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浅谈EPS在地理国情数据处理中的应用.doc

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浅谈 EPS 地理 国情 数据处理 中的 应用
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龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目: 浅谈 EPS 在地理国情数据处理中的应用 资源工程学院浅谈 EPS 在地理国情数据处理中的应用【摘要】地理国情是反映国家政治、文化、自然等方面的国情信息。地理国情的重要性使其在地理国情普查中应用的软件平台要求非常高。本文通过不同软件间的对比,综合分析 EPS 与 CASS 软件的优缺点,并结合福州市晋安区地理国情普查实例,阐明 EPS 软件在地理国情普查项目中具有明显优势。【关键词】地理国情;EPS ;普查;影像处理;工程实例目录1. 引言 .................................................................................11.1 地理国情普查背景 ..................................................................11.2 地理国情普查的内容 ................................................................11.3 地理国情监测国内外现状 ............................................................11.4 课题研究的内容 ....................................................................12. EPS 简介 .............................................................................22.1 EPS软件技术 ......................................................................22.2 EPS功能特点 ......................................................................22.3 EPS与 CASS比较分析 ...............................................................23. 普查数据处理 .........................................................................33.1内业影像解译 ......................................................................33.2外业调绘核查 ......................................................................33.3内业数据汇总 ......................................................................34. 福州实例验证 .........................................................................44.1工程概述 ..........................................................................44.2内业解译 ..........................................................................44.2.1新建工程基础数据 ..............................................................44.2.2添加工程辅助数据 ..............................................................54.2.3遥感影像识别、判读 ............................................................64.3外业调绘核查 ......................................................................94.4内业数据汇总 ......................................................................94.3.1内业数据修整 ..................................................................94.4.2数据质量检测 .................................................................104.4.3数据接边汇总 .................................................................115. 