野外地形数据采集与数据处理
一、地形点的描述信息
测量的基本工作是测定点位，直接测定点的坐标确定点位，或通过测量水平角、竖直角、距离来确定点位。数字测图是通过计算机软件自动处理（自动识别、自动检索、自动连接、自动调用图式符号等），自动绘出所测的地形图。因此，对地形点必须同时给出点位信息及绘图信息。
数字测图中地形点的描述必须具备3类信息：
1.测点的三维坐标；
2.测点的属性，即地形点的特征信息；（地貌点还是地物点）
3.测点的连接关系。
其中，第一项是定位信息，后两项是绘图信息。
测点是要标明点号，点号在测图系统中是唯一的，根据它可以提取点位坐标。
二、地形编码
计算机是通过测点的属性信息来识别测点是哪一类特征点，用什么图式符号来表示，数字测图中是用编码来代替地物的名称和代表相应的图式符号以表明测点的属性信息。地形编码是一种人为的约定，是联系内业与外业的一种纽带。
我国一推出了关于地形图图式，地形图要素分类代码等国家标准：如《1：500 1：1000 1：2000地形图图式》，1：《5000 1：10000地
形图图式》，1：500 1：1000 1：2000地形图要素分类代码》，《国土基础信息数据分类与代码GB1804-93》等等。这些标准是我们制定地形编码的重要依据。
地形信息共分九大类，并依次细分为小类、一级和二级。分类代码由四位数字码组成：
X X X X
大类码小类码一级代码二级代码
在《国土基础信息数据分类与代码GB-13923-92》中，在上述编码基础上又扩充一位：识别位。
（一）、地形编码的原则
1.符合国标、图式分类，符合地形绘图的习惯；
2.力求简洁，便于操作和记忆，符合测量员的习惯；
3.便于计算机处理；
4.编码要有系统性、科学性和可扩充性。
（二）、常见编码方法
按照《1：500 1：1000 1：2000地形图图式》，地形要素分为十类：（1）测量控制点
（2）居民地
（3）共矿企业建筑物和公共设施
（4）独立地物
（5）道路及附属设施
（6）管线及垣栅
（7）水系及附属设施
（8）境界
（9）地貌与土质
（10）植被
常见编码
1.三位整数编码
2.四位整数编码
3.五位整数编码
4.六位整数编码
5.七位整数编码
6.八位整数编码
数据采集与处理技术 参考书目： 1．数据采集与处理技术马明建周长城西安交通大学出版社 2．数据采集技术沈兰荪中国科学技术大学出版社 3．高速数据采集系统的原理与应用沈兰荪人民邮电出版社 第一章绪论 数据采集技术(Data Acquisition)是信息科学的一个重要分支,它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控制等作业。在智能仪器、信号处理以及工业自动控制等领域，都存在着数据的测量与控制问题。将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度等模拟量（Analog Signal）转换为数字信号（Digital Signal）, 在收集到计算机并进一步予以显示、处理、传输与记录这一过程，即称为“数据采集”。相应的系统即为数据采集系统（Data Acquisition System,简称DAS）数据采集技术以在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、震动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广泛的应用。 1．1 数据采集的意义和任务 数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换为数字量后，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。 数据采集系统的任务：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，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，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，其中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。 数据采集系统的好坏，主要取决于精度和速度。 1．2 数据采集系统的基本功能 1.数据采集：采样周期
