土地信息系统第六章

1、第六章 土地信息系统的数据获取与输出,第一节 RS、GPS与土地数据获取,第一节 RS、GPS与土地数据获取,遥感,遥感(Remote Sensing，简称RS)是20世纪60年代迅速发展起来的一门综合性探测技术。它是建立在现代物理学技术(如光学技术、红外技术、微波技术、雷达技术、激光技术等)、电子计算机技术、数学方法和地学规律基础上的。 近40年来，遥感技术已成为一种影像遥感和数字遥感相结合的先进、实用的综合性探测手段，被广泛应用于资源(包括土地资源)、环境、地质、地理、气象、海洋、农业、林业及军事侦察等各个领域,全球定位系统,全球定位系统(Global Position System，简称

2、GPS)是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的，于20世纪70年代初开始设计、研制，并于1993年6月建成。 GPS是一种全天候、高精度的连续定位系统，被视为美国20世纪继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就，目前已经在测量、导航及其相关学科领域获得了广泛的应用,LIS的信息源,遥感和全球定位系统是土地信息系统十分重要的数据来源。 遥感在大的空间尺度上为快速有效地确定土地利用现状并监测其动态变化提供了唯一的途径。 全球定位系统则以其实时、动态、精确的定位，在地籍测量与土地调查中发挥重要的作用。 土地信息系统与遥感及全球定位系统的结合

3、，即“3S”技术一体化，是土地信息系统研究与应用的最新发展方向之一,遥感概述,略,全球定位系统简介,1973年，美国国防部批准成立一个联合计划局，设计、研制能满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位要求的全球定位系统，GPS的研究和论证工作正式开始。 1993年6月基本建成，构成了24颗GPS卫星星座。采用多星、高轨、高频、测时和测距体制，实现了全球覆盖、全天候、高精度、实时导航定位,GPS的组成,1.空间星座 空间星座部分包括21颗工作卫星和3颗备用卫星，分布在6个等间隔的轨道面内。 GPS卫星的主要功能是：接收和存储地面监控站的导航信息，执行监控站的控制指令，通过星载高精度原

4、子钟产生基准信号，提供精确的时间标准和向用户连续不断地发送导航定位信号等,GPS的组成,2.地面监控系统 地面监控系统由1个主控站、3个注入站和5个监测站组成。 监测站的主要任务是对每颗卫星进行观测，并向主控站提供观测数据。 主控站采集各个监控站所测得的数据，并计算出每一颗卫星的星历、时钟改正数、状态数据以及大气改正数，并传送到注入站。 注入站是调度卫星、改变和修正GPS卫星轨道等,GPS的组成,3.用户接收机 用户接收机主要由主机、天线、电源、输入和输出设备及数据处理软件等组成。 其主要功能是接收GPS卫星信号，对GPS信号的跟踪、锁定、测量，获取定位的观测值，经信息数据的处理后完成定位导航

5、工作,GPS的特点,全球地面连续覆盖。 功能多，精度高。 实时定位速度快。 抗干扰性能好，保密性强。 全天候作业，操作简便,美国SA政策,美国政府从它的军事利益考虑，采取了有选择性接收(Selective Availability，SA)政策，人为地将误差引入卫星时钟和卫星数据中，故意降低GPS的定位精度。 SA政策规定水平定位精度为100m，垂直精度为157m。定位精度的严重下降，极大限制了高精度实时定位的应用,差分GPS技术,差分技术实际上是通过使用两个或更多GPS接收机完成的，在某一已知位置安置一台接收机做为基站接收卫星信号，然后在其他位置用另一台接收机接收卫星信号，由已知位置的GPS可

6、以确定卫星信号中包含的人为误差，处理另一台接收机信号时，减去人为干扰信号，可大降低GPS定位误差 差分GPS既可消除大部分误差，也可以消除SA政策的影响，从而大大提高定位精度,GPS的一般应用,GPS的优势在于实时动态的精确定位，主要应用于导航和定位。 在农业中，采用GPS精密定位技术能避免农业操作中的浪费现象，从而有效地降低成本。 GPS不仅可以作为土地利用调查数据的直接获取手段，还为遥感和地理信息系统的定位提供了保证,RS、GPS与土地数据获取,遥感信息具有周期性、宏观性和系统性等方面的优势，主要应用于土壤情况与土地利用类型等信息的获取。 GPS数据对遥感信息还是一个必要的、有益的补充，对

7、于小面积的或突然发生的有较大影响的变化，可以用GPS接收机在野外很方便地获取变化区域的数据，并对动态监测系统数据库进行更新。 GPS还为野外采样提供便利,第二节 LIS的数据采集,第二节 LIS的数据采集,数据加工与整理,数据分类标准 在确定分类标准时，首先应考虑相应的国家标准，以利于全国范围内数据的共享。 基础原始数据的确定 要从大量的信息源中选择出原始数据，作为进入信息库的基本信息。 原始数据项目的确定 土地管理涉及的自然和社会经济因素复杂多样，应提出数据分类项目,数据加工与整理,数据标准的准确性的确定 在建立系统之前，要通过调查研究，提出一些约定条件，保证数据的统一性。 数据录入表设计

