測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)中的數(shù)據(jù)采集工作研究

楊顏江　王斌

摘 要：在社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的過程中，測繪地理信息系統(tǒng)應(yīng)用范圍越發(fā)廣泛，而在進(jìn)行測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)過程中，數(shù)據(jù)采集是測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)建設(shè)的基礎(chǔ)，對此，在本文中筆者將結(jié)合自己的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，介紹地圖數(shù)據(jù)采集與GEOWAY數(shù)據(jù)采集兩種數(shù)據(jù)采集方式，希望能夠?qū)ξ覈鴾y繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：測繪地理；信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；工作研究

前言

測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)也可以理解為地面空間系統(tǒng)建設(shè)，是一種涉及到地理技術(shù)、測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)于一身得到交叉性學(xué)科技術(shù)，在進(jìn)行測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)中，數(shù)據(jù)采集工作是測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，并且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)采集工作技術(shù)也在不斷更新，為了能夠更好的推動我國測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，加強(qiáng)測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)中的數(shù)據(jù)采集工作研究十分必要。

1 地圖數(shù)據(jù)采集工作研究

1.1地圖矢量化

在進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)采集工作時，利用的就是地圖矢量化原理。具體而言，地圖矢量化就是每個目標(biāo)均為單個矢量單位，或者是矢量單位的結(jié)合體。以往在進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)采集工作時，運(yùn)用的卻并不是地圖矢量化，而是在紙質(zhì)地圖掃描結(jié)束后，保存為柵格圖像的方式，如BMP或者JPEG等柵格圖像格式，此種圖像方式主要是指將圖像在空間以及亮度形式都進(jìn)行離散化，因此就易出現(xiàn)以下兩個方面的弊端，首先是由于柵格圖像文件要將每一個像素點(diǎn)都進(jìn)行保存，因此文件保存開銷比較大，并且同一圖像上的曲線、文字或者符號進(jìn)行屬性刪改以及圖像編輯、復(fù)制、移動時，無法進(jìn)行拓?fù)淝蠼?，只能對區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)進(jìn)行編輯操作，這無疑影響了數(shù)據(jù)采集工作的便利性。其次是柵格圖像文件作為一種像素坐標(biāo)形式，在進(jìn)行圖像放大或者縮小時，圖像信息都會出現(xiàn)一定的失真現(xiàn)象，特別是在進(jìn)行圖像放大時，很容易在邊界區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)階梯效應(yīng)，這就會影響地圖數(shù)據(jù)采集工作準(zhǔn)確性。而地圖矢量化卻不存在這樣的弊端，可以在地圖上編輯各個地物的坐標(biāo)點(diǎn)，從而了解地物之間的空間關(guān)系，這樣就可以更加方便的進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)采集工作研究。具體流程如下（詳見圖1）。

1.2地圖數(shù)據(jù)采集方法

在進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)采集工作時，主要涉及到的采集方法有以下兩種，首先是手扶跟蹤數(shù)字化采集方法，在進(jìn)行此種數(shù)據(jù)采集方式時，主要是將地圖固定在數(shù)字化桌上，然后利用相關(guān)的固定設(shè)備對地圖特征進(jìn)行跟蹤，在這個過程中分為三個步驟，第一步驟為連接數(shù)字化儀器；第二個步驟為定向圖版，并且將地圖之中的輪廓點(diǎn)和控制點(diǎn)在地圖坐標(biāo)之中進(jìn)行定向，將此點(diǎn)設(shè)置為（Xi，Yi），同時利用數(shù)字化游標(biāo)將控制點(diǎn)與輪廓點(diǎn)中的數(shù)字進(jìn)行系統(tǒng)自動讀取，將此坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)置為（xi，yi），通過參數(shù)方程的方式，采用最小二乘法對變化參數(shù)進(jìn)行求解，從而得出兩組坐標(biāo)按照下列方程式計(jì)算誤差：

