《数字产品生产实训》实习指导书

1、数字产品生产实训实习指导书(测绘工程专业测绘科学与技术学院2018年1月目录1、概述 (12、4D产品简介 (23、基于GIS软件的4D产品制作 (43.1 基于MAPGIS的DRG制作方法 (43.2 基于MAPGIS的DLG制作 (103.3 基于MAPGIS的DEM制作 (183.4 基于ERDAS软件的DOM制作 (244、基于摄影测量与遥感的3D产品制作 (324.1 基于Virtuo-Zo的DEM数据制作 (334.2 基于Virtuo-Zo的DOM数据制作 (474.3 基于Virtuo-Zo的DLG数据制作 (555、附录 (615.1 1:10000 DLG地形要素分类代码表

2、 (611、概述一、实习目的数字产品生产实训是测绘工程专业四年级第一学期末的一个数字测绘产品制作实习,是在学完全部专业理论课程后开设的一个基础地理信息数据制作的大型、综合类实习,主要针对地理信息系统原理与应用、摄影测量学、数字摄影测量学,以及地图学、遥感原理等课程。数字产品生产实训应按照生产实践过程要求,使学生在理论学习的基础上,真正掌握基于GIS软件、遥感图像处理软件、数字摄影测量系统等的1:1万4D(DRG、DLG、DEM、DOM产品的主要制作方法和技术流程,以及4D产品之间的关系、4D产品制作的质量控制措施,增强学生的实践技能,并对所学知识有更深入的理解和认识。本实习力求使学生达到设计解

3、决方案、研究、使用现代工具、个人和团队等四方面的能力。二、实习任务1、熟练掌握MapGIS/ArcGIS软件、遥感图像处理软件ENVI/ERDAS、数字摄影测量系统Virtuo-Zo的主要功能和基本操作;熟悉1:1万4D产品制作的主要技术和基本过程,包括4D产品制作的软件平台、数据源、规范要求,关键技术,以及质量控制措施等;2、自主选择1:1万4D产品制作软件平台,要求包括目前流行的GIS软件、遥感图像处理软件、数字摄影测量系统等;3、自主设计实习数据的1:1万4D产品制作的基本流程;4、自主进行1:1万4D产品的制作;5、通过1:1万4D产品的具体制作实践,自主总结出一套完整的1:1万4D产

4、品制作的质量控制措施。注意:1:1万DRG数据为个人成果;1:1万DLG数据为小组成果;1:1万DEM数据为个人成果;1:1万DOM数据为个人成果。三、实习技术依据1、基础地理信息数字产品1:10 000、1:50 000数字栅格地图技术规范;2、基础地理信息数字产品1:10 000、1:50 000数字线划地图技术规范;3、基础地理信息数字产品1:10 000、1:50 000数字高程模型技术规范;4、基础地理信息数字产品1:10 000、1:50 000数字正射影像图技术规范;5、4D产品制作实习指导书。四、实习要求1、按时到实习地点,不能迟到早退;2、按照实习安排在机房和教室上机,遵守机

5、房和教室的上机时间;3、个人独立完成实习任务;4、有病有事需向实习队请假;5、注意实习安全。五、实习成果提交内容每人提交一份成果:1、1:1万4D产品成果(数据2、实习报告(打印稿实习报告分为三部分:实习的目的意义、实习的主要内容、实习体会。要求在实习内容部分写出1:1万4D产品的质量控制措施。实习报告包括两部分内容,即数字摄影测量系统部分和GIS、图像处理软件部分内容。实习报告中要重点阐述1:1万4D产品制作中,自主设计的数据制作方法和技术流程,以及自主总结的质量控制措施。2、4D产品简介一、4D产品的概念随着计算机及相关技术的迅猛发展和相互促进,传统的测绘产品正在逐步向地理信息产业化转变,

6、一个明显的特征就是数字化的迅速发展。4D产品是形成和建立GIS(地理信息系统的首要基础信息的基础环境,“4D”系列产品由于其生产成本低、生产效率高、产品精度高、更新速度快,因而具有十分宽广的社会应用面。所谓4D产品是指数字栅格地图(DRG、数字线划地图(DLG、数字高程模型(DEM、数字正射影像图(DOM,是用以解决电子地图及数字地图的主要手段。二、数字栅格地图(DRG数字栅格地图(Digital Raster Graphic,缩写DRG是利用现有的纸质地形图经扫描、几何纠正、图像处理(彩色地图还需色彩纠正和数据压缩后形成的栅格数据文件,其在内容、几何精度和色彩上与原图保持一致。DRG是模拟产

7、品向数字产品过渡的一种产品形式,它是现有纸介质地形图以数字方式存档和管理最简捷的形式,也是利用现有地形图制作DLG的基础,可作为GIS的空间背景数据广泛应用,也可与DOM、DEM集成使用,派生出新的可视信息,从而提取和更新地图数据,绘制纸质地图。 三、数字线划地图(DLG数字线划地图(Digital Line Graphic,缩写DLG是地形图基础要素信息的矢量数据集,其中保存着要素间的空间关系和相关的属性信息,能较全面的描述地表目标。DLG按不同的地图要素分为若干数据层(如:交通、水系、植被、行政区划等,可以根据不同的需要实现地图要素的分层提取或相互叠加,满足GIS的空间检索和空间分析,因此

