区域，采用基于解析测图仪的数字测图或全数字测 ）对于无图区域， 图测制数字地形； 图测制数字地形； （2）对于地貌变化不大而地物变化很大的老地形图，应采用基于 ）对于地貌变化不大而地物变化很大的老地形图， 解析测图仪的数字测图、 解析测图仪的数字测图、全数字测图或基于正射影像的地物要素采集 重新测制数字地形图地物要素层； 重新测制数字地形图地物要素层； （3）对于地貌变化小而地物变化也不大的地形图，应采用地形图 ）对于地貌变化小而地物变化也不大的地形图， 扫描矢量化或地形图更新的方法； 扫描矢量化或地形图更新的方法； （4）已有新的大比例地形图时应采用缩编方法。 ）已有新的大比例地形图时应采用缩编方法。
（三）遥感影像数字化方法
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数据处理——图像纠正 图像纠正 数据处理
纠正原因 地图变形(均匀变形、非均匀变形） 地图变形 均匀变形、非均匀变形） 均匀变形 数字化中的位置移动 遥感影像本身存在几何变形 投影方式不同 分幅扫描 实质 建立纠正图像与标准地图的一一对应关系 变换方法 精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、 精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方 变换等 近似方法： 近似方法：橡皮板变换 纠正步骤 纠正点—数据采集 函数建立—逐点或网格纠正 数据采集—函数建立 纠正点 数据采集 函数建立 逐点或网格纠正
3、数字化底图制作 、 4、地图扫描矢量化 、
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三、基础地理空间数据获取
（一）空间数据获取内容
测量控制点 各级测量控制点均应采集，并作为空间点实体数字化。 各级测量控制点均应采集，并作为空间点实体数字化。 工农业社会文化设施 石油井、矿井、水厂、电厂、政府驻地、电信机构、医院等。 石油井、矿井、水厂、电厂、政府驻地、电信机构、医院等。 要素的属性有名称、类型、高程等。 要素的属性有名称、类型、高程等。 居民地 要素有街区、各类房屋（主要是有名称的）。 要素有街区、各类房屋（主要是有名称的）。 陆地交通 铁路、车站、飞机场、国道、省道、县乡公路等， 铁路、车站、飞机场、国道、省道、县乡公路等，属性有编 名称、路面类型、路面等级、路面宽度等。 码、名称、路面类型、路面等级、路面宽度等。 管线 电力线、油气线、水管线等。属性包括名称、类型、高度、 电力线、油气线、水管线等。属性包括名称、类型、高度、 埋藏深度等。 埋藏深度等。
第九章 基础地理空间数据库建立
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空间数据库
1
基础地理空间数据库建立
一、基础地理空间数据库建设流程 二、资料收集与处理 三、基础地理空间数据获取 四、国家基础地理空间数据库介绍 五、地理空间数据质量 六、地理空间数据库质量控制
ห้องสมุดไป่ตู้
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空间数据库
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基础地理空间数据库建立
地理空间数据库的类型 根据应用性质分： 根据应用性质分： 基础地形要素矢量数据 (DLG) 地 理 空 间 数 据 库 基础地理 空间数据库 数字高程模型 (DEM) 数字正射影像 (DOM) 数字栅格地图 (DRG) 元数据库 (MD) 土地利用数据 地籍数据 规划管理数据 道路交通数据 ……
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一、基础地理空间数据库建设流程
（二）地形图数字化方法
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数据采集——属性数据的采集 属性数据的采集 数据采集 包括各类调查报告、文件、统计数据、 包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数 调查报告 据与野外调查的原始记录等 如人口数据、经济数据、 据与野外调查的原始记录等，如人口数据、经济数据、 土壤成份、环境数据。 土壤成份、环境数据。 对于要输入属性库的属性数据， 对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直接 键入或文件、表格、数据库导入。 键入或文件、表格、数据库导入。 对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属 性数据，须进行编码输入 编码输入。 性数据，须进行编码输入。
