黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院測繪工程系劉劍鋒Liu-jian-feng@163.com項目一地圖數(shù)據(jù)的獲取與處理《地圖制圖》武漢大學(xué)出版社項目一地圖數(shù)據(jù)的獲取與處理任務(wù)1地圖數(shù)據(jù)獲取任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理地圖數(shù)據(jù)獲取與處理是將現(xiàn)有的地圖、外業(yè)觀測成果、航空像片、遙感圖像、文本資料等轉(zhuǎn)換成現(xiàn)代地圖制圖可以處理與接收的數(shù)字形式，通常要經(jīng)過驗證、修改、編輯等處理。任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取一、地圖數(shù)據(jù)獲取的目的（一）實測數(shù)據(jù)的獲取方式平板測量獲取的是非數(shù)字化數(shù)據(jù)。雖然現(xiàn)在已不是GIS野外數(shù)據(jù)獲取的主要手段，但由于它的成本低、技術(shù)容易掌握，少數(shù)部門和單位仍然在使用。任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取1.平板測量二、地圖數(shù)據(jù)獲取的主要技術(shù)任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取二、地圖數(shù)據(jù)獲取的主要技術(shù)（一）實測數(shù)據(jù)的獲取方式二、地圖數(shù)據(jù)獲取的主要技術(shù)（一）實測數(shù)據(jù)的獲取方式任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取二、地圖數(shù)據(jù)獲取的主要技術(shù)（一）實測數(shù)據(jù)的獲取方式全野外數(shù)據(jù)采集測量工作包括圖根控制測量、測站點的增補和地形碎部點的測量。采用全站儀進行觀測，用電子手簿記錄觀測數(shù)據(jù)或經(jīng)計算后的測點坐標。2.全野外數(shù)字測圖

任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取1.遙感原理

二、地圖數(shù)據(jù)獲取的主要技術(shù)（二）遙感地圖數(shù)據(jù)的獲取方式任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取2.遙感圖像的處理方法（1）遙感圖像的糾正處理（2）遙感圖像的增強處理3.遙感圖像的信息獲?。?）目視判讀（2）計算機自動識別與分類（二）遙感地圖數(shù)據(jù)的獲取方式任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取這種方式數(shù)字化的速度比較慢，工作量大，自動化程度低，數(shù)字化精度與作業(yè)員的操作有很大關(guān)系，所以目前已基本上不再采用。1.手扶跟蹤數(shù)字化

任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取二、地圖數(shù)據(jù)獲取的主要技術(shù)（三）矢量地圖數(shù)據(jù)的獲取方式2.掃描矢量化

原始地圖掃描 柵格文件 柵格編輯 矢量化 矢量文件 矢量編輯格式轉(zhuǎn)換 GIS數(shù)據(jù)庫（三）矢量地圖數(shù)據(jù)的獲取方式任務(wù)一地圖數(shù)據(jù)的獲取（一）數(shù)據(jù)準備（1）數(shù)學(xué)基礎(chǔ)選擇

◆選擇合適的地圖投影。不管在哪一種投影下進行地圖編輯，最終利用制圖軟件都可方便地實現(xiàn)投影的轉(zhuǎn)換，這是數(shù)字制圖的優(yōu)越性。

◆選擇坐標系坐標系可以明確制圖對象的空間定位坐標，它包括一組參數(shù)，如坐標系名稱、投影類型、基準面等，投影只是其中的一個參數(shù)，是坐標系的一部分?，F(xiàn)有的許多桌面GIS軟件大多提供多種不同坐標體系(基準面)供用戶選擇，少數(shù)軟件還允許用戶建立自己的坐標系。三、任務(wù)實施（2）圖像幾何校正和配準主要用于在數(shù)字化地圖前,對地圖進行坐標和投影的校正,以使得地圖坐標點準確,使得地圖拼接準確。

GIS軟件中都提供了圖像幾何校正和鑲嵌配準的工具。1.標準分幅的影像校正單擊“文件”菜單下的“打開影像”命令，打開待校正的標準分幅的柵格影像；（二）地圖校正配準1.標準分幅的影像校正