8、它被视为带有智能的数据。它还可以和DOM叠加成复合产品,制作各种专题地图或电子地图,满足各专业部门的需要。 三、数字高程模型(DEM数字高程模型(Digital Elevation Model,缩写DEM是在某一投影平面(如高斯投影平面上规则格网点的平面坐标(X,Y及高程(Z的数据集。DEM的格网间隔应与其高程精度相适配,并形成有规则的格网系列。根据不同的高程精度,可分为不同类型。为完整反映地表形态,还可增加离散高程点数据。DEM数据通过一定的算法,能转换为等高线图、透视图、坡度图、断面图、晕渲图,以及与其他数字产品复合形成各种专题图产品;还可计算体积、空间距离、表面积等工程数据。 TIN模型

9、五、数字正射影像图(DOM数字正射影像图(Digital Orthophoto Map,缩写DOM是利用数字高程模型(DEM对经扫描处理的数字化航空像片,经逐像元进行投影差改正、镶嵌,按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。DOM是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。它具有精度高、信息丰富、直观真实等优点,可用作背景控制信息,评价其他数据的精度、现势性和完整性;可从中提取自然资源和社会经济发展信息,或派生新的信息。 3、基于GIS软件的4D产品制作3.1 基于MAPGIS的DRG制作方法一、DRG的生产过程1、扫描地形图的扫描分辨率一般为300DPI,彩色或灰度扫描,格式

10、为JPG或TIF。2、纠正和配准(1准备数据,建立与图幅相适应的图框;(2将图幅信息载入到图框中,根据图框进行内图廓定位;(3修改/编控制点,对图幅进行逐格网校正;(4进行质量评定,输出空间信息文件。3、调色应用Photoshop软件进行调色。(1对扫描图像上的人为的标注、记号等进行清除。(2对图像进行色彩校正,包括点、线、面的色彩校正。如图: 将上图经过调色(清除后结果如下图所示。 二、DRG的精度要求(一DRG的分辨率1:10000、1:50000DRG分辨率为300dpi,即地面分辨率为:1:10000为0.8m,1:50000为4m。(二DRG的精度平面位置精度图廓点坐标值偏差不大于一

11、个像元。图廓尺寸与理论尺寸之差不得大于下表规定单位:m(像元 三、基于MAPGIS的DRG生产流程1.图幅生成控制点该选项利用用户设置的标准图幅信息,自动计算公里格网交点作为控制点。选取主界面菜单->镶嵌融合->DRG生产->图幅生成控制点,弹出下图所示对话框: 在生成图幅控制点前,需要先设置图幅信息,指定内图廓点,其步骤如下:1设置图幅信息,点击输入图幅信息,弹出下图所示对话框: 参数说明:图幅号:地图的标准图幅号,如I-46-131,I-50-99-(37等。格网间距:标准图幅的格网间距,其值应与校正图的格网间距保持一致。注意如果该值输入0,则在逐格网校正时会出现错误。坐

12、标系:地图采用的坐标系统,系统提供54坐标系和80坐标系进行选择。采用大地坐标:生成的标准图幅是否采用大地坐标,若选择,则采用大地坐标(单位:米,否则采用图幅坐标。2设置生成图幅控制点信息,其对话框如下所示: 参数说明:图幅坐标:通过在影像上选择图幅坐标点,定位内图廓点。最小间隔:生成控制点时舍弃控制点的最小间距,在生成控制点时,在地图边缘部分可能出现两点相距很近的情况,会影响修正时的判断,通过设置最小间隔即可使得在生成控制点时,对小于该距离的两个点按一定规则舍弃其中的一个。选择四个内图廓点计算:生成控制点时是否采用四个点定位,若选上则为四点定位,否则为两点定位,两点定位的精度相对较差,不推荐

13、使用。3定位内图廓点利用放大,缩小,移动等基本操作在图像上确定四个内图廓点的位置。以定位左上角的内图廓点为例:利用放大,缩小,移动等操作找到左上角的内图廓点的精确位置后,点击上图对话框中的左上角按钮,然后再点击图像上左上角的内图廓点即完成该点的设置。完成参数设置和内图廓点信息的输入后,点击生成GCP,将自动计算出控制点的理论坐标,并根据理论坐标反算出控制点的图像坐标。2.顺序修改控制点图幅生成控制点中缺省生成的控制点的图像坐标是根据相应的公里格网交点理论坐标反算出的图像坐标,但由于原始图像存在一定的扭曲变形,因此该值和原图上对应的公里格网交点的坐标值并不一定相同,这就需要对点位进行修正。利用顺

14、序修改控制点可依次修改原图上的所有控制点,相对于单个更新控制点的方法,具有更高的效率及精度。顺序修改控制点提供了两种操作方法:1选取主界面菜单->镶嵌配准->DRG生产->顺序修改控制点,则弹出控制点修改窗口,如下图所示: 窗口中显示有当前修改的控制点的点号,用户通过点击鼠标左键可改变该点的位置,当对当前点的位置确认时按下空格键即可,同时窗口中自动显示下一点;若当前点的精确位置难以确定,可通过按ESC键选择放弃,窗口中将自动显示下一点,而对于放弃的点将不参加校正处理。注意通过此方法操作时,始终是从第一个点开始修改。2在控制点信息显示栏中,点击鼠标右键,在右键菜单中选择顺序修改

