地理数据的特点(6篇)
地理数据的特点篇1
关键词:空间建模;空间数据模型;数据存储
中图分类号:TP335文献标识码:A文章编号:1007-9599(2010)03-0004-02
SpaceModelingofTourismInformation
DongYanbing1,MaLi2
(1.NorthernIndustrialUniversity,Beijing100041,China;2.BeijingIndustryandTradeTechniciansCollege,Beijing102206,China)
Abstract:Thispaperanalyzestheideaofmodelingspatialdatathecompositionoftourisminformation,models,andstoragemethodsproposedtovectorrasterdatastructuredescribingtheintegrationofspatialinformation,research-basedrelationaldatabasespaceinformationisstored,andonthisbasis,toextendthepredicate-baseddescriptionofspatialdataaccessinterface.Andinarelationaldatabaseonthetourismindustryandspatialdatamodeling.
Keywords:Spatialmodeling;Spatialdatamodel;Datastorage
一定区域内社会经济客体的空间活动及其相互之间的关系都会形成一种空间态势,而空间结构则是人类经济活动作用于一定地域范围所形成的组织形式,反映了区域经济系统中各个系统、各个要素之间的空间组织关系,包括诸要素在空间中的相互位置、相互关联、相互作用、聚集程度和聚集规模以及地区间的相对平衡关系等。
旅游作为一种社会经济现象,其发生、发展也是以空间系统为物质载体的,旅游空间结构不仅仅是旅游活动的空间状态,而且体现了旅游活动的空间属性和相互关系。旅游业规划过程中一个最需要解决的重要问题就是按照旅游者的市场需求,结合旅游资源的分布特点,有效组织合理的空间结构和旅游线路。因此我们有必要对旅游业所特有的空间属性进行分析,进而对旅游行业信息进行空间数据挖掘,得出相关规则,指导旅游业的规划与发展。
一、旅游信息的空间属性
(一)旅游线路的空间属性
我们把可以把旅游行为的实现简单描述为图1所示的结构:
图1旅游行为的实现
旅游行为是人们在某个地域进行旅游和游玩的过程,旅游的实现是通过旅游者的空间移动来实现的。我们可以用一个坐标点表示旅游者所到达的一个景区、一个城市。用一条线来描述旅游者途径的旅游线路。
旅游者在进行区域旅游活动时,不同个体在使用旅游地的空间行为选择上具有很大的差异性,下面给出了依据假日旅游预报系统总结出的几种旅游行为空间模式:如图2所示:
1.单一目的地旅游:旅游者的大部分旅游活动集中在一个目的地。
2.线型旅游:旅游者选择使用一条线路上的多个旅游目的地,但存在主次之分,主要选择使用的目的地只有一个。
3.基营式旅游:旅游者在访问主要目的地的同时也选择访问其他几个目的地,但往往以主体目的地作为大本营。
4.环型旅游:旅游者在既定的目标区域内环旅游好几个目的地,相当于游览线路空间。
5.链式旅游:旅游者以客源地为中心进行的链式游览。
(二)旅游资源的空间属性
旅游区的旅游资源状况和城市的旅游功能决定了两者在旅游空间结构中的重要作用,它们是旅游产业在空间布局中的极点和核心,是区域内旅游吸引物的聚集中心,也是旅游产品的核心,各旅游区和旅游城市之间通过旅游线路紧密地联系在一起,形成一个复杂的旅游网络系统。因此,从全国范围的宏观层次上看,我国旅游产业的空间布局明显地呈现出以旅游区和旅游城市为中心,以旅游线路(旅游交通)为网络连接的点网状分布态势。
1.以旅游景区为中心的产业布局
旅游产业是以为旅游者提供旅游产品和旅游服务为主的综合服务的企业和行业的集合体,包括旅游区(景点)、旅行社、旅游饭店、旅游交通以及为旅游者的旅游活动提供服务与支撑的旅游关联产业。这些功能不同、层次不同的行业部门在一定的地域范围内聚集在一起,共同服务于相似的旅游消费者。旅游者旅游的主要目的是为了寻求一种内心的体验和心灵的愉悦,这就决定了这些行业和部门在旅游产业中地位的不同。其中,旅游区(景点)在旅游产业中处于核心地位,旅游景区景色的优美程度和吸引力的大小,往往是旅游者来此旅游的原始动力。其次才是为旅游者的旅游活动提供配套服务的旅行社旅游饭店等中介机构和相关产业,旅游产业内部各组成部分功能作用的不同导致其在空间布局上的不同。呈现出明显的核心―边缘特征,即旅游产业的空间布局常常以旅游区(景点)为中心,其或边缘分布着旅行社、旅游饭店、旅游交通、旅游商品经营以及众多的旅游相关产业。从宏观的角度来看,这众多的以旅游区为中心包含的旅游中介机构和旅游相关产业在内的旅游产业集群被旅游交通线路连接在一起,呈现出显著的点网状分布特点。
2.旅游城市为中心的产业布局
