2021-9-2 第二章 空间数据的获取 155319
第二章 空间数据的获取
2.1 空间数据的内容与特征
2.1.1 地理空间数据的内容
数字线划数据（Digital Line Graph，DLG）
DLG：地形图上基础地理要素的矢量数据集，将空间地物抽象为点、线、面 等地理对象，用坐标描述位置和形状，保存空间的空间关系和相关属性。
特点：
- 基于实体的数据（区别于DRG）
- 拓扑关系复杂
- 用抽象图形(符号、颜色、宽度) 表达空间地物
数字栅格地形图（Digital Raster Graph，DRG）
（是纸质地形图的数字化产品）
每幅图经扫描、纠正、图像处理及数据压缩后，形成在内容、几何精度和色彩 上与地形图保持一致的栅格文件。
特点：
- 是栅格图像（不是点线面的实体）
- 与线划图（DLG）实质不同
- 常作为背景、如电力GIS可以用DRG作为背景
- 生产速度快
影像数据（数字正射影像）（Digital Orthograph Map，DOM）
利用数字高程模型对扫描处理的数字遥感影像，经过像元纠正，再按影像镶嵌，根据图幅范围裁剪生成的影像数据。
特点：
- 基于场（栅格）表示
- 直观而详细的记录
- 数据源丰富
- 生产效率高
数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）
投影平面上规则格网点或三角网点平面坐标（x，y）及高程（z）的数据集，用来表示地表物体的高程信息。
属性数据（Attribute Data）
描述空间地物的数量、质量、等级等特征的数据
2.1.2 地理空间数据的基本特征
空间特征：指空间地物的位置、形状和大小等几何特征，以及与相邻地物的空间关系
是GIS特有的特征
属性（专题）特征：对空间对象进行描述的特征。如名称、级别、数量、以及地形坡度、人口密度、交通流量等等…
时间特征
时间特征是空间数据的重要特征之一。
2.1.3 地理空间数据的尺度和精度
尺度
研究某一物体或现象时所采用的空间或者时间单位；某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率；指人们观察事物对象、模式或者过程时所采用的窗口
空间数据尺度的参数：
- 比例尺
- 分辨率
- 精度
精度
空间数据的精度与地图的比例尺、影像的分辨率有关
2.1. 4地理空间数据的来源
1.GIS数据来源（按照数据的内容）
1)基础制图数据：包括地形数据和人文景观数据等
2)遥感图像数据：航空遥感、卫星遥感数据等
3)数字高程数据：地表位置布局的高程测量数据 4
)自然资源数据：描述自然资源性质、分布的数据
5)调查统计数据：统计部门经过调查分析所得到的各种统计数据
6)法律文档数据：与所建立的GIS系统有关的法律文档数据
- 多媒体数据： 视频、音频数据等
8)已有系统数据：一部分数据从已有系统中导入
2.GIS数据来源(按照处理阶段和处理方式)
GIS空间数据采集的任务：
1)将非电子的第一手数据或第二手数据变成电子数据
2)进一步加工处理成符合GIS要求的空间数据
2.2 地理空间数据获取方法
2.2.1 遥感图像处理方式
遥感数据
遥感：遥远的感知。 泛指一切无接触的远距离探测。
通俗地讲，遥感就是指通过卫星、飞机、飞艇、无人机等对地球照相， 并进行图像处理、软件开发、数据分析等，从而服务于环境保护、 城市规划、交通管理、土地管理、防灾减灾、政府决策、国防建设等。
1）遥感数据的分辨率
- 空间分辨率
遥感图像空间分辨率反映了遥感图像上对地物记录的详细程度
实际上就是每个像元的边长
雷达：一种自身发射电磁能又回收这种能量的主动式系统，又分为真实孔径雷达 和合成孔径雷达。
距离分辨率：两个目标位于同一方位角但与雷达的距离不同时，能被雷达区分出来的最小距离。
方位分辨率：由雷达波束的宽度和地物离飞行底线的距离决定。量测的是沿平行于飞行底线方向的分辨能力。
光谱分辨率
光谱分辨率：指传感器所能记录的电磁波谱中某一特定的波长范围值， 波长范围值越窄，光谱分辨率越高，传感器的波段数就越多。
例如，Landsat TM影像有7个波段，MODIS影像有36个波段，Hperion成像光谱仪的波段数是242个，光谱分辨率为10nm。
**高光谱遥感：**相对于传统遥感，能获得更多的光谱空间信息，在对地观测和环境调 查中能够提供更为广泛的应用。
时间分辨率
时间分辨率：指的是重复获取某一地区卫星图像的周期。 自然资源的动态监测对既具有高时间分辨率又具有高空间分辨率的遥 感数据提出了迫切需求。
温度分辨率：热红外遥感特有的指标，指可以分辨的最小温度值。 热红外遥感的温度分辨率可以达到0.5K，不久的将来可达到0.1K。
2）常用卫星数据
遥感图像处理系统
1）遥感数据处理流程
- (1)观测数据输入 包括模拟数据和数字数据，均要转换至计算机上
- (2)再生、校正处理 图像重建、图像复原、辐射校正、几何校正、镶嵌
- (3)变换处理 从某一空间投影到另一空间,包括灰度信息变换、空 间信息变换、几何信息变换、数据压缩等
- (4)分类处理 分类是以特征空间的分割为中心的处理，最终要确定 图像数据与类别之间的对应关系,结果为专题图形式。
- (5)结果输出
2)遥感图像处理系统的基本功能
3.基于数字影像（DOM）的地图数字化
流程：
- 1)具有空间参考的DOM
- 2)建立投影坐标
- 3)地物判读
- 4)DOM地图数字化
- 5)外业调绘
- 6)根据需要进行修改
- 7)检查验收与入库
4.遥感与GIS结合
从软件系统的发展来看，GIS与遥感已经达到了“无缝结合”的阶段， 将来的发展可能采取集成化程度更高的整体结合方式。
2.2.2 点云数据处理方法
LiDAR技术
LiDAR：Light Detection and Ranging，激光扫描与探测系统，简称为激光雷达。
LiDAR测量技术具有精确、快速、直接获 取三维信息的优势。
LiDAR技术的优点：
(1)主动性工作方式： 不受日照和天气条件的限制，能够全天候实施对地观测；
(2)具有很强的穿透能力：能部分穿透树林遮挡， 直接获取真实地面的高精度三维地形信息；
(3)作业安全： 能进行危险地区 (沼泽、大型垃圾 堆等 )的测图工作；
(4)可以与其它技术集成：提供新的融合数据源；
(5)作业周期快：易于更新，时效性强，可很快 提取测区DEM 。
机载LiDAR
撒旦
撒旦
优点：
(1)主动性工作方式： 不受日照和天气条件的限制，能够全天候实施对地观测；
(2)具有很强的穿透能力：能部分穿透树林遮挡， 直接获取真实地面的高精度三维地形信息；
(3)作业安全： 能进行危险地区 (沼泽、大型垃圾 堆等 )的测图工作；
(4)可以与其它技术集成：提供新的融合数据源；
(5)作业周期快：易于更新，时效性强，可很快 提取测区DEM 。
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撒旦
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