野外数据采集方法 野外数据采集包括两个阶段：控制测量、碎部点采集。控制测量的方法与传统的测图中的控制测量基本相似，但以导线测量为主的方式测定控制点位置。碎部点数据采集与传统的作业方法有较大的差别。这里主要介绍采用全站仪进行碎部点数据采集的两种方法。 一、测记法数据采集 碎部点的数据采集每作业组一般需要仪器观测员1人、绘草图领尺（镜）员1人、立尺（镜）员1~2人，其中绘草图领尺员是作业组的核心、指挥者。作业组的仪器配备：全站仪1台、电子手簿1台、通讯电缆1根、对讲机1副、单杆棱镜1~2个，皮尺1把。 数据采集之前，先将作业区的已知点成果输入电子手簿。绘草图领尺员了解测站周围地形、地物分布，并及时勾绘一份含主要地物、地貌的草图（也可在放大的旧图上勾绘），以便观测时标明所测碎部点的位置及点号。仪器观测员在测站点上架好仪器、连接电子手簿，并选定一已知点进行观测以便检查。之后可以进行碎部点的采集工作。采集碎部点时，观测员与立镜员或绘草图员之间要及时联络，以便使电子手簿上记录的点号和草图上标注的点号保持一致。绘草图员必须把所测点的属性标注在草图上，以供内业处理、图形编辑时用。草图的勾绘要遵循清晰、易读、相对位置准确、比例一致的原则。一个测站的所有碎部点测完之后，要找一个已知点重测进行检查。 二、电子平板数据采集 测图时作业人员一般配备：观测员1人、电子平板（便携机）操作员1人、立尺（镜）员1~2人。 进行碎部测图时，在测站点安置全站仪，输入测站信息：测站点号、后视点号及仪器高，然后以极坐标法为主，配合其它碎部点测量方法施测碎部点。例如电子平板测 绘系统中，常用的方法有极坐标法、坐标输入法，它们的数据输入 可以通过通信方式由全站仪直接传送到计算机，也可以采用设计友 好、清晰的图形界面对话框输入，如图6-31。 对于电子平板数字测图系统，数据采集与绘图同步进行，即 测即绘，所显即所测。 图6-31 碎部点测量输入对话框
数据信息采集与处理
基本内容：基于FFT的功率谱分析程序设计与应用 1.基本要求 1)对一个人为产生的信号进行采用FFT变换方法进行功率谱分析。 已知信号x(n)=80.0*COS(2*3.14*SF*n/FS) 式中： n=0,1,2 ……N-1 SF---信号频率 FS---采样频率 其FFT变换结果X(k)可用下面提供的FFT子程序求出，计算功率谱的公式为： W（k）=2(XR(k)2 +XI(k)2)/N 式中：k=0,1,2 ……N/2-1 XR(k)--- X(k)的实部 XI(k)--- X(k)的虚部 请用VB，VC或C++Builder编译器编程，或采用MATLAB计算，或采用高级语言调用MATLAB计算。处理结果为采用窗口显示时域波形和频域波形。 此信号的时域谱、频域谱、功率谱如下面图1~图3所示： 图1
图2 图3 其MATLAB代码为： FS=200; SF=10;
N=1024; n=0:N-1; t=n/FS; x=80.0*cos(2*3.14*SF*t); figure; plot(t，x); xlabel('t'); ylabel('y'); title('x=80.0*cos(2*3.14*SF*t)时域波形'); grid; y=fft(x,N); mag=abs(y); f=(0:length(y)-1)*FS/length(y);%进行对应的频率转换 figure; plot(f(1:N/2),mag(1:N/2));%做频谱图 xlabel('频率(Hz)'); ylabel('幅值'); title('x=80.0*cos(2*3.14*SF*t)幅频谱图N=1024'); grid; Py =2*(y.*conj(y))/N; %计算功率谱密度Py figure; plot(f(1:N/2),Py(1:N/2)); xlabel('频率(Hz)'); ylabel('功率谱密度'); title('x=80.0*cos(2*3.14*sf*t)功率谱密度'); grid; 2)对实验所采集的转子振动信号进行频谱分析
1数据的采集与处理 1.1数据的采集 施工监控中需对影响施工及控制精度的数据进行收集，主要包括环境参数和结构参数，前者又主要是指风速风向数据；后者主要指结构容重、弹模等数据。施工监控需进行收集的数据如表1-1所示。 1.1.2数据采集方法 基于港珠澳大桥特殊的地理位置，采用远程数据采集系统，与传统的数据采集系统相比，具有不受地理环境、气候、时间的影响等优势。而借助无线传输手段的远程数据采集系统，更具有工程造价和人力资源成本低，传输数据不受地域的影响，可靠性高，免维护等优点。远程无线数据采集系统的整体结构如图1-2所示。 1-2 远程无线数据采集系统组成结构图
1.2数据的处理与评估 在数据分析之前, 数据处理要能有效地从监测数据中寻找出异常值, 必须对监测数据进行可靠性检验, 剔除粗差的影响, 以保证监测数据的准确、可靠。我们拟采用的是最常用的μ检验法来判别系统误差; 用“3σ准则”剔除粗差; 采用了“五点二次中心平滑”法对观测数据进行平滑修正。同时, 在数据处理之后, 采用关联分析技术寻找某一测点的最佳关联点, (为保证系统评判的可靠性, 某一测点的关联点宜选用2 个以上)。我们选用3 个关联测点, 如果异常测值的关联测点有2 个以上发生异常, 且异常方向一致, 则认为测值异常是由结构变化引起, 否则, 认为异常是由监测系统异常引起。出现异常时, 经过判定, 自动提醒用户检查监测系统或者相应的结构(根据测点所在位置), 及时查明情况, 并采取一些必要的应急措施, 同时对测值做标注, 形成报表, 进行评估。 