第4章 空间数据的转换与处理
空间数据是GIS 的一个重要组成部分。整个GIS 都是围绕空间数据的采集、加工、存储、分析和表现展开的。原始数据往往由于在数据结构、数据组织、数据表达等方面与用户自己的信息系统不一致而需要对原始数据进行转换与处理，如投影变换，不同数据格式之间的相互转换，以及数据的裁切、拼接等处理。以上所述的各种数据转换与处理均可以利用ArcToolbox 中的工具实现。在ArcGIS9中，ArcToolbox 嵌入到了ArcMap 中。本章就投影变换、数据格式转换、数据裁切、拼接等内容分别简单介绍。
4.1 投影变换
由于数据源的多样性，当数据与我们研究、分析问题的空间参考系统（坐标系统、投影方式）不一致时，就需要对数据进行投影变换。同样，在对本身有投影信息的数据采集完成时，为了保证数据的完整性和易交换性，要对数据定义投影。以下就地图投影及投影变换的概念做简单介绍，之后分别讲述在ArcGIS 中如何实现地图投影定义及变换。
空间数据与地球上的某个位置相对应。对空间数据进行定位，必须将其嵌入到一个空间参照系中。因为GIS 描述的是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经纬网）可以作为空间数据的参照系统。而地球是一个不规则的球体，为了能够将其
表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，就必须将球面的地理坐标系统变换成平面的投
图4.1椭球体表面投影到平面的微分梯形
Y
影坐标系统（图4.1）。因此，运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上由地理坐标确定的点，在平面上有一个与它相对应的点。地图投影的使用保证了空间信息在地域上的联系和完整性。
当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据。投影转换的方法可以采用：
1. 正解变换: 通过建立一种投影变换为另一种投影的严密或近似的解析关系式，直接由
一种投影的数字化坐标x 、y 变换到另一种投影的直角坐标X 、Y 。
2. 反解变换: 即由一种投影的坐标反解出地理坐标(x 、y →B 、L)，然后再将地理坐标代
入另一种投影的坐标公式中(B 、L →X 、Y)，从而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换(x 、y →X 、Y)。
3. 数值变换: 根据两种投影在变换区内的若干同名数字
化点，采用插值法，或有限差分法，最小二乘法、或有限元法，或待定系数法等，从而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换。
图4.2 投影变换工具
目前，大多数GIS 软件是采用正解变换法来完成不同投影之间的转换，并直接在GIS 软件中提供常见投影之间的转换。
借助ArcToolbox 中Projections and Transformations 工具集中的工具（图4.2），可以实现对数据定义空间参照系统、投影变换，以及对栅格数据进行多种转换，例如翻转（Flip）、旋转（Rotate）和移动（Shift）等操作。 4.1.1 定义投影
定义投影（Define Projection），指按照地图信息源原有的投影方式，为数据添加投影信息。具体操作如下：
图4.3 Define Projection 对话框 1. 展开Data Management Tools 工具
箱，打开Projections and Transformations 工具集，双击Define Projection 工具，打开Define Projection 对话框（图4.3）。
2. 在Input Dataset or Feature Class 文本
框中选择输入需要定义投影的数据。
3. Coordinate System 文本框显示为Unknown ，表明原始数据没有坐标系统。单击
Coordinate System 文本框旁边的
图标，打开Spatial Reference 属性对话框（图4.4），
设置数据的投影参数。 4. 定义投影有三种方法：
图4.4 Spatial Reference 属性对话框 （1） 单击图 4.4中的Select 按钮，打开
Browe for Coordinate System 对话框（图 4.5），为数据选择坐标系统。其中坐标系统分为地理坐标系统（Geographic Coordinate Systems ）和
投影坐标系统（P rojected Coordinate Systems ）两种类型。地理坐标系统是利用地球表面的经纬度表示；投影坐标系统是将三维地球表面上的经纬度经过数学转换为二维平面上的坐标系统，在定义坐标系统之前，要了解数据的来源，以便选择合适的坐标系统。 （2） 当已知原始数据与某一数据的投影相
同时，可单击图4.4中的Import 按钮，浏览确定使用其坐标系统的数据，用该数据的投影信息来定义原始数据，因此两个数据具有相同的投影信息。 （3） 单击图4.4中的New 按钮，新建一个坐标系统。同样可以新建地理坐标系统和投影
坐标系统两种坐标系统。图4.6为New Geographic Coordinate System 对话框，定义地理坐标系统包括定义或选择参考椭球体，测量单位和起算经线。图 4.7为New
P rojected Coordinate System 对话框，定义投影坐标系统，需要选择投影的类型、设
置投影参数及选择测量单位。其中投影参数包括投影带的中央经线和坐标纵轴西移的距离等。因为投影坐标系统是以地理坐标系统为基础的，在定义投影坐标系统时，还需要选择或新建一个地理坐标系统，单击New 按钮则会打开图 4.6的New Geographic Coordinate System 对话框，新建一个地理坐标系统。
图4.5 Browe for Coordinate System 对话框
图4.6 New Geographic Coordinate System 对话框 图4.7 New P rojected Coordinate System 对话框
5. 定义投影后，则回到图4.3 Spatial Reference 属性对话框，在Detail 下的窗口中可以看
到定义投影的详细信息。单击Modify 按钮可对已定义的投影进行修改，单击Clear 按钮则清除上一步定义的投影，重新定义。 6. 单击OK 完成。
为Coverage 数据定义投影的方法相似，可使用Coverage Tools-Data Management-Projections 工具集中的Define Projection 命令。
4.1.2 投影变换
投影变换（Project ）是将一种地图投影转换为另一种地图投影，主要包括投影类型、投影参数或椭球体等的改变。在ArcToolbox 的Data Management Tools- Projections and Transformations 工具集中分为栅格和要素类两种类型的投影变换，其中在对栅格数据进行投影变
图4.8 Project Raster 对话框
换时，要进行重采样。 1. Raster 数据的投影变换 （1） 展开Data Management Tools 工具箱，打开 Projections and Transformations 中的Raster
工具集，双击Project Raster ，打开Project Raster 对话框（图4.8）。 （2） 在Input raster 文本框中选择输入进行投影变换的栅格数据。 （3） 在Output raster 文本框键入输出的栅格数据的路径与名称。 （4） 单击Output coordinate system 文本框旁边的
图标，打开Spatial Reference 属
性对话框（图4.9），定义输出数据的投影。该对话框Coordinate System 的界面与
图4.4的界面一样，所进行的操作也相同；在对话框的X/Y Domain 界面下，可以设 变换栅格数据的投影类型，就要对数据进置坐标的范围及坐标值所需要的精度。
（5）行重采样。Resampling technique 是可选项，
（6）ell size 是输出数据的栅格大小，
默认状态下输出的数据与原数据栅格大小相（7）投影变换。
图4.9 Spatial Reference 属性对话框
选择栅格数据在新的投影类型下的重采样方式，默认状态是NEAREST ，即最临近采样法。 O utput c 同。还可以直接设定栅格的大小，或浏览确定某一栅格数据，输出数据的栅格大小则与该数据相同。 单击OK 按钮，执行
2. Feature 数据的投影变换 （1） 展开 Data Management Tools 工具
箱，打开Projections and Transformations 中的Feature 工具集，双击Project ，打开Project 对话框（图4.10）。 图4.10 Project 对话框
（2） 在Input Dataset or Feature Class 文本
