ArcGIS 數(shù)據(jù)采集

1、地理信息系統(tǒng)第一章 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集樹狀圖空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 圖形數(shù)據(jù)采集屬性數(shù)據(jù)采集集數(shù)據(jù)模型（概念層）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（邏輯層）數(shù)據(jù)文件格式（物理層）矢量化成果 矢量化 圖像預(yù)處理 分層 掃描 現(xiàn)實世界的認(rèn)識柵格結(jié)構(gòu)矢量結(jié)構(gòu)屏幕矢量化數(shù)字化儀數(shù)據(jù)采集目錄一.數(shù)據(jù)采集3二.屬性數(shù)據(jù)采集4三.圖像數(shù)據(jù)采集51.屏幕矢量化51.1 掃描51.2圖像預(yù)處理51.3分層51.4 矢量化51.5 矢量化成果52.數(shù)字化儀5四.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)61.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)62.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)63.現(xiàn)實符號的認(rèn)識73.1數(shù)據(jù)模型（概念層）83.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（邏輯層）93.3數(shù)據(jù)文件格式（物理層）9五.數(shù)據(jù)91.屬性數(shù)據(jù)92.

2、空間數(shù)據(jù)93.空間數(shù)據(jù)的采集方法9六.知識點與技能10數(shù)據(jù)采集一.數(shù)據(jù)采集即數(shù)據(jù)的獲取，地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通常歸納為不同性質(zhì)的的專題或?qū)?，?shù)據(jù)采集與編輯就是把各層地理要素轉(zhuǎn)化為空間坐標(biāo)及屬性對應(yīng)的代碼輸入至計算機(jī)中。二.屬性數(shù)據(jù)采集1.框架圖根據(jù)用戶需求確定數(shù)據(jù)項目根據(jù)數(shù)據(jù)項目確定數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)分類和編碼確定數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)的輸入與編輯操作矢量數(shù)據(jù)輸入與編輯柵格數(shù)據(jù)輸入與編輯矢量數(shù)據(jù)柵格數(shù)據(jù)2.屬性數(shù)據(jù)定義：屬性數(shù)據(jù)即空間實體的特征數(shù)據(jù)，一般包括名稱、等級、數(shù)量、代碼、等多種形式。空間點、線、面實體都有相應(yīng)的屬性。3.屬性數(shù)據(jù)的獲取渠道：遙感數(shù)據(jù)、各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)、現(xiàn)場調(diào)查資料、社會調(diào)查資料

3、、其他資料等。4.屬性數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化（1）統(tǒng)一地理基礎(chǔ)：包括統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)、統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系統(tǒng)以及統(tǒng)一的地理編碼系統(tǒng)。 （2）統(tǒng)一分類編碼原則：分類編碼應(yīng)遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、實用性、統(tǒng)一性、完整性、可擴(kuò)充性等原則，既要考慮信息本身屬性，又要顧及信息之間的相互關(guān)系，保證分類代碼穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和唯一性。 5.屬性數(shù)據(jù)編碼內(nèi)容（1）登記部分：用來標(biāo)識屬性數(shù)據(jù)的序號，可以是簡單的連續(xù)編號，也可劃分不同層次進(jìn)行順序編碼。（2）分類部分：用來標(biāo)識屬性的地理特征，可采用多位代碼反映多種特征。（3）控制部分：用來通過一定的查錯算法，檢查在編碼、錄入和傳輸中的錯誤，在屬性數(shù)據(jù)量較大情況下具有重要意義

4、。6.屬性數(shù)據(jù)編碼方法：（1）列出全部制圖對象清單；（2）制定對象分類、分級原則和指標(biāo)將制圖對象進(jìn)行分類、分級；（3）擬定分類代碼系統(tǒng)；（4）設(shè)定代碼及其格式；（5）建立代碼和編碼對象的對照表。7.常用的編碼方法：層次分類編碼法和多源分類編碼法（1）層次分類編碼法是按照分類對象的從屬和層次關(guān)系為排列順序的一種代碼，它的優(yōu)點是能明確表示出分類對象的類別，代碼結(jié)構(gòu)有嚴(yán)格的隸屬關(guān)系。如，土地利用現(xiàn)狀分類編碼（2）多源分類編碼法又稱獨立分類編碼法，是指對于一個特定的分類目標(biāo)，根據(jù)諸多不同的分類依據(jù)分別進(jìn)行編碼，各位數(shù)字代碼之間并沒有隸屬關(guān)系。它的優(yōu)點是具有較大的信息載負(fù)量，有利于對空間信息的綜合分析。