1.2.1系统误差的判别 判别原则: 异常值检验方法是建立在随机样本观测值遵从正态分布和小概率原理的基础之上的。根据观测值的正态分布特征性, 出现大偏差观测值的概率是很小的。当测值较少时, 在正常情况下, 根据小概率原理, 它们是不会出现的, 一旦出现则表明有异常值。依统计学原理: 偏差处于2 倍标准差或3 倍标准差范围内的数据为正常值, 之外的则判定为异常。事实上标准差σ多数情况下是求知的, 通常用样本值计算的标准差S 来替代。桥梁健康监测资料的数据量特别大, 一般都为大样本, 所以我们用μ检验。在分析中, 我们将所得的数据分成两组Y1 、Y2,并设()1211,1Y N u δ, ()2222,2Y N u δ择统计量为 : 'y y U -= (1) 式中12y y 、—两组样本的平均值: 21n 、n —两组样本的子样数: 21S S 、 —两组样本的方差。若 '2 a U U ≥ (2) 则存在系统误差。否则, 不存在系统误差。 1.2.2 粗差点的剔除 在观测次数充分多的前提下, 其测值的跳动特征描述如下式: ()112j j j j d y y y +-=-+ (3) 式中j y (j=1,2,3,4,……,n- 1)是一系列观测值。
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
数据处理地一般过程 数据处理一般包括收集数据、、和分析数据等过程.数据处理可以帮助我们更好地了解周围世界，对未知事物作出合理地推断和预测.文档来自于网络搜索 全面调查和是收集数据地两种方式，全面调查通过调查来收集数据，抽样调查通过调查来收集数据.文档来自于网络搜索 实际调查中常采用抽样调查地方法获取数据.用样本估计是统计地基本思想. 抽样调查具有花费少、省时地特点，还适用一些不宜使用全面调查地情况.采用抽样调查需要注意：①样本容量要适中，一般为总体地～；②抽取时要尽量使每一个个体都有相等地机会被抽到.这样抽取地样本才具有代表性和广泛性.才能使样本较好地反映总体地情况.文档来自于网络搜索 要考察地全体对象称为，组成总体地每一个考察对象称为，被抽取地那些个体组成一个，样本中个体地数目称为.文档来自于网络搜索 利用统计图表描述数据是统计分析地重要环节.四种统计图地各自特点： （）条形统计图：能清楚地表示出每个项目地具体数目； （）扇形统计图：能清楚地表示出各部分在全体中所占地百分比； （）折线统计图：能清楚地反映事物地变化情况； （）直方图：能清楚地表示出每组频数地大小. 扇形统计图表明地是部分在总体中所占地百分比，一般不能直接从图中得到具体数量，用圆代表地是总体，圆地大小与具体数量大小没有关系. 扇形圆心角该部分百分比×°文档来自于网络搜索 画扇形统计图地步骤：先调查收集数据，根据数据计算百分比，圆心角，画出扇形，标出百分比. 画直方图地一般步骤：⑴计算最大值与最小值地差⑵决定组距和组数⑶列频数分布表⑷画频数分布直方图(或频数折线图).文档来自于网络搜索 注意对以下概念地理解： ⑴组距：把所有数据分成若干组，每个小组地两个端点之间地距离（组内数据地取值范围）称为组距.⑵频数：对落在各个小组内地数据进行累计，得到各个小组内数据地个数叫做频数.⑶频数分布直方图⑷频数折线图文档来自于网络搜索 频数分布直方图是以小长方形地来反映数据落在各个小组内地频数地大小.小长方形地高是频数与地比值.在等距分组时，各小长方表地面积（频数）与高地比是常数（组距）.文档来自于网络搜索 熟悉以下各题： 调查收集数据地方式通常有和两种.当总体中个体数目较少时用地方式获得数据较好，当总体中个体数目较多时用地方式获得数据较好.但关于电视机寿命、火柴质量等具有破坏性地调查不宜采用，国家人口普查采用.文档来自于网络搜索
哈尔滨理工大学 研究生考试试卷 考试科目：数据采集与信号处理阅卷人： 专业： 姓名： 2013年06月21日
一、基本内容：基于FFT的功率谱分析程序设计与应用 1．基本要求 1）对一个人为产生的信号进行采用FFT变换方法进行功率谱分析。 已知信号x(n)=80.0*COS(2*3.14*SF*n/FS) 式中：n=0,1,2 ……N-1 SF---信号频率 FS---采样频率 其FFT变换结果X(k)可用下面提供的FFT子程序求出，计算功率谱的公式为： W（k）=2(XR(k)2 +XI(k)2)/N 式中：k=0,1,2 ……N/2-1 XR(k)--- X(k)的实部 XI(k)--- X(k)的虚部 请用VB,VC或C++Builder编译器编程，或采用MATLAB计算，或采用高级语言调用MATLAB计算。处理结果为采用窗口显示时域波形和频域波形。 此信号的时域谱，频域谱，功率谱如下图所示：
