GIS数据采集输入Word文档格式.docx
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从卫星或飞机上获取的图像信息主要有胶片和
数字磁带两种记录形式。
胶片是一种模拟信号，必需通过A/D转换装巻将模拟量转换成数
字量后，才能送入讣算机内进行存贮和分析。
数字磁带是一种数字图像记录，简称CCT。
用
户得到CCT磁带后可以根据磁带密度要求将数据读入汁算机，然后通过图像处理系统的监
视器可以显示图像，供用户分析。
遥感数据对GIS硬件和软件要求较高，在硬件上应选择
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扩展型配宜，在软件上需解决矢量数据和栅格数据的兼容和互换问题。
ARC/INFO.ERDAS、MAPGIS等地理信息系统软件己具备两种数据结构互换功能。
三、数字资料
对于各■种数据形式的原始资料，包括社会经济数据、人口普查数据、野外调查或监测数据，例如环境污染监测数据，地质钻井数据，磁力、重力、地震等地球物理数据，气象、水文观测数据等。
统计数拯一般都和一左范围内的统计单元或观测点联系在一起的，因此搜集这些数据，要注意包括研究对象的特征值、观测点的儿何数据和统计资料的基本统计单元。
统计数据是GIS建立属性数据库必不可少的资料，常常在分析中起着重要的作用。
我国统汁工作正朝信息化方向发展，除以传统的表格方式提供使用外，局部的已建立起各种规模的数据库，数据的建立、传送、汇总开始使用汁算机。
各类统讣数据可由计算机键盘有组织地输入，也可用磁带或软盘作为介质将数据送入汁算机，如果将统计数据转变成图形形式显示岀来就更加直观。
在地理信息系统中统计数据存储在属性数据库中，常可与其它形式的数据一起参与分析。
四、文字报告
在上地资源管理信息系统、灾害监测信息系统、水质信息系统、森林资源管理信息系统等专题信息系统中，各种文字说明资料，对确左专题内容的属性特征起着重要的作用。
在区域信息系统中，文字报告是区域的综合研究不可缺少的参考资料。
通过文字报告还可以用來研究各种类型地理信息的权势性、可靠程度和内容的完整性,以便决立地理信息的分类和使用。
文字说明资料是地理信息系统建立的主要依拯，必需认貞•加以研究，准确送入计算机系统，使搜集资料更加系统化。
4.2数据规范化和标准化
现代信息社会数据共•亨是一个最基本的特点。
GIS数据规范化和标准化直接影响地理信息的共亨，而地理信息共亨又直接影响到GIS经济效益和社会效益。
为了解决利用已有数拯资源并为今后数据共亭创造条件，各国都在努力开展标准化研究工作，许多部门和单位都在纷纷建立自已的数据库。
国家制左的规范和标准是信息资源共享的基础，任何标准和规范，不但有利于国内信息交流，也有利于国际信息的交流。
但是目前空间数据标准化仍然存在不少问题，还缺乏统一的标准和规范，缺乏地理信息的法规，各部门间缺乏必要的联系和协调，对于科学的分类和统汁缺乏严格的左义,建立的系统，数据杂乱，难以相互利用，信息得不到有效的交流和共享。
为使数据库和信息系统能向各级政府和部门提供更好的信息服务，实现数据共•亨、数据规范化和标准化建设是一项十分紧迫的任务。
一、统一的地理基础
地理基础是地理信息数据表达格式与规范的重要组成部分。
它主要包括统一的地图投影系统、统一的地理坐标系统以及统一的地理编码系统。
通过投影坐标、地理坐标、网格坐标对数据进行是位。
各种来源的地理信息和
数据在共同的地理基础上反映出它们的地理位置和地理关系特征。