框中选择输入进行投影变换的矢量数据。 （3） 在Output Dataset or Feature Class 文
本框键入输出的矢量数据的路径与名称。 （） 单击文本框旁边的
4Output coordinate system 图标，打开Spatial Reference 属性对
（5）要素类。为Coverage 数据定义投影的方法相似，可使4.1.3 数据变换
数据变换是指对数据进行诸如放大、缩小、翻转、移动、扭曲等几何位置、形状和方下翻
（1）Data Management Tools 工具箱，
打开Projections and Transformations 中的Raster 话框，定义输出数据的投影。该对话框与图4.4相同，所进行的操作也相同。 单击OK 按钮，执行投影变换。
该命令同样适用于地理数据库中的用Coverage Tools-Data Management-Projections 工具集中的Project 命令。
位的改变等操作。对矢量数据的相应操作在ArcMap 中Editor 工具条的若干工具实现（详见第三章）。而栅格数据的相应操作则集中于ArcToolbox 的Projections and Transformations 工具集中，以下分别就栅格数据的翻转（Flip）、镜像（Mirror）、重设比例尺（Rescale）、旋转（Rotate）、移动（Shift）和扭曲（Warp）等分别介绍。 1. 翻转（Flip）：是指将栅格数据沿着通过数据中心点的水平轴线，将数据进行上转。 展开工具集，双击Flip，打开Flip 对话框（图4.11）。
图4.11 Flip 对话框
（2）。 2. 镜像（Mirror）：是指将栅格数据沿着通过数据中心点的垂直轴线，将数据进行左右
（1）ata Management Tools 工具箱，打开Projections and Transformations 中的Raster
（2） 在Input raster 在Input raster 文本框中选择输入进行Flip 的数据。 （3） 在Output raster 文本框中键入输出文件的路径和名称（4） 单击OK 按钮，执行数据翻转操作（图4.12）。
翻转
图4.12 翻转（Flip）的图解表达
翻转。 展开 D 工具集，双击Mirror ，打开Mirror 对话框（图4.13）
。
图4.13 Mirror 对话框
文本框中选择输入进行Mirror 的数据。 （3） 在Output raster 文本框中键入输出文件的路径和名称。 （4） 单击OK 按钮，执行数据镜像操作（图4.14）。
图4.14 镜像（Mirror ）的图解表达
镜像
3. 重设比例尺（Rescale ）：是指将栅格数据按照指定比例分别沿X 轴和Y 轴放大或缩小。 （1） 展开 Data Management Tools 工具箱，打开Projections and Transformations 中的Raster
工具集，双击Rescale ，打开Rescale 对话框（图4.15）
。 （2） 在Input raster 文本框中选择输入
进行Rescale 的数据。 （3） 在Output raster 文本框中键入输
出文件的路径和名称。 （4） 在X scale factor 文本框设置数据
在x 方向上的比例系数，值必须大于0。 （5） 在Y scale factor 文本框设置数据
在y 方向上的比例系数，值也必
须大于0。 图4.15 Rescale 对话框 （6） 单击OK 按钮，执行数据重设比例尺操作。（图4.16）
图4.16 重设比例尺（Rescale ））的图解表达
重设比例尺
4. 旋转（Rotate ）：是指将栅格数据沿
着指定的中心点旋转指定的角度。 （1） 展开Data Management Tools 工具
箱，打开Projections and Transformations 中的Raster 工具集，双击Rotate ，打开Rotate 对话框（图4.17）。 （2） 在Input raster 文本框中选择输
入进行Rotate 的数据。 （3） 在Output raster 文本框中键入
输出文件的路径和名称。 （4） 在Angle 文本框中设置旋转的角度。 （5） P ivot point 为可选项，设置旋转中心点的X 、Y 坐标，默认状态的旋转中心点是所输
入栅格数据的左下角点。 （6） 旋转栅格数据，就要对数据进行重采样。Resampling technique 是可选项，默认状态
是NEAREST ，即最近临采样法。 （7） 单击OK 按钮，执行数据Rotate 操作（图4.18）。
图4.18 旋转（Rotate ）的图解表达
旋转
5. 移动（Shift ）：是指将栅格数据分别沿X 轴和Y 轴移动指定的距离。 （1） 展开Data Management Tools 工具
箱，打开Projections and Transformations 中的Raster 工具集，双击Shift ，打开Shift 对话框（图4.19） 图4.19 Shift 对话框 （2） 在Input raster 文本框中选择输
入进行Shift 的数据。 （3） 在Output raster 文本框中键入输
出文件的路径和名称。 （4） 在Shift x coordinates by 文本框设
置在x 方向上移动的距离。
（5） 在Shift y coordinates by 文本框设
置在y 方向上移动的距离。
（6） I nput snap raster 为可选项，可以浏览确定某一栅格数据，与结果数据合并。 （7） 单击OK 按钮，执行数据Shift 操作（图4.20）。
图4.20 移动（Shift ）的图解表达
移动
6. 扭曲（Warp）：是指将栅格数据通过输入的控制点进行多项式变换。 （1） 展开Data Management Tools 工
具箱，打开Projections and Transformations 中的Raster 工具集，双击Warp，打开Warp 对话框（图
4.21） 图4.21 Warp 对话框 （2） 在Input raste 文本框中选择输入
进行Warp 的数据。 （3） 在Source control points 的X
Coordinate 和Y Coordinate 文本框中分别键入输入数据集控制点的x 、y 坐标。单击加号按钮，可将输入的值添加到下面的窗口列表中，以便进行多次输入；单击叉号，删除在选择状态下的那组x 、y 坐标；单击上下箭头，对在选择状态下的那组x 、y 坐标进行上下调整。 （4） 同样，在Input target control
points 的X Coordinate 和Y Coordinate 文本框中分别键入输出数据集控制点的x 、y 坐标，操作同上一步。
（5） 在Output raster 文本框中键入输
出文件的路径和名称。
（6） 在Transformation type 可选窗
口选择数据转换的类型，即拟合多项式的次数（默认状态是1次多项式）。 原数据
一次多项式
二次多项式
三次多项式
图4.22 扭曲（Warp ）的图解表达
（7） 对栅格数据进行扭曲处理，必
然会引起数据的重采样。Resampling technique 是可选项，默认状态是NEAREST ，即最近临采样法。 （8） 单击OK 按钮，执行数据Warp
操作（图4.22）。
4.2 数据格式转换
基于文件的空间数据类型包括对多种GIS 数据格式的支持，如Coverage，Shapefile，Grid，Image 和TIN。Geodatabase 数据模型也可以在数据库中管理同样的空间数据类型。
表1 ArcGIS 中的数据类型
基于文件的空间数据 基于数据库的空间数据
Coverages Oracle
Shapefiles Oracle with Spatial Grids DB2 with its Spatial Type TINs Informix with its Spatial Type Images （各种格式的） SQL Server Vector Product Format (VPF) files Personal Geodatabases （微软的Access ） CAD 文件 表（各种格式的） 表1是一些 ArcGIS 中可以直接使用的数据类型。通过数据转换工具和扩展可以实现对更多的数据类型的支持。GIS 数据也可以在Web 上通过XML 和Web 数据格式进行传输，如Geodatabase XML ，ArcXML ，SOAP ，WMS ，WFS 等。
在ArcGIS （包括ArcView ，ArcEditor 和ArcInfo ）中支持的数据类型： Shapefiles、Geodatabases、ArcInfo coverages、ArcIMS feature services、ArcIMS map services、Geography Network connections、PC ARC/INFO coverages、SDE layers、TIN、DXF、DWG (through v2004)、DGN (through v8)、VPF、文本文件（*.txt）、OLE DB 表、SDC；其中栅格数据类型支持下列格式：