结束语 ..............................................................................115.1总结 .............................................................................115.2展望 .............................................................................11致谢 ...................................................................................12参考文献 ...............................................................................1311. 引言1.1 地理国情普查背景在科学技术迅猛发展的时代,当前与今后一个时期,我国将处在工业化、城镇化进程迅猛发展的时期,也是地表自然和人文地理信息快速变化的时期。为了满足各个领域的信息化建设对地理信息的需求,测绘部门在新时期的工作就是开展地理国情监测,对测绘服务的需求、要求将会越来越高,各个行业的信息化建设对地理信息的现实需求也会更加迫切。地理国情监测是综合利用全球导航卫星系统(GNSS) 、航空航天遥感技术( RS) 、地理信息系统技术(GIS )等现代测绘技术,综合各时期测绘成果档案,对地形、水系、湿地、冰川、沙漠、地表形态、地表覆盖、道路、城镇等要素进行动态和定量化、空间化的监测,并统计分析其变化量、变化频率、分布特征、地域差异、变化趋势等,形成反映各类资源、环境、生态、经济要素的空间分布及其发展变化规律的监测数据、地图图形和研究报告等,从地理空间的角度客观、综合地展示国情国力[1]。 国情,是一个国家的社会性质、政治、经济、文化等方面的基本情况和特点,也特指一个国家某一时期的基本情况和特点 [2]。地理国情主要是指地表自然和人文地理要素的空间分布、特征及其相互关系,是基本国情的重要组成部分 [3]。开展地理国情监测的首要任务是开展全国地理国情普查。2013 年国务院下发了《国务院关于开展第一次全国地理国情普查的通知》 ,决定于 2015 年完成第一次全国地理国情普查工作。 1.2 地理国情普查的内容全国第一次地理国情普查内容主要包括:开展地表自然要素普查,综合各时期档案和调查成果,查清地形、地表覆盖、水系、荒漠、植被等的类别、位置、范围、面积及其空间分布现状;开展人文地理要素普查,综合各时期档案与调查成果,统计地理单元、居民地与设施、道路交通网络等的类别、位置、范围及其空间分布现状。1.3 地理国情监测国内外现状当前,科学技术不断发展,信息化建设不断加大,为了满足各行各业对地理信息的需求,国际上许多国家和地区开展了相关的地理环境动态监测工作,尤其是国外主要发达国家和地区在地理国情监测方面的重要举措、举措和计划,为我国地理国情监测相关工作的展开提供了可借鉴的经验,同时也体现了开展地理国情监测工作的必要性 [4]。国内,地理信息与其他专业信息不断发展,使得我国测绘成果使用的越来越广泛,也使得我国开展了相关的地理环境动态监测工作,如形变监测、地壳运动监测等多项试验性工作,但由于我国在认识上、技术上、体制上等的局限性,地理国情监测还没有得到更加广泛、全面、深入的开展。国外,各发达国家的政府部门、科研机构都先后实施地理国情监测,并取得了较为丰富的经验。美国地质测量局(USGS)启动了地理分析与监测计划。经过多年的努力,美国在监测地理国情领域取得了重大的成就,并且使得 USGS 成为世界地理监测分析和信息发布的权威机构。日本地理信息局(GSI)开展灾害监测工作,如火山、地震、海啸等运动的监测,为灾害预警和应急工作提供密切相关的信息。还有其他国家和地区也相应的开展了地理国情监测监测工作。1.4 课题研究的内容本论文通过 EPS与 CASS的对比,综合分析 EPS 与 CASS 软件的优缺点,并结合福州普查工程实例简单的阐述了 EPS软件在福州地区地理国情普查中相对于其他软件的优势。在地理国情普查过程中,EPS软件不断适应改进,使得 EPS软件的更加的突出。运用 EPS软件进行内业识别、判读与业实地调绘核查,可方便快捷的获取地理国情信息,降低人力物力的投入、提高工作效率和成果质量,得到最终实时有效的地理国情数据成果。22. EPS 简介2.1 EPS 软件技术EPS2008 地理信息工作站是北京清华山维新技术开发有限公司研发的面向测绘、基础地理信息系统生产的软件系统。该软件在地理信息系统应用的角度构建数据模型,综合 CAD 技术与 GIS 技术,以数据库为核心,将图形和属性关联为一体,从根本上推动测绘成果信息建设 [5]。EPS 软件平台采用全新架构,能够用一个平台较系统的解决测量外业、内业、入库等一系列测绘问题,最大限度的简化生产过程,提高生产效率。EPS 支持 4D 产品融合、支持跨专业组合应用,支持多元海量数据集成管理,支持跨平台数据库更新维护 [6]。EPS2008 地理信息工作站基础平台具有可包容海量数据的四级组织架构(数据空间 Data Space、数据集群 Data Group、数据专题 Data Source、数据实体 Data Body) ,使得不同种类、不同数学基础、不同尺度的数据通过工作空间无缝集成,可方便实现动态投影、叠加显示、叠加打印以及交互操作。目前所有的地理要素全部用骨架线+属性的描述方式表示,完全满足 GIS 建库和应用的需求 [7]。2.2 EPS 软件的功能特点人性化设计:采用动态实时存盘技术,避免数据损失。提供数据监理、拓扑构面等批量处理功能。 支持跨服务器、跨区域数据集成.支持编码符号自定义以适应不同地区的要求。二次开发环境:支持二次开发,并能够共享二次开发成果。2.3 EPS 与 CASS 比较分析在全国第一次地理国情普查项目中,最终的地理国情普查成果数据是用 ArcGIS 软件完成的,但由于在处理地理国情数据过程中经常涉及到点、线、面之间的转换问题,而用 ArcGIS 软件来完成这些工作较显得比较繁琐,因此在地理国情普查成果数据入库之前,我们选择一种过渡软件来完成数据入库之前的工作。