地理信息系统之所以区别于一般的信息系统，就在于它所存储记录、管理分析、显示应用的都是地理信息，而这些地理信息都是具冇三维空间分布特征且发生在二维地理平而上的，因而它们需要有一个空间立位框架，即共同的地理坐标和平而坐标系统。
所以说统一的坐标系统是地理信息系统建立的基础。
二、统一的分类编码原则
现代科学技术日新月异，除了传统的学科外，产生了很多边缘学科和交叉学科。
各学科信息丰富多彩，因此，把数据输入汁算机建立GIS,必须以明确的分类标志、统一的标准，对信息进行分类编码。
分类过粗会彫响将来分析的深度，分类过细则工作疑很大，汁算机存贮量很大。
分类编码应遵循科学性、系统性、实用性、统一性、完整性、可扩充性等原则，既要考虑信息本身属性，又要顾及信息之间的相互关系，保证分类代码稳立性和唯一性。
国家规范组建议信息分类体系采用宏观的全国分类系统与详细专业系统之间相递归的分类方案，即低一级的分类系统必须能归并和综合到髙一级分类系统中去。
三、数据交换格式标准
数据交换格式标准是规定数据交换时采用的数据记录格式，主要用于不同系统之间数据交换。
GIS软件或数据并不是一次性的，也不是一个小部门单独使用，而是多次使用，相互共享。
一般属性数据库仅有儿种固定的数据类型，如事务管理系统，因此数据转换问题比较简单。
但是空间数据与之不同，除了起说明作用的属性数据外，还有起立位作用的空间数据，因此数据共宇异常复杂。
但是总的原则是：
制左的数据交换格式应尽量简单实用，能独立于数据提供者和用户的数拯格式、数据结构和硬软件环境，数据格式应便于修改扩充和维护，便于同国内外重要的GIS软件数据格式进行交换，保证较强的通用性。
GIS要从工程应用走向企业应用和社会，在当前GIS软件数据格式较多的情况下，应制左一个数据交换格式标准，并将国家的基础空间数据转换成这一标准,逐步向全国务行业推广。
四、标准的数据采集技术规程
我国现已研究和制定了两个技术规程：
图形数拯采集技术规程和摄影测量数据采集的技术规程。
规程中对设备要求、作业步骤、质量控制、数据记录格式、数据库管理及产品验收都作了详细规左。
在地矿系统GIS应用中，还应研究和制立遥感影像数据采集技术规程、地质数据采集技术规程等。
五、数据标准化所面临的问题
数据标准化问题虽然被许多有远见的科学家从一开始就提出来了，而且随着地理信息系统广泛应用，这种标准化要求的呼声不断提髙，其目的在于使地理数据得以在更广大的范国内共亨。
但是，数据标准化问题直接受到传统地理学研究成果的制约，许多概念上的争论，例如土壤分类、地貌分类、土地利用分类等等，已经讨论了儿十年，有的己基本上统一了认识，例如发表了1:
1000000地貌图制图规范，1:
1000000土地利用制图规范，而上壤分类未有任何统一的结论。
分类问题不解决，制立数据标准也就失去了基础，企图依靠地理信息系统技术来统一认识显然是实现不了的。
但是，每一个地理信息系统，必须设il•自己的数据标准，这样
就造成了目前地理数据的共享问题在我国显得十分困难。
数据标准化而临的期一个重要问题是数据模型的标准化。
世界上最著需的儿个地理信息系统软件，采用了完全不同的数据模型,例如ARC/INFO使用了网络和关系的混合模型，TIGER系统采用的拓扑給构fjH|,|己的特点。
它们对数据模型化的处理方法截然不同，反映了对地理实体的认识羌异。
这两类系统均拥有广大用户，这种事实表明了要实现数据模型的标准化为期更远。
但是，我们看到了这样的事实，即数据模型的不统一并没有限制数据共享，因为在众多的系统中都开发了能接受外部数拯的软件，即数据格式转换软件；