z ADRG 系列的文件：Image(.IMG)、Overview(.OVR)、Legend(.LGG);
z ESRI 系列的文件：GRID、SDE Raster、Raster Catalogs(Image Catalogs)、Band
Interleaved by Line(.BIL)、Band Interleaved by Pixel(.BIP)、Band Sequential(.BSQ)、Band Sequential(.BSQ)、GRID Stack (
z ERDAS 系列的文件：Imagine(.IMG)、7.5 Lan(.LAN)、7.5 GIS(.GIS)、Raw(.RAW)；
其它文件格式：Windows 位图(.BMP)、Controlled Image Base(CIB)、压缩的ARC 数字栅格图形(CADRG)、数字地理信息交换标准(DIGEST)、DTED Level 0, 1, and 2 (.DT*)、ER Mapper(.ERS)、图形交换格式(.GIF)、Intergraph raster file (.CIT or .COT)、JPEG 文件交换格式JIFF (.JPG) 及JPEG 2000 (.JP2)、美国图象转换格式NITF 2.0 and 2.1 (.NTF)、Portable Network Graphics (.PNG)、LizardTech MrSID and MrSID Gen 3
(.SID)Tagged Image File Format, TIFF (.TIF)。
图4.23 数据格式转换工具
空间数据的来源有很多，如地图、工程图、规划图、照片、航空与遥感影像等，因此空间数据也有多种格式。根据应用需要，对数据的格式要进行转换。转换是数据结构之间的转换，而数据结构之间的转化又包括同一数据结构不同组织形式间的转换和不同数据结构间的转换。其中，不同数据结构间的转换主要包括矢量到栅格数据的转换和栅格到矢量数据的转换。如图4.23所示，利用数据格式转换工具，可以转换Raster、CAD、Coverage、Shapefile 和GeoDatabase 等多种GIS 数据格式。
4.2.1 数据结构转换
地理信息系统的空间数据结构主要有栅格结构和矢量结构，它们是表示地理信息的两种不同方式。栅格结构是最简单最直观的空间数据结构，又称为网格结构（raster 或grid cell ）或象元结构（pixel ），是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或象素，由行、列号定义，并包含一个代码，表示该象素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。因此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。矢量结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体。在地理信息系统中栅格数据与矢量数据各具特点与适用性，为了在一个系统中可以兼容这两种数据，以便有利于进一步的分析处理，常常需要实现两种结构的转换。
图4.24 Raster to Polygon 对话框
1. 栅格数据向矢量数据的转换
栅格向矢量转换处理的目的，是为了将栅格数据分析的结果，通过矢量绘图装置输出，或者为了数据压缩的需要，将大量的面状栅格数据转换为由少量数据表示的多边形边界，但是主要目的是为了能将自动扫描仪获取的栅格数据加入矢量形式的数据库。
由栅格数据可以转换为3种不同的矢量数据，分为点状、线状和面状的矢量数据 。下面以栅格数据转换为面状矢量数据为例进行说明，其他两种转换操作大同小异，这里不再具体说明。 （1） 展开Conversion Tools 工具箱，打开
From Raster 工具集，双击Raster to Polygon ，打开Raster to Polygon 对话框（图4.24）。
图4.25 Raster to Polygon 的图解表达 （2） 在Input raster 文本框中选择输入需要
转换的栅格数据。
（3） 在Output Polygon Features 文本框键入
输出的面状矢量数据的路径与名称。 （4） 选择Simplify Polygons 按钮（默认状态是选择），可以简化面状矢量数据的边界形状。 （5） 单击OK 按钮，执行转换操作（图4.25）。 2. 矢量数据向栅格数据的转换
许多数据如行政边界、交通干线、土地利用类型、土壤类型等都是用矢量数字化的方法输人计算机或以矢量的方式存在计算机中，表现为点、线、多边形数据。然而，矢量数据直接用于多种数据的复合分析等处理将比较复杂，特别是不同数据要在位置上一一配准，寻找交点并进行分析。相比之下利用栅格数据模式进行处理则容易得多。加之土地覆盖和土地利用等数据常常从遥感图像中获得，这些数据都是栅格数据，因此矢量数据与它们的叠置复合分析更需要把其从矢量数据的形式转变为栅格数据的形式。矢量数据的基本坐标是直角坐标X 、Y ，其坐标原点一般取图的左下角。网格数据的基本坐标是行和列(i,j),其坐标原点一般取图的左上角。两种数据变换时，令直角坐标X 和Y 分别与行与列平行。由于矢量数据的基本要素是点、线、面，因而只要实现点、线、面的转换，各种线划图形的变换问题基本上都可以得到解决。 （1） 展开Conversion Tools 工具箱，打开
To Raster 工具集，双击Feature to Raster 打开Feature to Raster 对话框（图4.26）。 图4.26 Feature to Raster 对话框
（2） 在Input features 文本框中选择输入
需要转换的矢量数据。 （3） 在Field 窗口选择数据转换时所依据
的属性值。 （4） 在Output raster 文本框键入输出的
栅格数据的路径与名称。 （5） 在Output raster 文本框键入输出栅格的大小，或者浏览选择某一栅格数据，输出的栅
格大小将与之相同。
（6） 单击OK按钮，执行转换操作（图4.27）。
该命令同样适用于地理数据库中的要素类。
图4.27 Feature to Raster图解表达
4.2.2数据格式转换
1.CAD数据的转换
CAD数据是一种常用的数据类型，例如大多数的工程图、规划图都是CAD格式。ArcGIS中的要素类，Shapefile数据可以转
换成CAD数据，CAD数据也可以转换成
要素类和地理数据库。
图4.28 Export to CAD对话框
（1） 数据输出CAD格式：将要素类或者
要素层转换成CAD数据。
1）展开Conversion Tools工具箱，
打开To CAD 工具集，双击
Export to CAD，打开Export to
CAD对话框（图4.28）。
2）在Input Features文本框中选择输
入需要转换的要素，可以选择多
个数据层，在Input Features文本
框下面的窗口中罗列出所选择的
要素，通过窗口旁边的上下箭头，
可以对选择的多个要素的顺序进
行排列。
3）在Output Type窗口中选择输出
CAD文件的版本，如
DWG_R2004。
4）在Output file文本框键入输出的CAD图形的路径与名称。
5） Ignore Paths in Tables 为可选按钮单一格式的CAD 文件。
Append to Existing Files 为可选
按钮（默认状（默认状态是不选择），在选择状态下，将输出
6） 态是不选择）
，在7） 8） （2） C A 数据转
工具集，2） 择多个数据层，在下面的窗口中罗列出所选择3） 4） 设置输出地理数据库的空间属性，其对话框界面
2. 栅格（1）打开From Raster 工具集，双击Raster to ASCII ，
图2） 栅格数据。 路4） （2） A S 格数据的转换
选择状态下，可将输出的数据添加到已有的CAD 文件中。 如果上一步为选择状态，则在
Seed File 对话框中浏览确定所需的已有CAD 文件。 单击OK 按钮，执行转换操作。 D 的输入转换：将CAD 换成要素类和数据表。
1） 展开Conversion Tools 工具箱，
打开To Geodatabase 双击Import to CAD ，打开
Import to CAD 对话框（图4.29）
在Input Files 文本框中选择输
入需要转换的CAD
文件，可以选图4.29 Import to CAD 对话框 的数据，通过窗口旁边的上下箭头，可以对选择的多个矢量数据的顺序进行排列。 在Output Staging Geodatabase 文本框键入输出的地理数据库的路径与名称。 Spatial Reference 是可选项，用于与图4.5相同，操作见4.1.1节。 5） 单击OK 按钮，执行转换操作。 数据与ASCII 文件之间的转换 栅格数据向ASCII 文件的转换
1） 展开Conversion Tools 工具箱，打开Raster to ASCII 对话框（4.30）。
在Input raster 文本框中选择输
入需要转换的3） 在Output ASCII raster file 文本