作为旅游目的地,城市为旅游产业的发展奠定了稳定的市场客源基础,同时城市发达的经济、社会、文化水平以及资金、技术、信息等条件又为旅游产业的发展奠定了雄厚的物质基础。因此,在现代旅游产业的发展中,以城市为中心的旅游产业占有至关重要的地位。旅游产业的空间布局常常以旅游城市为核心而产生和发展。在空间上,城市是旅游产业布局的极点和核心,其则星罗棋布般地分布着下一级旅游区和旅游吸引物聚集体,众多的以旅游城市为中心的旅游产业集群通过各种旅游交通线路紧密地连接在一起,使宏观上的旅游产业布局亦呈现出一定的点网状分布的特点。
二、空间数据组成
数据和空间属性的集合称为空间数据。空间数据的属性包括空间特征和非空间特征两部分,非空间特征又由时间特征和属性特征组成。“属性、时间、空间”是任何空间数据所必需的三要素,缺少任何其中一个都不能称为空间数据,或至少是不完整的空间数据。
其中:
(一)空间特征:用以描述事物或现象的地理位置以及空间相互关系。
(二)时间特征:用以描述事物或现象随时间的变化。
(三)属性特征:用以描述事物或现象的特征。
三、空间数据模型
空间数据模型是考虑用户需求的共性,用统一的语言描述和综合、集成各用户视图。其基本任务是,确定所感兴趣的现象和基本特征,描述实体间的相互关系,从而确定空间数据库的信息内容。空间数据模型主要有:
(一)矢量模型
空间实体(GEO)抽象为由平面上的点(Point)、线(Line)、面(Pgon)所表征的空间目标所组成,GEO={POINT,LINE,PGON)。
图2矢量数据模型
(二)栅格模型
在栅格数据模型中,一个点就是一个像元,线由一串彼此相连的像元构成,而面则是由一堆彼此相连的像元组成。每一个栅格像元记录着不同的属性,这些像元大小是一致的。像元通常是正方形,有时也用到矩形、六边形和等边三角形。像元的位置由纵横坐标决定,每个像元的空间坐标并不一定要直接记录,因为像元记录的顺序己经隐含了空间坐标。
对于栅格数据模型:
点实体:表示一个像元
线实体:表示一定方向上连接成串的相邻像元集合
面实体:表示聚集在一起的相邻像元集合
四、矢量栅格一体化数据模型
栅格结构和矢量结构在表示空间数据上可以是同样有效的,但是为了更好的描述空间实体,需要同时使用两种数据结构,因此我们将矢量数据和鸥袷据进行一体化。
采用填满线状目标路径和填充面状目标的表达方法作为一体化数据结构的基础,每个线状目标一方面要记录原始取样点,另一方面记录路径通过的鸥瘛C扛雒孀茨勘暌环矫婕锹妓的多边形周边外,还包括中间的栅格。这样,对于点、线、面状目标来说,一方面采用面向目标的描述方法,使之保持矢量的特征,另一方面通过空间填充建立了位置和地物的联系,使之保持鸥竦男灾,这就是一体化数据模型。
五、空间数据存储
广义的空间数据包括在任何坐标系统中能够被索引到的数据。这个在空间坐标系统能够被索引的过程实际就是数据的分类和编码,建立数据与空间坐标的关联,建立空间特征部分和非空间特征部分的联系。
(一)空间数据分类
分类是将具有共同的属性的事物或现象归并在一起,而把不同属性的事物或现象分开的过程。
(二)空间数据编码
编码是用一个或一组有序的易被计算机或人识别与处理的符号,是空间特征数据和非空间特征数据关联的表示码。
(三)空间数据存储
空间数据存储主要解决的问题是空间特征和非空间特征两部分的关联,空间数据存储方式的主要有:
1.文件格式存储
空间数据包含空间特征和非空间特征,其中空间特征信息描述空间是特定的地理位置及其形状,非空间特征信息描述相应空间实体有关的应用信息。文件管理将空间数据存放在自行定义的空间数据结构及其操纵工具的一个或多个文件中。空间信息和非空间特征信息通过标识码建立联系。
采用文件管理的优点是结构灵活、操作简便、地图显示速度快,可以任意定义文件格式及其操纵工具,管理各种数据。这种方式的缺点在于难以适应大批量数据处理,非空间特征信息数据管理功能较弱,文件管理不利于数据的共享。
2.基于关系型数据库的存储
关系模型能够以简单、灵活的方式表达各种实体及其相互关系,其数据描述具有一致性和独立性。关系模型具有严密的数学基础和操作代数基础,具有一定的演绎功能。
六、旅游空间信息在关系数据库中的建模
大部分现有的数据库管理系统(DBMS)无法管理空间数据或者管理空间数据是低效、难以适用的。DBMS通常作为存放商业和财会数据的简单而有效的仓库,贮存在这些庞数据库中的数据结构比较简单,通常包括数字、姓名、地址和产品描述等信息。传统DBMS能够胜任此类信息的查询,它会利用索引来缩小搜索范围,但传统的索引无法处理多维坐标数据的排序问题,例如“列出大连市周围方圆50公里以内的旅游景点”这样一个相对简单的查询会难住数据库。要处理这个查询,数据库就必须把旅游景点地址映射到一个能够计算和比较距离的适当参照系统中,然后数据库扫描整个旅游景点列表,计算其地址与大连市中心的距离,如果距离小于50公里,则保存该旅游景点名称。这个过程牵涉到二维坐标,无法利用索引来缩小搜索范围。
七、小结
本文以建模的思想分析了旅游信息空间数据的组成、模型以及存储方式,提出了以矢量栅格一体化的数据结构描述空间信息,研究了基于RDBMS的空间信息的存储方式,并在此基础上扩展了基于谓词描述的空间数据访问接口,并在关系数据库中对旅游行业的空间数据进行了建模。
