计算机地图制图课件【2】地图数据采集与质量控制共37页文档
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GIS6空间数据采集处理与质量控制.ppt
3. 扫描方式
4. 影像处理和信息提取方式联网方式下，信息系统
5. 数据通讯方式
内部各子系统之间以及 与其它信息系统之间实
现信息交流和信息共享
的主要方式。
SCAU Lectures 2010 @ GIS
Geographical Information Systems
2.2 数据采集系统功能
1.图形数字化 2.数据的编辑 3.拓扑关系生成 4.基本量算 5.数据结构转换 6.地理数据库建立
生成栅格数据。
SCAU Lectures 2010 @ GIS
Geographical Information Systems
工程扫描仪
SCAU Lectures 2010 @ GIS
2.1 数据采集方式
小 型 扫 描 仪
Geographical Information Systems
2.1 数据采集方式
空间数据采集、处理与质量控制
SCAU Lectures 2010 @ GIS
Geographical Information Systems
回顾：GIS的基本功能
数据采集：
利用各种设备和手段采集和输入数据，产生原始数据。
数据编辑与处理：
对数据进行编辑、格式转换、拼接等工作，产生合格的数据。
数据存储、组织与管理
制图 与输出
图形与属性 数据编辑
GIS
SCAU Lectures 2010 @ GIS
Geographical Information Systems
空间数据采集、处理和质量控制
数据源?
现实世界
文字报告、 遥感图象 等
采集和处理? 质量如何?
SCAU Lectures 2010 @ GIS
2计算机地图制图的数据基础
数据结构
图形数据
数据类型
矢量数据 栅格数据
属性数据
4.空间数据在制图中的作用
(1)控制地图数学基础 地图投影和坐标系——决定于数据采用的 投影和坐标系 地图比例尺——决定于数据精度
4.空间数据在制图中的作用要素位置 反映要素形状、类型(点、线、面状) 为地图概括提供素材
第二章 计算机地图制图的数据基础
王祖正
复习
第一章的主要内容
• 什么是计算机制图 • 什么是地图数据 • 计算机地图制图的一般过程
本章主要内容
第一节 空间数据 空间数据的概念、结构、类型 第二节 空间数据采集与处理 空间数据的采集、处理、管理
地图规划——数据准备——地图编制——地图输出
第一节 空间数据
(2)空间数据的主要特征
——空间特征和属性特征
空间图形数据
空间特征——用于确定地图要素的分布
属性特征——用于对地图要素的渲染
属性数据
2.空间数据结构
(1)空间图形数据 ——描述空间位置和拓扑关系的数据，与地 图要素的几何特征有关，称为空间图形 (特征)数据
(2)属性数据 ——描述地理要素和地理现象属性的数据 为属性数据。
（2）栅格数据
在制图区域内规则铺设像元，通过 像元的属性差异(反映成颜色差异)，来表 示地物在空间中的存在形式。
以栅格线为例
每个方格 放大 放大 为纯色 放大
栅格数据特点
——直观 ——渲染容易，有过渡 ——数据结构简单，易维护 ——数据冗余大 ——地物边缘齿化，影响精度
空间数据结构与类型的关系
便于地图统计
4.空间数据在制图中的作用
(3)提供地图要素属性
服务地图渲染和整饰。
图形数据
数据类型
矢量数据 栅格数据
属性数据
4.空间数据在制图中的作用
(1)控制地图数学基础 地图投影和坐标系——决定于数据采用的 投影和坐标系 地图比例尺——决定于数据精度
4.空间数据在制图中的作用要素位置 反映要素形状、类型(点、线、面状) 为地图概括提供素材
第二章 计算机地图制图的数据基础
王祖正
复习
第一章的主要内容
• 什么是计算机制图 • 什么是地图数据 • 计算机地图制图的一般过程
本章主要内容
第一节 空间数据 空间数据的概念、结构、类型 第二节 空间数据采集与处理 空间数据的采集、处理、管理
地图规划——数据准备——地图编制——地图输出
第一节 空间数据
(2)空间数据的主要特征
——空间特征和属性特征
空间图形数据
空间特征——用于确定地图要素的分布
属性特征——用于对地图要素的渲染
属性数据
2.空间数据结构
(1)空间图形数据 ——描述空间位置和拓扑关系的数据，与地 图要素的几何特征有关，称为空间图形 (特征)数据
(2)属性数据 ——描述地理要素和地理现象属性的数据 为属性数据。
（2）栅格数据
在制图区域内规则铺设像元，通过 像元的属性差异(反映成颜色差异)，来表 示地物在空间中的存在形式。
以栅格线为例