框键入输出的ASCII 文件的径与名称。
单击OK 按钮，执行转换操作
CII 文件向栅图4.30 Raster to ASCII 对话框 与Raster 数据向ASCII 文件的转换方法相似，但可以选择输出数据的类型，如选择INTEGER ，即整型。
4.3 数据处理
在实际应用研究中，根据研究对空间数据进行一定的处理，如裁切、拼接等操作，以便获取需要的数据。借助于ArcToolbox 中的工具可以进行多种空间
个空间数据中裁切出部分区域，以便获取真正需要的数据作为研究，双击Clip，打开
（2）（3）确定用来进行裁切的矢量数据。 。 该命令同样适用于地理数据库中的要素类。Coverage 数据的裁切方法相类似，可使用Coverage Tools-Analysis-Extract 工具集中的Clip 命令。 2. 矩形， 以及用已存在的数矩形和已存在的数据裁切栅格数据为例进行说明，其他几种裁切操区域的特点，首先需要数据处理操作。
4.3.1
数据裁切数据裁切是从整区域，减少不必要数据参与运算。 1. 矢量数据的裁切 （1） 展开Analysis Tools 工具箱，打开
Extract 工具集图4.31 Clip 对话框
Clip 对话框（图4.31）。 在Input Features 文本框中选择输入需 在Clip Features 文本框浏览要裁切的矢量数据。 （4） 在Output Feature Class 文本框键入输出的数据的路径与名称（5） C luster Tolerance 是可选项，用于确定容差的大小。 （6） 单击OK 按钮，执行Clip 操作（图4.32）。
图4.32 Clip 的图解表达
+
栅格数据的裁切
栅格数据的裁切有多种方法，例如用圆形、点、多边形、据进行裁切。下面以用作大同小异。其中最常用的方法是利用已存在的栅格或矢量数据裁切栅格数据。 （1） 利用矩形的裁切操作
1) 展开Spatial Analyst Tools 工具箱，打开Extraction 工具集，双击Extract by
2) 在Input raster 角点的坐标来定义矩
4) ter 文本框键入输出的数据的路径与名称。 据（默认状态是内部）。 （2） 利用已有数据的裁切操作
s 工具箱，打开Extraction 工具集，双击Extract by Mask ，
Rectangle ，打开Extract by Rectangle 对话框（图4.33）。
图4.33 Extract by Rectangle 对话框
文本框中选择输入需要裁切的栅格数据。
3) 在Rectangle 文本框定义裁切的面积，是用左下角点和右上形的大小。
在Output ras 5) Extraction area 是可选项，定义裁切矩形内部还是外部的数6) 单击OK 按钮，执行Extract by Rectangle 操作（图4.34）。
图4.34 Extract by Rectangle 的图解表达
1) 展开Spatial Analyst Tool 打开Extract by Mask 对话框（图4.35）。
图4.35 Extract by Mask 对话框
2) 在Input raster 文本框中选择输
入需要裁切的栅格数据。 3) 在Input raster or feature mask
data 文本框定义浏览确定进行裁切的栅格或矢量数据。 4) 在Output raster 文本框键入输
出的数据的路径与名称。
5) 单击OK 按钮，执行Extract by
Mask 操作（图4.36）。
图4.36 Extract by Mask 的图解表达
4.3.2 数据拼接
数据拼接是指将空间相邻的数据拼接成为一个完整的目标数据。因为研究区域可能
是一个非常大的范围，跨越了若干相邻数据，而空间数据是分幅存储的，因此要对这些相邻的数据进行拼接。拼接的前提是矢量数据经过了严格的接边，关于数据接边的操作在Spatial Adjustment 工具中。所以空间数据拼接是空间数据处理的重要环节，也是地理信息系统空间数据分析中经常需要进行的操作。
图4.37 Append 对话框
1. 矢量数据的拼接 （1） 展开Data Management Tools 工
具箱，打开General 工具集，双击Append，打开Append 对话框
（图4.37）。 （2） 在Input Features 文本框中选择输入的数据，可选择多个数据。Input Features 文本框
下面的窗口中罗列的数据将添加到目标数据中。 （3） 在Output Features 文本框浏览确定某一存在的目标数据，执行操作后，该数据将包
含添加的数据。 （4） 单击OK 按钮，执行Append 操作（图4.38）
相类似，Cove ）ent
Tools 工具箱，打开Raster 工具集，双击Mosaic To New Raster ，（2）据，在下面的窗口中罗列已添加的
（3）t Location 文本框键入输出数据存储的位置。 的名称。 类型，例如8_bit_SIGNED 、
（7）可选窗口，可按照4.1.1
节中定义投影的方法，为
图4.38 Append 的图解表达
该命令同样适用于地理数据库中的要素类。Coverage 数据的拼接方法rage Tools-Data Management-Aggregate 工具集中的Append 命令。 2. 栅格数据的拼接
（1 展开Data Managem 打开Mosaic To New Raster 对话框（图4.39）。 在Input Rasters 文本框中选择输入进行拼接的数数据。 在Outpu （4） 在Raster dataset name with extension 文本框设置输出数据（5） 在Cellsize 可选窗口，设置输出数据的栅格大小。 （6） 在Pixel type 可选窗口，设置输出数据栅格的16_bit_UNSIGNED 等。 在Coordinate system for the raster 输出的数据定义投影。
图4.39 Mosaic To New Raster对话框
（8） 在Number of bands可选文本框，设置输出数据的波段数
（9） 在Mosaic Mothod可选窗口，确定镶嵌重叠部分的方法，例如默认状态FIRST，表示重叠部分的栅格值取Input Rasters窗口中罗列的第一个数据的栅格值。
（10） 在Mosaic Colormap Mode可选窗口，确定输出数据的色彩模式。在默认状态下进行输入各数据的色彩将保持不变。
（11） 单击OK按钮，执行Mosaic To New Raster操作（图4.40）
图4.40 Mosaic To New Raster的图解表达
一、单选题 1、对于离散空间最佳的内插方法 是： A．整体内插法 B．局部内插法 C．移动拟合法 D．邻近元法 2、下列能进行地图数字化的设备 是： A.打印机 B.手扶跟踪数字化仪 C.主 机 D.硬盘 3、有关数据处理的叙述错误的 是： A.数据处理是实现空间数据有序化的必要过程 B.数据处理是检验数据质量的关键环节 C.数据处理是实现数据共享的关键步骤 D.数据处理是对地图数字化前的预处理 4、邻近元法 是： A.离散空间数据内插的方法 B.连续空间内插的方法 C.生成DEM的一种方法 D.生成DTM的一种方法 5、一般用于模拟大范围内变化的内插技术是： A.邻近元法 B.整体拟合技术 C.局部拟合技术 D.移动拟合法 6、在地理数据采集中，手工方式主要是用于录入： A.属性数据 B.地图数据 C.影象数 据 D.DTM数据
7、要保证GIS中数据的现势性必须实时进行： A.数据编辑 B.数据变换 C.数据更 新 D.数据匹配 8、下列属于地图投影变换方法的 是： A.正解变换 B.平移变换 C.空间变 换 D.旋转变换 9、以信息损失为代价换取空间数据容量的压缩方法是： A.压缩软件 B.消冗处理 C.特征点筛选 法 D.压缩编码技术 10、表达现实世界空间变化的三个基本要素是。 A. 空间位置、专题特征、时间 B. 空间位置、专题特征、属性 C. 空间特点、变化趋势、属性 D. 空间特点、变化趋势、时间 11、以下哪种不属于数据采集的方式： A. 手工方式 B.扫描方式 C.投影方 式 D.数据通讯方式 12、以下不属于地图投影变换方法的是： A. 正解变换 B.平移变换 C.数值变 换 D.反解变换 13、以下不属于按照空间数据元数据描述对象分类的是： A. 实体元数据 B.属性元数据 C.数据层元数据 D. 应用层元数据 14、以下按照空间数据元数据的作用分类的是： A. 实体元数据 B.属性元数据 C. 说明元数据 D. 分类元数据 15、以下不属于遥感数据误差的是： A. 数字化误差 B.数据预处理误差 C. 数据转换误差 D. 人工判读误差