参考文献:
[1]杜军平,郭文生,尹怡欣.中国旅游目的地营销系统的设计.2005年中国智能自动化学术会议.中南大学学报专刊,2005,8
[2]杜军平,郭文生,尹怡欣.中国旅游目的地营销系统平台的研究.中国人工智能学会第11届全国学术年会论文集.北京邮电大学出版社,2005,788-79
[3]陈文伟.决策支持系统及其开发.清华大学出版社.1994
地理数据的特点篇2
关键词：数据处理；影像扫描；航测遥感；空间数据
中图分类号：C37文献标识码：A
1、基础产品模式
1.1基本产品
目前，基础地理空间数据产品主要有四种基本模式：数字高程模型(DEM)、数字线划图(DLG)、数字正射影像图(DOM)、数字栅格地图(DRG)，简称为“4D”。
(1)数字高程模型，简称为DEM。
是在高斯投影平面上规则或不规则格网点的平面坐标(x，Y)及其高程(z)的数据集。为控制地表形态，可配套提供离散高程点数据。
(2)数字线划图，简称为DLG。
此产品可以满足各种空间分析的需求，可以与其他信息叠加从而进行空间分析和决策，是地形图上基础要素信息的矢量格式数据集，其中保存着要素的空间关系和相关的属性信息。
(3)数字正射影像图，简称为DOM。
DOM的特点是：信息丰富、精度高准、直观真实。是利用数字高程模型对扫描处理后的数字化的肮空像片或遥感影像，逐像元进行辐射纠正、微分纠正和镶嵌，按标准分幅的地形图范围进行裁切生成的影像数据，带有公里格网和内、外图廓整饰和注记的影像平面图，他同时具有影像的特征和地图的几何精度。可作为背景控制信息、评价其它数据的精度、现势性和完整性，从中可提取自然资源和社会经济发展信息或派生出新的信息，可用于地形图的更新。
(4)数字栅格地图，简称为DRG。
此产品可用于DLG数据的采集，然后分析、评价和更新，也可与其他产品数据叠加使用，进而提取、更新地图数据和派生出新的信息。是以栅格数据格式存储和表示的地图图形数据文件。在内容、几何精度、规格和色彩等方面与地形图图形基本保持一致，
1.2复合产品
(1)数字影像地形图。
此产品具有精度高、信息丰富、直观真实的特点，并且还具有数据保存着要素的空间关系和相关的属性信息的特点，可以为各种用户提供地形信息和最新空间实体信息，满足不同用户的需要。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础，叠加相关的数字、线划图而产生的复合数字地图产品。
(2)数字影像地面模型。
此方法最终显示为三维地表景观，具有立体突出显示地表的起伏形态的特点。可为用户提供直观地表三维景观，可用于工程规划和优化设计。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础，叠加相关的数字高程模型数据而产生的复合数字模型产品。
(3)数字影像专题图。
此产品具有正射影像的基本特征，并且还能突出表达各种不同专题地图信息，从而可以为各种用户提供直观信息和与之相关的丰富的背景信息，满足各专业部门对专题图的需要。以数字正射影像图(单色或彩色)为基础，叠加相关的专题矢量数据而产生的复合数字地图产品。同时
1.3空间数据特点
航测遥感内业数据处理关键技术的基本特点主要是从数据格式和基本内容两方面体现出来的。
1.3.1数据格式
基础地理空间数据的数据格式主要为矢量和栅格两种。这两种数据格式具有不同的特点，相应的矢量数据和栅格数据所体现的特点不同。其中，矢量数据能全面的描述地理目标，将数据以矢量的形式体现出来，数据结构将更加严谨，数据量减少，数据完整性增强，便于数据形成拓扑关系，矢量数据所表达的信息更加准确，对基础地理空间的分析和决策起到很大的帮助。
1.3.2基本内容
基础地理空间数据生产是一个比较复杂的过程，其基础地理空间数据采集时间、产品周期决定于数据格式的。矢量数据的采集是以大地为对象，确定平面控制点、重力点、高程控制点等，进行一一的测量，准确的记录数据，记录基础地理空间数据采集时间。
2航测遥感内业数据处理关键技术的分析
航空遥感内业数据处理关键技术的应用，有效的处理了空间数据，促使空间数据能够准确的表达信息，为空间分析和决策提供依据。数据处理关键技术主要应用于整个处理流程中。
2.1资料准备
因为此项数据处理关键技术的分析是以航空为主。首要的工作就是准备航空相关资料，如航空拍摄的底片、相关的地形图、高程控制点、航摄验收报告等等。结合这些资料对航摄效果、控制点的质量等方面进行分析，为有效的进行下一步工作作出努力。
2.2影像扫描
影像扫描是采集数据前不可缺少的一个重要条件，通过影像扫描来获得高质量的航空影像。在进行影像扫描过程中色度、清晰度、色差等都会影响影像扫描的分辨率。一旦影像扫描的分辨率降低了，运用基础地理空间数据模式所获得的空间数据精确性、完整性、都会受到影响。
2.3定向建模
基础地理空间数据模式有数字线划图、数字正影像图、数字栅格地图、数字高程模型四种。选择最为适合的一种或几种模式对影像进行处理，才能够获得相对准确的空间数据。可以说，定向建模也是一个非常关键的环节。例如，应用JX4技术进行定向建模的方法是首先进行人工内定向，由专业的工作人员应用计算机将空三时方片位置调整成与扫描时的方片位置相同，尽量减少残差，提高量测的准确度。其次是进行自动内定向，在建立像对之后，采集某个模板后，选定模板，利用JX4的自动内定向功能完成内定向。最后是进行相对定向处理，其结果就是定向模型。