5、8.屬性數(shù)據(jù)的輸入方法：（1）數(shù)據(jù)量較小，可以在輸入幾何數(shù)據(jù)的同時，用鍵盤輸入；（2）數(shù)據(jù)量大，與幾何數(shù)據(jù)分別輸入，根據(jù)預(yù)先建立屬性表輸入屬性；（3）從其它統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入屬性，通過關(guān)鍵字段聯(lián)接圖形。三.圖像數(shù)據(jù)采集1.屏幕矢量化1.1 掃描過掃描將地圖轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，然后采用柵格數(shù)據(jù)矢量化的技術(shù)追蹤出線和面，采用模式識別技術(shù)識別出點和注記，并根據(jù)地圖內(nèi)容和地圖符號的關(guān)系自動給矢量數(shù)據(jù)賦以屬性值。1.2圖像預(yù)處理對原始資料進(jìn)行遙感器效應(yīng)和幾何及輻射效應(yīng)等的應(yīng)用前期處理。1.3分層按照一定規(guī)律，對地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分組。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通常歸納為不同性質(zhì)的的專題或?qū)樱阌趯⒁欢ㄌ卣餍再|(zhì)地理要素歸類。1

6、.4 矢量化矢量化是重要的地理數(shù)據(jù)獲取方式之一。所謂矢量化，就是把柵格柵格轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)的處理過程。當(dāng)紙質(zhì)地圖經(jīng)過計算機(jī)圖形、圖像系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換量化為點陣數(shù)字圖像，經(jīng)圖像處理和曲線矢量化，或者直接進(jìn)行手扶跟蹤數(shù)字化后，生成可以為地理信息系統(tǒng)顯示、修改、標(biāo)注、漫游、計算、管理和打印的矢量地圖數(shù)據(jù)文件，這種與紙質(zhì)地圖相對應(yīng)的計算機(jī)數(shù)據(jù)文件稱為矢量化電子地圖。1.5 矢量化成果生成可以為地理信息系統(tǒng)顯示、修改、標(biāo)注、漫游、計算、管理和打印的矢量地圖數(shù)據(jù)文件。2.數(shù)字化儀2.1定義：數(shù)字化儀是將圖像和圖形的連續(xù)模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量的裝置，是在專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中一種用途非常廣泛的圖形輸入設(shè)備，是由電磁感應(yīng)

7、板、游標(biāo)和相應(yīng)的電子電路組成。當(dāng)使用者在電磁感應(yīng)板上移動游標(biāo)到指定位置，并將十字叉的交點對準(zhǔn)數(shù)字化的點位時，按動按鈕，數(shù)字化儀則將此時對應(yīng)的命令符號和該點的位置坐標(biāo)值排列成有序的一組信息，然后通過接口傳送到主計算機(jī)。再說得簡單通俗一些，數(shù)字化儀就是一塊超大面積的手寫板，用戶可以通過用專門的電磁感應(yīng)壓感筆或光筆在上面寫或者畫圖形，并傳輸給計算機(jī)系統(tǒng)。不過在軟件的支持上它是和手寫板有很大的不同的，硬件的設(shè)計上也是各有偏重的。2.2用途：在許多的專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中，用戶需要繪制大面積的圖紙，僅靠CAD系統(tǒng)是無法完全完成圖紙繪制的，在精度上也會有較大的偏差，因此必須通過數(shù)字化儀來滿足用戶的需求。高精度的數(shù)

