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地图数据采集实训讲义 分。对于中间色调像元，则可以通过选择合适的阈值选用一些软件等来处理，如 Photoshop。 常使用 GIS 软件如 MapInfo、Arc/Info、GeoStar、Super Map 等对扫描所获取 的栅格数据进行屏幕跟踪矢量化并对矢量化结果数据进行编辑和处理。
1.3.4 ArcGIS 结构框架及基本功能
质 量 评 价
数 据 入 库
图 1.2 空间数据采集的基本内容
2、采集方法的确定 根据所选数据源的特征，选择合适的采集方法。如图 1.2 所示，地图数据的采 集， 通常采用扫描矢量化的方法； 影像数据包括航空影像数据和卫星遥感影像两类， 对于它们的采集与处理，已有完整的摄影测量、遥感图像处理的理论与方法；实测 数据指各类野外测量所采集的数据，包括平板仪测量，一体化野外数字测图、空间 定位测量（如 GPS 测量）等；统计数据可采用扫描仪输入作为辅助性数据，也可直 接用键盘输入；已有的数字化数据通常可通过相应的数据交换方法转换为当前系统 可用的数据；多媒体数据通常也是以数据交换的形式进入系统；文本数据可用键盘 直接输入。 3、数据的编辑与处理 各种方法所采集的原始空间数据，都不可避免地存在着错误或误差，属性数据 在建库输入时，也难免会存在错误，所以对图形数据和属性数据进行一定的检查、 编辑是很有必要的。 不同系统对图形的数学基础、 数据结构等可能会有不同的要求， 往往需要进行数学基础、数据结构的转换。此外，根据系统分析功能的要求，需要 对数据进行图形拼接、拓扑生成等处理。如果考虑到存储空间和系统运行效率，往
1.3.2 地理空间数据采集基本内容与步骤
不同的数据源，有不同的采集与处理方法，总体上讲，空间数据的采集与处理 包含图 1.2 所示的基本内容。 1、数据源的选择 GIS 地理空间数据可用的数据源多种多样，进行选择时，应注意从以下几个方面 考虑：①是否能够满足系统功能的要求；②所选数据源是否已有使用经验。如果传 统的数据源可用的话，就应避免使用其他它的陌生数据源。一般情况下，当两种数 据源的数据精度差别不大时，宜采用有使用经验的传统数据源；③系统成本。因为
地图数据采集实训讲义
第一讲 地图数据采集概述
1.1 教学内容
1、地理空间数据与 GIS 的关系。 2、地理空间数据采集的基本内容与步骤。 3、地图数据采集的基本工作流程。 4、ArcGIS 结构框架及基本功能。
1.2 教学目的
1、了解地理空间数据的内容与作用。 2、了解地理空间数据采集的基本内容与步骤。 3、熟悉地图数据采集的基本工作流程及关键技术。 4、了解 ArcGIS 结构框架及基本功能。
1.3.3 地图数据采集基本工作流程
目前，地图数字化一般采用扫描矢量化的方法。根据地图幅面大小，选择合适规 格的扫描仪，对纸质地图扫描生成栅格图像。然后在经过几何纠正之后，即可进行 矢量化。其基本工作流程如图 1.3。
原始地图 GIS 数据库
扫
描
栅格文件
矢 量 化
矢量文件
格式转换
栅格编辑
矢量编辑
图 1.3 地图扫描矢量化的工作流程
在嵌入式 GIS 支持方面，ArcGIS9 提供了 ArcGIS Engine，是应用于 ArcGIS Desktop
应用框架之外的嵌入式 ArcGIS 组件。 使用 ArcGIS Engine， 开发者在 C++、 COM、 .NET 和 Java 环境中使用简单的接口获取任意 GIS 功能的组合来构建专门的 GIS 应用解决 方案。 5、Mobile GIS 在移动 GIS 方面，ArcGIS9 提供了实现简单 GIS 操作的 ArcPad 和实现高级 GIS 复杂 操作的 Mobile ArcGIS Desktop System。ArcPad 是 ArcGIS 实现简单的移动 GIS 和 野外计算之解决方案；ArcGIS Desktop 和 ArcGIS Engine 集中组建的 Mobile ArcGIS
Arc制图 地图设计和输出 基于地图的查询 直接读取数据 地理处理框架 定制应用程序框架
ArcCatalog ArcToolbox ModelBuilder
ArcEditor
ArcView
+ +
Geodatabase 定义和管理 Geodatabase 编辑
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地图数据采集实训讲义 Desktop Systems，一般在高端平板电脑上执行，以执行 GIS 分析和决策分析的野外 工作任务。 6、Geodatabase Geodatabase 是 geographic database 的简写，是一种在专题图层和空间表达中 组织 GIS 数据的核心地理信息模型，是一套获取和管理 GIS 数据的全面的应用逻辑 和工具。 不管是客户端的应用 （如 ArcGIS Desktop） ， 服务器配置 （如 ArcGIS Server） ， 还是嵌入式的定制开发（ArcGIS Engine）都可以运用 Geodatabase 的应用逻辑。 Geodatabase 还是一个基于 GIS 和 DBMS 标准的物理数据存储库，可以应用于多用户 访问、个人 DBMS 以及 XML 等情形。