2.4数据采集
数据采集是全数字测量法空间数据生产中最关键的部分。具体的数据采集内容为：
其一是进行立体测判采集。以中心点为标准，从中心点出发，在中心线上采集重要的要素，按照要素的密度遵守几何形状不失真的原则，构成密度曲线，结合数字高程模型，采集数据。例如，应用JX4技术进行数据采集，是应用JX4技术所构建定向模型，进行绝对定向处理，在此过程中找到控制点的自动定义工作区，由专业的工作人员设置工作区，应用原始影像进行测量，将测量结果打印出来，得到控制点的缩略图，结合此缩略图和JX4技术进行外方位元素安置定向，输出定向点的坐标和系数，构成要素密度曲线，结合定向模型，采集数据。
其二是将所采集的数据进行分层，对于其中矢量数据应用数据处理技术，提高矢量数据的准确性、精确度、实用性，保证矢量数据属项性、属性值正确，进而得到数字高程图形数据。
其三是将数字高程模型数据和数字正影像图数据进行单模型拼接。对拼接完成的数据进行检查，保证数据拼接完整。对于拼接数据不符合要求的数据进行重新采集、修改，使数据符合要求，在此基础上进行数据拼接，获得标准的以幅为单位的数据。
2.5数据制作
对以幅为单位的数据进行制作是按照航空的实际需求应用计算机进行具体的制作，从而为航空提供所需信息。
3结束语
全数字摄影测量是一种非常专业的、科学的测试方式。应用此种测试方式进行航测需要对空间数据有一定的了解，明确空间数据及其特点，依照全数字控制空间数据生产流程进行航测。在此流程中所应用的关键技术是完成航测的关键。笔者在文中对航测遥感内业数据处理关键技术进行了分析和探讨，确定全数字控制空间数据生产流程中影像扫描、定向建模、数据采集这三部分相对比较关键，采用最佳的数据处理关键技术尤为重要。
参考文献
[1]于秀竹.航空摄影测量数据产品生产流程研究[J].科技创新导报,2011(13).
地理数据的特点篇3
关键词:EPS2008地理信息工作站GIS空间数据转换脚本
中图分类号:P2文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0012-02
GIS技术的创立和发展,与地理空间信息的表示、处理、分析和应用手段的不断发展紧密相连。随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及,社会对GIS的认识普遍提高,需求大幅度增加,导致GIS应用的扩大与深化,由于目前生产GIS测绘产品的软件种类繁多,要求提交成果的数据格式也不尽相同,所以在应用EPS2008地理信息工作站(以下简称EPS2008)进行数据转换的技术环节对成果数据的质量起着至关重要的作用,在下面的篇幅中,应用具体实例针对这个环节进行了简单论述。
1常见的GIS空间数据格式及其特点
1.1GIS空间数据格式的特点
空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据,它主要应用是点、线、面以及实体等基本空间数据结构,空间数据除了具有数据的基本特征之外,还具有空间特征、属性特征、时间特征三个显著的特征,根据空间数据的特征可以将空间数据分为属性数据、几何数据以及关系数据三大类。作为GIS的操作对象,虽然这些不同格式的空间数据都具有自身的特点,但这些GIS空间数据中所有的要素都是以点、线、拓扑面、注记以及实体等形式进行表示,在不同的软件中依据要素所包含的属性信息进行符号化表现。
1.2常见的GIS空间数据格式
目前,测绘市场上比较常见的GIS空间数据包含有由ArcInfo软件生产的E00、Coverage、Shape格式,由MapInfo软件生产的Tab、Mif格式,由MapGIS软件生产的Wt、Wat等格式,以及由ArcGIS软件生产的Mdb格式等等。EPS2008自身的数据格式为Edb格式,本文主要论述的是怎样将Edb格式的空间数据与以上几种常见的其他格式空间数据进行转换。
2EPS2008中GIS空间数据的输入
由于EPS2008是GIS软件中的一种,所以针对其他格式的GIS空间数据的导入过程相对简单,数据中的属性信息在转换为Edb文件时将被替换为模板中定义的同名属性字段,在属性表中没有名称对应的属性字段,会被存放在外部信息中,在编辑操作过程中,都可以被引用。
3EPS2008中GIS空间数据的输出
EPS2008中GIS空间数据的输出需要编制脚本来完成,在脚本中包含以下三部分(如图1)。
3.1输出参数的设定
输出参数包含输出数据格式、输出范围、注记输出方式、输出的路径名、输出使用的编码对照表以及注记分类对照表等等。下面的语句是输出E00数据的样例:
SSProcess.SetDataXParameter"DataType","3"
SSProcess.SetDataXParameter"FeatureCodeTBName","FeatureCodeTB_10000"
SSProcess.SetDataXParameter"SymbolScriptTBName","SymbolScriptTB_10000"