15、控制点,则从控制点信息栏中当前选择的控制点开始修改。利用该方法可以从原始图的任意控制点开始进行顺序修改。在顺序修改控制点过程中,可随时中止当前修改。方法是:在控制点修改窗口外点击右键,消去该窗口,然后选取主界面菜单->镶嵌配准->保存控制点数据,则当前已修改的数据得到保存,下次修改时从未修改过的点开始操作即可。控制点修改的具体操作过程可参照镶嵌融合一节中控制点编辑部分中的更新控制点。3.逐格网校正选取主界面菜单->镶嵌配准->DRG生产->逐格网校正,弹出文件对话框,输入结果影像文件名后,将弹出如图所示影像校正对话框: 参数说明:影像范围:校正影像的逻辑坐标范围。

16、输出分辨率:缺省显示为当前影像数据的原始分辨率,可根据实际输出要求进行修改,其值将影响校正影像。影像外廓:该值为校正时相对内图廓的外扩距离,单位与图幅坐标一致。通过设置外廓距离,可以使得图幅内廓边界以外的一定距离内的影像不会在影像校正过程中发生变形。注意:采用逐格网校正法生产DRG数据时,对于一些索引影像,其中类似等高线的部分可能在校正后出现断裂的情况,此时将索引影像转换成RGB影像处理便可消除。4.DRG生产质量评估为了使得用户能对校正生成的DRG质量进行评估,系统提供了相应的DRG质量评估功能,包括对原始图质量评估的图幅质量评价,对校正生成的DRG的质量评估以及标准图框套合检查。1原始图质

17、量评估。该项是对DRG生产的原始数据进行质量评价,主要反映的是原始图是否有折皱,扫描时是否置平等。若原始图质量不好,则校正出的DRG肯定会受到一定的影响。要对原始图进行质量评价,首先需要完成顺序修改控制点,当所有的控制点修改完毕后,选取主界面菜单->镶嵌配准->DRG生产->生成图幅质量文件,系统将生成与当前文件同名的质量检查文件,该文件中的数值反映了原始地图影像的质量情况,其文件格式如下:图像纠正前:最大残差:第475号点,残差7.064406中误差:2.884690其中的中误差值反映了原始图的整体质量,数值越大则质量越差;最大残差值反映了原始图中偏差最大的控制点的点号及偏

18、差值。2校正图质量评估。该项用来检查校正生成的DRG数据的质量。在进行完逐格网校正后,打开校正生成的新影像文件,选取主界面菜单->DRG生产->镶嵌配准->生成质量评估文件,弹出下图所示对话框: 首先输入图幅信息,然后按照图幅生成控制点部分中添加内图廓点的方法定位影像的四个内图廓点,点击生成质量报告即可生成对反映影像校正情况的质量评估文件,其文件格式如下:图像纠正后:中误差:3.076610图廓边长及对角线尺寸检查(单位:米:上边a=1.965236下边b=2.042295左边c=2.561805右边d=-4.991234对角e=1.655182对角f=0.068367其中的

19、中误差值反映了校正后影像的整体质量,图廓边长及对角线尺寸检查则是通过对图幅图廊边长的检测值与理论值进行比较,检验图廊边长、对角线各条边长是否符合精度要求,差值在计算时均已转换为实际大地坐标,单位为米。3图框套合检查在检查校正生成的DRG数据质量时,还可以用生成的理论格网与校正图上公里网进行套合比较的方法检验公里格网精度是否在规定的限差之内。进行图框套合检查时,首先打开校正生成的DRG数据,选取主界面菜单->镶嵌融合->打开参照文件->自动生成图框,弹出下图所示对话框: 参数说明:图幅号:地图的标准图幅号。格网间距:图幅的格网间距,其值应与原图的格网间距保持一致,如输入值为0,

20、则可能在逐格网校正时弹出错误信息。坐标系:地图采用的坐标系统,系统提供54坐标系和80坐标系进行选择。采用大地坐标:生成的标准图幅是否采用大地坐标,若选择,则采用大地坐标(单位:米,否则采用图幅坐标。设置完相关参数,点击确定后将相继弹出一系列标准图框信息设置对话框,一般情况下对这些对话框中的信息设置使用默认值即可。进行完相关操作后,系统将自动在校正显示窗口中显示标准图框,这时选择主界面菜单->镶嵌融合->校正预览,则可在校正显示窗口中预览校正生成的DRG数据与标准图框套合的情况,通过检查其套合情况可以来判断校正生成的DRG数据的质量。5.数据输出对校正好的影像还需对其进行图廓整饰的

21、工作,为了保证影像数据在其它软件中进行整饰时不会丢掉空间信息,系统提供了空间信息输出的功能,利用其生成的空间信息文件可以恢复影像数据的空间信息。输出数据时,可选取主界面菜单->镶嵌融合->DRG生产->输出Tiff及信息文件,弹出如下所示对话框: 参数说明:信息头文件:输出的空间信息头文件,缺省为与输出影像同目录下的同名信息头文件。TIFF文件名:输出的TIFF文件名,缺省为与输出影像同目录下的同名TIFF文件。输出分辨率:输出TIFF文件的分辨率,缺省为影像输入时的分辨率。设置相关参数后,点击确定将生成TIFF文件和空间信息文件。输入数据时,选取主界面菜单->镶嵌融合

