基于ArcGis的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)采集處理方法研究

1 引言

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為專(zhuān)題或應(yīng)用型GIS（如電力GIS、電信GIS和城市網(wǎng)格化管理系統(tǒng)等）采集數(shù)據(jù)是目前測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域。與GIS數(shù)據(jù)采集最密切的測(cè)繪技術(shù)是數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)，它們的最大區(qū)別是，前者在采集地理實(shí)體幾何數(shù)據(jù)的同時(shí)，還要調(diào)查其屬性信息。 另外，為了保證采集數(shù)據(jù)的可靠性和完整性，為GIS采集的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)和進(jìn)一步的處理才能進(jìn)入GIS，一方面地理實(shí)體的空間位置、幾何形狀和一些屬性信息等需要參照地理底圖才能檢驗(yàn)其正確性，例如某些地理實(shí)體與周?chē)乩硪氐南鄬?duì)位置關(guān)系是否正確等；另一方面有些地理實(shí)體的幾何圖形和屬性信息需要參照地理底圖才能確定，例如一些地理實(shí)體的幾何圖形需要參照周?chē)乩硪夭拍芾L制完整，有些地理實(shí)體的位置描述等不便編碼的屬性信息需要參照地理底圖才能較好地確定；有些地理信息則需要直接從地理底圖上采集?？梢?jiàn)，GIS數(shù)據(jù)采集是一項(xiàng)遠(yuǎn)比數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)復(fù)雜的工作，因此，根據(jù)專(zhuān)題或應(yīng)用型GIS的特點(diǎn)和要求，研究其數(shù)據(jù)采集技術(shù)具有重要的意義。

目前，為電力GIS、電信GIS和城市網(wǎng)格化管理系統(tǒng)等GIS采集數(shù)據(jù)最常用的方法是，用全站儀或GPS采集地理實(shí)體的空間數(shù)據(jù)，同時(shí)填寫(xiě)地理實(shí)體的屬性信息表，這種方法速度慢且容易出錯(cuò)，所以工作效率低下。另外，考慮到AUTO CAD具有較強(qiáng)的圖形繪制和編輯功能，目前大部分?jǐn)?shù)字化測(cè)圖內(nèi)業(yè)處理工作都是在基于AUTO CAD開(kāi)發(fā)的軟件下進(jìn)行的，本文參照數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)提出了基于AUTO CAD數(shù)字化采集GIS數(shù)據(jù)的方法。其工作流程如表1所示：

表1：基于AUTO CAD數(shù)字化采集GIS數(shù)據(jù)的工作流程

第一步

外業(yè)采集數(shù)據(jù)

外業(yè)采集

第二步

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入AUTO CAD

內(nèi)業(yè)處理

第三步

檢查與處理數(shù)據(jù)

第四步

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)出AUTO CAD

該方法需要解決以下3個(gè)問(wèn)題：一是地理實(shí)體屬性信息的編碼，二是實(shí)體信息在AUTO CAD圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中的存放方法，三是數(shù)據(jù)從AUTO CAD轉(zhuǎn)入GIS的方法。

2 屬性編碼

地理實(shí)體的屬性信息是用來(lái)描述地理實(shí)體的屬性（如名稱(chēng)、質(zhì)量、數(shù)量和等級(jí)等）特征的信息[1]，這些屬性信息可以分為數(shù)字的（如描述實(shí)體各種數(shù)量屬性的面積、長(zhǎng)度等）和文字的（如實(shí)體的名稱(chēng)、性質(zhì)等），其中文字的屬性信息又可分為可編碼的（如實(shí)體的性質(zhì)和質(zhì)量）與不可編碼的（如宗地的四至等實(shí)體的位置描述信息），在文字形式的屬性信息中，可編碼的屬性信息占大多數(shù)。