第7 章空间数据分析模型 7.1 空间数据 按照空间数据的维数划分，空间数据有四种基本类型：点数据、线数据、面数据和体数据。 点是零维的。从理论上讲，点数据可以是以单独地物目标的抽象表达，也可以是地理单元的抽象表达。这类点数据种类很多，如水深点、高程点、道路交叉点、一座城市、一个区域。 线数据是一维的。某些地物可能具有一定宽度，例如道路或河流，但其路线和相对长度是主要特征，也可以把它抽象为线。其他的线数据，有不可见的行政区划界，水陆分界的岸线，或物质运输或思想传播的路线等。 面数据是二维的，指的是某种类型的地理实体或现象的区域范围。国家、气候类型和植被特征等，均属于面数据之列。 真实的地物通常是三维的，体数据更能表现出地理实体的特征。一般而言，体数据被想象为从某一基准展开的向上下延伸的数，如相对于海水面的陆地或水域。在理论上，体数据可以是相当抽象的，如地理上的密度系指单位面积上某种现象的许多单元分布。 在实际工作中常常根据研究的需要，将同一数据置于不同类别中。例如，北京市可以看作一个点（区别于天津），或者看作一个面（特殊行政区，区别于相邻地区），或者看作包括了人口的“体”。 7.2 空间数据分析 空间数据分析涉及到空间数据的各个方面，与此有关的内容至少包括四个领域。 1）空间数据处理。空间数据处理的概念常出现在地理信息系统中，通常指的是空间分析。就涉及的内容而言，空间数据处理更多的偏重于空间位置及其关系的分析和管理。 2）空间数据分析。空间数据分析是描述性和探索性的，通过对大量的复杂数据的处理来实现。在各种空间分析中，空间数据分析是重要的组成部分。空间数据分析更多的偏重于具有空间信息的属性数据的分析。 3）空间统计分析。使用统计方法解释空间数据，分析数据在统计上是否是“典型”的，或“期望”的。与统计学类似，空间统计分析与空间数据分析的内容往往是交叉的。 4）空间模型。空间模型涉及到模型构建和空间预测。在人文地理中，模型用来预测不同地方的人流和物流，以便进行区位的优化。在自然地理学中，模型可能是模拟自然过程的空间分异与随时间的变化过程。空间数据分析和空间统计分析是建立空间模型的基础。 7.3 空间数据分析的一些基本问题 空间数据不仅有其空间的定位特性，而且具有空间关系的连接属性。这些属性主要表现为空间自相关特点和与之相伴随的可变区域单位问题、尺度和边界效应。传统的统计学方法在对数据进行处理时有一些基本的假设，大多都要求“样本是随机的”，但空间数据可能不一定能满足有关假设，因此，空间数据的分析就有其特殊性（David,2003）。
基于LabVIEW的数据采集与处理系统设计 摘要：虚拟仪器作为一种基于图形化编程的新型概念仪器，以计算机作为运行媒介，节省了大量的显示、控制硬件，越来越显示出它独有的优势。基于LabVIEW的数据采集与处理系统，整体采用了循环结构与顺序结构相结合的形式，实现了模拟信号的采集与实时动态显示，并且仿真出了对数据的采集和报警功能，并且能够存储数据，进行各种自定义设置，显示效果良好，对现实中的数据采集与处理系统具有很大的借鉴作用。 关键词：虚拟仪器；数据采集；数据处理；LabVIEW
The Design of Data Acquisition and Processing System Based on LabVIEW Abstract:As a kind of virtual instrument based on graphical programming the new concept of instruments, run at the computer as a medium, save a large amount of display, control hardware, more and more shows its unique advantages. Data acquisition and processing system based on LabVIEW, and the overall adopted loop structure and order structure, in the form of the combination of the dynamic analog signal acquisition and real-time display, and the simulation of the data collection and alarm function, and the ability to store data, for a variety of Settings, display effect is good, the reality of the data acquisition and processing system has a great reference. Keywords：Virtual Instrument;Data Collection;Data Processing;LabVIEW;
一、绪论 （一）、1、“数据采集”是指什么? 将温度、压力、流量、位移等模拟量经测量转换电路输出电量后再采集转换成数字量后，再由PC 机进行存储、处理、显示或打印的过程。 2、数据采集系统的组成? 由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。 3、数据采集系统性能的好坏的参数? 取决于它的精度和速度。 4、数据采集系统具有的功能是什么? （1）、数据采集，（2）、信号调理，（3）、二次数据计算，（4）、屏幕显示，（5）、数据存储，（6）、打印输出，（7）、人机联系。 5、数据处理系统的分类? 分为预处理和二次处理两种；即为实时（在线）处理和事后（脱机）处理。 6、集散式控制系统的典型的三级结构? 一种是一般的微型计算机数据采集系统，一种是直接数字控制型计算机数据采集系统，还有一种是集散型数据采集系统。 7、控制网络与数据网络的结合的优点? 实现信号的远程传送与异地远程自动控制。 （二）、问答题： 1、数据采集的任务是什么？ 数据采集系统的任务：就是传感器输出信号转换为数字信号，送入工业控制机机处理，得出所需的数据。同时显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，还将被生产过程中的PC机控制系统用来控制某些物理量。 2、微型计算机数据采集系统的特点是 （1）、系统结构简单；（2）、微型计算机对环境要求不高；（3）、微型计算机的价格低廉，降低了数据采集系统的成本；（4）、微型计算机数据采集系统可作为集散型数据采集系统的一个基本组成部分；（5）、微型计算机的各种I/O模板及软件齐全，易构成系统，便于使用和维修； 3、简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点？ （1）、一般微型计算机数据采集与处理系统是由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、A/D转换器、计算机及外设等部分组成。 （2）、直接数字控制型数据采集与处理系统（DDC）是既可对生产过程中的各个参数进行巡回检测，还可根据检测结果，按照一定的算法，计算出执行器应该的状态（继电器的通断、阀门的位置、电机的转速等），完成自动控制的任务。系统的I/O通道除了AI和DI外，还有模拟量输出（AO）通道和开关量输出（FDO）通道。 （3）、集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台计算机分别控制若干个回路，再用监督控制计算机进行集中管理。 （三）、分析题： 1、如图所示，分析集散型数据采集与处理系统的组成原理，系统有那些特点？ 集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台DDC计算机分
、 第一章概述 1数据采集和数据处理 数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。比如条码机、扫描仪等都是数据采集工具 数据处理系统是指运用计算机处理信息而构成的系统。其主要功能是将输入的数据信息进行加工、整理，计算各种分析指标，变为易于被人们所接受的信息形式，并将处理后的信息进行有序贮存，随时通过外部设备输给信息使用者。
2系统研究开发的价值和意义 经调查,目前数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统应用广泛，因此开发高性能的数据采集器具有良好的市场前景。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。本文以实验室数据采集、工业现场数据采集、野外数据采集为主要方向,设计一款结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能的数据采集系统。单片机构成的数据采集处理系统适用于各种现场自动化监测及控制，能够适应油田野外恶劣环境,；具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、等优点。回放过程的信号可以直观的观察。它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动的优点 3．课题的意义及发展状况 数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。从严格意义上说，数据采集系统应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算，以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。总之，不论在哪个应用领域中，数据的采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大。数据采集领域正在发生着重要的变化。首先,分布式控制应用场合中的智能数据采集系统正在发展。其次,总线兼容型数据采集插件的数量正在增大,与个人计算机兼客的数据采集系统的数量也在增加。数据处理对数据（包括数值的和非数值的）进行分析和加工的技术过程。包括对各种原始数据的分析、整理、计算、编辑等的加工和处理。比数据分析含义广。随着计算机的日益普及，在计算机应
