1 引言
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為專題或應用型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)是目前測繪技術(shù)應用的主要領域。與GIS數(shù)據(jù)采集最密切的測繪技術(shù)是數(shù)字化測圖技術(shù)，它們的最大區(qū)別是，前者在采集地理實體幾何數(shù)據(jù)的同時，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)過檢驗和進一步的處理才能進入GIS，一方面地理實體的空間位置、幾何形狀和一些屬性信息等需要參照地理底圖才能檢驗其正確性，例如某些地理實體與周圍地理要素的相對位置關(guān)系是否正確等；另一方面有些地理實體的幾何圖形和屬性信息需要參照地理底圖才能確定，例如一些地理實體的幾何圖形需要參照周圍地理要素才能繪制完整，有些地理實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。可見，GIS數(shù)據(jù)采集是一項遠比數(shù)字化測圖技術(shù)復雜的工作，因此，根據(jù)專題或應用型GIS的特點和要求，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采集地理實體的空間數(shù)據(jù)，同時填寫地理實體的屬性信息表，這種方法速度慢且容易出錯，所以工作效率低下。另外，考慮到AUTO CAD具有較強的圖形繪制和編輯功能，目前大部分數(shù)字化測圖內(nèi)業(yè)處理工作都是在基于AUTO CAD開發(fā)的軟件下進行的，本文參照數(shù)字化測圖技術(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個問題：一是地理實體屬性信息的編碼，二是實體信息在AUTO CAD圖形數(shù)據(jù)庫中的存放方法，三是數(shù)據(jù)從AUTO CAD轉(zhuǎn)入GIS的方法。
2 屬性編碼
地理實體的屬性信息是用來描述地理實體的屬性（如名稱、質(zhì)量、數(shù)量和等級等）特征的信息[1]，這些屬性信息可以分為數(shù)字的（如描述實體各種數(shù)量屬性的面積、長度等）和文字的（如實體的名稱、性質(zhì)等），其中文字的屬性信息又可分為可編碼的（如實體的性質(zhì)和質(zhì)量）與不可編碼的（如宗地的四至等實體的位置描述信息），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，為了避免填寫實體屬性信息調(diào)查表，便于進行數(shù)字化調(diào)查，需要把實體可編碼的屬性信息進行編碼（不可編碼的屬性信息可在內(nèi)業(yè)處理時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）以便于計算機處理，也是GIS定性查詢信息的主要依據(jù)和手段[1]。
本文以城市部件調(diào)查為例介紹實體屬性信息編碼的方法。屬性編碼除了遵循“科學性、唯一性、完整性、可擴充性、適用性和規(guī)范性”等一般的原則外，應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可參照表1進行編碼。
表2 城市部件歸屬部門代碼表
序號
單位類別
大類
單位編碼
專業(yè)部門名稱
1
行政機關(guān)
1
01
城管大隊
…
…
2
事業(yè)單位
2
01
園林綠化局
…
…
3
企業(yè)單位
3
01
自來水公司
…
…
為了節(jié)省計算機空間，有時可將兩個屬性聯(lián)合起來進行編碼，用一位數(shù)字表示兩個屬性。例如，部件的狀態(tài)和現(xiàn)勢性是指現(xiàn)狀使用情況，分完好、破損、占用、丟失四種情況填寫?，F(xiàn)勢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)勢性與狀態(tài)代碼表
現(xiàn)勢性
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
藍色
作廢
占用
7
白色
作廢
完好
8
灰色
外業(yè)調(diào)查時在測量部件位置的同時，可用如下代碼格式確定其屬性信息
由計算機技術(shù)和空間數(shù)據(jù)相結(jié)合而產(chǎn)生的 GIS 這一高新技術(shù)，包含了處理地理信息的各種高級功能，但是它的基本功能是數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析和輸出。
1. 數(shù)據(jù)采集與編輯
它主要用于獲取數(shù)據(jù)，保證地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在內(nèi)容與空間上的完整性、數(shù)值邏輯一致性與正確性等。通過數(shù)據(jù)采集與編輯，可以將地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抽象為不同層的實體地物要素，按順序轉(zhuǎn)化為 ( x，y) 坐標及對應代碼，輸入到計算機中。目前可用于地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方法與技術(shù)很多，自動化掃描輸入與遙感數(shù)據(jù)集成最為人們關(guān)注。
2. 數(shù)據(jù)存儲與管理