8、为了提高录入速度，防止差错，应设计好录入员感到方便的原始表格，且应将表格妥善保存，以便考查,数据输入,数据输入是将数据编码转换成计算机可读形式并把数据写入土地数据库的过程。 数据输入通常是土地信息系统建立的主要瓶颈问题。 土地信息系统的数据输入包括空间数据输入与非空间数据输入，以及空间数据与非空间数据的连接,空间数据的输入,键盘输入是通过手工在计算机终端上输入数据。 手工数字化是从地形图输入空间数据的最广泛采用的输入方法。 扫描输入也称为扫描数字化，是输入地图数据自动化的方法。 数字形式空间数据的输入,非空间属性数据的输入,非空间关联属性有时称为特征编码或简单地称为属性，是那些需要在系统中处理

9、的空间实体的特征数据。 属性数据的输入可在程序的适当位置键入，但数据量较大时一般都与空间数据分开输入且分别存储,空间数据和非空间数据的连接,空间数据与非空间数据连接的较好方法是用特殊程序把非空间属性数据与已数字化的点、线、面空间实体连接在一起。这样只要求空间实体带有唯一性的识别符即可。 把属于同一个实体的所有属性数据项放在同一个记录中，记录的顺序号或某一特征数据项作为该记录的关键字,第三节 LIS的数据编辑与存储,第三节 LIS的数据编辑与存储,数据检核,一般检查 显示程序将每个图形实体显示在屏幕上，并能检查每个实体是否只接受一组非空间属性数据； 所有非空间属性都不超过它们的数值范围； 属性数

10、据之间或属性数据与空间实体之间没有不合理的组合,数据检核,误差检核 空间数据不完整或重复； 空间数据位置不正确； 空间数据的比例尺不准确； 变形； 空间与非空间数据连接有误； 非空间数据不完整,数据检核,橡皮板变换和弯曲 有缺陷的原始数字化材料可以当成在各方向都能伸缩的弹性板，在土地信息系统中称为橡皮板。橡皮板原理不能用于栅格数据的匹配。 数据检核 空间数据数字化正确与否的最佳方法是叠合比较法。 非空间数据的检核最常用也是最简单的方法是打印出非空间数据文件后逐行检核,数据编辑,差错修改 图幅拼接 已经完成数字化的相邻图幅之间一般会出现边缘不匹配的情况，需要进行图幅边缘匹配处理。 格式转换 一是

11、不同数据介质之间的转换 二是数据结构间的转换,数据编辑,坐标转换 一是输入的地图是一种投影，而输出的产品是另一种投影； 二是输入的底图是照片底图，而输出则要按一定比例的矢量方式。 拓扑关系的建立 拓扑结构是明确这些空间关系的一种数据方法，也就是说，用来表示要素之间连通性或相邻性的关系称为拓扑结构。 数据更新,第四节 LIS的产品输出,第四节 LIS的产品输出,土地信息系统的产品类型,指由系统处理、分析得到，可以直接供研究、规划和决策人员使用的产品，其形式有地图、图像、统计图表以及各种格式的数字产品等,地图特点,采用特殊数学法则产生的可量测性 。 使用符号化模型产生的直观性 。 采用制图综合产生

12、的一览性。 制图综合对实体质量特征进行分类分级，对次要的实体或实体特征进行选取概括，使得反映的空间现象主次分明，确切地表示出各要素间的相互关系，更易于理解事物本质和规律,地图种类,点位符号图 在点状实体或面状实体的中心以制图符号表示实体质量特征； 线状符号图 采用线状符号表示线状实体的特征； 面状符号图 面状区域内用填充模式表示区域类别及数量差异,地图种类,等值线图 将曲面上等值的点以线画连接起来表示曲面的形态； 三维立体图 采用透视变换产生的透视投影使读者对地物产生深度感并表示三维曲面的起伏； 晕渲图 以地物对光线的反向产生的明暗使读者对三维表面产生起伏感，从而达到表示立体形态的目的,输出,

13、土地信息系统产品的输出设备有打印机(字符图形)、绘图机、显示屏、胶片记录仪等。 根据图形设备输出形式可以将其划分为矢量制图设备和栅格制图设备。 根据制图指令的形式也可以将制图方法分为矢量制图和栅格制图。 输出软件包括图形(图像、图表)输出、外部转换、符号设计3部分,MapGis与MapInfo的输出,MapGIS图形输出。 MapInfo的图形输出,矢量形式绘图特点,矢量形式绘图以点、线为基本指令，在矢量绘图设备中通过绘图笔在4个方向或8个方向上的移动形成阶梯状折线而成。由于一般步距很小，所以线画质量较高。 矢量形式绘图表现方式灵活，精度高，图形质量好，幅面大。 其缺点是速度较慢，价格较高。矢

14、量形式绘图可实现各种地图符号,二维实体符号形成方法,1.点位符号 点位符号包括简单符号、结构符号、扩展符号和统计符号。 2.线状符号 铁路、公路、界线、堤坝等线状地物都采用线状符号表示。 3.面状符号 面状符号通过面域边界内以晕线或图案填充形成，其中图案的填充可以转化为多组晕线填充完成,栅格形式绘图特点,栅格形式绘图以设置像素颜色或灰度值为基本指令。 由于栅格形式绘图的输出不是立即驱动设备运行，而是先将指令的操作结果存人缓冲区，待所有指令结束后一次性地将结果由设备按顺序输出，因此速度快，同时还有颜色或灰度丰富的特点,图形符号的形成,1.点状符号 点状符号一般采用模板表示。 线状符号 将轴线分别加粗，一次将轴线两边加粗到符号外部轮廓数据，另一次将轴线两边加粗到符号内