在為GIS采集數(shù)據(jù)時(shí)，為了避免填寫(xiě)實(shí)體屬性信息調(diào)查表，便于進(jìn)行數(shù)字化調(diào)查，需要把實(shí)體可編碼的屬性信息進(jìn)行編碼（不可編碼的屬性信息可在內(nèi)業(yè)處理時(shí)參照地理底圖和已調(diào)查的屬性信息確定），這也是GIS管理地理信息的要求。編碼的實(shí)質(zhì)就是把文字形式的屬性信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼（代碼）以便于計(jì)算機(jī)處理，也是GIS定性查詢(xún)信息的主要依據(jù)和手段[1]。

本文以城市部件調(diào)查為例介紹實(shí)體屬性信息編碼的方法。屬性編碼除了遵循“科學(xué)性、唯一性、完整性、可擴(kuò)充性、適用性和規(guī)范性”等一般的原則外，應(yīng)該盡可能減少代碼的位數(shù)，以便于記憶和外業(yè)使用。例如，城市部件的歸屬或管理部門(mén)可參照表1進(jìn)行編碼。

表2 城市部件歸屬部門(mén)代碼表

序號(hào)

單位類(lèi)別

大類(lèi)

單位編碼

專(zhuān)業(yè)部門(mén)名稱(chēng)

1

行政機(jī)關(guān)

1

01

城管大隊(duì)

…

…

2

事業(yè)單位

2

01

園林綠化局

…

…

3

企業(yè)單位

3

01

自來(lái)水公司

…

…

為了節(jié)省計(jì)算機(jī)空間，有時(shí)可將兩個(gè)屬性聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行編碼，用一位數(shù)字表示兩個(gè)屬性。例如，部件的狀態(tài)和現(xiàn)勢(shì)性是指現(xiàn)狀使用情況，分完好、破損、占用、丟失四種情況填寫(xiě)。現(xiàn)勢(shì)性則是指部件在使用還是廢棄了，可參照下表編制代碼。

表3 部件現(xiàn)勢(shì)性與狀態(tài)代碼表

現(xiàn)勢(shì)性

狀態(tài)

編碼

顏色

在用

完好

1

紅色

在用

破損

2

黃色

在用

丟失

4

青色

在用

占用

6

紫色

作廢

破損

3

綠色

作廢

丟失

5

藍(lán)色

作廢

占用

7

白色

作廢

完好

8

灰色

外業(yè)調(diào)查時(shí)在測(cè)量部件位置的同時(shí)，可用如下代碼格式確定其屬性信息

GIS中空間數(shù)據(jù)的采集方法有哪些？

GIS數(shù)據(jù)類(lèi)型很多：傳統(tǒng)的4D（DLG矢量數(shù)據(jù)、DEM高程模型數(shù)據(jù)、DOM正射影像數(shù)據(jù)、DRG柵格圖數(shù)據(jù)（現(xiàn)在基本不用了））數(shù)據(jù)，還有街景數(shù)據(jù)，GPS數(shù)據(jù)，三維模型數(shù)據(jù)等。

其中：DLG數(shù)據(jù)一般由GIS編輯軟件矢量化獲得或者外業(yè)測(cè)量?jī)x器測(cè)量后內(nèi)業(yè)處理獲得；

DEM和DOM數(shù)據(jù)由衛(wèi)星或者航空飛機(jī)遙感后處理得來(lái)；

GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)好理解，就是GPS衛(wèi)星的信號(hào)數(shù)據(jù)，手機(jī)或者專(zhuān)業(yè)的GPS、北斗導(dǎo)航儀都可以獲得；

街景數(shù)據(jù)由街景車(chē)采集；

三維模型數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以由傾斜攝影后快速建模獲得。

還有一些如激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)等不常見(jiàn)的，就不一一介紹了，有興趣私聊。

GIS數(shù)據(jù)有哪些有哪些采集方式

1、矢量化：紙質(zhì)地圖掃描后，進(jìn)行配準(zhǔn)投影及數(shù)字化處理

2、測(cè)量：導(dǎo)出全站儀等測(cè)量?jī)x器采集的點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行內(nèi)業(yè)成圖處理

