地圖數(shù)據(jù)源

1、地 圖 學(xué)(Cartography) --- 3 地圖數(shù)據(jù)源,聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院 段藝芳,本章學(xué)習(xí)目標(biāo)及重點,學(xué)習(xí)目標(biāo)：初步了解獲取數(shù)據(jù)的方法手段會進行地圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理了解數(shù)據(jù)庫的特征和基本模型 重點：地圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法,本章節(jié)內(nèi)容,§1 地面測量數(shù)據(jù)§2 多源遙感數(shù)據(jù)§3 全球定位系統(tǒng)（GPS）數(shù)據(jù)§4 制圖數(shù)據(jù)與處理§5 地理數(shù)

2、據(jù)庫,§1 地面測量數(shù)據(jù),測量工作的原則：從整體到局部、先控制后碎部,§1 地面測量數(shù)據(jù),一、小區(qū)域控制測量二、碎部測量三、地面測量的現(xiàn)代方法,一、小區(qū)域控制測量,平面控制測量,1. 三角測量,通過精確測度各三角形內(nèi)角，利用正弦定理即可推算各三角形邊長及三角形頂點坐標(biāo)。,一、小區(qū)域控制測量,平面控制測量,2. 角度交會,用測定某些角度進行控制點加密的方法,（1）前方交會,（2）側(cè)方交會,（3）后

3、方交會,,一、小區(qū)域控制測量,平面控制測量,3. 導(dǎo)線測量,,,,,,,,,,,,,,,,,L0,,水準(zhǔn)測量用于建成區(qū)、平原的地形測量和工程測量 三角高程測量 用于丘陵和山地,高程控制測量,一、小區(qū)域控制測量,測量儀器,經(jīng)緯儀測角儀器 水準(zhǔn)儀 測定兩測站間的高差,一、小區(qū)域控制測量,§1 地面測量數(shù)據(jù),一、小區(qū)域控制測量二、碎部測量三、地面測量的現(xiàn)代方法,二、碎部測量,展繪坐標(biāo)點（控制點）

4、 距離測量除鋼尺丈量外，主要應(yīng)用視距法測定距離 碎部點的選擇與施測碎部點應(yīng)選擇在地物特征點上，即地物邊界的轉(zhuǎn)折點、交叉點的位置。 繪圖 區(qū)域地圖（地形圖或地籍圖）的繪制按《地形圖圖式》、《地籍圖規(guī)范》規(guī)定的符號表示,二、碎部測量,§1 地面測量數(shù)據(jù),一、小區(qū)域控制測量二、碎部測量三、地面測量的現(xiàn)代方法,三、地面測量的現(xiàn)代方法,全站儀測圖集測角、測距和測高于一體的測量裝置 數(shù)字測圖系統(tǒng)

5、 由測量設(shè)備采集地圖數(shù)據(jù)輸入計算機，以制圖軟件進行編輯處理，數(shù)控繪圖或噴繪成圖。,本章節(jié)內(nèi)容,§1 地面測量數(shù)據(jù)§2 多源遙感數(shù)據(jù)§3 全球定位系統(tǒng)（GPS）數(shù)據(jù)§4 制圖數(shù)據(jù)與處理§5 地理數(shù)據(jù)庫,§2 多源遙感數(shù)據(jù),一、遙感的概念二、航空像片三、衛(wèi)星圖像,遙感（RS——Remote Sensing）,一、遙感的概念,南京遙感衛(wèi)星影像,從一定

6、距離對地表或近地表的地物所發(fā)射或反射的電磁波—從紫外到微波波段進行探測，以達到識別目標(biāo)的理論和方法，稱為遙感。,電磁波譜,目前，遙感技術(shù)應(yīng)用的波段主要在紫外至微波波段。,遙感平臺：航空器（飛船、飛機）和對地觀測衛(wèi)星,一、遙感的概念,遙感數(shù)據(jù)獲取原理,遙感系統(tǒng),,目標(biāo)物的電磁波特性,信息獲取,信息接收,信息的處理,信息的應(yīng)用,遙感平臺（裝載傳感器或遙感器）,記錄在數(shù)字磁介質(zhì)或膠片上,轉(zhuǎn)換成用戶可使用的數(shù)據(jù)（地面接收站、用戶）,遙感獲取信息