SSProcess.SetDataXParameter"NoteTemplateTBName","NoteTemplateTB_10000"
SSProcess.SetDataXParameter"ExportPathName",""
SSProcess.SetDataXParameter"DataBoundMode","0"
SSProcess.SetDataXParameter"SymbolExplodeMode","2"
SSProcess.SetDataXParameter"LayerUseStatus","1"
SSProcess.SetDataXParameter"ExportLayerMode","1"
SSProcess.SetDataXParameter"ExplodeNoteStatus","1"
SSProcess.SetDataXParameter"ExportArcInfoNoteToPoint","0"
SSProcess.SetDataXParameter"ExportEmptyLayer","0"
………
3.2图层输出关系的对照
在输出的脚本中定义需要输出的图层的个数、名称以及输出图层名对照关系,
startIndex=0
SSProcess.SetDataXParameter"ExportLayerCount","77"
SSProcess.SetDataXParameter"ExportLayer"&CStr(AddOne(startIndex)),"测量控制点"
SSProcess.SetDataXParameter"ExportLayer"&CStr(AddOne(startIndex)),"数学基础"
SSProcess.SetDataXParameter"LayerRelationCount","77"
地理数据的特点篇4
《激光雷达技术原理》以测量学和数据处理理论和方法为基础，讲授激光雷达技术的基本原理和数据后处理方法，同时结合实际案例讲解激光雷达技术在测绘、地质和工程等领域的应用前景和亟待解决的问题。由于激光雷达是一项测绘新技术，国内还没有成熟的教材，因此结合国际上较为权威的专著《AirborneandTerrestrialLaserScanning》［5］以及国内外相关的研究和应用成果自编了教程，对学生采取了“了解—新型传感器原理”“熟悉—激光扫描仪操作”和“掌握—激光点云数据后处理方法”的教学模式，以达到从理论到实践的教学效果。
1．1了解新型传感器原理
首先，以学生熟悉的全站仪为对照，让学生了解激光雷达是一种集成了多种高新技术的新型测绘仪器，具有非接触式、精度高(毫米级/亚毫米级)、速度快(可达120万点/秒)、密度大(点间距可达毫米级)的优势，且数据采集方式灵活，对环境光线、温度都要求较低。其次，让学生理解LiDAR的测量原理主要分极坐标法和三角测量法两种。其中，对于极坐标法测量，使学生了解测距的关键在于时间差的测定，引出两种常用的测时方法:脉冲法和相位法;让学生理解直接测时和间接测时的区别以及各自的优缺点，从而进一步了解脉冲式和相位式激光扫描设备的优势、局限性以及应用领域。最后，通过介绍激光雷达采集数据的扫描方式，让学生了解不同平台上的激光雷达传感器的工作特点，如固定式激光扫描仪适合窗口式和全景式扫描，车载、机载以及星载平台适合移动式扫描等。
1．2熟悉激光扫描仪操作
考虑到各类平台激光雷达的作业特点以及现有设备的情况，《激光雷达技术原理》课程以地基三维激光扫描仪为重点，让学生熟悉仪器的外业操作。尽管激光扫描仪数据采集的自动化程度较高，外业采集仍然需要解决扫描设站方案设计和不同扫描站间连接点选择等问题，要求学生在熟悉激光扫描仪软硬件操作的同时，还要掌握激光扫描仪外业采集方案的设计:踏勘工作区，分析研究最优化的扫描设站方案和坐标转换控制点选择，画出相关的设计草图，并设置主要扫描设站的标志。要求设站位置既要保证与相邻站的重叠，又要覆盖尽量大范围的被扫描对象，以减少设站数，从而提高外业数据采集效率。
1．3掌握激光点云数据后处理方法
利用点云数据可视化与点云原始存储格式之间的明显反差，让学生了解激光点云数据后处理的重要性和难点，及其已成为制约激光雷达技术应用瓶颈的现状。根据学生的理解程度，选取了点云的拼接/配准、点云的滤波和分类、点云的分割和拟合等后处理方法，要求学生掌握相关的算法并编程实现。
1．3．1点云的拼接/配准点云拼接是将2个或2个以上坐标系中的大容量三维空间数据点集转换到统一坐标系统中的数学计算过程。要求学生掌握如何解决点云拼接的两个关键问题:同名特征的配准以及旋转矩阵的构造。对于同名特征的配准，使学生了解常用配准方法的特点和适用范围，如ICP方法适合用于精拼接，而基于特征面的方法对场景特征分布要求较高等。着重让学生掌握最常用的人工标靶识别，以及特征面匹配，后者有别于学生所熟知的点特征匹配;对于旋转矩阵的构造，拓展学生在《摄影测量学》［6］中学习的基于欧拉角的旋转矩阵构造，掌握角－轴转角系和单位四元数方法。