xi=a0+a1Xi+a2Yi

yi=b0+b1Xi+b2Yi

第三個步驟就是圖形圖像數(shù)字化，這也是一項(xiàng)十分系統(tǒng)化的工作，在進(jìn)行此項(xiàng)工作步驟時，相關(guān)操作人員必須要控制自身的情緒，在工作之中高度集中注意力，從而為數(shù)據(jù)質(zhì)量提供可靠保障，確保數(shù)據(jù)數(shù)字化的精準(zhǔn)程度，為此在工作完成后還應(yīng)該進(jìn)行繪制圖像與原圖進(jìn)一步比較檢查，從而確定保障數(shù)據(jù)精準(zhǔn)屬性。其次是掃描矢量化采集方法，此種數(shù)據(jù)采集方法是利用地形圖的自動掃描功能將相關(guān)的數(shù)據(jù)錄入到計(jì)算機(jī)之中，然后將圖像進(jìn)行矢量化處理。具體操作步驟為先進(jìn)行圖像掃描，并且將光源的發(fā)光點(diǎn)照射在圖片上部，同時利用光電轉(zhuǎn)化的方式，將光源照射在圖片之上，并且利于圖像反射原理，將反射回的光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，從而輸入到?jì)算機(jī)儀器設(shè)備之中。并且在這個操作過程中，具有感應(yīng)功能的掃描頭應(yīng)該在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動，這樣才能將掃描點(diǎn)遍布在圖形區(qū)域之中，從而生成以掃描線為基礎(chǔ)的柵格圖像，通過光柵圖進(jìn)行錄入。然后要將這些圖像進(jìn)行細(xì)化處理，先在原圖之中畫出一條貫通細(xì)線，利用剔除的方法，將細(xì)線中多余的點(diǎn)進(jìn)行刪除，從而起到一種限制文件長度和節(jié)約儲藏空間的作用，最后一個步驟就是這些圖像生產(chǎn)分層矢量圖，也可以被理解為是圖形矢量化處理的一個過程。利用掃描矢量化采集方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，優(yōu)勢是精確度比較高，并且便于空間定位，而其中的缺點(diǎn)就是數(shù)據(jù)量大，不利于分析，為此在今后應(yīng)用此種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，應(yīng)該不斷的加深處理軟件方面德育研究，從而更好的實(shí)現(xiàn)像素自動化識別，這樣可以削弱數(shù)據(jù)處理困難。

1.3地圖掃描矢量化法

地圖掃描矢量化法從某種角度分析，是地圖矢量化與地圖數(shù)據(jù)采集方法的一種有效結(jié)合，真正的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集過程中矢量化掃描的功能作用，因此此種數(shù)據(jù)采集方法無疑程序更為復(fù)雜一些，具體操作流程如下：（1）進(jìn)行資料準(zhǔn)備搜集工作，如搜集紙質(zhì)地圖或者地形基礎(chǔ)圖等。并進(jìn)行預(yù)處理，將要掃描的地形長圖與原圖進(jìn)行對比，確保掃描信息的準(zhǔn)確性，然后進(jìn)行圖紙掃描工作。（2）進(jìn)行坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換，也就是指將掃描搜集的控制點(diǎn)，如公里網(wǎng)交匯點(diǎn)或者圖闊點(diǎn)等，通過柵格坐標(biāo)以及高斯直角坐標(biāo)系，利用變化參數(shù)以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式將坐標(biāo)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時在這個過程中要加選控制點(diǎn)，并且為了方式出現(xiàn)系統(tǒng)變形情況，可以考慮運(yùn)用逐公里格網(wǎng)進(jìn)行坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換。（3）對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集編輯，通過人機(jī)轉(zhuǎn)換的方式，將數(shù)據(jù)編輯到系統(tǒng)之中，這個過程要注意接邊位置的合理化。（4）制作元數(shù)據(jù)文件，要按照固定內(nèi)容和格式進(jìn)行元數(shù)據(jù)文件添加在編輯系統(tǒng)之中。而當(dāng)產(chǎn)品形成后必須要進(jìn)行文件數(shù)據(jù)檢測。（5）進(jìn)行文檔簿填寫，將負(fù)片掃描、圖片拼接、測圖定向以及噴繪質(zhì)量方面的檔案按照要求填寫到文檔簿之中，然后簽名存檔。在進(jìn)行地圖掃描矢量化法數(shù)據(jù)收集時，要滿足以下四個方面的質(zhì)量與要求，第一在基礎(chǔ)資料質(zhì)量方面，無論是紙質(zhì)土還是薄膜圖都必須要滿足作業(yè)規(guī)程要求，若是發(fā)現(xiàn)原圖存在質(zhì)量問題，必須要進(jìn)行處理，然后才能投入使用；第二是在掃描圖像質(zhì)量處理方面，掃描地圖必須要按照格式要求進(jìn)行文件名儲存，切記不可出現(xiàn)粘連后者發(fā)虛的圖質(zhì)現(xiàn)象；第三在矢量質(zhì)量要求要確保矢量數(shù)據(jù)與柵格圖像之間不會出現(xiàn)重疊，同時要保障數(shù)字化信息不會遺漏，以及補(bǔ)繪等高線方面是否會出現(xiàn)偏離。第四確保數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化過程中，拓?fù)潢P(guān)系質(zhì)量要求，如輪廓點(diǎn)坐標(biāo)是否正確，坐標(biāo)誤差是否滿足精細(xì)化要求等，從而保障每一次數(shù)據(jù)之間拓?fù)潢P(guān)系的正確性，而這些內(nèi)容是完全可以利用人機(jī)交互檢查的方式來進(jìn)行完成的。