同时某些公认的数据格式，例如DXF,LinePostscript等等，正在形成数据交换的国际标准。
4.3数据输入
数据输入是对数据进行必要编码和写入数据库的操作过程。
任何GIS都必须考虑空间数据和属性数据（非空间数据）两方而数据的输入。
由于GIS数据种类繁多，精度要求高而且相当复杂，加上计算机发展水平限制,在相当长一个时期内，匸匚输入仍然是毛要的数据输入『■段。
数据采集和输入投入了极大的工作量，儿乎占据建立整个系统工作量•半以上。
GIS应用致命问题是所有输入的数据都必须转换为与特怎系统数据格式相一致的数据结构，因此迫切需要通过先进的讣算机全自动录入或数据采集技术为GIS提供可靠的数据。
现在已经形成标准数字地理数据集合格式，数据转换的白动方法已经开始使用，数据采集的数字方法已能直接用于产生数字文件。
一、空间数据的输入
空间数据主要指图形实体数据。
空间数据输入则是通过各种输入设备完成图数转化的过程，将图形信号离散成计算机所能识别和处理的数据信号。
通常在GIS中用到的图形数据类型包括：
各种地图、航天航空像片、遥感数据、点采样数据等。
应该注意的是没有统一而简单的方法来输入这些图形数据，只有一些普遍适用的方法供GIS用户选择使用。
用户可以依据如何应用图形数拯、图形数据的类型、现有设备状况、现有人力资源状况和经济状况等因素综合考虑，选用单一方法或儿种方法结合起来输入所需要的图形数据。
空间数据的采集可以说是长期制约地图数据库与地理信息系统建设的“瓶颈”，也是当前国内外研究的热点和难点。
实现空间数据的快速采集与更新，必须解决三个问题：
一是图形图像识别的智能化：
二是多种信息源数据采集的技术集成：
三是数据资源的共享。
其中，难度最大、最迫切需要解决的是第一个问题。
目前，图形图象识别的智能化己有一些进展，尤其是已有一批扫描地图数字化软件投入市场，并得到广大用户的认可。
栅格数据矢疑化的算法思想也有所突破，还出现了可对彩色图象进行•矢議化的软件（如MAPGIS软件就有此功能）。
但目前对特殊线型的矢屋化，对有交叉线的矢量化还不够尽人意，有待进一步研究。
1.键盘输入
键盘输入，故爼思义，就是通过手工在计算机终端上输入数据。
实际上就是将图形元素点、线、而实体的地理位置数据（各种坐标系中的坐标）通过键盘输入数据文件或程序中去。
实体坐标可以用地图上的坐标网或将貝它格网覆盖在材料上量取，这是最简单又不用任何特殊设备的图形数据输入法。
2.手扶跟踪数字化输入
（1）数字化仪简介
数字化仪由电磁感应板（操作平台）和坐标输入控制器（游标）组成。
普通地图可用胶带纸固定在操作平台上，当游标放到操作平台上时，由于电磁感应，游标在图上的相对位置就会转变成电信号。
靠预先设汁好的软件，传输给计算机的电信号可以光标的形式显示在图形显示器上，操作者按动游标上的按钮，坐标数据就记录在让算机中。
目前，市场上数字化仪的规格按其可处理的图幅而积来划分，有A。
、人、凡等幅面。
典型的用于制图的数字化仪是A。
规格，英幅而为1.OmXl.5mo对于一般应用而言，人幅而的数字化仪也可以满足对0・5mX0.5m常规地图数字化工作，较小的数字化设备称为数字化板。
游标上有一个固定在窗口内的十字线做精确泄位，需要数字化点的坐标时，把十字丝精确放在点上，按相应的按钮即可。
一般游标上都设有4个也有12个或16个或更多的附加按钮，这些按钮可用于附加的程度控制，以便操作员选择数字化命令和数字化内容，而不必离开数字化桌去用键盘输入。
这些按钮可用来对所进行数字化的对象加入标号以便以后与有关的非空间属性数据相连接。
（2）数字化过程