8、字化儀適用于地質(zhì)、測繪、國土等行業(yè)。2.3種類：分跟蹤數(shù)字化儀和掃描數(shù)字化儀。四.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.1矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是利用歐幾里德幾何學(xué)中的點、線、面及其組合體來表示地理實體空間分布的一種數(shù)據(jù)組織方式。這種數(shù)據(jù)組合方式能很好的表達(dá)地理空間分布特征，數(shù)據(jù)精度高，數(shù)據(jù)存儲的冗余度低，但對于多層空間數(shù)據(jù)的疊合分析比較困難。1.2矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型1.2.1實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：在實體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，空間數(shù)據(jù)按照基本的空間對象為單元進(jìn)行組織，其中不包含拓?fù)潢P(guān)系的信息。1.2.2拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括對偶獨立編碼法、多邊形轉(zhuǎn)換器、地理編碼和參照系統(tǒng)的拓?fù)浼傻?.3矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點：（1

9、）用離散的點、線、面組成的邊界或表面來表達(dá)空間實體，用標(biāo)識符表達(dá)的內(nèi)容描述空間實體的屬性；（2）矢量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系表示了空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系；（3）描述的空間對象位置明確，屬性隱含。2.柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.1柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義：柵格結(jié)構(gòu)是最簡單最直接的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指將地球表面劃分為大小均勻緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個網(wǎng)格作為一個象元或象素由行、列定義，并包含一個代碼表示該象素的屬性類型或量值，或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。2.2柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型2.2.1柵格矩陣結(jié)構(gòu)：是一種用矩陣來存儲柵格數(shù)據(jù)單元的存儲結(jié)構(gòu)。2.2.2游程編碼結(jié)構(gòu)：游程指柵格矩陣一行內(nèi)相鄰?fù)禆鸥竦臄?shù)量，游程編碼結(jié)構(gòu)是逐行將相鄰?fù)?/p>

10、的柵格合并，記錄合并后柵格的值及合并柵格的數(shù)量，壓縮柵格數(shù)據(jù)量，消除數(shù)據(jù)間冗余。2.2.3四叉樹結(jié)構(gòu)：這種數(shù)據(jù)原理可表達(dá)為將空間區(qū)域按照四個象限進(jìn)行遞歸分割n次，每次分割個子象限，直至子象限中的屬性值都相同為止。2.3柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點：（1）柵格的空間分辨率指一個像元在地面所代表的實際面積大?。ㄒ粋€正方形的面積）；（2）對于同一幅圖形或圖象來說，隨著分辨率的增大，存儲空間也隨之增大。（3）表達(dá)空間目標(biāo)、計算空間實體相關(guān)參數(shù)的精度與分辨率密切相關(guān)，分辨率越高，精度越高；（4）非常適合進(jìn)行空間分析。例如，同一地區(qū)多幅遙感圖象的疊加操作等；（5）不適合進(jìn)行比例尺變化，投影變換等。2.4.兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

11、比較數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點缺點矢量數(shù)據(jù)1.便于面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)表示2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊、冗余度低3.有利于網(wǎng)絡(luò)和檢索分析4.圖形顯示質(zhì)量高、精度好1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜2.軟硬件要求高3.多邊形疊加分析比較困難4.顯示與繪圖成本比較柵格數(shù)據(jù)1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單2.便于空間分析3.利于和遙感數(shù)據(jù)的匹配4.輸出快速，成本低1.數(shù)據(jù)量大2.投影轉(zhuǎn)換比較復(fù)雜3.圖形質(zhì)量較低4.現(xiàn)象認(rèn)識效果較低3.現(xiàn)實符號的認(rèn)識地圖是客觀世界的形象符號概括模型需求分析概念設(shè)計邏輯設(shè)計物理設(shè)計地理現(xiàn)象和過程數(shù)據(jù)庫的概念模型數(shù)據(jù)庫的邏輯模型數(shù)據(jù)庫的存儲模型空間數(shù)據(jù)庫現(xiàn)實世界信息世界計算機(jī)世界3.1數(shù)據(jù)模型（概念層）由于計算機(jī)不能直接處理現(xiàn)實世界中的