22、->DRG生产->输入Tiff信息文件,将弹出文件对话框用以选择Tiff信息文件,当选好与当前影像相对应的Tiff头信息文件后,系统将利用该信息文件中的空间信息来恢复影像空间信息值。6.图像处理应用Photoshop软件对DRG成果影像进行影像处理,如噪声的去除、图像的平滑、锐化、色彩校正等。四、DRG数据成果基于MAPGIS制作的DRG数据产品的提交成果为:* .TIF(DRG影像文件、*. mhd(影像信息文件、*. mck(质量评估文件。3.2 基于MAPGIS的DLG制作一、DLG的制作技术(一DLG的概念数字线划地图(Digital Line Graphic:是地形图基础

23、要素信息的矢量数据集,其中保存着要素间的空间关系和相关的属性信息,能较全面的描述地表目标。(二DLG的数据获取方法数字摄影测量法地形图扫描矢量化法从数字正射影像上获取矢量数据1、数字摄影测量通过扫描航空像片得到数字化影像(或由数码相机得到数字影像,在数字摄影测量工作站(如JX-4、Virtuo-Zo上进行测绘。航摄像片经过扫描,以及获取像片参数、控制点坐标,然后进行定向建模(内定向、相对定向、绝对定向,立体测绘地物、地形来获取矢量数据,再进行必要的编辑、质量检测和元数据记录等步骤。2、地形图扫描矢量化用现有地形图扫描形成数字化影像后,在计算机上进行矢量化也是一种成熟的生产DLG的方法。纸质地图

24、通过地图扫描,再进行图像配准、分层手工或半自动屏幕跟踪,然后进行必要的图形编辑和质量检测、元数据记录等。3、从数字正射影像上获取矢量数据从制作的数字正射影像上,人工半自动跟踪地物要素或手工采集地物要素。这种方法和地图扫描矢量化或手扶跟踪数字化的作业流程基本一样,但处理的不是二值影像,而是256 级灰度或彩色影像。(三DLG的数据采集要求及质量控制1、DLG的制作流程(基于地形图扫描矢量化法2、DLG分层测量控制点:点地貌:点、线、面管线:点、线交通:点、线、面境界:点、线、面居民地:点、线、面水系:点、线、面图廓:线植被:点、线、面注记:点 3、1:1万DLG地形要素分类代码表(见附录4、数据

25、采集要求总体技术要求11:10000矢量核心地形要素采集内容参见GB/T××××1:10000矢量地形要素内容与分类的规定,但可视具体要素增加。2数据分类代码严格执行GB/T 13923-92国土基础信息数据分类与代码的规定,必须保证标识码的唯一,不得随意更改,但可根据需要增加代码。3数据应分层存放,只有境界层、图廓线层(包括公里网线存放完整内图廓线,其他层均不存放完整内图廓线,内图廓线应用理论数据输入。其他数据层若有与图廓相交形成闭合多边形的,可以保留相应一段内图廓线。4数字化图廓点的顺序如图:1 2 4 35数字化作业时,应注意处理好各要素的关系,各

26、层叠加后关系应协调一致,如居民地与道路、水库与坝、河流与桥的关系等。6点状要素采集取定位点。7有向点采集为一个仅含两点的有向线段,第一个点是要素的定位中心点,第二个点是标志要素方向;有向线状要素(如陡坎一律将符号部分放在数字化前进方向的右侧。8凡有高程信息的独立地物要素,还应在存放高程点的层中增加采集一个点,其临时代码采用高程点临时代码。9有向线状要素(如,堤一律将符号部分放在数字化前进方向的右侧。10线状符号遇点状符号等隔断时,除特别规定的辅助线外,应连续采集。11线状要素上点的密度以几何形状不失真为原则,点的密度应随着曲率的增大而增加。12具有多种属性的公共边,只数字化一次,以符号表现的属

27、性为主,其他层用拷贝方法生成要保证每层数据的完整。拷贝的要素需要特殊编码。13点、线矛盾的高程点、控制点,除个别错误点不采集外,其余点应全部采集并编辑等高线,使之关系合理。14为了满足面状封闭以及线状连续,所增加的辅助线代码也需要特殊编码。15数据采集、编辑时应保证线条光滑,严格相接,不得有多余悬挂。16要素不得自相交和重复数字化。17所有数据层在完成最后的编辑、修改后建立正确的拓扑关系。18所有相邻图幅应做接边处理。图幅接边前,所有数据层要素应先与本幅图的理论内图廓线相接,然后进行图幅之间的接边。19除超出所用软件的限制之外,弧段的所有伪节点必须是不同属性弧段的分界点。总类要素采集要求1水系