其MA TLAB代码为： FS=200; SF=10; N=1024; n=0:N-1; t=n/FS; x=80.0*cos(2*3.14*SF*t); subplot(221); plot(t,x); xlabel('t'); ylabel('y'); title('x=80.0*cos(2*3.14*SF*t)时域波形'); grid; y=fft(x,N); mag=abs(y); f=(0:length(y)-1)*FS/length(y);%进行对应的频率转换 subplot(222); plot(f(1:N/2),mag(1:N/2));%做频谱图 xlabel('频率(Hz)'); ylabel('幅值'); title('x=80.0*cos(2*3.14*SF*t)幅频谱图N=1024'); grid; Py =2*(y.*conj(y))/N; %计算功率谱密度Py subplot(223) plot(f(1:N/2),Py(1:N/2)); xlabel('频率(Hz)'); ylabel('功率谱密度'); title('x=80.0*cos(2*3.14*sf*t)功率谱密度'); grid;
第十章数据的收集、整理与描述1.数据处理的一般过程2. 数据处理一般包括收集数据、_____________、_______________和分析数据等过程.数据处理可以帮助我们更好地了解周围世界，对未知事物作出合理的推断和预测.3.全面调查和__________是收集数据的两种方式，全面调查通过调查________来收集数据，抽样调查通过调查_______来收集数据.4.实际调查中常采用抽样调查的方法获取数据.用样本估计_______是统计的基本思想.抽样调查具有花费少、省时的特点，还适用一些不宜使用全面调查的情况. 采用抽样调查需要注意：①样本容量要适中，一般为总体的5%～10%；②抽取时要尽量使每一个个体都有相等的机会被抽到.这样抽取的样本才具有代表性和广泛性.才能使样本较好地反映总体的情况.5.要考察的全体对象称为________，组成总体的每一个考察对象称为______，被抽取的那些个体组成一个________，样本中个体的数目称为_____________.6.利用统计图表描述数据是统计分析的重要环节. 四种统计图的各自特点：（1）条形统计图：能清楚地表示出每个项目的具体数目；（2）扇形统计图：能清楚地表示出各部分在全体中所占的百分比；（3）折线统计图：能清楚地反映事物的变化情况；（4）直方图：能清楚地表示出每组频数的大小.7.扇形统计图表明的是部分在总体中所占的百分比，一般不能直接从图中得到具体数量，、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
基于L a b V I E W 的数据采集与信号处理系统的设计 杜 娟1,邱晓晖1,赵 阳2,颜 伟2,缪 飞1 (1.南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京210003;2.南京师范大学电气与自动化工程学院,江苏南京210042) [摘要] 介绍了虚拟仪器领域中最具代表性的图形化编程开发平台L a b V I E W,并对基于L a b V I E W 编程环境实现数据采集进 行了研究,设计实现了一种基于L a b V I E W 8.5环境,以E M I 噪声分析仪为下位机的数据采集与信号处理系统的设计方法.该设 计方法主要实现了以R S 232为代表的串口通讯,数组转换及频谱分析等功能,结果表明应用该设计方法设计出的系统具有简 洁友好的人机界面,可直接在前面板上完成各种操作与观测.该设计方案较之目前大多数的设计方法相比有效地降低了程序的 运算量,节省了运算时间,成功实现了实时无差错的采集到由下位机发来的完整数据. [关键词] L a b V I E W,串口通讯,数组转换 [中图分类号]T M 461;T N 713+.7 [文献标识码]A [文章编号]1672-1292(2010)03-0007-04 D a t a A c q u i s i t i o n a n dS i g n a l P r o c e s s i n g S y s t e m B a s e do nL a b V I E W D u J u a n 1,Q i u X i a o h u i 1,Z h a o Y a n g 2,Y a n We i 2,Mi a o F e i 1 (1.C o l l e g e o f C o m m u n i c a t i o na n dI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ,N a n j i n g U n i v e r s i t y o f P o s t a n dC o m m u n i c a t i o n s ,N a n j i n g 210003,C h i n a ; 2.S c h o o l o f E l e c t r i c a l a n dA u t o m a t i o nE n g i n e e r i n g ,N a n j i n g N o r m a l U n i v e