7、的目的,,,,遙感的信息源,遙感系統(tǒng),§2 多源遙感數(shù)據(jù),一、遙感的概念二、航空像片三、衛(wèi)星圖像,,圖像像幅,,航空攝影示意圖,,,,,航空攝影測量,二、航空像片,不同的航空攝影機拍攝的像片都帶有某些標(biāo)記，一般的形式如圖3-11。,（一）像片的性質(zhì)（二）像片判讀（三）像片平面圖與正射像片,二、航空像片,（一）像片的性質(zhì),1. 中心投影,,航空像片需要進行多種糾正方法，才能使它達到成圖的要求,投影誤差

8、 傾斜誤差,二、航空像片,（一）像片的性質(zhì),2. 像片上的點和線,像片上“三點兩線”：像主點o、像底點n、等角點c，主縱線vv、等比線,,O,f,,O,f,n,N,c,α,,C,二、航空像片,（一）像片的性質(zhì),2. 像片上的點和線,像片傾斜誤差規(guī)律：,以等比線為界，包含像主點部分，圖形變小；包含像底點部分，圖形變大。,像片邊緣部分誤差大，所以應(yīng)盡可能使用像片中心部分。,二、航空像片,（一）像片的性質(zhì),3. 航攝機的內(nèi)外方位元素與共線方

9、程,內(nèi)方位元素：f、x0、y0 外方位元素：Hs，Ys，Zs，φ，ω，κ 共線方程：用數(shù)學(xué)公式來表示三點共線,二、航空像片,（一）像片的性質(zhì),4. 像片重疊,5. 立體像對,二、航空像片,（二）像片判讀,1.像片種類（全色、紅外、彩色、彩色紅外像片）2.判讀標(biāo)志 直接判讀標(biāo)志：形狀、尺度、色調(diào)、陰影等 間接判讀標(biāo)志：形態(tài)、位置、活動等3.像片調(diào)繪（符號化）,二、航空像片,（三）像片平面圖與正射像片,1.像片平面圖

10、測區(qū)地表比較平緩時，航空像片才可以作為平面圖使用。2.正射像片當(dāng)像幅范圍內(nèi)的地形起伏較大時，航空像片必須經(jīng)過正射校正，使像片由中心投影變換為垂直投影。圖3-25 像片的正射處理,§2 多源遙感數(shù)據(jù),一、遙感的概念二、航空像片三、衛(wèi)星圖像,三、衛(wèi)星圖像,（一）資源衛(wèi)星和遙感數(shù)據(jù)（二）遙感數(shù)據(jù)處理（三）圖像解譯,（一）資源衛(wèi)星和遙感數(shù)據(jù),1.近年主要的資源遙感衛(wèi)星 美國 Lands

11、at-7 1999 中巴地球資源衛(wèi)星 法國 Spot-5衛(wèi)星 印度 Resourcesat-1衛(wèi)星2.主要的遙感資料參數(shù),三、衛(wèi)星圖像,,,（二）遙感數(shù)據(jù)處理,1.輻射預(yù)處理根據(jù)不同的目的，對圖像進行訂正和增強。2.圖像幾何校正主要方法：高次多項變換,三、衛(wèi)星圖像,（三）圖像解譯,1.解譯標(biāo)志2.解譯步驟3.影像繪圖,三、衛(wèi)星圖像,太湖葉綠素遙感監(jiān)測,地表溫度分布圖與TM可見光波段的合成圖，紅

12、色區(qū)域為地表溫度高的地方、綠色為植被，黑色為水體?？傮w上北京城市熱島效應(yīng)顯著。,熱 島 監(jiān) 測,林業(yè)：清查森林資源、監(jiān)測森林火災(zāi)和病蟲害。農(nóng)業(yè)：作物估產(chǎn)、作物長勢及病蟲害預(yù)報。水文與海洋：水資源調(diào)查、水資源動態(tài)研究、冰雪監(jiān)控、海洋漁業(yè)。國土資源：國土資源調(diào)查、規(guī)劃和政府決策。氣象：天氣預(yù)報、氣候預(yù)報、全球氣候演變研究。,遙感應(yīng)用領(lǐng)域,環(huán)境監(jiān)測：水污染、海洋油污染、大氣污染、固體垃圾等及其預(yù)報。測繪：航空攝影測量測繪地