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二、资料收集与处理
（二）资料处理 2、卫星影像数据处理 、
卫星影像定向参考航空影像作业方法进行。 卫星影像定向参考航空影像作业方法进行。 卫星影像的空间后方交会中，由于要求解 个外方位元素 个外方位元素， 卫星影像的空间后方交会中，由于要求解12个外方位元素，故必须有 9个以上控制点，均匀分布在四周。 个以上控制点， 个以上控制点 均匀分布在四周。 正射影像图定向是为了确定正射影像坐标与地面坐标之间的关系。定 正射影像图定向是为了确定正射影像坐标与地面坐标之间的关系。 向时，要在影像4个角各选一个定向点 一般为图廓点 一般为图廓点)， 向时，要在影像 个角各选一个定向点 (一般为图廓点 ，要求定向点误 差不得大于5m(地而坐标 。 地而坐标)。 差不得大于 地而坐标
类型 大比例尺地形图 中比例尺地形图 小比例尺地形图 比例尺 ＞1：1万 1：1万～1：10万 ＜1：10万 特征 综合程度很低，较真实地反映地形 作了一定程度的综合，近似地反映地形 综合程度很高，仅反映地形的大致特征
表 地形图比例尺与等高距的关系
地形图比例尺 1：20万 1：10万 1：5万 1：2.5万 1：1万
表 DEM数据采集方法和各自特性的比较一览表
获取方式 地面测量 摄影测量 立体遥感 Spot,MOMS-2 GPS 地形图手扶 跟踪数字化 地形图屏幕 数字化 激光扫描 干涉雷达 2012-4-8 DEM精度 非常高（cm） 比较高（cm-m） 低 比较高（cm-m） 比较低（图上精 度0.2-0.4mm） 比较低（图上精 度0.1-0.3mm） 非常高（cm） 速度 耗时 比较快 很快 很快 比较耗时 非常快 很快 成本 很高 比较高 低 比较高 低 周期性 比较低 非常高 空间数据库 容易 更新程度 很困难 周期性 很容易 容易 应用范围 小范围区域，特别是工程项目 大的工程项目，国家范围内的数据 采集 国家范围乃至全球范围内的数据采 集 小范围，特别的项目 国家范围内以及军事上的数据采集， 中小比例尺地形图的数据获取
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二、资料收集与处理
（二）资料处理 1、影像数据处理 、
扫描影像像元的大小应根据像片比例尺的大小确定， 扫描影像像元的大小应根据像片比例尺的大小确定，由影像像元大 小和摄影比例尺计算出的像元地面分辨率。 小和摄影比例尺计算出的像元地面分辨率。 扫描影像的清晰度、反差、 扫描影像的清晰度、反差、亮度以及几何精度等都应满足人工判读 和量测的要求，其影像质量不得明显低于原始像片的影像质量。 和量测的要求，其影像质量不得明显低于原始像片的影像质量。 扫描影像数据以非压缩tif格式 或其他标准格式 保存。 或其他标准格式)保存 扫描影像数据以非压缩 格式 (或其他标准格式 保存。 影像纠正、 影像纠正、镶嵌及检查 山区——DEM三维纠正 山区 三维纠正 平坦地区——二维纠正 平坦地区 二维纠正 镶嵌要求：片与片、航线与航线之间接边限差不得超过2个像元 个像元。 镶嵌要求：片与片、航线与航线之间接边限差不得超过 个像元。 正射影像的色调应一致，反差适当，各种线条清晰， 正射影像的色调应一致，反差适当，各种线条清晰，无明显错位 现象；相邻两幅正像之间应有约100个像元的重叠，以便拼接。 个像元的重叠， 现象；相邻两幅正像之间应有约 个像元的重叠 以便拼接。
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二、资料收集与处理
（一）资料收集与分析 2、资料的整理分析内容 、资料的整理分析内容 的整理分析
地图资料要查明地图的出版机关、出版年代、比例尺、成图方法、 地图资料要查明地图的出版机关、出版年代、比例尺、成图方法、 精度、采用资料的来源、 包括坐标系、 精度、采用资料的来源、数学基础 (包括坐标系、高程系、等高距 、 包括坐标系 高程系、等高距)、 各要素内容与现状的符合程度、采用的图式及特点说明等； 各要素内容与现状的符合程度、采用的图式及特点说明等； 航片、卫片和影像资料要查明摄影参数； 航片、卫片和影像资料要查明摄影参数； 对参考资料分析着重研究资料来源的可信度、 对参考资料分析着重研究资料来源的可信度、内容的现势性和完整 以确定这些资料的使用程度，补充或修改原图的内容； 性，以确定这些资料的使用程度，补充或修改原图的内容； 对补充资料分析着重研究出版机关、年代和特点及转标这些内容的 对补充资料分析着重研究出版机关、 方法，如政区图、交通图、水利图等现势资料； 方法，如政区图、交通图、水利图等现势资料； 掌握成图区域的地理景观和地理特征，通过对文字、 掌握成图区域的地理景观和地理特征，通过对文字、图表及样图的 分析，规定一些处理原则，使作业人员掌握成图区域特点，以保证数 分析，规定一些处理原则，使作业人员掌握成图区域特点， 字地形图数据模型与实地地理特点相适应及各要素层的合理表达。 字地形图数据模型与实地地理特点相适应及各要素层的合理表达。