2 GEOWAY數(shù)據(jù)采集工作研究

2.1GEOWAY功能背景概述

GEOWAY數(shù)據(jù)采集是一種新型數(shù)據(jù)采集方式，此種數(shù)據(jù)采集方式不但可以進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，如GPS、全站儀方面的采集，還可以利用航側(cè)遙感數(shù)據(jù)系統(tǒng)，進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，由此可以看出這是一種從數(shù)據(jù)采集到產(chǎn)品、加工制作、包裝一體化的數(shù)據(jù)采集方式，實(shí)現(xiàn)了一套數(shù)據(jù)、多種用途方面的要求，在進(jìn)行測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)時，可以優(yōu)先利用GEOWAY數(shù)據(jù)采集功能進(jìn)行輸出。GEOWAY數(shù)據(jù)采集是建立在數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的背景之上，通過4D基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品生產(chǎn)，更好的滿足了地理空間信息數(shù)據(jù)深度以及廣度方面的要求，在以往的信息采集過程中，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及產(chǎn)品制作往往無法在同一軟件之內(nèi)完成，一種數(shù)據(jù)采集軟件也只能用于一種特定的用途，不同的數(shù)據(jù)采集軟件成果格式也各有不同，這樣即使能夠保障單個信息數(shù)據(jù)的獨(dú)立性或者完整性，但是卻易造成生產(chǎn)過程中的一種浪費(fèi)，而GEOWAY數(shù)據(jù)采集建立在這一背景下，可以更好的滿足數(shù)據(jù)使用價值。

2.2GEOWAY數(shù)據(jù)采集操作流程

在進(jìn)行GEOWAY數(shù)據(jù)采集工作時，包括以下四個方面的步驟流程，首先是建立工程，并且還可以細(xì)分為以下四個環(huán)節(jié)，（1）進(jìn)行圖紙預(yù)處理，從而保障圖紙掃描的平整以及清晰性。（2）要做好方案設(shè)計(jì)工作，使用矢量化軟件，最大限度的滿足方案設(shè)計(jì)要求。（3）設(shè)置工程所需參數(shù)，如圖像路徑、工程路徑等，最大限度的還原大地坐標(biāo)，并且要將背景圖紙信息進(jìn)行糾正，保障圖像配點(diǎn)信息準(zhǔn)確。（4）進(jìn)行采集作業(yè)，將邊角以及跟蹤線利用矢量化命令采集地物圖形，并且在采集的過程中輸入屬性同步輸入，從而保障輸入圖形的同步屬性。其次是進(jìn)行質(zhì)量控制，在數(shù)據(jù)采集以及GPS轉(zhuǎn)換過程中，質(zhì)量錯誤往往不可避免，因此在進(jìn)行GEOWAY數(shù)據(jù)采集時，在信息采集結(jié)束后應(yīng)該進(jìn)行屬性檢測、圖形檢測等幾個方面的工作，從而為數(shù)據(jù)采集質(zhì)量提供保障。再次是邊幅接邊，由于相鄰的地圖之間不可避免的會出現(xiàn)裂縫，就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)之間無法進(jìn)行準(zhǔn)確連接，因此在進(jìn)行GEOWAY數(shù)據(jù)采集時，將相鄰的邊幅數(shù)據(jù)融合為一個數(shù)據(jù)整體就顯得十分重要，在進(jìn)行邊幅接邊時，必須要保障相鄰的幅圖之間邊界出端點(diǎn)處于一致，同時經(jīng)過邊幅接邊處理后，要保障兩幅圖之中的對應(yīng)點(diǎn)合并為統(tǒng)一對象，為此要先進(jìn)行圖像預(yù)處理，同時進(jìn)行接邊設(shè)置以及自動接邊，并且將一些遺漏的部分利用手工進(jìn)行連接。最后是進(jìn)行制作，這是也是關(guān)鍵性的一個步驟環(huán)節(jié)，在這個過程重要現(xiàn)將圖幅進(jìn)行修飾，將方里格網(wǎng)、比例尺以及圖幅外標(biāo)注標(biāo)記說明，為制圖提供規(guī)范性保障。同時要進(jìn)行符號屬性編輯以及符號表現(xiàn)屬性設(shè)置，將打印出的圖紙通過符號化命令輸入轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的格式文件，這是一個完整的GEOWAY數(shù)據(jù)采集操作流程。

3結(jié)語

在現(xiàn)代信息化社會發(fā)展過程中，測繪地理信息系統(tǒng)應(yīng)用范圍越發(fā)廣泛，而數(shù)據(jù)采集矢量化已經(jīng)成為測量行業(yè)工作發(fā)展的重要研究方向之一，為了能夠?qū)崿F(xiàn)我國的測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)中的數(shù)據(jù)采集工作矢量化發(fā)展完善，就必須要處理好現(xiàn)下數(shù)據(jù)采集工作矢量化存在問題，從而更好的推動我國的測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展。

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