r s i t y ,N a n j i n g 210042,C h i n a )A b s t r a c t :L a b V I E W i s i n t r o d u c e di n t h i s p a p e r a s a k i n d o f m o s t r e p r e s e n t a t i v e g r a p h i c a l p r o g r a m m i n g p l a t f o r m s i n V i r - t u a l i n s t r u m e n t f i e l d ,a n dr e a l i z i n g d a t a a c q u i s i t i o n b a s e do n L a b V I E W p r o g r a m m i n g e n v i r o n m e n t i s s t u d i e d ,t h e n a d e - s i r e m e t h o d o f D a t a a c q u i s i t i o n a n dS i g n a l p r o c e s s i n g s y s t e m u s e dE M I n o i s e a n a l y z e r a s t h en e x t b i t m a c h i n e b a s e d o n l a b v i e w 8.5i s i n t r o d u c e d .T h es y s t e m r e a l i z e dR S 232s e r i a l c o m m u n i c a t i o n ,a r r a yc o n v e r s i o na n ds p e c t r a l a n a l y s i s f u n c t i o n s .T h e r e s u l t s h o w s t h a t t h e s y s t e m d e s i g n e d b y t h i s m e t h o d h a s a s i m p l e a n df r i e n d l y i n t e r f a c e ,a n d t h a t u s e r s c a n d o e v e r y o p e r a t i o na n do b s e r v a t i o n i n t h e f r o n t p a n e l d i r e c t l y .T h i s s c h e m e r e d u c e s t h e c a l c u l a t i o n p r o c e d u r e e f f e c - t i v e l y a n d s a v e t i m e ,a c h i e v e s t h e r e a l -t i m e a n d e r r o r -f r e e c o l l e c t e d t h e d a t a i n t e g r i t i l y . K e yw o r d s :l a b v i e w ,s e r i a l c o m m u n i c a t i o n ,a r r a y c o n v e r s i o n 收稿日期:2010-06-02. 基金项目:中国博士后基金(20080431126)、毫米波国家重点实验室开放基金(K 200903)、江苏省博士后基金(0702033B )、江苏省自然科 学基金(B K 2008429). 通讯联系人:邱晓晖,博士,副教授,研究方向:现代信号处理.E -m a i l :q i u x h @n j u p t .e d u .c n L a b V I E W (L a b o r a t o r y V i r t u a l I n s t r u m e n t E n g i n e e r i n g W o r k b e n c h )是基于图形编译G (G r a p h i c s )语言的虚拟仪器软件开发平台,具有数据采集、数据分析、信号发生、信号处理、输入输出控制等功能,是公认的标准数据采集和仪器控制软件.在L a b v i e w 环境下开发的应用程序称为V I (V i r t u a l I n s t r u m e n t ).一个完整的L a b V I E W 程序主要由前面板、程序框图和图标/连接端口3部分组成[1],前面板是交互式图形化用户界面,用于设置输入数值和观察输出量;程序框图是定义V I 功能的图形化源代码,包括前面板上没有但编程必须有的对象,如函数、结构和连线等,利用图形语言对前面板的控制量和指示量进行控制;图标/连接端口是用于把程序定义成一个子程序,以便在其他程序中加以调用.L a b V I E W 中自带450多个内置函数,专门用于从采集到的数据中挖掘有用的信息,用于分析测量数据及处理信号. 