28、要素采集要求单线河,双线河,湖泊等遇桥梁,涵洞、瀑布,水闸,不依比例尺水库等,直接数字化通过,必须保证河流贯通形成河流网。单线河流的数字化方向从河源到河口,双线河按面状要素采集。双线渠按中心线采集,数字化无方向。主要堤采集中心线。堤岸按有向线采集。拦水坝按有向线采集中心线。运河按面状要素采集。水库与库坝关系的处理:水库以水涯线为边线,数字化为一闭合多边形。水库下游的河流直接通过水坝与水库边线相接,不加辅助线。当图上湖泊与水库区分不清时,可按下列原则处理:凡有水库名称、库容、库坝的按水库处理,其余一律按湖泊处理;池塘按湖泊采集。2居民地要素采集要求呈面状分布的居民地和政府驻地按面状要素采集。普通

29、房屋包括独立房屋和零星房屋,不依比例尺房屋按点状要素采集,半依比例尺房屋按线状要素采集,依比例尺房屋按面状采集。街区按面状要素采集。主要街道按线状要素采集中心线。3交通要素采集要求道路要素除特别规定外全部按中心线采集。道路连续采集,在遇到桥梁等附属设施时均不能断开。桥梁等要素叠加在道路网上,道路和附属设施重合处不按重复线段处理。道路网必须有节点存在。建筑中的道路按建成的采集。桥梁、隧道按中心线采集。渡口、索道、缆车道按线采集。同一段道路有多种道路等级属性的,取等级高的作为这段道路的编码,同等级的取号数小的作为道路编码。高速公路出入口按有向点采集,有向点的方向与公路出入口方向相同。加油站按点采集

30、。火车站、依比例尺码头、飞机场按面状采集。半依比例尺顺岸式码头按线采集,不依比例尺堤坝式码头按点采集。4境界要素采集要求境界以单线河,道路等线状地物为界时,不重复数字化,应从相应的层中拷贝数据,并赋相应的代码。境界以双线河,河流主航道等为界时,图形按中心线或主航道数字化。湖泊中的境界线应使其连续。5地貌要素采集要求等高线被高程注记隔断处,等高线直接通过,不加辅助线。等高线应是连续不间断的。在双线河两岸中断的等高线应根据地势特征顺势连通。对于闭合等高线表示的山头、鞍部、凹地,适当加注高程注记点。等高线遇陡崖、陡石山等被隔断,应将陡崖上、下坡线的两条等高线连通,中间的等高线内插得到。等高线遇大面积

31、不平坦的湖泊,可断开在水涯线边。6测量控制点测量控制点可按高程点的采集方法采集。测量控制点不区分是否在土堆上,在土堆上的测量控制点比高信息可在属性项中表示。5、质量控制1基础资料的质量基础资料分为纸质图和薄膜图。复制薄膜图必须符合作业规程中的要求,当原图确有质量问题,要进行处理才能使用。图廓点和有无非均匀变形是重点检查的内容,检查一般采用量测图廓边长,计算与理论值的较差,较差在0.3mm以内的图幅,可以认为变形较小符合要求;如果边长较差大于0.3mm,可先将图进行扫描,将扫描影象进行集合纠正,消灭系统变形误差,然后选择方里网交点坐标与理论值比较,误差小于0.2mm的符合精度要求,否则应进行局部

32、控制纠正。没有方里网交点的,可选择特征点,从纸图上获得理论坐标值,计算变形误差。2预处理图的质量3扫描影像的质量扫描影像是否按要求的格式命名和文件组织存储;扫描影像的完整性和影象质量是否达到要求,不粘连,不发虚。4矢量化在屏幕上将矢量数据和栅格影象叠合显示,检查应数字化的要素是否有遗漏;检查是否存在短小毛刺;检查高程赋值有无粗差;检查补绘的等高线是否合理;不应该有多边形错误和不合理的悬挂节点;检查要素之间是否有不合理的粘连或打结。5数据转换建立拓扑关系检查图廓点的坐标值及点号是否正确;检查坐标转换误差是否符合精度要求;检查各数据层的正确性;检查每一层的拓扑关系是否正确。检查每一个属性表是否正确

33、,属性项的名称、定义和顺序是否符合规定要求;检查属性值是否超过值域范围。检查各属性项的值的正确性。以上内容可利用程序检查和人机交互检查,也可绘图输出进行检查。6接边检查检查各要素是否与本图图廓线严格相接。检查相邻图幅要素是否全部接边,属性值是否一致。以上使用程序检查或交互式检查。7位置精度和属性精度检查属性精度,完整性和逻辑一致性检查;检查位置精度和属性代码的正确性;绘图检查也是一种可行的方法,可以充分利用人力资源。8产品归档检查检查各种数据资料、图形资料、文挡资料是否齐全;检查存储数据的介质和规格是否按规定要求;检查备份的数量;检查数据是否可用;文件组织、文件命名是否按规定要求。(四DLG的

34、成果文件矢量文件元数据二、MAPGIS软件输入编辑模块的基本知识(一MAPGIS的数据管理方式 (二MAPGIS的矢量数据格式点文件*.wt线文件*.wl面文件*.wp(三工程、文件、层的新建(四图例板的建立(五属性添加(六拓扑构建拓扑处理工作流程:数据准备预处理其核心工作是将线数据转为弧段数据(*.wp(这时还没有区,存入某一文件名下,然后将之装入;此后就可以做拓扑处理的工作了。自动剪断线->清除微短线->清除线重叠坐标->自动线结点平差->线转弧段->装入转换后的弧段文件->拓扑查错。拓扑查错可以执行查错操作,根据查错系统的提示改正错误。重建拓扑三、基于