1．3．2点云的滤波和分类要求学生了解滤波和分类的目的是解决激光脚点在三维空间的分布形态呈现随机离散的问题。掌握基于高程突变和空间形态学的点云滤波和分类方法。让学生理解单一的信息量会导致算法不稳健，从而引出多源数据融合的思路。目前，已经有很多激光扫描仪生产厂商推出的新产品中实现了多传感器平台的集成，如激光扫描仪会搭载小像幅的数码相机，甚至有些系统还提供由集成传感器生成的红外影像。每种数据源都有其自身的优点和局限性，将多源数据融合能够弥补各个单数据源的局限性，增大信息量，从而提高滤波和分类方法的稳健性。
1．3．3点云的分割和拟合要求学生掌握实现点云分割的相似性原则:平面性、曲面平滑度和邻域法向，以及常用的点云分割方法表面生长法。考虑到点云拟合是由离散激光点坐标计算特征模型参数的过程，要求学生掌握点云拟合中两个主要问题的解决方法:粗差剔除及最优解获取。
2实践教学法
实践教学是卓越工程师培养体系中一个重要的组成部分。作为技术性的测绘工程学科，除应用测量仪器采集数据、应用计算机处理数据的基本能力外，还需要构建实践教学体系以培养学生在实践中选用适当的理论、技术、仪器设备和作业方法解决测绘工程与地理空间信息产品生产实际问题的能力，从而使学生接受测绘工程与地理空间信息产品生产方案设计、实施以及实际应用中测绘工程解决方案确定等系统化训练。《激光雷达技术原理》课程实习要求学生全面应用所学知识，利用实习场地，依据实习目的和要求在老师的指导下分组独立完成全部实习内容。实习仪器为中国地质大学(北京)遥感地理信息工程教研室使用教育部采购专项购买的RIEGLLMSZ620三维激光扫描仪。《激光雷达技术原理》课程实习的目的主要是使学生通过三维激光扫描仪的使用，进一步巩固和加深理解相关理论知识和技术方法。要求熟悉三维激光扫描仪数据采集与处理(包括DEM、等高线和剖面图生成以及三维建模等)的全过程。通过实践性教学，不仅能够让学生掌握基本的软、硬件使用操作方法和LiDAR测量项目的作业流程，而且能够加深学生对所学专业理论知识的理解。培养学生的应用能力、创新能力以及严肃认真、实事求是、吃苦耐劳、团结协作的精神。要求学生必须参加每一个实习环节，协作完成实习任务，独立完成实习报告。实习内容主要包括以下部分。
2．1三维激光扫描
数据的外业采集要求学生分组完成测区划分和踏勘，确定测站位置，根据测区地形，设计外业数据采集方案，完成外业设站、反射标靶布设和数据采集工作。学生需要完成校园内建筑物点云数据和奥林匹克森林公园地形点云数据的采集。
2．2点云数据预处理
要求学生分别利用随机软件RiSCANPRO和上机C语言编程对外业采集的三维点云数据进行预处理，包括点云数据的滤波和拼接。
2．2．1点云滤波1)手动滤波要求学生利用RiSCANPRO对点云数据进行滤波。RiSCANPROv1．7．0有两种模式，即Filterdata和Terrainfilter。前者针对一般数据，后者对于提取地形的数据有明显效果。2)自动滤波要求学生上机应用C语言编程实现数学形态学方法、移动窗口滤波法、迭代线性最小二乘内插法、基于可靠最小值的滤波方法等常用的地形滤波算法，对外业采集的数据进行滤波，并对各算法的结果进行比较和分析。图1为学生基于虹湾地区嫦娥一号激光测高数据，利用五种滤波方法滤波后的数据点残差值分布图［7］。
2．2．2点云拼接1)基于反射标靶的点云拼接要求学生利用RiSCANPRO软件，结合外业数据采集时布设的标靶连接点，对地形和建筑物点云数据进行拼接。激光点云数据的拼接有两种方式:公共反射体的方式和采用使所有的反射体处于同一坐标系统的方式。在实际操作过程中，要求学生对两者结合使用，以期达到更好的拼接效果。2)基于特征面的点云拼接要求学生在对点云进行拟合的基础上，选取至少三对相互正交的特征面，利用C语言上机编程，实现基于特征面的点云拼接，并与单纯基于点的拼接结果进行对比，分析不同方法的优缺点。
2．2．3地形数据处理对地形数据的处理主要包括三角化、平滑、生成等高线和剖面。三角化参数的设置可参考量测工具量测出的点云中两点之间的距离初步设定，这个值可适当调整，目的在于使图中的点云数据彼此之间能尽量大面积地构成三角网;要求学生对已经完成三角化的数据进行平滑处理;针对已经完成平滑的数据，利用RiSCANPRO软件生成等高线。剖面图的显示既可以针对三角化之前的数据，也可以针对三角化之后(包括完成平滑的数据)来操作。
2．2．4建筑物几何模型重建针对《激光雷达技术原理》数据处理方法的教学内容，指导教师结合自身的研究成果组织研究生开发了点云分割和拟合以及三维建模等软件模块，考虑到学生的掌握程度和实用性，要求学生在利用软件模块实现点云数据分割和拟合的基础上，利用AutoCAD软件手工建立建筑物的几何三维模型，基于3DSMAX软件建立建筑物纹理模型。图2为暑期教学实习中指导学生利用商业软件和自主开发的软件模块重建的地大校园主要建筑物的三维模型。
3结束语
地理数据的特点篇5
1、数字地籍图的制图综合
所谓制图综合,指的是编制地图时,根据地图的用途、主题、比例尺和制图区域的地理特征,选取地面上最重要、最本质的制图物体和现象,表示在地图上,将那些次要的、非本质的事物和现象舍去,最终正确而清晰地表示制图区域的基本特征和制图物体的主要特点的制图过程。数字制图的兴起,使制图综合的内涵和概念发生了许多变化。数字制图的制图综合的实质是在计算机制图环境下对空间信息和属性信息的加工处理方法。由于数字地籍图本身的特点,其制图综合与传统的普通地图的制图综合有很大的差别。