1 系统硬件结构部分 传导电磁干扰综合测量与分析系统可以对被测设备进行噪声诊断与抑制,包括硬件部分和软件部分[2,3].硬件部分的原理图如图1所示.系统硬件又分为模拟部分和数字部分,模拟部分由中心控制模块、第10卷第3期2010年9月 南京师范大学学报(工程技术版)J O U R N A LO FN A N J I N GN O R M A LU N I V E R S I T Y (E N G I N E E R I N GA N DT E C H N O L O G YE D I T I O N ) V o l .10N o .3S e p t ,2010
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？
实验三全站仪数字测图外业数据采集指导书 一、实验目的与要求 1．掌握用GTS-102N全站仪进行数字测图外业数据采集的作业方法。 2．会使用数字测图系统软件进行数据传输。（如CASS7.0）。 二、实验内容 1．全站仪地面数字测图外业数据采集。 2．全站仪数字化测图的数据传输。 三、实验步骤简要 数字化测图根据所使用设备的不同，可采用两种方式实现：草图法和电子平板法。电子平板法由于笔记本电脑价格较贵，电池连续使用短，数字测图成本高，固实际中多采用草图法。 1．草图法数字测图的流程：外业使用全站仪测量碎部点三维坐标的同时，领图员绘制碎部点构成的地物形状和类型并记录下碎部点点号(必须与全站仪自动记录的点号一致)。 内业将全站仪或电子手簿记录的碎部点三维坐标，通过CASS传输到计算机、转换成CASS 坐标格式文件并展点，根据野外绘制的草图在CASS中绘制地物。如图1所示。 图1草图法数字测图的流程 2．全站仪野外数据采集步骤 ①置仪：在控制点上安置全站仪，检查中心连接螺旋是否旋紧，对中、整平、量取仪器高、开机。 ②创建文件：在全站仪Menu中，选择“数据采集”进入“选择一个文件”，输入一个文件名后确定，即完成文件创建工作，此时仪器将自动生成两个同名文件，一个用来保存采集到的测量数据，一个用来保存采集到的坐标数据。 ③输入测站点：输入一个文件名，回车后即进入数据采集之输入数据窗口，按提示输入测站点点号及标识符、坐标、仪高，后视点点号及标识符、坐标、镜高，仪器瞄准后视点，进行定向。 ④测量碎部点坐标：仪器定向后，即可进入“测量”状态，输入所测碎部点点号、编码、镜高后，精确瞄准竖立在碎部点上的反光镜，按“坐标”键，仪器即测量出棱镜点的坐标，并将测量结果保存到前面输入的坐标文件中，同时将碎部点点号自动加1返回测量状态。再输入编码、镜高，瞄准第2个碎部点上的反光镜，按“坐标”键，仪器又测量出第2个棱镜点的坐标，并将测量结果保存到前面的坐标文件中。按此方法，可以测量并保存其后所测碎
第三章:模拟多路开关 1.作用：将多路被测信号分别传送到A/D 转换器进行转换。 类型：机电式用于大电流、低速切换；电子式：用于小电流、高速切换。 （1）双极型晶体管开关电路如图： 工作原理：设选择第1路模拟信号。 则令通道控制信号U C1= 0，晶体管T1′截止集电极为高电平，晶体管T1导通，输入信号电压U i1被选 中。 优点：开关切换速度快，导通电阻小，可两个方向传送信号。 缺点：为分立元件，需专门的电平转换电路驱动，使用不方便。 （2）结型场效应晶体管开关 工作原理：则令通道控制信号U C1=1，则开关控制管T1′导通，集电极为低电平，场效应管T 1导通，U O =U i1。 当U C1 =0时， T1′截止，T 1也截止，第1路输入信号被切断。 优点：开关切换速度快，导通电阻小，可两个方向传送 信号。 缺点：为分立元件，需专门的电平转换电路驱动，使用不方便。 （3）绝缘栅场效应管开关 优点：开关切换速度快，导通电阻小，且随信号电压 变化波动小；易于和驱动电路集成。 缺点：衬底要有保护电压。 （5）集成电路开关 工作原理：设选择第1路输入信号，则计算机输出一个4位二进制码，把计数器置成0001状态，经四 — 十六线译码器后，第1根线输出高电平，场 效应管T 1导通， U O = U i1 ，选中第1路信号。如果要连续选通第1路到第3路的信号，可以在计数器 加入计数脉冲，每加入一次脉冲，计数器加1，状 态依次变为 0001，0010，0011。 2. 多路开关的主要指标:导通电阻；开关接通电流、开关断开时的泄漏电流、开关断开时，开关对地电容、开关断开时，输出端对地电容。 3. 多路开关集成芯片 AD7510，芯片中无译码器，四个通道开关都有各自的控制端每一个开关可