13、形圖、編制各種類型的專題地圖和影像地圖。城市：城市綜合調(diào)查、規(guī)劃及發(fā)展?？脊牛哼z址調(diào)查、預(yù)報。地理信息系統(tǒng)：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)。,遙感應(yīng)用領(lǐng)域,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云

14、圖,GOES-9_紅外云圖,GOES-9_紅外云圖,SPOT 5 號假彩色合成波段圖像（5米）,SPOT5全色波段影像（2.5m),美國華盛頓IKONOS影像（1米）,上海外灘快鳥影像（0.6米）,,大興安嶺森林火點監(jiān)測,9.11 被撞的世茂大樓,本章節(jié)內(nèi)容,§1 地面測量數(shù)據(jù)§2 多源遙感數(shù)據(jù)§3 全球定位系統(tǒng)（GPS）數(shù)據(jù)§4 制圖數(shù)據(jù)與處理§5 地理數(shù)據(jù)庫,&#

15、167;3 全球定位系統(tǒng)（GPS）數(shù)據(jù),一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),（一）GPS衛(wèi)星星座（二）GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)（三）GPS信號接收機,二、提高GPS接收精度的方法,（一）開發(fā)差分GPS定位技術(shù)（二）開展網(wǎng)絡(luò)實時動態(tài)（RTK）定位技術(shù),§3 全球定位系統(tǒng)（GPS）數(shù)據(jù),,本章節(jié)內(nèi)容,§1 地面測量數(shù)據(jù)§2 多源遙感數(shù)據(jù)§3 全球定位系統(tǒng)（GPS）數(shù)據(jù)§4 制圖數(shù)據(jù)與處理

16、§5 地理數(shù)據(jù)庫,§4 制圖數(shù)據(jù)與處理,一、地理資料（一） 數(shù)據(jù)類型（二） 數(shù)據(jù)變換二、數(shù)據(jù)的預(yù)處理（一） 數(shù)據(jù)分布的量表（二） 兩種現(xiàn)象的相關(guān)分析（三） 回歸殘差制圖,一、地理資料,（一） 數(shù)據(jù)類型,1. 定性數(shù)據(jù)和定量數(shù)據(jù)2. 自然資源和社會-經(jīng)濟數(shù)據(jù)3. 空間數(shù)據(jù),（二） 數(shù)據(jù)變換,1. 定性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成定量數(shù)據(jù)（量化的過程）有序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換二值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換2. 數(shù)據(jù)本身轉(zhuǎn)換

17、對數(shù)變換、模數(shù)變換、指數(shù)變換、開平方根、開立方根等,一、地理資料,二、數(shù)據(jù)的預(yù)處理,數(shù)據(jù)預(yù)處理就是對數(shù)據(jù)進行綜合分析，或?qū)?shù)據(jù)壓縮、增加、保留主要特征；或?qū)?shù)據(jù)的使用進行取舍，以期適用于符號化和地圖作業(yè)。,（一） 數(shù)據(jù)分布的量表,1. 定名量表（nominal scales）2. 順序量表（ordinal scales）3. 間距量表（interval scales）4. 比率量表 （ratio scales）,二、數(shù)據(jù)的

18、預(yù)處理,（一） 數(shù)據(jù)分布的量表,1. 定名量表（nominal scales）,依據(jù)制圖對象固有特征進行區(qū)分（分類）,只涉及到地理事物的“質(zhì)量”概念，而不反映任何“數(shù)量”概念,二、數(shù)據(jù)的預(yù)處理,2. 順序量表（ordinal scales）,包含了定名分類，但它還能刻畫地理事物的等級次序，具有非常模糊的數(shù)量概念,可使地圖讀者感受到大與小、重要與次要等差別，但不能指出差別的具體數(shù)量,二、數(shù)據(jù)的預(yù)處理,（一） 數(shù)據(jù)分布的量表,,,3.