对于普通地图而言,比例尺是制图综合的直接动力,直接制约制图综合的方向和程度。而地籍图是一种带有国家基本图性质的专题地图,其制图综合主要受地籍要素及其表示方法的影响。通常地籍图是以同比例尺地形图为地理底图(如在城镇,地籍图比例尺选择1∶500或者1∶1000),以不同结构的线状符号表示土地利用类型界线(即地类界线)、权属界线、行政界线等;在工作底图上编绘各种地籍要素,最终编制成地籍图。其制图综合的目的是正确反映各种地籍要素及与其相关的地形要素的位置、分布特征及其相互联系的特点。
传统的手工制图,一方面,制图综合的每一个项目都是独立处理完成的,制图者在考虑地图要素的特征和重要性时带有主观性;另一方面,制图综合的结果是由制图者运用绘图技能在图纸上实现的,这将受到制图者的专业素质和图形分辨率的影响和限制。而在数字制图环境中,数字数据的分辨率从理论上讲是无限的。制图综合是在一定比例尺的约束下,根据专题地图的主题和用途,通过人机交互方式实现对制图数字数据的综合过程,生成具有专门用途的空间数据和属性数据的关联数据集。所以数字成图的制图综合更为合理和客观。
数字地籍图以同比例尺的数字地形图为地理底图,采用计算机制图,对地籍图中的地籍要素、地形要素均实行分层制图综合处理,由于采用计算机处理,使其比手工制图综合更快捷、准确,提高了成图的速度和质量。
2、数字地籍图的制图综合原则
地籍图必须精确地表达土地权属界线及界址点,土地利用现状及地类界线,行政界线、道路、水系、建筑物、构筑物及其他地籍、地形要素的现状特征及其相互关系。对于复杂多样的地籍图内容,制图综合的目的是正确处理好地籍、地形要素的几何精度和地理特征的关系及地图内容的详细完备性与地图的清晰易读性的关系。表示最主要、最本质的要素,舍去次要的、非本质的要素乃是制图综合的基本原则。考虑到数字制图的特点,数字地籍图制图综合应遵循以下原则：
2.1地图内容的定位和取舍原则
数字地籍图的制图综合应以精确表示地籍图各要素的位置、分布特点和区域特征等为依据,按《地籍测绘规范》实现对地籍图内容的正确选取及精确定位。
2.2面域界线的闭合原则
地籍图上面状要素的界线应该是完全闭合的,这是制图综合的依据。但构成面状要素(如宗地、地块等)的轮廓界线可能分属于不同的图层(如不同的线状地物),在表示这些面状要素时,应注意保持同一面状要素的界线的联结性,修复断线,删除重复线段和多余线段,使其精确闭合,以便能够生成具有空间拓朴关系的面域,正确反映面状地籍要素的基本特点。
2.3统一的编码原则
数字地籍图是以数字形式把地籍图各要素以及它们之间的相互关系,有机地组织起来,存贮在计算机磁盘上的关联数据文件。制图综合时应该考虑实现空间数据与属性数据的关联,即建立统一的数据编码系统。
3、数字地籍图制图综合的实施方法
数字地籍图的编制过程实际上是制图综合和图形编辑相结合的过程。实施制图综合应选择具有强大图形编辑功能的制图软件,并建立适合于数字地籍图制图综合的工作界面,以简化和方便具体的制图综合作业操作。
数字地籍图是以同比例尺数字地形图为工作底图。由于地形图内容详细,有些内容与地籍要素有关,有些内容与地籍要素无关。所以实施制图综合工作,首先要对地形图作预处理,根据地籍图的特点及其编制要求,删除数字地形图上原有的与地籍要素无关的内容所属图层,把数字地形图处理成数字地籍图编制的工作底图。制图综合的第二步工作是:根据地籍图应表示的地图内容及地籍调查、地籍测量获得的各种地籍数据,按照制图综合原则及要素的优先等级顺序选取并编绘地籍图的各种地籍要素。通过制图软件的捕捉功能从地籍调查、地籍测量数据文件中直接捕捉各种地籍要素数据,精确的表示在该地籍要素的工作图层上。同时,对于原数字地形图上已有的可直接作为地类界线或其一侧(内侧、外侧或中线)为权属界址线的河岸、道路、田埂、围墙、地类界等线状地物,则可通过改变其属性,将线状地物编绘在相应的地籍要素图层上。最后,将各要素图层叠置合成全要素地籍图,进行各要素关系协调,并对地籍要素进行分类属性编码,同时建立空间数据和属性数据的关联,完成制图综合工作。然后利用计算机屏幕显示,进行地图编辑、数据处理,最终生成能进行人机交互作业,可进行各种地籍数字量算、分析、传输、共享,并能进行快速修改、更新、复制的空间数据和属性数据的关联数据文件——数字地籍图。
地理数据的特点篇6
关键词：数字化测图；内容、特点和应用
中图分类号：P231.5文献标识码：A文章编号：
0引言
数字化测图主要是一个进行数据采集，数据处理、图形编辑和图形输出的过程。以计算机为中心，并通过计算机对地形空间进行数据处理的数字地图。它实现了测图的自动化、数字化、高精度，赋予了地形图新的生命力，使大比例尺地形图测图与应用进入了新的发展时期。与传统的模拟法测图相比，数字化测图工作对测绘事业更具有重要的意义。
一、数字化测图工作的特点
1、数字化测图概念