野外数据采集 数字测图作业通常分为野外数据采集和内业数据处理编辑两大部分。野外数据采集通常利用全站仪或RTK GPS接收机等测量仪器在野外直接测定地形特征点的位置，并记录地物的连接关系及其属性，为内业成图提供必要的信息，它是数字测图的基础工作，直接决定成图质量与效率。 数据编码 野外数据采集仅仅采集碎部点的位置(点的坐标信息)是不能满足计算机自动成图要求的，还必须将地物点的连接关系和地物诚性信息(地物类别)记录下来。通常是用按一定规则构成的符号串来表示地物属性和连接关系等信息，这种有一定规则的符号串称为数据编码。数据编码的基本内容包括：地物要素编码(或称地物特征码、地物属性码、地物代码)、连接关系码(或连接点号、连接序号、连接线型)、面状地物填充码等。 一、国家标准地形要索分类与编码 按照《1：500 1：1OOO 1：2000外业数字测图规程》(GB/T 14912—2005)的规定，野外数据采集编码的总形式为：地形码+信息码。地形码是表示地形图形要素的代码。 在《基础地理信息要素分类与代码》(GB/T 13923—2006)和《城市基础地理信息系统技术规范》(CJJ100—2004)中对比例尺为1 ： 500、1 ： 1000、1 ： 2 000的代码位数的规定是6位十进制数字码，分别为按数字顺序排列的大类、中类、小类和子类码，具体代码结构如图8-16所示。左起第一位为大类码；第二位为中类码，是在大类基础上细分形成的要素码；第三、第四位为小类码，是在中类基础上细分形成的要素码；第五、第六位为子类码，是在小类基础上细分形成的要素码。代码的每一位均用0?9表示，例如对于大类：1为定位基础(含测量控制点和数学基础)；2为水系；3为居民地及设施；4为交通；5为管线；6为境界与政区；7为地貌；8为植被与土质。表8-1为8个大类中大比例尺成图中基础地理信息要素部分代码的示例。 图8-16 碎部点编码规则 表8-1 1：500、1：1000、1：2000基础地理信息要素部分代码
数据采集和数据预处理 3.2.1 数据采集 数据采集功能主要用于实现对DSM分析研究中所需的电力供需、相关政策法规等原始数据、信息的多种途径采集。数据采集为使用者提供定时数据采集、随机采集、终端主动上报数据等多种数据采集模式，支持手工输入、电子表格自动导入等多种导入方式，且能够对所采集的数据进行维护，包括添加、修改、删除等，并能进行自动定期备份。在需求侧管理专业化采集中，` 采集的数据根据结构特点，可以分为结构化数据和非结构化数据，其中，结构化数据包括生产报表、经营报表等具有关系特征的数据；非结构化数据，主要包括互联网网页（ HTML）、格式文档（ Word、PDF）、文本文件（Text）等文字性资料。这些数据目前可以通过关系数据库和专用的数据挖掘软件进行挖掘采集。特别是非结构化数据，如DSM相关的经济动态、政策法规、行业动态、企业动态等信息对DSM分析研究十分重要，综合运用定点采集、元搜索、主题搜索等搜索技术，对互联网和企业内网等数据源中符合要求的信息资料进行搜集，保证有价值信息发现和提供的及时性和有效性。DSM信息数据采集系统中数据采集类型如图２所示。在数据采集模块中，针对不同的数据源，设计针对性的采集模块，分别进行采集工作，主要有网络信息采集模块、关系数据库信息采集模块、文件系统资源采集模块和其他信息源数据的采集模块。 （1）网络信息采集模块。网络信息采集模块的主要功能是实时监控和采集目标网站的内容，对采集到的信息进行过滤和自动分类处理，对目标网站的信息进行实时监控，并把最新的网页及时采集到本地，形成目标站点网页的全部信息集合，完整记录每个网页的详细信息，包括网页名称、大小、日期、标题、文字内容及网页中的图片和表格信息等。 （2）关系数据库采集模块。该模块可以实现搜索引擎数据库与关系型数据库（包括Oracle、Sybase、DB2、SQL Server、MySQL等）之间的数据迁移、数据共享以及两者之间的双向数据迁移。可按照预设任务进行自动化的信息采集处理。 （ 3）文件系统资源采集模块。该模块可以实现对文件系统中各种文件资源（包括网页、XML文件、电子邮件、Office文件、PDF文件、图片、音视频多媒体文件、图表、公文、研究报告等）进行批量处理和信息抽取。 （ 4）其他信息源数据的采集。根据数据源接入方式，利用相应的采集工具进行信息获取、过滤等。 3.2.2 数据预处理 数据预处理的本质属于数据的“深度采集”，是信息数据的智能分析处理。利用网页内容分析、自动分类、自动聚类、自动排重、自动摘要/主题词抽取等智能化处理技术，对采集到的海量数据信息进行挖掘整合，最终按照统一规范的组织形式存储到DSM数据仓库，供图1 系统体系结构分析研究使用。数据预处理的工作质量很大程度上决定最终服务数据的质量，是DSM类项目（如，DSM项目全过程管理、有序用电方案评价等）深度分析的重要基础。在数据智能分析处理中，主要包括：1）自动分类，用于对采集内容的自动分类；2）自动摘要，用于对采集内容的自动摘要；3）自动排重，用于对采集内容的重复性判定。 ************************************** 电力数据采集与传输是电力系统分析和处理的一个重要环节。从采集被测点的各种信息，如母线电压，线路电压、电流、有功、无功，变压器的分接头位置，线路上的断路器、隔离开关及其它设备状态、报警、总有功功率、事件顺序等，对电力系统运行管理具有重要作用[ 1]。********************************** 电力信息的数据采集与集成 电力作为传统[业，其下属分系统众多，因而数据的种类也相当繁杂。数据类型包括工程