第一步：單擊“鑲嵌融合/DRG生產(chǎn)”菜單下的“圖幅生成控制點”命令，系統(tǒng)彈出“圖幅生成控制點”對話框；1.標準分幅的影像校正①、單擊“輸入圖幅信息”按鈕，彈出如圖所示的對話框，輸入圖幅號，單擊“確定”；②、依次確定四個內(nèi)圖廓點：單擊“左上角”單選按鈕，然后單擊標準圖幅中相應(yīng)的內(nèi)圖廓交叉點，余者依次類推；③、單擊“生成GCP”按鈕；1.標準分幅的影像校正第二步：單擊“鑲嵌融合/DRG生產(chǎn)”菜單下的“順序修改控制點”命令，依次調(diào)整每個控制點的位置，并按“空格鍵”確認修改；1.標準分幅的影像校正第三步：單擊“鑲嵌融合/DRG生產(chǎn)”菜單下的“逐格網(wǎng)校正”命令，保存校正后的結(jié)果文件，單擊“確定”按鈕即可；2.一般影像的矢量文件校正單擊“文件”菜單下的“打開影像”命令，打開待校正的非標準影像；2.一般影像的矢量文件校正第一步：單擊“鑲嵌融合”菜單下“打開參照文件/參照線文件”命令；2.一般影像的矢量文件校正第二步：單擊“鑲嵌融合”菜單下“刪除所有控制點”命令；2.一般影像的矢量文件校正分別單擊左邊影像內(nèi)一點和右邊線文件中相應(yīng)的點，并分別按“空格鍵”確認，系統(tǒng)會彈出提示對話框，單擊“是”按鈕，系統(tǒng)會自動添加一控制點；添加方法如下：第三步：單擊“鑲嵌融合”菜單下“添加控制點”命令，依次添加至少四個控制點；2.一般影像的矢量文件校正第四步：單擊“鑲嵌融合”菜單下“校正預(yù)覽”命令；2.一般影像的矢量文件校正第五步：單擊“鑲嵌融合”菜單下“影像校正”命令，并保存校正結(jié)果；（三）地圖矢量化1.數(shù)據(jù)獲?。?）讀圖、分層一般按照地理要素進行分層。在GIS應(yīng)用中，一般把同一類地理要素存放到同一文件中。從上圖中，可以判讀出地理要素有境界線、水系、行政區(qū)等，同時還有圖幅數(shù)學(xué)基礎(chǔ)經(jīng)緯網(wǎng)。（2）新建文件根據(jù)判讀的地理要素，分為不同的要素層，新建這一類對應(yīng)的文件，并建立其對應(yīng)的屬性信息。

分析掃描地圖，進行分層，確定要數(shù)字化的信息，對圖形主要結(jié)構(gòu)有一個了解，然后根據(jù)一定的目的和分類指標，對地圖上的圖形要素進行分類。每一類作為一個圖層，每一個圖層賦一個圖層名。讀圖分層成圖居民點等高線方里網(wǎng)=++（四）普通地圖的編輯和制作（3）數(shù)字化地圖

地圖數(shù)字化是地理空間數(shù)據(jù)輸入的重要途徑，圖形經(jīng)過數(shù)字化處理后，傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖可轉(zhuǎn)換成數(shù)字地圖產(chǎn)品。掃描數(shù)字化采用高精度掃描儀，將圖形、圖像掃描后形成柵格數(shù)據(jù)文件，再利用矢量化軟件對柵格數(shù)據(jù)進行處理，將它轉(zhuǎn)化成為矢量圖形數(shù)據(jù)。

原圖用掃描儀原圖掃描圖像校正拼接子圖塊讀圖、分層裝入光柵數(shù)據(jù)矢量圖合成設(shè)置當前層和缺省參數(shù)設(shè)置矢量化參數(shù)設(shè)置矢量化范圍交互矢量化保存文件可用二值掃描、灰度掃描或彩色掃描一般情況下，先矢量化后對矢量圖形數(shù)據(jù)進行校正但有時需要與已有的圖形套合，這時需要先將掃圖形進行校正，然后與已有的圖形配準。抽稀因子就是控制線在抽稀后與原光柵中心線之間的最大偏差值，實際上就是控制線的坐標點數(shù)，要適合精度要求。掃描矢量化流程圖分層矢量化

對掃描圖像進行分析，在新建的文件中，選擇矢量化方式，取相應(yīng)按鈕或子菜單開始矢量化工作。項目一地圖數(shù)據(jù)的獲取與處理任務(wù)1地圖數(shù)據(jù)獲取任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理坐標變換包括數(shù)字化儀坐標和掃描影像的坐標與大地坐標的變換，以及兩個不同的大地坐標系的變換。（一）相似變換（二）仿射變換

