基于野外測量生成地理GIS數(shù)據(jù)方法分析

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和信息化建設(shè)的加快，人們對地理信息日益關(guān)注，越來越多的用戶開始使用GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時也對數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性提出了更高的要求。因此為了更好的滿足人們對地理信息的需求，對各層次數(shù)據(jù)的獲取尤為重要，數(shù)據(jù)的快速獲取和更新直接關(guān)系到GIS的可持續(xù)發(fā)展。本文在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對基于野外測量生成GIS數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：野外測量 GIS 數(shù)據(jù) 獲取

0 引言

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)是近些年快速發(fā)展起來的一門空間信息分析技術(shù)，它以地理空間為基礎(chǔ)，實(shí)時提供多種空間和動態(tài)地理信息。如今，隨著GIS技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的人開始使用GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時一些企業(yè)單位也在利用GIS系統(tǒng)來管理日常事務(wù)，這就使得人們對地理GIS各層次的數(shù)據(jù)需求越來越大和越來越高。因此要以什么樣的方法來獲取具有時效性、準(zhǔn)確性、現(xiàn)勢性的數(shù)據(jù)成為系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵問題。本文就以小地區(qū)野外實(shí)地測量作為數(shù)據(jù)獲取的主要手段，分析基于野外測量生成地理GIS數(shù)據(jù)的過程及方法。

1 野外數(shù)據(jù)的采集過程

1.1 采集方案的設(shè)計 對數(shù)據(jù)的采集是為了滿足實(shí)際需要，對校園DEM的建立，但如果要與國家大地坐標(biāo)系聯(lián)測，這就需要從市測繪部門賣點(diǎn)引測，而這也就提高了預(yù)算投入，現(xiàn)實(shí)意義也不大。因此坐標(biāo)系選擇地方獨(dú)立坐標(biāo)系。利用GPS靜態(tài)測量來確定至少兩個高等級的控制點(diǎn)，再采用全站儀來建立圖根控制點(diǎn)，最后進(jìn)行碎部測量。

1.2 GPS觀測和數(shù)據(jù)處理 首先找到合適的觀測點(diǎn)，進(jìn)行埋點(diǎn)標(biāo)記，設(shè)置GPS接收機(jī)，讓GPS主機(jī)保持靜態(tài)模式，安裝好各種儀器，并做好記錄，對各個觀測點(diǎn)的時間進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一開機(jī)。開機(jī)后GPS接收機(jī)的主機(jī)數(shù)據(jù)鏈路燈常亮，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，指示燈閃爍一次就代表數(shù)據(jù)被記錄一次，分別連續(xù)觀測50min。利用平差計算軟件和基線解算軟件，將各種記錄數(shù)據(jù)輸入，從而得出各點(diǎn)的三維坐標(biāo)和精度。

1.3 平面控制觀測和數(shù)據(jù)處理 初步在現(xiàn)有的地形圖上選點(diǎn)，在實(shí)地中進(jìn)行具體勘測并標(biāo)識圖根控制點(diǎn)，建立閉合水準(zhǔn)路線。觀側(cè)并記錄好邊長、轉(zhuǎn)折角等各種數(shù)據(jù)，推算出各個坐標(biāo)點(diǎn)。

角度閉合差的計算和調(diào)整。在進(jìn)行導(dǎo)線水平角觀測時往往會產(chǎn)生一些誤差，造成閉合導(dǎo)線內(nèi)角之和與理論值存在偏差，也就是角度閉合差fβ，可以根據(jù)以下公式計算：

fβ=■β側(cè)-■β理=■β側(cè)-（n-2)×180°

式中fβ如果在允許的范圍內(nèi)，就將fβ反其符號，平均分配到各個轉(zhuǎn)折角。

對方位角的推算。對閉合導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角進(jìn)行角度閉差調(diào)整，就能夠?qū)⒏鲗?dǎo)線的方位角推算出來。閉合導(dǎo)線根據(jù)右角模式需要觀測出多邊形的內(nèi)角以及導(dǎo)線邊與已知邊之間的水平角，用來傳遞方位角。方位角可以根據(jù)以下公式計算：

a前=a后+180°-β右

坐標(biāo)增量計算與坐標(biāo)閉合差調(diào)整。在理論上閉合導(dǎo)線縱橫坐標(biāo)增量代數(shù)和應(yīng)該為零，然而因為導(dǎo)線全長閉合差的存在，造成從起始點(diǎn)推算不能回到起始點(diǎn)。當(dāng)圖根導(dǎo)線的閉合差≤1/2000時，就能夠把縱橫坐標(biāo)增量閉合差進(jìn)行反其符號，根據(jù)邊長比例來分配。

推算導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)并檢核。從假定始點(diǎn)（X0，Y0，Z0）開始，以此將中間定點(diǎn)坐標(biāo)值推算出來，最后回到始點(diǎn)，那么推算值應(yīng)該等于始點(diǎn)的值，以下為推算公式：

xj=xi+△xi，jyj=yi+△yi，j

1.4 高程控制觀測及數(shù)據(jù)處理 通過采用全站儀集成水準(zhǔn)儀，實(shí)現(xiàn)平面觀測與水準(zhǔn)測量的共同進(jìn)行，準(zhǔn)備好水準(zhǔn)記錄表格，及時做好記錄，推算各點(diǎn)高度。