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数据处理——图像解译 图像解译 数据处理
从图像中提取有用信息的过程。 从图像中提取有用信息的过程。 图像解译需要一定的能力： 图像解译需要一定的能力： 研究地理区域的一般知识 具有一定的图像处理能力 掌握影像分析的经验和技能 对影像特征的深入理解 遥感图像的解译有目视判读和计算机自动解译 两种方法，其中， 两种方法，其中，自动解译又可分为监督分类 和非监督分类两种。 和非监督分类两种。
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一、基础地理空间数据库建设流程
（四）数字高程模型库建立过程 1、 DEM的数据来源 、 的数据来源 （1）遥感影像 （2）野外实地测量数据 （3）现有地形图数据化 （4）解析航空摄影测量 （5）数字摄影测量 （6）激光扫描测距仪
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一、基础地理空间数据库建设流程
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等高距（m） 25-100 10-40 10-20 5-20 2.5-10
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一、基础地理空间数据库建设流程
（四）数字高程模型库建立过程 2、 DEM建库流程 、 建库流程
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一、基础地理空间数据库建设流程
（四）数字高程模型库建立过程 3、 DEM数据采集方法比较 、 数据采集方法比较
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一、基础地理空间数据库建设流程
（四）数字高程模型库建立过程 DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型，简称 DEM） DTM（Digital Terrain Model，数字地形模型，简称 DTM） 德国：DHM（Digital Height Model） 美国地质测量局USGS使用的DTEM（Digital Terrain Elevation Model）
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土地利用类型 7
耕地 71
园地 72
林地 73
牧草地 74
居民点及公矿用地 75
交通用地 75
水域 76
未利用地 77
有林地 731
灌木地 732
疏林地 733
未成林林地 734
迹地 735
针叶树疏林地 7331 2012-4-8
阔叶树疏林地 7332 空间数据库 7
一、基础地理空间数据库建设流程
高分辩率，各种范围 15
二、资料收集与处理
（一）资料收集与分析 1、数字化作业前需要收集的资料 、
最新出版的地形图、航片、卫片和影像资料； 最新出版的地形图、航片、卫片和影像资料； 最新出版的中华人民共和国行政区划代码、 最新出版的中华人民共和国行政区划代码、世界各国和地区名称代 行政区划简册、数字化区域的地名录； 码、行政区划简册、数字化区域的地名录； 最新出版的交通资料和国家公布的交通信息； 最新出版的交通资料和国家公布的交通信息； 实测或编绘出版的最新基本比例尺地形图及有关现势资料； 实测或编绘出版的最新基本比例尺地形图及有关现势资料； 国家、省、县、乡公路线路名称和编码； 国家、 乡公路线路名称和编码； 中华人民共和国铁路路线名称代码； 中华人民共和国铁路路线名称代码； 中华人民共和国铁路车站站名代码； 中华人民共和国铁路车站站名代码； 全国河流名称代码； 全国河流名称代码； 成图区域内的测量控制点成果。 成图区域内的测量控制点成果。
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专题数据库
一、基础地理空间数据库建设流程
（一）建设方法选取
基本原则： 基本原则： （1）对于无图区域，采用基于解析测图仪的数字测图或全数字测 ）对于无图区域， 图测制数字地形； 图测制数字地形； （2）对于地貌变化不大而地物变化很大的老地形图，应采用基于 ）对于地貌变化不大而地物变化很大的老地形图， 解析测图仪的数字测图、 解析测图仪的数字测图、全数字测图或基于正射影像的地物要素采集 重新测制数字地形图地物要素层； 重新测制数字地形图地物要素层； （3）对于地貌变化小而地物变化也不大的地形图，应采用地形图 ）对于地貌变化小而地物变化也不大的地形图， 扫描矢量化或地形图更新的方法； 扫描矢量化或地形图更新的方法； （4）已有新的大比例地形图时应采用缩编方法。 ）已有新的大比例地形图时应采用缩编方法。