———————————————— 收稿日期：2007-08-12 作者简介：陈延奎（1971－），四川渠县人，主要研究方向为仪器仪表技术。 基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统 陈延奎 （达州职业技术学院，四川 达州 635000） 摘要：数据采集是单片机应用系统中最为普遍的应用需求，数据采集的对象可以是温度、压力、流量等连续变化的模拟量，也可以是代表某些状态特性的开关量等脉冲信号。数据采集和处理系统可以是复杂控制系统的一部分，也可以是配备显示（或打印）输出的独立系统（或仪表）。介绍了一种基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统，其模拟输入通道由传感器、多路开关、放大器、采样保持器和A/D 转换器五部分组成。 关键词：80C51；数据采集与处理；模拟输入通道；系统功能；硬件电路；流程图 中图分类号：TP274+.2 文献标识码：A 文章编号：1006－0316(2008)04－0049－04 General data acquisition and processing system based on 80C51 microcontroller CHEN Yan-kui (Dazhou Vocational Technical College ，Dazhou 635000，China) Abstract ：Data acquisition is the most common application needs of microcontroller, the data acquisition object may be the simulation quantity such as temperature, pressure, current capacity and so on which change continuously, also may be represents some certain condition characteristic such as switch quantity signal impulses and so on. The data acquisition and the processing system may be a plurality of controls system's part, may also be provides the independent system which the demonstration (either printing) outputs (or measuring appliance). Introduce a conventional data gathering and processing system based on 80C51 microcontroller, its analog input channel is composed by the sensor, the multi-channel switches, the amplifier, the sampling retainer and the A/D switch. Key words ：80C51；data acquisition and processing ；analog input channels ；system functions ；hardware circuits ；flowchart 单片机通用数据采集和处理系统是单片机应用领域中使用最多的一类系统。它主要是实时采集外界诸如温度、压力、流量和转速等连续变化的模拟量，通过模/数转换器把这些模拟信号转换成数字信号送入单片机；也可以直接采集代表某些状态特性的开关量，单片机系统对这些采集信号进行数据处理，并根据用户的要求，将处理后的数据送显示、打印，也可通过串行口送给其它计算机，或者通过数/模转换器变换成模拟信号控制外部设备，输出的开关量也可直接用于控制目的。 1 模拟输入通道的组成 模拟输入通道的一般构成如图1所示，主要由传感器、多路开关、放大器、采样保持器和A/D 转换器五部分组成。 图1 模拟输入通道的一般构成 （1）传感器 传感器把被测物理量（如温度、压力等）作为输入参数，转换为电量（电流、电压、电阻等）输出。物理量性质和测量范围不同，传感器的工作机理和结构就不同。通常传感器输出的电信号是模拟信号（已有许多新型传感器采用数字量输出）。当信号的数值符合A/D 转换器的输入等级时，可以不用
实验四、空间数据处理 一、实验目的 1.掌握空间数据处理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法，原理。领会其 用途。 2.掌握地图投影变换的基本原理与方法。 3.熟悉ArcGIS中投影的应用及投影变换的方法、技术 4.了解地图投影及其变换在实际中的应用。 二、实验准备 预备知识： ArcToolbox 是ArcGIS Desktop中的一个软件模块。内嵌在ArcCatalog 和ArcMap 中。 ArcToolbox 具有许多复杂的空间处理功能，包括的工具有： ●数据管理 ●数据转换 ●Coverage 的处理 ●矢量分析 ●地理编码 ●统计分析 空间间数据处理是基于已有数据派生新数据的一种方法。是通过空间分析方法来实现的。是基于矢量数据进行的，包括如下几种常用的操作：融合，剪切，拼接，合并（并集），相交（交集）。 地理坐标系（Geogrpahic Coordinate System） 地理坐标系使用基于经纬度坐标的坐标系统描述地球上某一点所处的位置。某一个地理坐标系是基于一个基准面来定义的。 基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面。 ●GCS_WGS1984(基于WGS84 基准面)
●GCS_BEIJING1954(基于北京1954基准面) ●GCS_XIAN1980(基于西安1980基准面) 投影坐标系（Projected Coordinate Systems） 投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。 投影坐标系由以下参数确定 ●地理坐标系（由基准面确定，比如：北京54、西安80、WGS84） ●投影方法（比如高斯－克吕格、Lambert投影、Mercator投影） 在ArcGIS中提供了几十种常用的投影方法 北京1954投影坐标系和西安1980坐标系都是应用高斯－克吕格投影，只是基准面、椭球、大地原点不同。 地理变换 地理变换是一种在地理坐标系（基准面）间转换数据的方法，当将矢量数据从一个坐标系统变换到另一个坐标系统下时，如果矢量数据的变换涉及基准面的改变时，需要通过地理变换来实现地理变换或基准面平移。 主要的地理变换方法有：三参数和七参数法。 投影变换 当系统所使用的数据是来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的地理数据转换成另一种投影的地理数据，这就需要进行地图投影变换。 实验数据： 云南县界.shp; Clip.shp西双版纳森林覆盖.shp 西双版纳县界.shp 三、实验内容及步骤 空间数据处理 步骤： 将所需要的数据解压到磁盘：如 e:\gisdata, 设定工作区:在ArcMap中执行菜单命令：<工具>－><选项>，在“空间处理”选项页里，点击“环境变量”按钮，在环境变量对话框中的常规设置选项中，设定“临时工作空间”为 e:\gisdata
附件1： 学号： 课程设计 题目数据采集及处理系统的设计 学院自动化学院 专业自动化 班级 姓名 指导教师 2015 年月日