每个方格 放大 放大 为纯色 放大
栅格数据特点
——直观 ——渲染容易，有过渡 ——数据结构简单，易维护 ——数据冗余大 ——地物边缘齿化，影响精度
空间数据结构与类型的关系
便于地图统计
4.空间数据在制图中的作用
(3)提供地图要素属性
服务地图渲染和整饰。
计算机地图制图2
1.与计算机地图地图相关的科学技术
1.1计算机科学
计算机科学为地图空间信息的表达、存储、 处理、分析和应用提供了有利的工具。数据库技 术提供数据的管理、更新、查询和维护功能；计 算机图形学提供算法基础；CAD对于辅助设计提 供支持；软件工程对于计算机地图制图的系统设 计提供科学的方法。
计算机地图制图
计算机地图制图
第二章 地图数据结构
山西师范大学城环学院
2.2计算机地图制图与数据库
计算机地图制图系统的图形数据也交给关系数据库 管理系统管理，而关系数据库管理系统也向空间数据管 理方面扩展。计算机地图制图系统除需要强大的空间数 据管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数 据的处理和可视化等功能。同时，计算机地图制图系统 比一般的事务处理更加复杂，在功能上也更加丰富。
计算机地图制图
第二章 地图数据结构
山西师范大学城环学院
3.3扩展式
扩展式数据库管理系统是在标准RDBMS的顶层，通 过将地理结构查询语言(GeoSQL)转化成标准的SQL查 询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作(如图)。
计算机地图制图
第二章 地图数据结构
山西师范大学城环学院
§1.4计算机地图制图与相关科学技术
第二章 地图数据结构
山西师范大学城环学院
1.2地图学
计算机地图制地图制图系统的发展有着重 要的影响。计算机制图为地图特征的数字表达、 操作和显示提供了一系列方法，为计算机地图制 图系统的图形输出提供技术支持。
1.3遥感技术
遥感(RS)作为空间数据的采集手段，已经成 为计算机地图制图的重要信息源与数据更新途径。 可以快速而可靠地提取地面目标的空间信息和属 性信息。
c.地球椭球体模型
1.1计算机科学
计算机科学为地图空间信息的表达、存储、 处理、分析和应用提供了有利的工具。数据库技 术提供数据的管理、更新、查询和维护功能；计 算机图形学提供算法基础；CAD对于辅助设计提 供支持；软件工程对于计算机地图制图的系统设 计提供科学的方法。
计算机地图制图
计算机地图制图
第二章 地图数据结构
山西师范大学城环学院
2.2计算机地图制图与数据库
计算机地图制图系统的图形数据也交给关系数据库 管理系统管理，而关系数据库管理系统也向空间数据管 理方面扩展。计算机地图制图系统除需要强大的空间数 据管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数 据的处理和可视化等功能。同时，计算机地图制图系统 比一般的事务处理更加复杂，在功能上也更加丰富。
计算机地图制图
第二章 地图数据结构
山西师范大学城环学院
3.3扩展式
扩展式数据库管理系统是在标准RDBMS的顶层，通 过将地理结构查询语言(GeoSQL)转化成标准的SQL查 询，借助索引数据的辅助关系实施空间索引操作(如图)。
计算机地图制图
第二章 地图数据结构
山西师范大学城环学院
§1.4计算机地图制图与相关科学技术
第二章 地图数据结构
山西师范大学城环学院
1.2地图学
计算机地图制地图制图系统的发展有着重 要的影响。计算机制图为地图特征的数字表达、 操作和显示提供了一系列方法，为计算机地图制 图系统的图形输出提供技术支持。
1.3遥感技术
遥感(RS)作为空间数据的采集手段，已经成 为计算机地图制图的重要信息源与数据更新途径。 可以快速而可靠地提取地面目标的空间信息和属 性信息。
c.地球椭球体模型
第三章空间数据采集和质量控制
空间数据的输入
2、手扶跟踪数字化输入 数字化精度：受数字化仪误差、数字化方
式、操作人员人为误差、编稿原图误差等 多种因素的影响。
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空间数据的输入
3、扫描数字化仪输入
扫描数字化仪简介：
绝大多数扫描仪是按栅格方式扫描后将图像数据 交给计算机来处理。扫描仪可分为滚筒式、平板 式、CCD直接摄像式三种，其中大幅面的地图以 滚筒（卷纸）式用得最多。目前市场上常见的A0 幅面的滚筒式单色分灰度扫描仪的分辨率为 400～800dpi，操作的精度要高。普通的扫描仪 大都按灰度分类扫描，高级的可按颜色分类扫描。