20世纪80年代产生了电子速测仪,这种电子速测仪基础原理是数字化测图,是以计算机为核心。在外连输入输出设备硬件、软件的条件下,通过计算机对地形空间数据进行处理得到数字地图,使电子计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用。从广义上说,数字化测图又称为计算机成图。主要包括:地面数字测图、航测数字测图、地图数字化成图、计算机地图制图。大比例尺数字化测图主要指野外实地测量即地面数字测图,也称野外数字化测图。目前我国测图行业常常使用的有三种,分别是原图数字化、航测数字成图、地面数字成图。就是将采集的各种有关的地物和地貌信息转化为数字形式,通过数据接口传输给计算机进行处理。一般来说分为三个步骤:数据采集、数据处理及地形图的数据输出,最终打印图纸、提供软盘等。得到了内容丰富的电子地图,绘出地形图或各种专题地图数字化测图的运行示意图数据采集点位信息、地物模型、绘草图数据处理、特征信息数据传输、地貌模型、屏幕编辑、绘图文件存盘地图,这还需要时由电子计算机的图形输出设备,例如如显示器、绘图仪等。
2、几种常见的数字化测图特点常见的数字化测图特点有点位精度高、改进了作业方式、便于图件的更新和加工利用、增加了地图的表现力、便于图件的更新、方便成果的深加工利用、可作为GIS的重要信息源等几种。数字化测图的工作过程主要有:数据采集、数据处理、图形编辑和图形输出。数字化测图工作的特点还分为外工作特点和内工作特点。外工业作特点主要有自动化程度高、作业周期短、测站覆盖范围大、工作范围易于划分、对测点依赖性强、对记录要求高、测量精度高;数字化测图内业工作的特点主要有成图周期短、成图规范化、成图精度高、分幅和接边方便、易于修改和更新、对外业记录依赖性强、对绘图人员要求高等。数字化成图技术的运用,省去了手工制图中图廓整饰、展点、草绘等高线、形成铅绘图、审校、修改、清绘着墨形成初步成果、验收、修正、最终提交成果资料等十分复杂的工作流程,使这一切工作都在计算机中进行,在成果验收时发现问题也可在计算机中修正。
二、数字化测图工作中应注意的事项
数字化测图不同于传统的模拟法测图，在测量实践中应正确认识与掌握数字化测图的特点。根据数字化测图的特点，在野外数据采集、内业数据处理与成图编辑中，应注意以下事项。
1、在控制测量中，使用GPS测量时，除必要的测量起算数据外，尽可能要有已知检测点，检测合格后，再把检测点加入控制网作为已知点进行平差计算，这样可以有效检测测量精度，防止测量错误。
2、使用全站仪进行碎部点数据采集时，应严格注意输入测站点与后视点。如果测站点与后视点错号（点号与位置均认识错误），实践证明无法检测出来，造成内业处理上的不便。
3、数字化测图内业图形编辑主要依靠外业记录，外业测量时，记录员应详细记清测点点号、点的属性、连线关系，必要时绘制草图。否则，内业处理时，容易造成错乱。
4、全站仪测距精度较高，但在野外测量时，不能盲目扩大测程及测站的覆盖范围，由于测角误差不可避免，因此应严格注意仪器的对中、整平、后视瞄准的精度。
5、在内业图形编辑时，各类地物符号应严格按照地形图图式要求进行编辑。以满足数字化成图的规范要求。
6、图形编辑应遵循“不清不绘”的原则，对记录不清的暂时不编辑，经外业检查后再进行编辑处理。遵循“边编辑边注记”的原则。对于大测区来说，野外采集的信息很多，为避免错误，每编辑完一个完整的地物，应及时加上必要的符号和文字注记，如独立树，应注记树的类别等。
7、数字化地形图是GIS系统的重要信息来源，在图形编辑时应注意结点的连接精度和封闭图形的闭合性，对应连接的线条应用编辑功能进行连接；对有特殊要求的地物应单独建立图层，并适当选取层的颜色。
8、数字化测图在分组测量时，各组测量的数据编辑完成后，应将整个测区到拼接起来，认真检查各组测图的衔接情况，检查处理后，再考虑整个测区地形图分幅的问题。
9、数字化地形图内业图形编辑完成后，应利用绘图机绘出样图，到实地进行认真的检查。检查内容主要包括地物有无漏测、属性注记是否与实际相符、陡坎的走向、电力线和通讯线的连线关系、等高线是否反映实际等等。对内业处理中有疑问的地方应重点检查。实践证明，实地检查是数字化测图必不可少的重要环节。
三、数字化测图应用
数字化测图是近几年随着计算机、地面测量仪器、数字化测图软件的应用而迅速发展起来的全新内容,广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地管理、城市规划、环境保护和军事工程等部门.数字化测图作为一种全解析机助测图技术,与模拟测图相比具有显著优势和发展前景,是测绘发展的技术前言.目前许多测绘部门已经形成了数字图的规模生产.作为反映测绘技术现代化水平的标志之一,数字测图技术将逐步取代人工模拟测图,成为地形测图的主流。数字测图技术的应用发展,极大的促进了测绘行业的自动化和现代化进程.
四、结语随着计算机技术的普及，数字化测图技术也会日益完善。数字化地形图具有便于保存、修改、更新和建立电子地图的特点，其长远的经济效益是很可观的数字化测图与模拟法测图相比，虽然测量的内容没有变化，但这两种测量方法在本质上有很大的差别。本文简述数字化测图特点，结合数字化测图的实践经验，对数字化测图实践工作的整个过程提出了应注意的事项，对数字化测图工作实践具有重要的指导意义。
参考文献
〔1〕詹卫华肖高铭孙芳.数字化测图方法探讨.江西测绘
〔2〕宋伟东，张永彬等.数字测图原理与应用〔M〕.北京：教育科学出版社,2002