3、GPS采集：利用GPS接收機(jī)或RTK技術(shù)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行內(nèi)業(yè)成圖處理

4、遙感影像解譯：利用衛(wèi)星影像，數(shù)據(jù)預(yù)處理，進(jìn)行影像自動(dòng)分類(lèi)識(shí)別或人工解譯提取信息

5、航測(cè)或雷達(dá)數(shù)據(jù)：利用航拍的衛(wèi)片或利用雷達(dá)數(shù)據(jù)，提取信息

GIS的技術(shù)基礎(chǔ)

GIS為各種涉及空間數(shù)據(jù)分析的學(xué)科提供了新的技術(shù)方法，而每個(gè)相關(guān)學(xué)科都提供了一些構(gòu)成GIS的技術(shù)與方法。

首先，地圖是記錄地球表面信息的一種形式，從歷史發(fā)展來(lái)看，GIS脫胎于地圖，而計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)更是為地圖特征的數(shù)字表示、操作和顯示提供了成套方法，為GIS的圖形輸出設(shè)計(jì)等提供了理論支持。同時(shí)，地圖還是目前GIS的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，但地圖強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)分析、符號(hào)化與顯示，地理信息系統(tǒng)更注重空間分析。

其次，數(shù)據(jù)庫(kù)也是GIS的技術(shù)基礎(chǔ)之一。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)主要用于存儲(chǔ)、管理和查詢(xún)各類(lèi)數(shù)據(jù)，并盡可能具備一些簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)分析功能，這是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。

第三，遙感作為空間數(shù)據(jù)的采集手段，成為GIS的重要信息源與數(shù)據(jù)更新途徑。遙感（RS）圖像處理系統(tǒng)包含復(fù)雜的解析函數(shù)，并有許多方法用于信息的增強(qiáng)與分類(lèi)；大地測(cè)量為GIS提供了精確定位的控制信息，尤其是全球定位系統(tǒng)（GPS），可快速、廉價(jià)地獲取地表特征的數(shù)字位置信息；航空拍攝及其精確測(cè)量方法的應(yīng)用使得攝影測(cè)量成為GIS主要的地形數(shù)據(jù)來(lái)源?？傊b感是GIS的重要數(shù)據(jù)源與更新手段。

第四，計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展對(duì)GIS起著關(guān)鍵性的影響。按照國(guó)際通行的定義，GIS軟件的開(kāi)發(fā)和使用基本屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用理論與方法在加入空間位置要素后的自然延伸，始于計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不久，在最近10～15年，計(jì)算機(jī)不僅在容量與速度方面都有了質(zhì)的飛躍，而且隨著多媒體、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件工程、電子技術(shù)等的飛速發(fā)展，GIS的發(fā)展也在突飛猛進(jìn)（黃杏元，2004a，2004b，2004c）。幾乎每一次計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要進(jìn)展都帶動(dòng)地理信息系統(tǒng)技術(shù)的重大進(jìn)步，如空間數(shù)據(jù)的管理、網(wǎng)絡(luò)GIS、三維GIS等技術(shù)，每一步的重要發(fā)展都與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的進(jìn)展有關(guān)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)輸入、顯示與表達(dá)的軟件與方法；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一，它提供了圖形處理、顯示的軟硬件及其技術(shù)方法；網(wǎng)絡(luò)的普及使地理信息系統(tǒng)已成為許多機(jī)構(gòu)必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門(mén)在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式、設(shè)置與工作計(jì)劃等；人工智能的發(fā)展也給地理信息系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)了積極的影響（周成虎，1995）。

簡(jiǎn)而言之，地理信息系統(tǒng)就是能夠輸入、存儲(chǔ)、管理并處理分析地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它隨計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，是信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展到高級(jí)階段的產(chǎn)物。