這是建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵步驟，涉及空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織?？臻g數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇在一定程度上決定了系統(tǒng)所能執(zhí)行的數(shù)據(jù)與分析的功能。在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行組織與管理中，最為關(guān)鍵的是如何將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)融合為一體。此外，對空間數(shù)據(jù)的管理技術(shù)還包括: 空間數(shù)據(jù)庫的定義、數(shù)據(jù)訪問和提取、從空間位置檢索空間物體及其屬性、從屬性條件檢索空間物體及其位置、開窗和接邊操作、數(shù)據(jù)更新和維護等。
3. 數(shù)據(jù)處理與變換
由于地理信息系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)類型多種多樣，同一種類型的數(shù)據(jù)的質(zhì)量也可能有很大的差異。為了保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的規(guī)范和統(tǒng)一，必須對數(shù)據(jù)進行相應的處理與變換。初步的數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)格式化、轉(zhuǎn)換、概括。數(shù)據(jù)的格式化是指不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)間變換，是一種耗時、易錯、需要大量計算量的工作，應盡可能避免。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)比例尺的變化等。在數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換方式上，矢量到柵格的轉(zhuǎn)換要比其逆運算快速、簡單; 數(shù)據(jù)比例尺的變換，涉及數(shù)據(jù)比例尺縮放、平移、旋轉(zhuǎn)等方面，其中最為重要的是投影變換。目前地理信息系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)概括功能極弱，與地圖綜合的要求還有很大差距，需要進一步發(fā)展。
4. 空間查詢與分析
空間查詢是地理信息系統(tǒng)以及許多其他自動化地理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應具備的最基本的分析功能; 而空間分析是地理信息系統(tǒng)的核心功能，也是地理信息系統(tǒng)與其他計算機系統(tǒng)的根本區(qū)別。地理信息系統(tǒng)的空間查詢與分析功能主要包括以下幾項:
( 1) 空間查詢: 是 GIS 最基本的功能，包括已知屬性查詢圖形，已知圖形查詢屬性及多種條件的綜合查詢。
( 2) 拓撲疊合: 將同一地區(qū)兩個或多個不同圖層的特征相疊合，建立新的空間特征。
( 3) 緩沖區(qū)分析: 對數(shù)據(jù)庫中的點、線、面實體建立各種類型要素的緩沖區(qū)多邊形，來確定不同地理要素的空間鄰近度。
( 4) 網(wǎng)絡分析: 是 GIS 空間分析的重要組成部分。網(wǎng)絡模型是運籌學中的一個基本模型，例如，在城市的街道區(qū)建立圖書館、醫(yī)院等公共設施，希望各居民住家到達這些設施的路途最短; 而在建立消防站、救護車站時，需要路途最短、花費時間最少等。
( 5) 數(shù)字地形分析: 通過構(gòu)造數(shù)字高程模型 ( DEM) ，對地形進行分析，包括坡度、坡向、地表粗糙度、剖面分析、通視分析等。
5. 數(shù)據(jù)顯示與輸出
GIS 為用戶提供了許多用于地理數(shù)據(jù)表現(xiàn)的工具，其形式既可以是計算機屏幕顯示，也可以是諸如報告、表格、地圖等硬拷貝圖件。圖形輸出 GIS 產(chǎn)品的主要表現(xiàn)形式，包括各種類型符號圖、點值圖、暈線圖、等值線圖、立體圖等。
數(shù)據(jù)采集與編輯是GIS的基本功能，主要用于獲取數(shù)據(jù)，保證地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在內(nèi)容與空間上的完整性、數(shù)值邏輯一致性與正確性等。
可用于地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方法與技術(shù)很多。大多數(shù)GIS的地理數(shù)據(jù)來源于紙質(zhì)地圖，常用的方法是數(shù)字化掃描，如手扶跟蹤數(shù)字化儀。隨著技術(shù)的發(fā)展，信息共享與自動化數(shù)據(jù)輸入成為地理信息系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容。自動化掃描輸入與遙感數(shù)據(jù)集成最為人們所關(guān)注。隨著掃描技術(shù)的應用與改進，實現(xiàn)掃描數(shù)據(jù)的自動化編輯與處理仍是地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取研究的主要技術(shù)關(guān)鍵。交互式地圖識別是自動化掃描輸入方法的一種較為現(xiàn)實的途徑。
遙感數(shù)據(jù)集成是另外一種新型數(shù)據(jù)采集方式。遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)成為GIS的重要數(shù)據(jù)來源，與地圖數(shù)據(jù)不同的是，遙感數(shù)據(jù)輸入到GIS較為容易，但如果通過對遙感圖像的解釋來采集和編譯地理信息則是一件較為困難的事情。因此，GIS中開始大量融入圖像處理技術(shù)，許多成熟的GIS產(chǎn)品（如MAPGIS）中都具有功能齊全的圖像處理子系統(tǒng)。
地理數(shù)據(jù)采集的另一項主要技術(shù)進展是GPS技術(shù)在測繪中的應用。GPS可以準確、快速地確定人或物在地球表面的位置，因此，可以利用GPS輔助原始地理信息的采集。
重慶分公司
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