流方式数字化时，将标示器十字丝交点沿曲线从起点移动 到终点，让它以等时间间隔或等距离间隔方式记录曲线上 一系列密集的离散点坐标，操作员无需对每个点都按键一 次，仅在曲线的始点和终点各按一次相应的按键即可，对 于不规则的曲线图形，如河流、等高线、海岸线等，常使 用流方式数字化。
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Z
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空间数据分层的目的
便于空间数据的管理、查询、显示、分析等。
1）空间数据分为若干数据层后，对所有空间数据的管理就简化为对 各数据层的管理，而一个数据层的数据结构往往比较单一，数据量 也相对较小，管理起来就相对简单；
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空间数据的输入
扫描并自动矢量化的过程
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空间数据的输入
扫描与跟踪比较
--手扶跟踪数字化方法速度慢、精度低、作业劳动 强度大。扫描仪在快速、经济地处理山区地形图 时比手工数字化有效。
--数字化仪在处理少量信息地图时比扫描仪合算些。 栅格扫描仪输入地形图的主要困难是从栅格影像
GIS地图制图课件 (二)
GIS地图制图课件 (二)
1. GIS地图制图课件是什么？
- GIS地图制图课件是一种介绍地理信息系统制图技术的教学资料。
- 它包含了地图制图的基本概念、地图制作的流程、地图符号的设计、地图样式的制定等内容。
2. GIS地图制图课件的作用是什么？
- GIS地图制图课件可以帮助学生了解地图制图的基本原理和技术。
- 它可以让学生了解地图符号的设计和地图样式的制定，从而提高地
图制作的质量。
- 同时，GIS地图制图课件也可以帮助学生掌握地理信息系统的应用技术，为将来的工作做好准备。
3. GIS地图制图课件的内容有哪些？
- GIS地图制图课件的内容包括地图制图的基本概念、地图制作的流程、地图符号的设计、地图样式的制定等。
- 具体来说，它包括地图投影、地图比例尺、地图坐标系、地图符号、地图标注、地图样式等内容。
4. GIS地图制图课件的学习方法有哪些？
- 学习GIS地图制图课件需要掌握一定的学习方法。
- 首先，要认真阅读课件内容，理解地图制图的基本原理和技术。
- 其次，要结合实际案例进行学习，通过实践来提高地图制作的技能。
- 最后，要与老师和同学进行交流，互相学习和分享经验。
5. GIS地图制图课件的应用领域有哪些？
- GIS地图制图课件的应用领域非常广泛，包括地图制作、地理信息系统应用、城市规划、环境监测、资源管理等领域。
- 它可以帮助地图制作者制作出精美的地图，也可以帮助GIS技术人员掌握地图制图技术，从而更好地开展工作。
计算机地图制图课件【3】地图数据处理资料
加快线捕捉的速度的方法： 1）在实际的捕捉中，可每计算一个距离di就进行一次 比较，若di＜D，则捕捉成功，不需再进行下面直线段 到点S的距离计算了。 2）把不可能被光标捕捉到的线，用简单算法去除。 3）对于线段也采用类似的方法处理。 4）简化距离公式：
点S(x,y)到直线段(x1,y1),(x2,y2)的距离d的计算公式为：
——计算机地图制图基本过程
数据采集建库
形式设计
表达输出 数据加工处理
第四讲 地图数据处理
对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数踞进行编辑运算， 清除数据沉余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。
主要内容： —— 数据格式转换 —— 坐标变换 —— 图形属性编辑 —— 数据裁切与接边 —— 拓扑及逻辑一致性关系改正 —— 数据压缩与光滑
<4> 三种改正策略
（1）移动河流
（2）移动等高线
（3）同时移动
例2：房屋与道路冲突探测与调整
道路更新后与周边邻近房屋产生冲突（小板房压盖），通过探测，对有 冲突关系的小板房进行旋转、位移处理自动改正该冲突关系。
例3：基于“空间场模型”的群目标冲突 波及范围探测与一致性改正
将地图综合种的移位方法应 用到空间冲突改正中，提出一种 基于场论分析的移位方法，具有 传递性与衰减性特征。 借助于物理学场论中的“等势线 ”模型来表达这一移位现象，在 Delaunay三角网支持下建立多级 邻近关系曲线，探测内部冲突与 外部冲突。
4.1 地图数据格式转换
数据格式：地图数据在文件或记录中的编排格式 。 导致地图数据格式不同的原因包括：
（1）采用不同的数据结构 矢量数据格式 栅格数据格式
（2）不同行业、软件系统出于各种原因定义不同的数据格式