课程设计任务书 学生：专业班级：自动化1205班 指导教师：道远工作单位：自动化学院 题目: 数据采集及处理系统的设计 初始条件： 设计一个64路巡回数据采集及处理系统，系统循环周期为1秒，16路模拟信号输入，16路开关信号输入，16路模拟输出，16路数字输出，模拟信号采用数字滤波去掉干扰信号，数字信号采用光耦隔离，将采集数据循环显示在LED或LCD上。 要求完成的主要任务: 1．输入通道及输出通道设计（0~20MV输入），（0~10V输出）2．每周期各通道采样10次； 3．采用各种（三种）数字滤波算法并比较结果； 4．软件流程及各程序模块设计并用仿真软件演示； 5．完成符合要求的设计说明书。 时间安排： 2015年7月1日~2015年7月8日 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析,处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集和处理是计算机控制系统的重要组成部分，在工业控制机和生产过程之间，要对生产过程进行实时控制，就要实时的了解生产状态，这就要求采集大量的模拟信号或数字信号进行分析，并输出有一定意义的、更直观和易于理解的模拟量或数字量，以对控制进行指导，调整控制方案。 针对目前实时存盘采集系统存在体积大、设计复杂、成本较高等不足之处，本课题设计了一种基于高速串行总线和数字信号处理器的多路数据采集系统,具有成本较低、集成度较高等特点，同时具有一定数字处理能力。 关键词：数据采集和处理，A/D转换，D/A转换，采样保持
第三章空间数据采集与处理 着重看加粗题目 名词解释 1、数据压缩 2、空间数据的内插 3、空间数据处理 4、误差 5、空间数据 6、类型 7、对象 8、点 9、结点 10、线段11、线 12、弧 13、链 14、多边形 15、格网16、矢量17、栅格18、象元19、栅格对象20、数据精度 简答题 1、基于图像数据的矢量化方法从栅格数据向矢量数据转换的步骤有哪些？ 2、从技术角度看，地理信息系统常用的数据采集方法包括哪些？ 3、为什么在地理信息系统中使用元数据？元数据有哪些应用？ 4、元数据的作用有哪些？ 5、元数据的获取分为哪几个阶段？获取方法有哪些？ 6、空间数据源的种类有哪些？ 7、空间数据的一般性错误有哪些？主要有哪些检查方法？ 8、空间数据质量标准要素及其内容如何？ 第三章空间数据采集与处理 名词解释 1、所谓数据压缩，指从所取得的某个数据集合S中抽出一个子集A，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。 2、空间数据的内插可以作如下简单的描述：设已知一组空间数据，它们可以是离散点的形式，也可以是分区数据的形式，现在要从这些数据中找到一个函数关系式，使该关系式最好地逼近这些已知的空间数据，并能根据该函数关系式推求出区域范围内其他任意点或任意分区的值。这种通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法就称为空间数据的内插。
3、空间数据处理：对采集的各种数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清除数据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。 4、误差误差反映了数据与真实值或者大家公认的真值之间的差异，它是一种常用的数据准确性的表达方式。 5、空间数据：用于确定具有自然特征或者人工建筑特征的地理实体的地理位置、属性及其边界的信息。 6、类型：在元数据标准中，数据类型指该数据能接收的值的类型。 7、对象：对地理实体的部分或整体的数字表达。 8、点：用于位置确定的零维地理对象。 9、结点：拓扑连接两个或多个链或环的一维对象。 10、线段：两个点之间的直线段。 11、线：由相互连接的一系列线段组成的没有分支线段的序列，线可以自身或与其它线相切。 12、弧：由数学表达式确定的点集组成的弧状曲线。 13、链：两个结点之间的拓扑关联。 14、多边形：在二维平面中由封闭弧段包围的区域。 15、格网：组成一规则或近似规则的棋盘状镶嵌表面的格网集合，或者组成一规则或近似规则的棋盘状镶嵌表面的点集合。 16、矢量：有方向线的组合。 17、栅格：同一格网或数字影像的一个或多个叠加层。 18、象元：二维图形要素，它是数字影象最小要素。 19、栅格对象：一个或多个影象或格网，每一个影象或格网表示一个数据层，各层之间相应的格网单元或像元一致且相互套准。 20、数据精度：数据的准确度与精确度的总称。数据的准确度是指结果、计算值或估计值与真实值或者大家公认的真值的接近程度。数据的精密度指数据表示的精密程度，亦即数据表示的有效位数。
第五章空间数据的处理 §5-1 坐标变换 一、图幅数据的坐标变换 几何变换：1、比例尺变换：乘系数 2、变形误差改正： 通过控制点利用高次变换、二次变换和仿射变换加以改正 3、坐标旋转和平移 即数字化坐标变换，利用仿射变换改正。 4、投影变换： 三种方法。 二、几何纠正 1、高次变换 2、二次变换 3、仿射变换 三、地图投影变换 假定原图点的坐标为x,y(称为旧坐标)，新图点的坐标为X，Y(称为新坐标)，则由旧坐标变换为新坐标的基本方程式为： 1、解析变换法 1）反解变换法(又称间接变换法) 2）正解变换法(又称直接变换法) 2、数值变换法 利用若干同名数字化点（对同一点在两种投影中均已知其坐标的点），采用插值法、有限差分法或多项式逼近的方法，即用数值变换法来建立两投影间的变换关系式。 3、数值解析变换法 §5-2 图形编辑 图形编辑又叫数据编辑、数字化编辑，是指对地图资料数字化后的数据进行编辑加工，其主要的目的是在改正数据差错的同时，相应地改正数字化资料的图形。 图形编辑是一交互处理过程， GIS具备的图形编辑功能的要求是： 1）具有友好的人机界面，即操作灵活、易于理解、响应迅速等； 2）具有对几何数据和属性编码的修改功能，如点、线、面的增加、删除、修改等； 3）具有分层显示和窗口操作功能，便于用户的使用。 一、编辑操作 1、结点的编辑 1）结点吻合(Snap) 或称结点匹配、结点咬合，结点附和。 方法： A、结点移动，用鼠标将其它两点移到另一点； B、鼠标拉框，用鼠标拉一个矩形，落入该矩形内的结点坐标通过求它们的中间坐标匹配成一致； C、求交点，求两条线的交点或其延长线的交点，作为吻合的结点； D、自动匹配，给定一个吻合容差，或称为咬合距，在图形数字化时或之后，将
数据采集与传输系统 摘要 该数据采集与传输系统以89C51及89C2051为核心，由数据采集模块、调制解调模块、模拟信道、测试码发生器、噪声模拟器、结果显示模块等构成。在本方案中仅使用通用元器件就较好的实现了题目要求的各项指标。其中调制解调模块、噪声模拟器分别采用单片机和可编程逻辑器件实现。本数据采集与传输系统既可对8路数据进行轮检，也可设置为对一路数据单独监控。本系统硬件设计应用了EDA 工具，软件设计采用了模块化的编程方法。传输码元速率为16kHz～48kHz的二进制数据流。另外，还使用了“1”：“01”、“0”：“10”的Manchester编码方法使数据流的数据位减少,从而提高传输速率。
一、方案设计与论证 首先，我们分析一下信道与信噪比情况。本题中码元传输速率为16k波特，而信号被限定在30k～50kHz的范围内，属于典型的窄带高速率数字通信。而信噪比情况相对较好。这是因为信号带宽仅为20kHz，而噪声近似为0～43kHz（145% ）的窄带白噪声，这样即 Ts 使在信号和噪声幅度比值为1：1的情况下，带内的噪声功率仍然比较小，所以系统具有较高的信噪比。 方案一： 常用的数字调制系统有：ASK、FSK、PSK等。其中FSK具有较强的抗干扰能力，但其要求的的带宽最宽，频带利用率最低，所以首先排除。ASK理论上虽然可行，但在本题目中，由于一个码元内只包括约两个周期的载波，所以采用包络检波法难以解调，也不可行。另外，对于本题目，还可以考虑采用基带编码的方法进行传输，如HDB3码，但这种编码方法其抗干扰能力较差，因此也不太适合。 方案二： PSK调制方式具有较强的抗干扰能力，同时其调制带宽相对也比
空间数据处理的方法 1空间数据处理 空间数据是指用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以用来描述来自现实世界的目标，它具有定位、定性、时间和空间关系等特性。空间数据具有三个基本特征：空间特征（定位）、属性特征（非定位）、时间特征（时间尺度）。在基础地理信息数据库的建设过程中，空间数据始终是GIS中最基本、最重要、最重要的组成部分，也是投资比重最大的一部分。在GIS中人们将空间数据抽象，用数字表达可以归结为四大类：数字线划数据、影像数据、数字高程模型和地物的属性数据。 空间数据处理包含两方面的意义：一是将原始采集的数据或者说不符合GIS质量要求的数据进行处理，以符合GIS的数据质量要求；第二层意义是对于已存储于GIS中的数据经过处理以派生出其他信息，例如进一步的空间关系的信息，或者将一种类型的数据转化为另一种类型。 2空间信息处理的内容与方法 2.1空间数据的坐标变换 在地图录入完毕后，经常需要进行投影变换，得到经纬度参照系下的地图。对各种投影进行坐标变换的原因主要是输入时地图是一种投影，而输出的地图产物是另外一种投影。空间数据坐标变换类型主要有以下三种： 1.几何变换：主要解决数字化原图变形等原因引起的误差，并进行几何配准。 2.坐标系转换：主要解决G1S中设备坐标同用户坐标的不一致，设备坐标之间的不一致问题。 3.投影变换：主要解决地理坐标到平面坐标之间的转换问题。 几何变换和坐标系转换可以通过仿射变换来完成。对于原始图介质存在的几何变形、扫描输入时图纸未被压紧产生的斜置、遥感影像本身的几何变形等带来的误差，可通过几何纠正解决。仿射变换是几何纠正常用的方法。