一、圖形坐標變換任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理

1.相似變換相似變換主要解決兩個坐標系之間的變換，根據(jù)坐標變換原理如數(shù)字化儀坐標到投影坐標之間的變換，變換公式如下：

計算相似變換，至少需要對應(yīng)的坐標系的兩個對應(yīng)控制點，計算四個變換參數(shù)。一、圖形坐標變換任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理2.仿射變換如果坐標在X,Y方向上的比例因子不一致，如圖紙存在仿射變形，此時需要采用仿射變換公式。則變換公式為：計算仿射變換，至少需要對應(yīng)坐標系的三個對應(yīng)控制點，計算六個變換參數(shù)。任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理一、圖形坐標變換幾何裂隙：在對分幅地圖數(shù)字化輸入后進行拼接時，常常會有邊界不一致的情況，由數(shù)據(jù)文件邊界分開的一個地物的兩部分不能精確的銜接，這種裂隙稱為幾何裂隙。邏輯裂隙：由于人工操作的失誤，兩個相鄰的圖幅的空間數(shù)據(jù)庫在結(jié)合處可能出現(xiàn)邏輯裂隙。1.幾何裂隙和邏輯裂隙任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理二、圖幅拼接在對分幅標準地形圖進行圖幅拼接處理時，一般需要先進行投影變換，通常的做法是從地形圖使用的高斯-格呂格投影轉(zhuǎn)換到經(jīng)緯度坐標系中，然后再進行拼接處理。在進行拼接處理時，在相鄰圖幅的邊緣部分，常常會有邊界不一致的情況，就需進行圖幅數(shù)據(jù)邊緣匹配處理。2.圖幅拼接任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理二、圖幅拼接

（a）拼接前；（b）拼接中的邊緣不匹配；（c）調(diào)整后的拼接結(jié)果2.圖幅拼接3.邊緣匹配處理圖幅邊緣匹配處理，主要有以下四個步驟：

（1）邏輯一致性的處理（2）識別和檢索相鄰圖幅（3）相鄰圖幅邊界點坐標數(shù)據(jù)的匹配（4）相同屬性多邊形公共邊界的刪除任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理二、圖幅拼接點線拓撲關(guān)系的實質(zhì)是建立結(jié)點-弧段，弧段-結(jié)點的關(guān)系表格，有兩種方案：（1）在圖形采集與編輯時自動建立。主要記錄兩個數(shù)據(jù)文件：一個記錄結(jié)點所關(guān)聯(lián)的弧段，即結(jié)點弧段列表；另一個記錄弧段的兩個端點（起始節(jié)點）的列表。數(shù)字化時，自動判斷新的弧段周圍是否已存在的結(jié)點。若有，將其結(jié)點編號登記；若沒有，產(chǎn)生一個新的結(jié)點，并進行登記。（2）在圖形采集和編輯后自動建立。1.點、線拓撲關(guān)系的建立任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理三、拓撲生成1.基本多邊形基本多邊形2.多邊形拓撲關(guān)系的建立任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理三、拓撲生成第一種是獨立多邊形，它與其他多邊形沒有共享邊界，例如獨立房屋，獨立水塘等，這種多邊形在數(shù)字化過程中直接生成，因為它僅有一條周邊弧段，該弧段就是多邊形的邊界。第二種是具有公共邊的簡單多邊形，在數(shù)據(jù)采集時，進采集弧段數(shù)據(jù)，然后用一種算法，自動將多邊形的邊界聚合起來，建立多邊形文件。2.多邊形拓撲關(guān)系的建立（1）基本多邊形任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理2.多邊形拓撲關(guān)系的建立（1）基本多邊形第三種是帶島的多邊形，除了要按第二種方法自動建立多邊形以外，還要考慮多變形的內(nèi)島。第四種是復(fù)合多邊形，它是由兩個或多個不相鄰的多邊形組成，對這種多邊形一般是在建立單個多邊形以后，在用人工或某一種規(guī)則組合成復(fù)合多邊形。任務(wù)2地圖數(shù)據(jù)處理2.多邊形拓撲關(guān)系的建立（1）基本多邊形建立多邊形拓撲關(guān)系是矢量數(shù)據(jù)自動拓撲關(guān)系生成中最關(guān)鍵的部分，算法比較復(fù)雜。多邊形矢量數(shù)據(jù)自動拓撲主要包括4個步驟：

1）鏈的組織

2）結(jié)點匹配