35、MAPGIS的DLG制作流程DRG成果:已纠正好的影像建立工程、文件、分层建立图例板数据采集、编辑、属性添加拓扑构建及面状地物的属性添加拓扑检查、拓扑构建、面状地物的属性添加图形裁剪图幅接边快捷键:F5放大显示F12捕捉需相连接的线头F11改向F6缩小显示F8加点Ctrl加鼠标右键闭合F7移动屏幕F9退点四、DLG数据成果基于MAPGIS软件制作的DLG数据成果包括:矢量文件*.MPJ、*.wt 、*.wl、*.wp 元数据。注意:1、DLG的符号库采用MAPGIS软件的符号库;2、数据分层采用1:10000地形要素分类代码表,提交的DLG成果为入库层名;3、等高线数据要进行光滑(参数为0.0

36、1、抽稀(参数为0.3,并进行检查、修改。基于R2V的DLG数据制作中等高线的采集方法一、将MAPGIS制作的DRG数据格式*.msi转为*.tif格式利用MAPGIS的图像分析模块二、进入R2V进行等高线采集1、打开图像(*.tif格式2、建立图层如:新建jqx(计曲线、sqx(首曲线 3、数据采集点击“线段编辑”按钮,选好图层,开始进行数据采集。 注意:F2放大;F3缩小;Ctrl+Z返回;T自动跟踪和手动跟踪的切换;C闭合;S捕捉以下按钮为编辑按钮: 4、保存方案(*.prj5、矢量数据的导出全部等高线采集完成后,就可将等高线数据导出。(1矢量选择控制点利用四个内图廓点进行矢量校正。在图

37、像上选择一个内图廓点后,需在控制点窗口输入此点的地图坐标。 四个内图廓点选择完后,需保存控制点(文件保存控制点。(2矢量数据输出文件矢量数据输出(输出为*.dxf或*.shp;DXF或SHP输出选项如下: 6、输出的DXF或SHP文件在MAPGIS软件的文件转换模块进行数据格式转换,转为*.wl 格式。若DXF或SHP格式文件在MAPGIS软件的文件转换模块中无法进行数据格式转换,则可将DXF文件导入AutoCAD中,保存为R12格式的DXF文件,或将SHP文件导入ArcGIS中,再重新导出SHP文件。最后再在MAPGIS软件的文件转换模块中进行数据格式转换,转为*.wl格式文件。3.3 基于

38、MAPGIS的DEM制作一、DEM的制作技术(一DEM的概念数字高程模型(Digital Elevation Model:是在某一投影平面(如高斯投影平面上规则格网点的平面坐标(X,Y及高程(Z的数据集。(二DEM的数据获取方式现有地形图矢量化地面测量法数字摄影测量法1、现有地形图矢量化:是一种对地形图进行数字化的方法,获取点的三维空间信息与地物的图形和特征信息,其中高程信息包括等高线、注记、地性线等。2、地面测量法:是利用全站仪、GPS接收机或经纬仪在野外实测,获得数据点(特征点的三维坐标。3、数字摄影测量法:是利用全数字摄影测量工作站(如JX-4,在立体模型上进行数据采集,包括采集地形特征

39、线、特征点及一定间隔的散点。(三DEM的数据采集要求及质量控制1、需要采集的数据(以比例尺为依据地形特征线(如山脊线、山谷线、断坎上下线双线道路、河流、水渠湖泊、池塘散点2、DEM数据生产的规范要求 DEM的空间定位参考系与数字地形图同精度:1:10 000、1:50 000DEM的技术指标按照下表,森林等隐蔽地区的高程中误差按下表规定的高程中误差的1.5倍计,DEM内插点的高程精度按格网点高程精度的1.2倍计。高程中误差的两倍为采样点数据最大误差限。 技术要求DEM 按数字地形图规定的图幅内图廓线范围,向四边扩展(图上约10mm 以矩形覆盖范围裁切;格网坐标为高斯平面坐标时DEM 起止格网点

40、的坐标计算公式: 图廓点与DEM 格网起止点关系示意图:X 起=INT (MAX (X1,X2,X3,X4/d+1·d Y 起=INT (MIN (Y1,Y2,Y3,Y4/d ·d X 止=INT (MIN (X1,X2,X3,X4/d ·d Y 止=INT (MAX (Y1,Y2,Y3,Y4/d+1·d式中,X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3,X4,Y4为内图廓点高斯坐标,单位为m ; X 起,Y 起,X 止,Y 止为起止格网点高斯坐标,单位为m ; d 为格网尺寸,单位为m 。格网坐标为大地坐标时DEM 起止格网点的坐标计算公式: 图廓点与DEM 格

41、网起止点关系示意图:B 起=INT (BNW/d+1·d 或 B 起=INT (BNE/d+1·dL 起=INT (LNW/d ·d或L起=INT(LSW/d·dB止=INT(BSE/d·d或B止=INT(BSW/d·dL止=INT(LNE/d+1·d或L止=INT(LSE/d+1·d式中,BNW,BNE,BSE,BSW,LNW,LNE,LSE,LSW为内图廓点经纬度坐标,单位为(”;B起,B止,L起,L止为起止格网点经纬度坐标,单位为(”;d为格网尺寸,单位为(”。与相邻DEM接边后,不能出现裂隙现象,重叠部分的