根据GIS软件所提供的数字化仪设备驱动程序和数字化仪的类型，作好数字化仪安装工作，给数字化仪加电，将准备好的数字化原图固立于数字化桌上，输入原图的比例尺，立义用户坐标系（原点和坐标轴），确泄地图投影方式，选择数字化方式，确左数字化范围，即用游标将X、Y最小值的点和X、Y最大值的点数字化。
数字化时必须按照不同的专题内容分文件、分图层有顺序地数字化，幅而较大的图件，可分块数字化。
（3）数字化方式
数字化有两种基本方式：
点方式和流方式。
点方式数字化时，只要将游标十字丝交点对准数字化原图上要数字化的点，按下游标上相应的按键，记录该点X、y坐标。
每记录一次坐标，操作员需要按键一次。
点方式主要用于采集单个点和控制曲线形态的特征点（端点、极值点、拐点），如控制点、三角点、水准点、独立地物中心点等，折线的始点、终点、转折点，居民地街区拐角点等。
流方式数字化时，将游标十字线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。
（4）矢量到栅格数据的转换
要按一左的分辨率一个像元一个像元的将地图输入到栅格数摇库要花很多时间，目前主要采用矢啟数据输入，即把图边上多边形网、线网等分成线元素（边界）。
用适岂的程斥就可以把线兀素转换成任何一种分辨率的栅格数据形式。
当然，矢量到栅格的转换会不可避免的引起信息损失和各种误差。
（5）数字化的精度
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。
数字化仪设备使用时间过长导致精度降低或不符合标准的设备均会影响输入数据的精度。
数字化仪的分辨率对数字化误差有决左性的影响，一般选择数字化仪时要根据既经济实用又能满足精度要求为原则，也就是说没有必要购买比实际需要精度高很多且价格昂高的仪器。
但是选取数字化仪时应注意到，数字化仪的实际分辨率与标泄分辨率往往不一样，一般都低于1至2个分辨单位。
实践证明，最大偏差不应超过3至6个分辨单位，即标立分辨率为0.025mm的数字化仪，测试时的最大偏差应在±
0.07mm至0.15mm范围内，否则数字化仪的质量就太差。
数字化方式对数字化精度也有影响，流方式比简单的点方式的位巻误差要大，操作员在考虑鼠标的移动速度的同时没有更多的时间和精力来注意十字丝与线划的重合精度，流方式等间隔记录点则不能正确地数字化尖锐
的弯曲顶点，常切割这类弯曲部分，误差较大。
操作员人为误差主要指操作员的经验技能、生理因素和工作态度等。
经验技能主要表现在对专业内容的熟练程度，在选择最佳点位跟踪曲线、判断十字丝与目标重合程度的能力方面。
生理因素表现在视觉误差、工作马虎、过度疲劳。
视觉误差是客观存在的，同一个人对一点多次用游标录入，结果可能不一样：
工作马虎指不细心、不遵守作业规程、原图和数字化板贴合不紧等，均可造成数据误差：
操作员在疲劳时的数字化质量要比正常情况的精度差很多，要保持连续一致的精度，每天最好不要超过4小时的数字化工作。
人工制作编稿原图过程中必然会有误差产生，这些误差随着图数据转换而进入汁算机的数据之中。
3.扫描数字化仪输入
（1）扫描仪简介
除少数特殊产品外，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。
扫描仪可分为滚简式（卷纸）、平板式、CCD直接摄像式三种，英中大幅而的地图以滚简（卷纸）式用得最多。
目前市场上常见的A。
幅而的滚简式单色分灰度扫描仪的分辨率为400〜800dpi（即每英寸400〜800点，大约相当于每亳M15〜30点），这比手扶跟踪数字化操作的精度要髙。