19、間距量表（interval scales）,在順序量表劃分的等級次序基礎(chǔ)上，描述了各等級之間相差的具體數(shù)值，但它不強調(diào)每一級所具有的絕對數(shù)值,為了使用間距量表，必須利用某種標(biāo)準(zhǔn)單位，然后再用該單位來表示不同的量,二、數(shù)據(jù)的預(yù)處理,（一） 數(shù)據(jù)分布的量表,二、數(shù)據(jù)的預(yù)處理,4. 比率量表（ratio scales）,間距量表的精確化，是一種完全的度量方法，它提供的定量概念不僅具有計量單位，而且還有絕對起始點。,大多數(shù)涉及到長度、面積和

20、體積的計量單位，都是根據(jù)比率量表確定的。,（一） 數(shù)據(jù)分布的量表,,量表系統(tǒng),量表系統(tǒng)描述屬性要素的精度等級由低到高依次是：定名量表→順序量表→間距量表→比率量表,一切事物都可以說是定名量表的，順序量表包含了排列概念，而間距量表則給序列賦予了相對數(shù)值，比率量表則賦予了絕對數(shù)值概念。,顯然，量表“由高到低”表明對客觀世界綜合的程度越來越大，但量表不能“由低到高”使數(shù)據(jù)精確化,二、數(shù)據(jù)的預(yù)處理,（二） 兩種現(xiàn)象的相關(guān)分析,同一

21、區(qū)域內(nèi)相互關(guān)聯(lián)現(xiàn)象的分布特征可以通過相關(guān)分析和回歸殘差分析進行比較，但分析時要求有比較精確的定量數(shù)據(jù)。,可從兩個方面獲得對象的相關(guān)狀態(tài)：通過數(shù)值分布圖了解它的相關(guān)分布通過相關(guān)分析取得定量數(shù)據(jù),（三） 回歸殘差制圖,除了兩個變量間關(guān)聯(lián)的數(shù)值指標(biāo)外，回歸分析和相關(guān)分析在殘差制圖中也很重要： 有助于辨別和確定那些不能很好解釋回歸方程的局部問題。 可以檢驗回歸方程超出±δ或±2δ界線以外所出現(xiàn)數(shù)

22、據(jù)產(chǎn)生的原因。,二、數(shù)據(jù)的預(yù)處理,本章節(jié)內(nèi)容,§1 地面測量數(shù)據(jù)§2 多源遙感數(shù)據(jù)§3 全球定位系統(tǒng)（GPS）數(shù)據(jù)§4 制圖數(shù)據(jù)與處理§5 地理數(shù)據(jù)庫,§5 地理數(shù)據(jù)庫,一、數(shù)據(jù)庫的特征二、數(shù)據(jù)庫基本模型三、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型,一、數(shù)據(jù)庫的特征,1.數(shù)據(jù)集成化2.數(shù)據(jù)冗余度小3.數(shù)據(jù)獨立4.應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)模型以表述空間數(shù)據(jù)的組織和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系5.

23、數(shù)據(jù)保護,二、數(shù)據(jù)庫基本模型,1.層次模型2.網(wǎng)絡(luò)模型3.關(guān)系模型,二、數(shù)據(jù)庫基本模型,將數(shù)據(jù)組織成一對多關(guān)系的結(jié)構(gòu)。 采用關(guān)鍵字來訪問其中每一層次的每一部分。 特別適用于文獻目錄、土壤分類、部門機構(gòu)等分級數(shù)據(jù)的組織。,舉例,二、數(shù)據(jù)庫基本模型,網(wǎng)絡(luò)模型用連接指令或指針來確定數(shù)據(jù)間的顯式連接關(guān)系，是具有多對多類型的數(shù)據(jù)組織方式 。,以記錄組或數(shù)據(jù)表的形式組織數(shù)據(jù)，不分層也無指針，是建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間關(guān)系的一種

24、非常有效的數(shù)據(jù)組織方法。,點,二、數(shù)據(jù)庫基本模型,三、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型,設(shè)計面向?qū)ο竽Ｐ偷幕舅枷耄?對對象領(lǐng)域進行自然的分割，以更接近人類思維的方式建立對象領(lǐng)域的模型，以便對客觀的信息實體進行結(jié)構(gòu)模擬和行為模擬，從而使設(shè)計出來的系統(tǒng)盡可能直接地表現(xiàn)對象的求解過程。,本章思考題,地面測量、衛(wèi)星遙感、GPS等數(shù)據(jù)獲取手段有哪些？2. 應(yīng)用表3-6的數(shù)據(jù)編制出分為4級的比率量表？3. 就你所知，列舉衛(wèi)星定位系統(tǒng)的民間應(yīng)用。,