点S(x,y)到直线段(x1,y1),(x2,y2)的距离d的计算公式为：
——计算机地图制图基本过程
数据采集建库
形式设计
表达输出 数据加工处理
第四讲 地图数据处理
对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数踞进行编辑运算， 清除数据沉余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。
主要内容： —— 数据格式转换 —— 坐标变换 —— 图形属性编辑 —— 数据裁切与接边 —— 拓扑及逻辑一致性关系改正 —— 数据压缩与光滑
<4> 三种改正策略
（1）移动河流
（2）移动等高线
（3）同时移动
例2：房屋与道路冲突探测与调整
道路更新后与周边邻近房屋产生冲突（小板房压盖），通过探测，对有 冲突关系的小板房进行旋转、位移处理自动改正该冲突关系。
例3：基于“空间场模型”的群目标冲突 波及范围探测与一致性改正
将地图综合种的移位方法应 用到空间冲突改正中，提出一种 基于场论分析的移位方法，具有 传递性与衰减性特征。 借助于物理学场论中的“等势线 ”模型来表达这一移位现象，在 Delaunay三角网支持下建立多级 邻近关系曲线，探测内部冲突与 外部冲突。
4.1 地图数据格式转换
数据格式：地图数据在文件或记录中的编排格式 。 导致地图数据格式不同的原因包括：
（1）采用不同的数据结构 矢量数据格式 栅格数据格式
（2）不同行业、软件系统出于各种原因定义不同的数据格式
《计算机地图制图》课件简介
三、课件基本内容
1. 绪论 了解卫星定位系统发展的历史；了解子午卫星导航系统的原理及发展；掌握 GPS 定位系统的组 成部分及各部分的功能；掌握 GPS 定位的特点；掌握 GPS 的应用领域。 重点：GPS 系统组成。难点：GPS 定位中的空间后方交会原理。 2. 天球坐标系统 了解天球坐标系的用途；掌握天球、春风点、北天极、黄道、北黄极、黄赤交角、岁差、章动 概念；掌握天球三维直角坐标系、天球球面坐标系的定义；掌握协议天球坐标系、瞬时天球坐标系、 平天球坐标系的定义；掌握岁差和章动产生的原因。 重点：协议天球坐标系、瞬时天球坐标系、平天球坐标系的定义。难点：岁差章动产生的原因。 3. 地球坐标系统及时间系统 了解地球坐标系的用途；掌握极移现象及成因；掌握地球三维直角坐标系、大地坐标系的定义； 掌握瞬时地球坐标系和协议地球坐标系的定义；了解协议天球坐标系化为协议地球坐标系的过程； 掌握地心系和参心系的区别。 重点：地心地固坐标系；参心坐标系。难点：各类坐标系间的相互转换。 4. 卫星运动及卫星信号 卫星轨道参数及摄动参数；卫星在观测瞬间的地心地固坐标系中坐标。掌握卫星轨道参数及摄 动参数；掌握卫星坐标计算过程。 难点：观测瞬间卫星坐标计算。 5. RINEX 格式文件的认识 掌握 RINEX 格式文件的类型、文件名的格式；掌握 RINEX 格式文件的格式；掌握精密星历文件 格式。 重点：RINEX 格式文件的格式。难点：提取导航电文中各卫星轨道参数。 6. 静态绝对定位原理 了解测距码、载波相位测量原理；掌握绝对定位的原理；掌握精度衰减因子。 重点：绝对定位原理。难点：测距码、载波相位测量原理。 7. GPS 测速 了解 GPS 测时的原理；了解 GPS 测速的原理。 8. GPS 相对定位原理 掌握单差、双差、三差推理及其优缺点、用途；掌握利用单差模型、双差模型、三差模型进行 定位原理。
1. 绪论 了解卫星定位系统发展的历史；了解子午卫星导航系统的原理及发展；掌握 GPS 定位系统的组 成部分及各部分的功能；掌握 GPS 定位的特点；掌握 GPS 的应用领域。 重点：GPS 系统组成。难点：GPS 定位中的空间后方交会原理。 2. 天球坐标系统 了解天球坐标系的用途；掌握天球、春风点、北天极、黄道、北黄极、黄赤交角、岁差、章动 概念；掌握天球三维直角坐标系、天球球面坐标系的定义；掌握协议天球坐标系、瞬时天球坐标系、 平天球坐标系的定义；掌握岁差和章动产生的原因。 重点：协议天球坐标系、瞬时天球坐标系、平天球坐标系的定义。难点：岁差章动产生的原因。 3. 地球坐标系统及时间系统 了解地球坐标系的用途；掌握极移现象及成因；掌握地球三维直角坐标系、大地坐标系的定义； 掌握瞬时地球坐标系和协议地球坐标系的定义；了解协议天球坐标系化为协议地球坐标系的过程； 掌握地心系和参心系的区别。 重点：地心地固坐标系；参心坐标系。难点：各类坐标系间的相互转换。 4. 卫星运动及卫星信号 卫星轨道参数及摄动参数；卫星在观测瞬间的地心地固坐标系中坐标。掌握卫星轨道参数及摄 动参数；掌握卫星坐标计算过程。 难点：观测瞬间卫星坐标计算。 5. RINEX 格式文件的认识 掌握 RINEX 格式文件的类型、文件名的格式；掌握 RINEX 格式文件的格式；掌握精密星历文件 格式。 重点：RINEX 格式文件的格式。难点：提取导航电文中各卫星轨道参数。 6. 静态绝对定位原理 了解测距码、载波相位测量原理；掌握绝对定位的原理；掌握精度衰减因子。 重点：绝对定位原理。难点：测距码、载波相位测量原理。 7. GPS 测速 了解 GPS 测时的原理；了解 GPS 测速的原理。 8. GPS 相对定位原理 掌握单差、双差、三差推理及其优缺点、用途；掌握利用单差模型、双差模型、三差模型进行 定位原理。