计算机数据采集与处理技术 1-8章课后习题答案 马明建第三版 第一章绪论 1.1 数据采集系统的任务： 答：数据采集的任务就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得出所需数据。同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其总一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。（P15） 1.2数据采集系统主要实现哪些基本功能? .答：数据采集系统主要实现以下９个方面的基本功能：数据采集；模拟信号处理；数字信号处理；开关信号处理；二次数据计算；屏幕显示；数据存储；打印输出；人机联系。（P15）1.3简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点。 答：数据采集系统的基本结构形式主要有两种：一种是微型计算机数据采集系统，另一种是集散型数据采集系统。 微型计算机数据采集系统的特点是：系统结构简单，技术容易实现，满足中小规模数据采集要求；对环境要求不高；价格低廉，系统成本低；可座位集散型数据采集系统的一个基本组成部分；其相关模板和软件都比较齐全，容易构成西欧它能够，便于使用与维修。 集散型数据采集系统的主要特点是：系统适应能力强；系统可靠性高；系统实时响应性好；对系统硬件要求不高；特别适合在恶劣环境下工作。（P16） 1.4数据采集系统的软件功能模块是如何划分的？各部分都完成哪些功能？ 答：数据采集系统软件功能模块一般由以下部分组成： （1）模拟信号采集与处理程序。其主要功能是对模拟输入信号进行采集、标度变换、滤波处理以及二次数据计算，并将数据存入磁盘。 （2）数字信号采集与处理程序。其功能是对数字输入信号进行采集及码制之间的转换。 （3）脉冲信号处理程序。其功能是对输入的脉冲信号进行电平高低判断和计数。 （4）开关信号处理程序。其功能是判断开关信号输入状态变化情况，若发生变化，则执行相应的处理程序。 （5）运行参数设置程序。其功能是对数据采集系统的运行参数进行设置。 （6）系统管理（主控）程序。其功能是将各个模块程序组织成一个程序系统，并管理和调用各个功能模块程序，其次是用来管理数据文件的存储和输出。 （7）通信程序。其功能是设置数据传送的波特率（速率），上位机向数据采集站群发送机号，上位机接收和判断数据采集站发挥的机号，命令相应的数据采集站传送数据，上位机接受数据采集站传送来的数据。（P20） 1.5模拟信号处理程序的主要任务是什么？ 答：模拟信号处理程序的主要任务是对模拟输入信号进行采集、标度变换、滤波处理以及二
第一章数据采集与监控系统 第一节数据采集系统的基本结构 近年来，世界各国的火力发电设备发展方向是采用高参数大容量的单元式机组。机组容量越大，热力系统越复杂，需要监视的参数和操作的对象也就越多。特别是在机组的启停和事故处理过程中，机组处于不稳定的状态下工作，各种参数不断迅速变化，在同一瞬间需要同时进行几个参数的监视和操作，甚至有时要求运行人员在几分钟内完成几十个操作动作，稍有贻误就容易造成重大事故。以一台300MW机组为例，它需要监视的项目在900～1100点左右，如此多的数据如果用常规仪表去监视和测量，无论是在设计还是在运行上都有相当大的困难，一方面将使控制盘的尺寸大幅度增加，另一方面会给运行人员的监盘造成极大困难，劳动强度大，更易造成误操作，直接威协机组的安全运行。为了改变这一状况，在国内外大型火力发电机组上都广泛采用计算机对生产过程进行监视和测量，该计算机系统一般称为数据采集系统(Data Acquisition System 简称DAS)，或者将其称为计算机安全监视系统、计算机信息处理系统、数据采集监视和处理系统等。 计算机数据采集系统，可采用小型机、单台微型机、或多台微型机构成。 一、小型计算机数据采集系统 以小型计算机构成的典型数据采集系统如图6-1所示。 小型计算机数据采集系统采用双总线式结构，即内存总线与I/O总线分开。系统中所有的过程变量经过程通道连接在I/O总线上，其中包括各种模拟量输入、开关量输入、脉冲量输入、模拟量输出、开关量输出等。在I/O总线上还挂有专用接口，用以连接其它计算机装置或系统。在I/O总线上挂有硬盘驱动器，用以存贮操作系统、各种文件及数据。磁盘由专门的文件管理系统进行管理。主要人机联系设备有：运行人员操作台、工程师操作台和程序员操作台，亦挂在I/O总线上。 由小型计算机构成的数据采集系统具有以下特点： （1）由于小型机一般设有专门的I/O总线和I/O处理机，所以它与外部或外围设备交换的信息可以由I/O处理机进行处理，这样就可以加快I/O处理的速度和提高外设与主机之间工作的并行程度。 （2）小型计算机具有较高的运算速度和处理能力，可以进行大量的、复杂的运算和数
空间数据采集的任务包括对地图数据、野外实测数据、空间定位数据、摄影测量与遥感图像、多媒体数据等进行采集。将现有的地图、外业观测成果、航空像片、遥感图片数据、文本资料等转换成GIS可以接受的数字形式 文字数据数据库入库之前进行验证、修改、编辑等处理，保证数据在内容和逻辑上的一致性 配置不同的设备和仪器：不同的数据来源要用到不同的设备和方法数据处理：几何纠正、图幅拼接、拓扑生成 2.简述GIS数据的内容。 1.地图数据：最常见的数据来源; 2.野外实测数据：指各种野外实验，实地测量所得数据，他们通过转换可直接进入空间数据库; 3.数遥感图像:遥感数据也是也是一个极其重要的信息源； 4.统计数据：许多部门和机构拥有不同领域的数据如人口、自然资源、国民经济等方面诸多统计数据； 5.共享数据：随着各种GIS专题图件的建立和各种GIS系统的建立直接获取的数字图像数据和属性数据； 6.多媒体数据、文本资料数据在GIS数据中也占有很重要的地位。3.简述常用的图形数据采集设备。 全站仪、遥感卫星、GPS、平板仪、手扶跟踪数字化仪、扫描仪、移动测绘系统。
平板测量：获取的是非数字化数据；全野外数字测图、空间GPS 定位系统；地图数字化是指根据现有纸质地图，通过手扶跟踪或扫描数字化的方法可在计算机上进行存储、处理和分析的数字化数据。摄影测量：利用摄影测量仪器对空间地理信息进行拍摄，从而得到有益的的空间数据；遥感图像：利用遥感卫星及遥感航空获取空间地理信息，经过处理分析得到空间数据。 5.简述地图数字化的目的及常见的地图数字化方法。 地图数字化的目的是为了让图形数据更好的在计算机中进行存贮、分析和输出。常见的地图数字化方法有手工数字化，数字化仪数字化，扫描跟踪数字化等。 6.简述地图数字化的流程。 首先用扫描仪对地图进行扫描处理获得栅格数据；然后利用GIS 软件对栅格数据进行转换使之成为矢量数据；最后对矢量数据进行编辑和处理。 7简述三种数字化方法及其操作过程。 1) 手工数字化 对地理实体进行编码；量取地理实体的坐标；录入坐标数据。手工栅格数据化：将图面划分为栅格单元矩阵，按地理实体的类别对栅格单元进行编码，然后依次读取代码值得数字化方法。 地图 栅格数据 扫描仪 GIS 软件 矢量数据 编辑处理 数据库
成都信息工程学院资源环境学院 《GIS原理》作业 章节第五章 空间数据采集与处理 姓名 学号 班级遥感科学与技术131
《GIS原理》作业 1、为什么说地图数据是GIS的重要数据源？ 答：地图是 GIS 的主要数据源,因为地图包含着丰富的内容，不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。地图数据主要通过对地图的跟踪数字化和扫描数字化获取目前各种类型的地图是重要的信息源。这不仅是因为地图的内容直观与丰富，而且是由于在地理信息系统诞生以前，地图是表示空间与非空间信息强有力的手段，从某种意义上说，一册完备的专题地图集是一个很好的人工操作地理信息系统。 2、简要说明空间数据采集的基本流程？在ArcGis桌面系统中，如何进行矢量数据采集？ 答：空间数据采集的基本流程 （1）数据源的选择 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； ③系统成本。 （2）确定采集方法的确定 （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。 （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。 在ArcGis桌面系统中进行矢量数据采集：在ArcGIS中，进行矢量数据采集，就是对地图等扫描的数据进行数字化的过程。 3、简要说明空间数据质量问题的来源？如何进行控制？ 答：空间数据质量问题的来源： ①空间现象自身存在的不稳定性：空间现象自身存在的不稳定性包括空间特征和过程在空间、专题和时间内容上的不确定性。 ②空间现象的表达：数据采集中的测量方法以及量测精度的选择等受到人类自身的认识和表达的影响，这对于数据的生成会出现误差。 ③空间数据处理中的误差：在空间数据处理过程中，容易产生的误差。（投影变换，地图数字化…) ④空间数据使用中的误差：在空间数据使用的过程中也会导致误差的出现，主要包括两个方面：一是对数据的解释过程，二是缺少文档。 空间数据质量控制常见的方法有： ①传统的手工方法 ②元数据方法 ③地理相关法