（三）遥感影像数字化方法
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数据处理——图像纠正 图像纠正 数据处理
纠正原因 地图变形(均匀变形、非均匀变形） 地图变形 均匀变形、非均匀变形） 均匀变形 数字化中的位置移动 遥感影像本身存在几何变形 投影方式不同 分幅扫描 实质 建立纠正图像与标准地图的一一对应关系 变换方法 精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、 精确方法：仿射变换、双线性变换、平方变换、立方 变换等 近似方法： 近似方法：橡皮板变换 纠正步骤 纠正点—数据采集 函数建立—逐点或网格纠正 数据采集—函数建立 纠正点 数据采集 函数建立 逐点或网格纠正
3、数字化底图制作 、 4、地图扫描矢量化 、
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三、基础地理空间数据获取
（一）空间数据获取内容
测量控制点 各级测量控制点均应采集，并作为空间点实体数字化。 各级测量控制点均应采集，并作为空间点实体数字化。 工农业社会文化设施 石油井、矿井、水厂、电厂、政府驻地、电信机构、医院等。 石油井、矿井、水厂、电厂、政府驻地、电信机构、医院等。 要素的属性有名称、类型、高程等。 要素的属性有名称、类型、高程等。 居民地 要素有街区、各类房屋（主要是有名称的）。 要素有街区、各类房屋（主要是有名称的）。 陆地交通 铁路、车站、飞机场、国道、省道、县乡公路等， 铁路、车站、飞机场、国道、省道、县乡公路等，属性有编 名称、路面类型、路面等级、路面宽度等。 码、名称、路面类型、路面等级、路面宽度等。 管线 电力线、油气线、水管线等。属性包括名称、类型、高度、 电力线、油气线、水管线等。属性包括名称、类型、高度、 埋藏深度等。 埋藏深度等。
第九章 基础地理空间数据库建立
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基础地理空间数据库建立
一、基础地理空间数据库建设流程 二、资料收集与处理 三、基础地理空间数据获取 四、国家基础地理空间数据库介绍 五、地理空间数据质量 六、地理空间数据库质量控制
ห้องสมุดไป่ตู้
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基础地理空间数据库建立
地理空间数据库的类型 根据应用性质分： 根据应用性质分： 基础地形要素矢量数据 (DLG) 地 理 空 间 数 据 库 基础地理 空间数据库 数字高程模型 (DEM) 数字正射影像 (DOM) 数字栅格地图 (DRG) 元数据库 (MD) 土地利用数据 地籍数据 规划管理数据 道路交通数据 ……
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一、基础地理空间数据库建设流程
（二）地形图数字化方法
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数据采集——属性数据的采集 属性数据的采集 数据采集 包括各类调查报告、文件、统计数据、 包括各类调查报告、文件、统计数据、实验数 调查报告 据与野外调查的原始记录等 如人口数据、经济数据、 据与野外调查的原始记录等，如人口数据、经济数据、 土壤成份、环境数据。 土壤成份、环境数据。 对于要输入属性库的属性数据， 对于要输入属性库的属性数据，通过键盘直接 键入或文件、表格、数据库导入。 键入或文件、表格、数据库导入。 对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属 性数据，须进行编码输入 编码输入。 性数据，须进行编码输入。
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二、资料收集与处理
（二）资料处理 2、卫星影像数据处理 、
卫星影像定向参考航空影像作业方法进行。 卫星影像定向参考航空影像作业方法进行。 卫星影像的空间后方交会中，由于要求解 个外方位元素 个外方位元素， 卫星影像的空间后方交会中，由于要求解12个外方位元素，故必须有 9个以上控制点，均匀分布在四周。 个以上控制点， 个以上控制点 均匀分布在四周。 正射影像图定向是为了确定正射影像坐标与地面坐标之间的关系。定 正射影像图定向是为了确定正射影像坐标与地面坐标之间的关系。 向时，要在影像4个角各选一个定向点 一般为图廓点 一般为图廓点)， 向时，要在影像 个角各选一个定向点 (一般为图廓点 ，要求定向点误 差不得大于5m(地而坐标 。 地而坐标)。 差不得大于 地而坐标