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地理信息的获取与管理

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  一、地理信息的获取

  (一) 地理信息的获取途径

  获取地理信息的途径很多,大致可以分为三类:一类是通过实地测绘、调查访谈等获得原始的第一手资料,这是最重要、最客观的地理信息来源。第二类是借助空间科学、计算机科学和遥感技术,快速获取地理空间的卫星影像和航空影像,并适时适地识别、转换、存储、传输、显示并应用这些信息。第三类是通过各种媒介间接地获取人文经济要素信息,如各行业部门的综合信息、地图、图表、统计年鉴等。

  (二) 地理信息的获取方法

  1、DRG数据

  (1)地形图扫描法

  图形扫描:将黑白地图、分版二底图或彩色地图扫描,生成数字栅格图像;

  栅格编辑:对栅格数据进行编辑和色彩归化处理;

  图幅定向:将栅格图像由扫描仪坐标变换为高斯投影平面直角坐标;

  几何纠正:消除图纸及扫描所产生的几何畸变。

  (2)转换法

  将DLG矢量数据经符号化后转换为栅格数据。

  2、DLG数据

  (1)DLG数据采集

  地形图扫描方法:定向、几何校正、人机交互矢量化、数据编辑;

  全数字摄影测量方法:影像扫描、定向建模、立体测图、数据编辑;

  解析摄影测量方法:像片定向建模,立体测图,数据编辑。

  (2)DLG图形编辑

  3、DEM数据

  (1)数字摄影测量方法

  航片影像扫描;

  数字影像定向,建立立体模型;

  自动获取DEM,人机交互编辑。

  (2)现有地形图扫描矢量化方法

  对地形图扫描、定向;

  对等高线、高程点、水域等进行自动或人机交互矢量化,并赋高程;

  构TIN,内插生成DEM。

  4、DOM数据

  (1)数字摄影测量方法

  航片影像扫描;

  对扫描影像数据进行定向,建立立体模型,获取DEM;

  影像数字微分纠正,辐射校正、色彩调整,影像镶嵌;

  按图廓裁切。

  (2)单片数字微分纠正方法

  在已有DEM以及像控点成果的情况下,对数字影像内定向,按像控点进行单片空间后方交会,得像片的内外方位元素,根据DEM进行数字微分纠正。

  现阶段,航空摄影测量仍然是我国测制地形图,获取地理信息数据的主要技术手段。随着高分辨率卫星遥感技术的发展,高分辨率卫星图像将成为快速获取地理信息数据、更新基础地理信息系统数据库的主要信息源。为解决好基础地理信息主要数据源的问题,我国正在抓紧研究建设地理信息数据获取系统,包括对地观测系统(航空、航天遥感系统)、野外数据采集系统和人文经济要素信息搜集系统。目前,我国已经拥有了气象、资源、海洋等系列的卫星系统,并正在实施测绘、减灾等应用卫星计划,稳定的卫星遥感平台初步形成。

  二、地理信息的管理

  (一) 地理信息数据库

  地理信息数据库可以存储和管理多尺度、多数据源的海量地理信息数据。已经建成的国家基础地理信息数据库存储和管理了全国范围多种比例尺、地貌、水系、居民地、交通、地名等基础地理信息,包括栅格地图数据库(DRG)、矢量地形要素数据库(DLG)、数字高程模型数据库(DEM)、地名数据库和正射影像数据库(DOM)等。国家测绘局1994年建成了全国1:100万地形数据库(注:含地名)、数字高程模型数据库, 1:400万地形数据库等;1998年完成全国1:25万地形数据库、数字高程模型和地名数据库建设;1999年建设七大江河重点防范区1:1万数字高程模型(DEM)数据库和正射影像数据库;2000年建成全国1:5万数字栅格地图数据库;2002年建成全国1:5万数字高程模型(DEM)数据库,并更新了全国1:100万和1:25万地形数据库;2003年建成1:5万地名数据库、土地覆盖数据库、TM卫星影像数据库。2006年建成全国1:5万矢量要素数据库、正射影像数据库等。各省正在建立本辖区1:1万地形数据库、数字高程模型(DEM)数据库、正射影像数据库、数字栅格地图数据库等,并正在进行省、市级基础地理信息系统及其数据库的设计和试验研究。

  (二) 地理信息系统

  地理信息系统(GIS,Geographical Information System)是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。它是一种在计算机软硬件支持下,以获取、存储、编辑、检索、制图、分析和显示整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。

  地理信息系统一般具有以下特点:

  1、具有公共地理定位基础。

  2、信息标准化和数字化。

  3、多维结构。

  4、数据多元化。

  5、空间分析功能。

  地理信息系统具有以下功能:

  1、数据采集与编辑功能:主要用于获取数据,包括空间数据采集与编辑和属性数据编辑与分析。

  2、数据存储与管理功能:这是一个数据集成的过程,包括数据库定义、数据库建立与维护、数据库操作、数据转换等。

  3、数据查询、检索、统计、计算功能:这是地理信息系统应该具有的最基本的分析功能。

  4、数据显示与制图功能:不仅可以为用户提供许多地理数据的显示工具,而且可以根据用户需要输出全要素地图,各种专题地图、图形、报告、报表等。

  5、空间查询与空间分析功能:包括拓扑空间查询、缓冲区分析、叠加分析、空间集合分析、地学分析等。

  6、地形分析功能:包括建立数字高程模型、地形分析等。

  7、数据更新功能。这是地理信息系统生命力的重要标志。

  地理信息系统的主要关键技术包括:

  1、组件式GIS技术

  组件式GIS(Components GIS,简称ComGIS)是随着IT技术整体组件化趋势的发展而发展起来的新一代GIS技术。其基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件,每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间,以及GIS控件与其它非GIS控件之间,可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来,形成最终的GIS应用。

  2、空间数据库技术

  空间数据库技术是用关系数据库管理系统(RDBMS) 来管理空间数据,主要解决存储在关系数据库中的空间数据与应用程序之间的数据接口问题,即空间数据库引擎( Spatial Database Engine) 。更确切地说,空间数据库技术是解决空间数据对象中几何属性在关系数据库中的存取问题,技术要点包括三个方面:第一,空间数据模型,空间数据模型是空间数据库的核心,是空间数据库其他技术的基础;第二,空间数据索引,空间数据索引建立在空间数据模型的基础上,是空间数据查询的线索;第三,空间数据查询语言,空间数据查询语言提供了空间数据的访问和操作方法。

  3、多源空间数据无缝集成技术

  多源空间数据无缝集成SIMS(Seamless Integration of Multisource Spatialdata) 是一种无须数据格式转换,直接访问多种数据格式的高级空间数据集成技术。其核心是一种内置于GIS软件中的特殊数据访问体系结构,它需要实现不同格式数据的管理、调度、缓存(Cache),并提供不同格式数据之间的互操作能力。

  多源空间数据无缝集成(SIMS)技术有效地解决了不同格式数据资源的综合利用问题;拓展了GIS软件的数据集成能力,提供了多种数据存储方案,增强了单个GIS软件的应用范围。

  


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