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。
因光学、电子、机械技术的发展和相互作用，扫描仪的成本正在迅速下降，但扫描仪要比数字化仪昂贵得多。
一个150cmX100cm（60inchX44inch）数字化仪需要12000美元，但一个高质量的扫描仪需要10万美元或更高。
（2）扫描数字化前准备
1原图准备
由于扫描数字化是采样头对原图进行扫描，凡扫到需要色（对黑白地图来说，黑色为需要色，对彩色地图来说，对哪种颜色扫描，那种颜色就叫需要色）就记录一个数（例如“1”），扫到不需要色就记录另一个数（例如“0”）。
为提供扫描数字化，首先要选择色调分明，线划实在而不膨胀的地图作为原图：
苴次要在图上精确划左数字化的范用，标出坐标原点：
最后要淸理图而，如修净污点，连好线划上的断头。
这样才可固左在滚筒（滚简式扫描机）或平台（平台式扫描机）上，作为扫描原图。
2选择数据记录格式
扫描数字化仪的数据记录格式有两种，一种是数字格式，也就是每个网格记录一个二进制数“0”或“1"
它适用于对黑白或彩色线划地图数字化；
一种是连续格式，每个网格记录一个灰度值（0-255个灰阶），这适用于对像片数字化。
因此要根据原图的形式选择数据记录格式，并在控制柜的面板上安排好。
3选择光孔的孔径
扫描仪采样头中透光孔的孔径有好多规格，例如：
12.5uX12.5u
25uX12・5u
50PX25u
50nX40u
100uXIOOu
（n（微M）二1/1000亳M）,它用来控制网格的大小，也就是用以控制分辨率，孔径越小，网格就越小，分辨率就越髙，数据量也就越大。
根拯地图的精度要求，应选择具有一泄的分辨率，数据量又不致过大的孔径。
通常选择100uXIOOu（或50uX40n）的孔径，即地图上0.1粗的线划一般只占1至2个网格。
4计算坐标差
当原图经过泄向，固定在滚筒（或平台）上之后，要算出扫描仪原点和原图原点之差，以便控制记录装置。
（3）栅格扫描数据到矢疑数据的转化
栅格到矢量的转换计算主要用于将像元阵列变成线数据，将栅格扫描数据变成文本和线划，当栅格数据用笔式绘图仪输出时，也需首先转换成矢量数据。
从扫描仪输出的数据由一系列记录图像存在或不存在的像元组成。
这种数据的矢量化处理比一般栅格数据的欠量化处理要复杂些。
首先要用一种统称为细化处理的算法在扫描得到的密集像元形成的“肥胖”线划中贯通一条细线，此线被认为是原图上的线。
其次细化处理时产生的线还包括比实际需要多许多的坐标对，还须用〃剔除”算法去掉，以节省宝贵的存贮空间。
同时还要人机交互式地处理线划间断、重叠等问题。
普通线化地图的扫描后欠量化，苴处理过程大致如下（图4-3-1）:
GIS数据！
栅格編缉
矢虽编缉I
图1-3-1扫描并自动欠虽:
化的过
程
1对扫描后的图像作手工编辑，去掉不需要的要素杂点，不淸楚的地方作简单修补。
2由软件将栅格数据转换成矢量（线化）数据，同时进行灰度、颜色、符号、线型、注记的识别，这一处理过程（待別是符号、注记的识别）往往花费较多的讣算时间。
3再由手工对转换后的矢量图形进行编辑，使之符合GIS数据库的要求。
（4）其它类型的自动数字化仪器
为了满足大疑幅而大、内容又复杂的数字化材料的快速数字化要求，在上述扫描仪的基础上发展了一些新型数字化仪器。
人们之所以对自动扫描如此感兴趣，主要原因是在一泄程度上来说数字化是传统制图过渡到数字成图的重要问题之一。
1视频数字化仪
到目前为I上己研制了多种简单的视频数字化仪，主要用于数字化航片上判读出来的边界信息，或者将整张航片栅格化处理。