第3章空间数据的采集和质量控制-PPT精选
1978年后开始采用1975年国际椭球， 并以此建立了我国新的、独立的大地 坐标系(大地原点在陕西径阳县永乐镇)
a = 6378140.0000000000m b = 6356755.2881575287m f = (a-b)/a = 1/298.257
第2节 空间数据的地理参照系和控制基础
二、地理参照系——平面系统
投影面： 横圆柱投影：投影面为横圆柱 圆锥投影： 投影面为圆锥 方位投影： 投影面为平面
投影面位置： 正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合 斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交 横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直
相切投影：投影面与椭球体相切 相割投影：投影面与椭球体相割
第2节 空间数据的地理参照系和控制基础
在采用新的高程基准后，对已有地图的等高 线高程的影响可忽略不计
第2节 空间数据的地理参照系和控制基础
三、GIS的地理控制基础
各种GIS的数据源、服务目的和各自特征可以不同，但均有自身统一的地理控制基础 1）地理控制基础的内容
地理控制基础是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分
统一的地图投影系统 统一的地理格网坐标系统（地理参照系） 统一的地理编码系统
应保持完整。
第2节 空间数据的地理参照系和控制基础
四、地图投影
7）我国常用的地图投影配置
我国基本比例尺地形图(1:100万到1:5000), 除1:100万外均采用高斯—克 吕格投影 为地理基础；
我国1:100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球 统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。
第3节 地理实体数据的编码
二、属性数据的分类分级
2、分类的基本方法
线分类法（层次分类法）
a = 6378140.0000000000m b = 6356755.2881575287m f = (a-b)/a = 1/298.257
第2节 空间数据的地理参照系和控制基础
二、地理参照系——平面系统
投影面： 横圆柱投影：投影面为横圆柱 圆锥投影： 投影面为圆锥 方位投影： 投影面为平面
投影面位置： 正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合 斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交 横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直
相切投影：投影面与椭球体相切 相割投影：投影面与椭球体相割
第2节 空间数据的地理参照系和控制基础
在采用新的高程基准后，对已有地图的等高 线高程的影响可忽略不计
第2节 空间数据的地理参照系和控制基础
三、GIS的地理控制基础
各种GIS的数据源、服务目的和各自特征可以不同，但均有自身统一的地理控制基础 1）地理控制基础的内容
地理控制基础是地理信息数据表示格式与规范的重要组成部分
统一的地图投影系统 统一的地理格网坐标系统（地理参照系） 统一的地理编码系统
应保持完整。
第2节 空间数据的地理参照系和控制基础
四、地图投影
7）我国常用的地图投影配置
我国基本比例尺地形图(1:100万到1:5000), 除1:100万外均采用高斯—克 吕格投影 为地理基础；
我国1:100万地形图采用了Lambert投影，其分幅原则与国际地理学会规定的全球 统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致。
第3节 地理实体数据的编码
二、属性数据的分类分级
2、分类的基本方法
线分类法（层次分类法）