《数据采集与信号处理》课程标准 课程名称：数据采集与信号处理 学分：4 计划学时：72 适用专业：光伏应用技术 1．前言 1.1课程性质 《数据采集与信号处理》课程是光伏应用技术专业的专业拓展课程。通过全面介绍数字信号处理的基本概念的基础上，侧重于各种基本概念、基本原理的讲授，并注重基本分析方法和算法的实现。要求学生通过本课程的学习，在了解基本概念的基础上，切实掌握一些常用的数字信号处理算法，为实际应用打好基础。。 它要以《电子线路分析与设计》、《C语言程序设计》、《电路分析基础》等课程的学习为基础，也为进一步学习《光伏控制器设计与制作》打下基础。 1.2设计思路 本课程在全面介绍数字信号处理的基本概念的基础上，侧重于各种基本概念、基本原理的讲授，并注重基本分析方法和算法的实现。要求学生通过本课程的学习，在了解基本概念的基础上，切实掌握一些常用的数字信号处理算法，为实际应用打好基础。 按照“工学结合、工学交替”的改革思路，以解决实际问题为中心，培养学生采集各类传感器数据并加以处理的能力。使学生能够进一步应用传感器解决工程测控系统中的具体问题。 要求理解不同传感器的工作原理，常用的测量电路；能够对常用传感器的性能参数与主要技术指标进行校正与标定。掌握传感器的工程应用方法，并能正确处理检测数据。了解传感器技术发展前沿状况，培养学生科学素养，提高学生分析解决问题的能力。 通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力；与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。 总参考课时为72学时，参考学分为4学分。 2．课程目标 （一）总体目标 通过项目式教学，加强学生实践技能的培养，提高学生使用各类传感器的能力。使
一．填空： 1.采集模拟量，转化成数字量，由计算机进行存储、处理、打印的过程称为 数据采集 。 2.按处理方式的不同，数据处理可分为 实时（在线）处理 和 事后（脱机）处理 两种类型。 3.按处理性质的不同，数据处理可分为 预处理 和 二次处理 两种类型。 4.评价数据采集系统性能优劣的标准有 采样精库 和 采样速度 。 5.模拟信号数字化包括 采样 、 量化 和 编码 三个过程。 6.采样时，若采样的点数过多，会导致占用大量的计算机 内存 。 7.为了保证采样信号不失真，采样频率不能低于模拟信号最高频率的 两 倍。 8.采样过程可以看作为 脉冲 调制过程。 9.当采样脉冲序列是方波脉冲时，采样称为 自然采样 。 10.当采样脉冲序列是冲激序列时，采样称为 冲激采样 。 11.采样信号频谱是模拟信号频谱的 无穷多 次搬移。 12.采样定理在 c f s T 12 时是不适用的。 13.奈奎斯特频率是指采样频率的最 小 值。 14.奈奎斯特间隔是指采样周期的最 大 值。 15.当采样频率不满足采样定理时，会发生 频混 现象，造成失真。 16.对于频域衰减较快的信号，可以用 提高采样频率 的方法解决频混的问题。 17.对于频域衰减较慢的信号，可以用 削除频混滤波器 的方法解决频混的问题。 18.采样技术分为常规采样、 间歇采样 、 变频采样 和 下采样 四种。 19.采样控制方式分为 无条件采样 、中断方式、 查询方式 和 DMA 方式 四种
20.A/D 转换器的量化方法可分为“只舍不入”和 “有舍有入” 两种。 21.量阶等于常数的量化方法称为 均匀量化 。 22.量阶不等于常数的量化方法称为 非均匀量化 。 23.“只舍不入”量化时，量化误差只能是 正 误差，可以取q ~0之间的任意值。 24.“有舍有入”量化时，量化误差可以取2 ~2q q 之间的任意值。 25.A/D 转换器的位数越多，量化误差越 小 。 26.十进制数327对应的BCD 码是 001100100111 。 27.自然二进制代码10111010对应的格雷码是 11100111 。 28.格雷码11001010对应的自然二进制码是 10001100 。 29.自然二进制码01100111对应的折叠码是 10011000 。 二．单项选择 1.连续的模拟信号转换成离散的数字信号，需要经过几个断续过程（ A ）。 A)2 B)3 C)4 D)1 2.模拟信号数字化时，不需要的环节是（ C ）。 A)采样 B)量化 C)检波 D)编码 3. 采样时，若s T 取的过大，将会发生模拟信号中高频成分被叠加到低频成分上的现象，称为（ C ）。 A)失真 B)误码 C)频混 D)失调 4. 采样时，若采样过程不连续进行，而是时断时续，这种采样方法称为（ B ）。 A)常规采样 B)间歇采样 C)平顶采样 D)冲激采样 5. 下列四种采样技术中，需要存储容量最大的是（ A ）。 A)常规采样 B)间歇采样 C)变频采样 D)下采样