12、具體事物及其聯(lián)系，必須將這些具體事物及其聯(lián)系轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫即模擬現(xiàn)實世界中地理信息應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫的框架，描述了數(shù)據(jù)及其聯(lián)系的組織方式、表達(dá)方式和存取路徑，是地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的核心和基礎(chǔ)。3.1.1地圖是客觀世界的形象模型 地圖與其它地學(xué)模型的主要區(qū)別和優(yōu)點在于它具有形象性，能對實際對象做出完整的、清晰的和直觀的圖形描述和說明?！暗貓D是地表空間關(guān)系和空間形式的視覺圖解表象”。3.1.2地圖是客觀世界的符號模型 地圖區(qū)別于其它許多圖示模型的又一特征是它采用專門設(shè)計和事先規(guī)定的符號來反映 地物、現(xiàn)象和地理過程，并表示它們的位置、質(zhì)量特征和數(shù)

13、量特征。各種符號的組合便構(gòu)成 一種地圖形象，而多種地圖形象的匯集便組成一幅完整的地圖圖形。地圖符號的作用并不僅 僅局限于傳輸信息，它們還是記錄知識、使知識定型并系統(tǒng)化的強(qiáng)大工具。3.1.3數(shù)據(jù)模型分類3.1.3.1概念模型：也稱為信息模型它是按用戶的觀點對數(shù)據(jù)和信息建模，是對現(xiàn)實世界事物及其聯(lián)系的第一級抽象。3.1.3.2邏輯模型：邏輯模型屬于計算機(jī)世界的模型，是按照計算機(jī)的觀點對數(shù)據(jù)建模，是對現(xiàn)實世界的第二級抽象。3.1.3.3 物理模型：物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，它描述數(shù)據(jù)在磁盤上的存儲方式和存取方法，面向的是計算機(jī)系統(tǒng)。3.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（邏輯層）數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)完

14、整性約束三個要素組成。3.2.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述了數(shù)據(jù)的組成對象和對象間的聯(lián)系，一方面描述的是數(shù)據(jù)對象的類型、內(nèi)容、性質(zhì)等，另一方面描述了數(shù)據(jù)對象間的聯(lián)系。3.2.2數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中的各種數(shù)據(jù)允許執(zhí)行的操作集合，包括操作及相應(yīng)的操作規(guī)則，描述了數(shù)據(jù)庫的動態(tài)特性。3.2.3數(shù)據(jù)的完整性約束數(shù)據(jù)完整性約束約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)變，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。3.3數(shù)據(jù)文件格式（物理層）3.3.1 Shape數(shù)據(jù)1. shp存儲幾何要素的空間信息，即XY坐標(biāo) 2.sh

15、x存儲了有關(guān).shp存儲的索引信息，即shp中空間數(shù)據(jù)的存儲方式，XY坐標(biāo)的輸入點在哪里，有多少XY坐標(biāo)對等信息 3.dbf存儲地理數(shù)據(jù)的屬性信息的dBase表 4.prj存儲了文件的空間參考信息，如坐標(biāo)系統(tǒng)等 5.shp.xml對元數(shù)據(jù)瀏覽后生成的xml元數(shù)據(jù)文件 6.sbn和sbx存儲對shapefile的空間索引，加速空間數(shù)據(jù)的讀取3.3.1 Coverage數(shù)據(jù)1.aat弧段屬性表，記錄弧段的起點和終點坐標(biāo)信息 2.pat點屬性表，記錄lable點的坐標(biāo)信息 3.tic控制點，用于配準(zhǔn)地圖的點 4.aux保存柵格文件自身不能保存的輔助信息，包括彩色地圖信息，直方圖或表格，坐標(biāo)系統(tǒng)，變換

16、信息，投影信息 5.rrd保存影像金字塔信息索引，加速顯示和漫游 6.dat屬性信息 7.dir屬性表路徑管理文件，用于關(guān)聯(lián)dat和nit 五.數(shù)據(jù)1.屬性數(shù)據(jù)即空間實體的特征數(shù)據(jù)，一般包括名稱、等級、數(shù)量、代碼、等多種形式。2.空間數(shù)據(jù)一般采用線分類法對空間實體進(jìn)行分類，即將分類對象按選定的空間特征和語義信息作為分類基礎(chǔ)3.空間數(shù)據(jù)的采集方法（1）野外數(shù)據(jù)采集（2）現(xiàn)有地圖數(shù)字化（3）攝影測量方法（4）遙感圖像處理六.知識點與技能章節(jié)知識點技能第一章 數(shù)據(jù)采集第一節(jié) 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集的定義1屬性數(shù)據(jù)的采集方式1.1手工方式：通過手工在計算機(jī)終端上輸入數(shù)據(jù)，主要是鍵盤輸入。1.2手扶跟蹤化數(shù)字