Geodatabase 被设计成一个开放的、简单几何图 形的存储模型。Geodatabase 对众多的存储机制开放，包括诸如 DBMS 存储、文件型 存储或者 XML 方法存储之类，并不局限于某个 DBMS 的供应商。 强大的空间分析能力是 ArcGIS 系列产品一大特征。ArcGIS9 推出了一种全新的 空间分析方式，能帮助用户完成高级的空间分析，如选址适宜性分析和合并数据集 等。在 ArcGIS9 中，全部主要的 Workstation 空间处理功能都将在 ArcGIS 桌面端提 供，并将进一步提供更多的处理工具，进行对包括空间数据库要素类在内的数据格 式处理。ArcGIS9 中的空间处理（Geoprocessing）的主要内容如表 1.1 所示。
1.3 详细内容
1.3.1 地理空间数据
地理空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文景观数据， 可以是图形、图像、文字、表格和数字等（如图 1.1 所示） 。
地 图 数 据 遥 感 影 像 实 测 数 据 共 享 数 据 数 字 化 数 据 多 媒 体 数 据 文 本 资 料 数 据
按获取方式 GIS 数据源
按表现方式
图 1.1 地理空间数据分类示意图 1
地图数据采集实训讲义 地理空间数据是 GIS 所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容，是 GIS 能 够正确发掘、展示、分析地理现象与地理过程的基础。 不同用途的 GIS，其地理空间数据的种类、精度都是不同的，但基本上都包括三 种互相联系的数据类型： 1、几何图形数据 即几何坐标，标识地理实体和地理现象在某个已知坐标系（如大地坐标系、直 角坐标系、极坐标系、自定义坐标系）中的空间位置，可以是经纬度、平面直角坐 标、极坐标，也可以是矩阵的行、列数等。 2、空间关系数据 即拓扑关系，表示点、线、面实体之间的空间联系，如网络结点与网络线之间 的枢纽关系，边界线与面实体间的构成关系，面实体与岛或内部点的包含关系等。 空间拓扑关系对于地理空间数据的编码、录入、格式转换、存贮管理、查询检索和 模型分析都有重要意义，是地理信息系统的特色之一。 3、非几何属性数据 即常说的非几何属性或简称属性，是与地理实体和地理现象相联系的地理变量 或地理意义。属性分为定性和定量的两种，前者包括名称、类型、特性等，后者包 括数量和等级，定性描述的属性如岩石类型、土壤种类、土地利用类型、行政区划 等；定量的属性如面积、长度、土地等级、人口数量、降雨量、河流长度、水土流 失量等。GIS 的分析、检索和表示主要是通过属性的操作运算实现的，因此，属性的 分类系统、量算指标对 GIS 系统的功能有较大的影响。
ArcInfo
ArcEditor
ArcView
+
高级地理编辑处理功能 ArcInfo Workstation
图 1.5 ArcView，ArcEditor 和 ArcInfo 功能构成对比
3、Server GIS ArcGIS9 所包含的三种服务端产品： ArcSDE、 ArcIMS 和 ArcGIS Server。 ArcSDE 是管理地理信息的高级空间数据服务器。 ArcIMS 则是一个可伸缩的，通过开放的 Internet 协议进行 GIS 地图、数据和元数据发布的地图服务器。ArcGIS Server 是 应用服务器，用于构建集中式的企业 GIS 应用，基于 SOAP 的 Web services 和 Web 应用，包含在企业和 Web 框架上建设服务端 GIS 应用的共享 GIS 软件对象库。 4、Embedded GIS
3
地图数据采集实训讲义 往需要对数据进行一定程度的压缩。 4、数据质量控制与评价 无论何种数据源， 使用何种方法进行采集， 都不可避免地存在各种类型的误差， 而且误差会在数据处理及系统的各个环节之中累计和传播。对于数据质量的控制和 评价是系统有效运行的重要保障和系统分析结果可靠性的前提条件之一。 5、数据入库 数据入库就是按照空间数据管理的要求，把采集和处理的成果数据导入到空间 数据库中，方便集中管理与快速检索服务，同时，一些特殊的 GIS 空间分析也必须 基于完善的空间数据库才能完成。
从 1978 年以来，ESRI 相继推出了多个版本系列的 GIS 软件，其产品不断更新扩 展，构成适用各种用户和机型的系列产品。ArcGIS 是 ESRI 在全面整合了 GIS 与数据 库、软件工程、人工智能、网络技术及其它多方面的计算机主流技术之后，成功地 推出了代表 GIS 最高技术水平的全系列 GIS 产品。ArcGIS 是一个全面的，可伸缩的 GIS 平台，为用户构建一个完善的 GIS 系统提供完整的解决方案。 ArcGIS 9 是美国环境系统研究所（Environment System Research Institute， ESRI）开发的新一代 GIS 软件，是世界上最广泛的 GIS 软件之一。 ArcGIS 9 由 ESRI 在 2004 年推出，是一个统一的地理信息系统平台，由数据服 务器 ArcSDE 及 4 个基础框架组成：桌面软件 Desktop、服务器 GIS、嵌入式 GIS 和 移动 GIS。