42、高程值应一致;DEM应包含元数据。DEM的质量控制1、数学基础及数据格式检查数学基础检查的内容包括:起始点坐标(X0,Y0、格网间距、行列数(Rows、Cols、裁切范围。2、利用检测点(保密点进行DEM高程精度检查3、利用等高线检查DEM高程精度4、接边精度检查5、元数据检查6、人机交互检查DEM高程精度7、对DEM数据分层设色显示,套合等高线矢量数据,目视检查两者的套合偏差。(四DEM的成果文件Arcinfo的Grid格式*.ASC不规则三角格网文件*.TIN元数据*.MAT(五DEM样例DEM的裁切范围 ARC/INFO明码Grid数据示例ncols 101 /数据列数nrows 101

43、 /数据行数xllcorner 693980.0000 /格网左下角Xyllcorner 6019610.0000 /格网左下角Ycellsize 37.400000 /格网间距nodata_value 1.701410E+038 /无效值取值744.080017 744.080017 743.015320 741.711548/高程数据序列ARC/INFO明码Grid数据示例ncols 101 /数据列数nrows 101 /数据行数xllcorner 693980.0000 /格网左下角Xyllcorner 6019610.0000 /格网左下角Ycellsize 37.400000 /格

44、网间距nodata_value 1.701410E+038 /无效值取值744.080017 744.080017 743.015320 741.711548/高程数据序列二、MAPGIS软件的DTM分析模块的基础知识(一MAPGIS软件的DEM格式*.DET ASCII码的明码文件,其格式又分格网数据和非格网数据两种*.GRD 规则格网文件*.TIN 三角剖分文件*.BDM 规则格网底图库用高程文件*.DET文件的两种格式非格网数据格式示例NOTGRID /文件头100.3, 200.5, 45.6 /X,Y,Z数据143.7, 734.5, 78.9987.5, 148.5, 35.557

45、8.5, 489.3, 78.9。格网数据格式示例IS_GRID /文件头NX:46 /格网列数NY:31 /格网行数XS:0.0000 /X起始坐标YS:0.0000 /Y起始坐标XCELL:20.0000 /X方向单元间距YCELL:20.0000 /Y方向单元间距NOV ALIDV ALUE:-9999.0000 /未知点高程值56.4560 /高程数据序列。(二MAPGIS软件提供的两种原始数据建模方法观测数据是等高线数据的时,可选择下面四种流程形成高程数据文件:等高线数据由“等值线高程栅格化”直接形成规则网GRD高程文件;等高线数据+ 特征线/点数据由“高程点线栅格化”直接形成规则网

46、GRD高程文件;等高线数据由“线数据提取高程点”先形成离散高程点文件再由“快速生成三角剖分”形成三角网高程文件;等高线数据+ 特征线/点数据由“高程点线三角化”形成三角网高程文件。观测数据是离散点数据时,可选择下面两种流程形成高程数据文件:离散点数据由“快速生成三角剖分”直接形成三角网高程文件;离散点数据由“离散数据网格化”直接形成规则格网GRD高程文件。(三MAPGIS软件“DTM分析”模块样例数据的演示三、基于MAPGIS的1:1万DEM制作方法计算DEM起止格网点坐标;在输入编辑模块将等高线范围延伸到DEM矩形图廓上;将等高线、高程点数据导入属性库中,进行高程值检查;再将等高线、高程点数

47、据导入DTM分析模块;用DTM分析模块的“等高线错误检查”做等高线数据检查;按照“观测数据是等高线数据的四种高程数据文件生成流程”分别制作规则格网和不规则格网的DEM数据。生成的规则格网DEM数据要检查,不能有高程无效值。若有高程无效值可在“Grid模型”菜单中做“无效点控制插值”;生成的不规则格网DEM数据要检查,不能有无效三角剖分。在“Tin模型”菜单中做“无效点控制插值”、“整理三角剖分网”等;注意:1:1万规则格网的网格间距x、y方向均为12.5米;DEM的小数位为0.1。DEM提交的成果:*.TIN*.GRD*.DET(规则格网*.MAT元数据3.4 基于ERDAS软件的DOM制作一

48、、DOM的概念数字正射影像图(Digital Orthophoto Map:是利用DEM对扫描数字化的(或直接以数字方式获取的航空像片(或航天影像,经数字微分纠正、数字镶嵌、再根据图幅范围剪切生成的影像数据集,是我国基础地理信息数字产品的重要组成部分之一。二、DOM分类 三、DOM的技术指标空间定位参考系与数字地形图要求相同精度:平面位置中误差同数字地形图要求,其中最大误差限为数字地形图中误差的两倍。DOM技术指标 技术要求:1、DOM按照标准数字地形图的图幅内图廓线范围,向四周扩展(图上约10mm,以矩形覆盖范围裁切;图廓点与起止像元点关系示意图: X起=INT(MAX(X1,X2,X3,X