計算出高差閉合差值。對于閉合水準(zhǔn)路線，以下為計算公式：fh=■h側(cè)-■h理=■h側(cè)

分配高差閉合差。將高差閉合差的容許值計算出來，再根據(jù)它與距離L成正比例原則，將其反號分配到各段的高差上。

Excel中高程集體校正。將圖根控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程解算出來后，會受到各種條件因素的影響產(chǎn)生誤差或發(fā)生改變，有時就需要規(guī)律性的調(diào)整已解算出的控制點(diǎn)高程，如將某一個值進(jìn)行全部加或減△x?？刂泣c(diǎn)數(shù)量較少進(jìn)行手工調(diào)節(jié)就比較容易，對碎部點(diǎn)調(diào)整就可以找出規(guī)律就不用重復(fù)測量，但這也就造成手工調(diào)整數(shù)據(jù)量將加倍升高。這時就能夠根據(jù)全站儀已下載的.DAT數(shù)據(jù)格式，將其導(dǎo)入進(jìn)Excel中進(jìn)行統(tǒng)一的計算，并將這些計算出的結(jié)果轉(zhuǎn)換成不同的數(shù)據(jù)格式，最后再處理生成.DAT數(shù)據(jù)格式。

2 生成.DXF數(shù)據(jù)

2.1 全站儀內(nèi)部數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 把全站儀在各個控制的上所測到的碎部點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入進(jìn)CASS6.0中，利用合適的通信電纜將全站儀和計算機(jī)進(jìn)行連接，打開CASS6.0，在其中選擇“讀取全站儀數(shù)據(jù)”，在對話框中將各項所需的參數(shù)設(shè)置好，特別是注意在“儀器”中選擇與之對應(yīng)的型號，最后生成CASS6.0的數(shù)據(jù)文件。

2.2 繪制平面圖 在CASS6.0中生成圖形有草圖法和簡碼法。其中簡碼法需要將每一地物點(diǎn)的簡碼都要被輸進(jìn)全站儀中，在進(jìn)行實(shí)地測量時一些地物點(diǎn)不能實(shí)現(xiàn)精確的測量，在成圖后找出錯誤點(diǎn)比較困難。因此在本文中以草圖法進(jìn)行點(diǎn)號定位生圖。首先確定好現(xiàn)實(shí)區(qū)域，確保所有的點(diǎn)都能夠看見，這時在菜單中選擇測點(diǎn)點(diǎn)號，并展示出全部的讀入點(diǎn)號，最后按在野外測量時繪制出的草圖，在菜單中選擇相對應(yīng)的地形圖圖示符號，把全部的地物點(diǎn)繪制出來。保存所有數(shù)據(jù)，將其另存為.DXF格式數(shù)據(jù)。

3 DXF數(shù)據(jù)到GIS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

3.1 CAD與GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較 CAD與GIS的圖形格式存在較大的差異，對它的標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一的支持，這就造成數(shù)據(jù)共享具有極大的不便性。CAD主要由線寬、顏色、線型、符號等靜態(tài)圖形集合了多個圖層，它的圖層與GIS中嚴(yán)密組織的圖層存在較大分別，GIS的單一文件中將各種實(shí)體和元素都包含在了里面，利用各種圖層和標(biāo)注來描述屬性數(shù)據(jù)，SuperMap中數(shù)據(jù)根據(jù)類型進(jìn)行分層存儲管理。

3.2 轉(zhuǎn)換方法 SuperMap中有三種導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù)的方式，也就是將CAD類型數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入成復(fù)合數(shù)據(jù)集、簡單數(shù)據(jù)集以及CAD數(shù)據(jù)中指定的圖層。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，需要將繪制的DWG格式圖件轉(zhuǎn)化為DXF。不管是圖形的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或是屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換中不管多少都會產(chǎn)生一些問題，如數(shù)據(jù)冗余、要素丟失、要素變形等，所以需要對SuperMap進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁?/p>

3.3 CAD中數(shù)據(jù)優(yōu)化處理 在CAD中進(jìn)行數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理，主要包括地物編輯，如多邊形經(jīng)過CAD的優(yōu)化處理后看不出缺口就行了，但在SuperMap中就要求多邊形嚴(yán)格閉合。另外還有轉(zhuǎn)換要素的選擇及重新分層，在CAD中是通過各種符號和顏色來表示地物，形成不同的圖層，有些對GIS有用，而有些需要篩選。

3.4 GIS中數(shù)據(jù)優(yōu)化處理 SuperMap圖形處理能力相比于CAD較弱，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時需要在CAD中進(jìn)行處理后在轉(zhuǎn)入，當(dāng)轉(zhuǎn)入SuperMap數(shù)據(jù)時，為了讓圖形更加美觀和完善，可繼續(xù)進(jìn)行處理。如將同類相鄰的地物轉(zhuǎn)入到CAD時，可以對其進(jìn)行并等運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等，使它形成一個整體。

4 總結(jié)

在地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是它的核心，注重對數(shù)據(jù)的處理才能得到準(zhǔn)確完整的地理圖。為了滿足用戶的需求，要不斷對地理信息系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，為用戶提供精確地、實(shí)時的地理數(shù)據(jù)。

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