这些数字化仪包括与微电子装苣连接在一起的视频摄像机，把电视画而的模拟量转变成栅格化数字影像。
这些简单的视频数字化仪，主要用于航片上逍路和英它线性物体的数字化，数字化结果直接输入遥感图像分析系统。
2解读测图仪
用立体测图仪自动获取数据的第一次改进是在机械绘图桌上装上电子机械X、Y、Z记录器，再将记录器与纸带穿孔机连接把记录到的数据穿孔，立即得到三维坐标，立体测图仪也就变成了三维数字化仪。
这种初级三维数字仪初次尝试取得一左的成功后，完全新型的解读测图仪发展起來了，用这类仪器不仅能记录三维坐标，还能通过连网的微机处理比例尺变形和英它制图变形，处理后的数据以直接处理的形式记入磁带、软盘或可移动的硬盘上。
这类仪器的应用正在增加，是三维数据获取的最佳方式，除用于测图外，还能与综合制图系统接口。
4.扫描与手工数字化比较
栅格扫描仪数字化存在的问题除数据啟大外，更主要的问题是噪育和中间色调像元的处理问题。
噪声是指那些不属地图内容的斑点、污渍和苴它模糊不淸的东西形成的像元灰度值。
噪声灰度的范国很广，没有简单有效的方法能加以淸除，因此，即使用最先进的扫描仪和高级软件产生的数字也不很完美。
中间色调（灰度）是光孔或一个CCD元件不被地图上的线划完全覆盖时产生的〃黑”与“白”之间的灰度值，使线划变成一条很粗的带。
这些不足之处都需用人机交互方式进行淸理，淸理过程中还可能岀现两线并成一条或线划中断等错误。
另外还必须在适当的地方加上等髙线高程等，要花大量机时。
手扶跟踪数字化方法，速度慢、精度低、作业劳动强度大，利用扫描仪进行数据输入比手工数字化约快5倍〜10倍。
但是部分地图特別底图不淸的图件在用于扫描前必须重新绘制，虽然重绘地图直接增加了投入，但事实上，重绘可以加快矢量化的进度。
不同的输入方法和应用对重绘的要求明显不同。
例如，如果是手扶跟踪数字化输入，城市规划所用的地图可在蓝哂图上用淡色透明水笔勾划出各种边界，并注上注记，虽然勾划有误差，但在多数情况下，稍有经验的操作员会按原来蓝图上的线条来控制精度，因此，误差有限。
反之如果是扫描，则必须用深色墨水勾绘。
数字化仪在处理少量地图时比使用扫描仪合算些，如果地图包含了大量的多余信息，需要说明和对编码处理进行调整，不宜使用扫描仪。
但扫描仪在快速、经济地处理山区地形图时比手工数字化有效。
虽然扫描仪永远也不可能完全取代数字化仪，但扫描仪的用途会越来越广泛，而且技术也会日趋成熟。
使用栅格扫描仪输入地形图的主要困难是从栅格影像中提取点、线、而信息。
在一些情形下，地图仅做为一种背景资料与其它地理信息进行叠加，这些地图信息可以直接取之于栅格彫像而不必取之于空间数据库或属性数据库。
航空影像、卫星影像和其它影像可以以这种方式存贮实现。
5.现有数据转换
任何信息系统总要利用已有数据，以减轻信息收集、编码、输入的工作疑。
除了利用本单位、本部门的现成资料外，常用的、通用的数据供社会共享已成为一种趋势。
特别在发达国家，有很多政府机构或私人公司已经开始向社会公开提供数据服务，这种服务大致有五类信息：
基本数字化地图、自然资源数据、地而数字高程、遥感数据、与人口统汁相结合的空间、属性、地址数拯。
这些数据服务可以减少在数据收集与数据输入方而多付出的劳动，对GIS普及将起到了有力的促进作用。
现有的数据转换输入从计算机的角度来看难度虽不大，但在技术上须解决分类、编码、格式等标准化问题。
特别是卫星遥感得到的数据，其格式不一泄与资源环境信息系统数据库
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