17、方式：手扶跟蹤數(shù)字化儀是一種圖形數(shù)字化設(shè)備。可生成矢量數(shù)據(jù)。1.3掃描方式：掃描儀是一種圖形、圖象輸入設(shè)備，可以快速地將圖形、圖象輸入計算機(jī)系統(tǒng)，是目前發(fā)展最快的數(shù)字化設(shè)備?？蓪?shù)據(jù)生成柵格數(shù)據(jù)。1.4影像處理和信息提取方式：從遙感影像上直接提取信息第二節(jié) 屬性數(shù)據(jù)采集1.屬性數(shù)據(jù)定義2.屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的獲取渠道3.數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化4.屬性數(shù)據(jù)編碼內(nèi)容5.屬性數(shù)據(jù)編碼的方法6.常用的編碼方法7.屬性數(shù)據(jù)的輸入方法1.屬性數(shù)據(jù)的獲取渠道遙感數(shù)據(jù)、各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)、現(xiàn)場調(diào)查資料、社會調(diào)查資料、其他資料等。2.屬性數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化（1）統(tǒng)一地理基礎(chǔ)：包括統(tǒng)一的地圖投影系統(tǒng)、統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系統(tǒng)以及統(tǒng)

18、一的地理編碼系統(tǒng)。 （2）統(tǒng)一分類編碼原則：分類應(yīng)遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、實用性、統(tǒng)一性、完整性、可擴(kuò)充性等原則保證分類代碼穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和唯一性。 3.屬性數(shù)據(jù)編碼方法（1）列出全部制圖對象清單；（2）制定對象分類、分級原則和指標(biāo)將制圖對象進(jìn)行分類、分級；（3）擬定分類代碼系統(tǒng)；（4）設(shè)定代碼及其格式；（5）建立代碼和編碼對象的對照表。 第三節(jié) 圖像數(shù)據(jù)采集1.屏幕矢量化1.1掃描1.2圖像預(yù)處理1.3分層1.4矢量化1.5矢量化成果1.1掃描數(shù)字化輸入掃描過程1.1.1掃描模式的設(shè)置，對地形圖的掃描一般采用二值掃描，或灰度掃描。對彩色航片采用百萬種彩色掃描，對黑白航片采用灰度掃描。1.1.2

19、掃描分辨率的設(shè)置，根據(jù)掃描要求，對地形圖的掃描一般采300dpi或更高的分辨率。1.1.3針對一些特殊的需要，還可調(diào)整亮度、對比度、色調(diào)等。1.1.4設(shè)定掃描范圍。1.1.5掃描參數(shù)設(shè)置完后，即可通過掃描獲得某個地區(qū)的柵格數(shù)據(jù)。1.2圖像預(yù)處理1.2.1對圖像進(jìn)行特征抽取、分割和匹配1.2.2對圖像進(jìn)行幾何變換、校正、歸一、平滑、復(fù)原1.3分層1.3.1圖層按點線面進(jìn)行分類1.3.2分層按需要盡可能詳細(xì)1.4矢量化1.4.1地形圖校正與配準(zhǔn)1.4.2地形圖矯正并重采樣生成新柵格文件1.4.3地形圖二值化1.4.4分層矢量化1.4.5矢量化成果檢查2.數(shù)字化儀2.1數(shù)字化儀定義2.2數(shù)字化儀用途2.3數(shù)字化儀種類數(shù)字化儀的工作方式操作方式1點方式 每次定標(biāo)器的鍵被按下，感應(yīng)板發(fā)送一對坐標(biāo)數(shù)據(jù)到計算機(jī)。2開關(guān)流方式 在定標(biāo)器上，每按下一次鍵，即將一組坐標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機(jī)。3連續(xù)流方式 不論定標(biāo)器的鍵是否按下，數(shù)字化儀每個一定的時間就向計算機(jī)發(fā)送坐標(biāo)數(shù)。4