49、4+100Y起=INT(MIN(Y1,Y2,Y3,Y4-100X止=INT(MIN(X1,X2,X3,X4-100Y止=INT(MAX(Y1,Y2,Y3,Y4+100式中,X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3,X4,Y4为内图廓点高斯坐标,单位为m;X起,Y起,X止,Y止为起止像元点高斯坐标,单位为m;2、整个图幅及整个测区的图像都应反差适中、色调均匀,经过镶嵌的DOM的镶嵌边处不应有明显的灰度改变;3、与相邻DOM图接边误差误差不能大于上表,接边处不能出现影像裂隙或影像模糊;4、DOM包含元数据;5、DOM产品应在数据体文件头或单独的文件中包含影像的定位点信息。四、DOM数据格式*.TIF 影

50、像数据*.TFW 影像定位信息文件*.MAT 元数据五、DOM的质量控制1、数学基础检查数学基础检查的内容包括:起始点坐标(X0,Y0、分辨率(DPI、像元(地面分辨率、影像宽高、裁切范围。2、平面精度检查平面精度检查是利用检查点,人机交互量取检测点与影像点的坐标差,并计算平面精度中误差。3、接边精度检查接边精度检查是人机交互量取两相邻DOM重叠区范围内的同名像点坐标,并计算接边误差。4、元数据检查5、DLG与DOM的套合主要是线状地物(河、路的套合。六、DOM样例数据元数据 DOM的裁切范围 DOM影像 *.TFW格式 七、基于ERDAS软件的DOM制作(数据选用ERDAS软件的样例数据基于

51、ERDAS软件的正射影像制作方法一、基本概念1、正射影像:是指改正了因地形起伏和传感器误差而引起的像点位移的影像。2、数字正射纠正的实质:是将中心摄影的影像通过数字校正形成正射影像的过程,其原理是将影像化为很多微小的区域,根据有关参数利用相应的构像方程式或按一定的数学模型用控制点解算,求得解算模型,然后利用数字高程模型对原始非正射影像进行纠正,使其转换为正射影像。二、目前制作正射影像的方法1、数字摄影测量方法2、单片数字正射校正多项式变换虽然具有直观、灵活的特点,但由于其不考虑畸变的具体形成原因,是一种近似变换,精度也相对较低,因此在利用航片制作数字正射影像,并不直接采用这种方法进行影像校正。

52、利用摄影测量的方法生产正射影像,要求有准确的外业控制资料,且耗时耗力,遇到某地区没有现成的DEM,又没有带高程信息的地形图可供利用时,其不失为一种很好的方法。若有现成的DEM可供利用时,可采用单片数字正射校正方案,该方案不仅可以省一笔很费人力物力的工序,而且还可根据航片本身的重叠度,进行隔片纠正,从生产成本和速度上大大提高了生产效率。三、ERDAS软件航空影像正射纠正的流程(一航空影像正射纠正的流程图 (二具体步骤(所有操作均在Viewer模块1、加载航空影像ps napp.img文件。2、启动几何校正模块(1在Viewer窗口菜单条选择RasterGeometric Correction命令

53、,打开Set Geometric Model对话框。 (2选择Camera选项,单击OK按钮,关闭Set Geometric Model对话框,同时启动Geometric Correction Tools对话框和航摄模式属性(Camera Model Properties对话框。3、输入航摄模式参数(1在Camera Model Properties窗口中,输入高程模型文件(Elevation Units为(Meters;(2输入像主点(Principal Point坐标为X值为-0.004,Y值为0.000;(3输入像机焦距(Focal Length为152.8204;(4像机焦距单位(Un

54、its为毫米(Millimeters;(5不选择地球曲率(Account Earths Curvature;(6空间后方交会计算迭代次数(Number of Iterations为5;(7设置完以上参数后,点击Apply按钮。 4、确定内定向参数在Camera Model Properties对话框中,选择Fiducials选项卡,进入航空摄影内定向参数的设定窗口,定义Fiducials选项卡中的类型和框标点的位置。(1框标类型(Fiducials Type选择第一种,即四个角点。(2定义框标位置(Viewer Fiducials Locator。单击Toggle Image Fiducial

55、s Input按钮开,打开Viewer Selection Instruction对话框。(3单击ps_napp.ing窗口,图像窗口中出现一个关联框,同时打开局部放大窗口Viewer #2。(4在ps_napp.ing窗口左下角寻找框标点,在航空影像内定向窗口中单击Place Image Fiducial 按钮,进入框标定位状态。(5在ps_napp.ing窗口或Viewer #2窗口中的框标点位置单击,输入第一个框标点位置,该点的图像坐标(Image X,Image Y显示在框标数据表中。(6按顺时针方向重复步骤(4和(5,直到其它三个框标点都输入到数据列表中为止。(7在框标数据列表中输入

56、四个框标点的实际坐标值:Point # Film X Film Y1 -106.000 106.0002 105.999 105.9943 105.998 -105.9994 -106.008 -105.999当所有框标点的坐标都输入以后,Status变为Solved,同时自动计算误差(误差不得大于1。 (8再次单击Toggle Image Fiducials Input按钮,关闭局部放大窗口。 5、设置投影参数(1在Camera Model Properties窗口选择Projection选项卡,进入投影设置窗口。(2选择Add/Change Projection,打开Projection Chooser对话框,单击自定义(Custom选项卡。