目前,地理国情普查项目中使用较为普遍的过渡软件有 CASS 与 EPS 地理信息工作站。虽然两种软件平台各具特色,但从普查项目的使用过程及 EPS 与 CASS 的对比分析来看,EPS 地理信息工作站更适用于地理国情普查项目。人性化设计:相对于 CASS 软件需要人工的进行手动存盘,EPS 软件设计更具有人性化,EPS 采用动态实时存盘技术,具有自动保存功能,避免了软件因意外事故(如系统故障、突然断电等情况)而关闭所引起的不必要损失。批量处理模块:EPS 软件具有强大数据监理模块,其中就有空间拓扑分析的监理,能在短时间内对结构复杂且数据量大的数据进行批量化的拓扑分析处理与修复,并且还能够保证数据拓扑关系的完整性。而 CASS 虽然具有拓扑分析功能,但是比较简单,无法完全满足地理国情数据复杂的拓扑关系分析功能。图幅接边:在 CASS 中进行图幅接边时,需要不断重复打开文件和插块的操作,工作量繁重。而EPS 只需进行一次加载工程文件,就可将文件以块的形式参考到当前文件中。可以在工作空间中通过控制开关随时切换当前文件对其进行编辑。另外可以通过图幅合并命令将接边图的面或线进行批量操作,使之拼接成一体。跨平台数据转换无损化:EPS 独有的“信息映射机制” (国家自然科学基金支持项目) ,不仅实现对象级自由映射,更能实现对象内部任何细节信息无需编程即可直接映像到目标系统,无缝接轨,无损转换,可与国内外常用数据格式双向转换 [8]。系统可以将数据转换成二调要求的交换格式,例:*.VCT,或其他格式*.SHP 等,对 MapInfo、Autocad、Arc/Info、Microstation、MapGIS 等各种流行系统的数据格式非常熟悉,可以实现对 shp、dwg、dgn、mid/mif 以及国家标准 vct 格式等多格式数据的快速转换、纠正调整。3二次开发功能:南方 CASS 是基于 AutoCAD 平台开发出来的系统软件,如果要对 CASS 软件进行二次开发,就相当于对 CAD 平台软件进行二次开发,这样就显得 CASS 的二次开发过程较为繁琐。而 EPS 具有独特的二次开发脚本语言。EPS 脚本语言以 VBScript 与 JScript 为标准,全面支持VC++、VBScript、 JavaScript 语言二次开发。用户在 EPS 脚本编辑器中进行脚本编辑时,可利用其目录树快速构建自己的作业流程和欲增加的功能,不需要再重新定义,可以直接使用。操作熟练度:南方 CASS 的普及范围广且用户接触多,使用熟练度强,而 EPS 的用户使用率低于CASS 软件,普及范围不够广泛,故在用户操作 EPS 时稍嫌不便。 3. 普查数据处理3.1 内业影像解译遥感影像识别、判读有两方面的内容:一是地表覆盖分类,二是地理国情要素提取。对高分辨率遥感影像进行地表覆盖分类时,先大致浏览影像,明确哪些易于识别、哪些难以判读;再根据有关的指标对影像进行解译,先易后难,直至解译完成。初步完成解译后对各个类别进行标记,易于识别的类别直接标注,对于那些难以判读的类别可询问经验丰富者或进行特别标记,以便外业普查时能重点调绘核查。类似地地理国情要素的提取也是先难后易,重点标记,略有差别的地方在于国情要素信息的采集工作。由于采集要素信息的工作较为繁重,因此可借助其他数据资料进行初步的国情要素信息采集,减少外业调绘核查时的工作量。进行地理国情要素提取,以处理后的遥感影像为基础,参考其他数据资料,直接对其进行影像解译、标绘,从中统一的提取相同的要素实体与属性,并进行数据重构、分类代码转换等处理,生成地理国情普查基础数据。在进行地理国情信息数据的属性填写有时因为政策的变更,需要及时更正,但是这种更改时的数量又是巨大的,而且比较繁琐困难,此时就可以使用 EPS软件制定的批量更改功能进行批量修改,减少修改的工作量,提高工作效率。3.2 外业调绘核查外业调绘核查是明确内业中无法准确识别、判读的要素信息、采集国情要素信息、采集外业调绘核查轨迹数据以及进行质检的工作。为了降低人力物力的投入以及保证作业人员的安全,在进行外业工作之前,需根据外业的任务量进行详细的事先规划。准备纸质普查工作底图,用以实地记录与修改;准备轨迹仪,用于采集外业调绘核查轨迹数据;准备平板,用于进行质检工作;照相机或者手机,用以采集遥感解译样本数据集的地面照片数据;事先规划调绘核查路线,减少临时查找路线浪费时间,避免调查时走回头路线提供工作。实施外业调绘核查,开启轨迹仪设置或是平板定位设置,记录外业工作轨迹,同时开展地理国情数据的采集工作。沿途观察周边环境特征,实地调查影像上难以确定的图斑,确定其属性、范围、界线,核查内业判读图斑的正确性,实地调绘地理国情要素,明确其属性、范围、要素关系,并根据实际情况在纸质普查工作底图中进行修改和增删。3.3 内业数据汇总对外业调绘核查情况进行整理,收集外业调绘核查轨迹数据、纸质普查工作底图手稿以及遥感解译样本数据集的地面照片数据。参照整理好的外业实地调绘核查成果,对各地理国情数据层进行修改、编辑,并与相邻图幅进行接边处理,修整后使用 EPS 软件一键构面功能进行数据构面处理,然后进行数据合理性理检测,完善数据监理出来的错误信息(如遗漏标注、重复构面等) ,重复监理修改过程直至生成数据质量合格地理国情普查成果数据。内业数据处理时,可以运用一些小技巧,如在处理数据之前可以打开一些捕捉工具,或者使用快4捷键,使用这些小技巧能避免悬挂线等错误的出现,减少修改工作量,提高数据成果的质量与工作的效率。4. 福州实例验证4.1 工程概述实例验证采用福州市晋安区地带进行的地理国情普查,此处城市郊区地带,交通发达,居民住宅区多,森林覆盖率少,地理国情信息基础数据丰富。地理国情普查相关仪器和数据材料:0.5m 分辨率的彩色遥感影像图、0.2m 分辨率的彩色遥感影像图、道路数据、城镇地形图、区域水文资料、医院等级数据、城乡居委会代码数据、望远镜、EPS软件、轨迹仪、平板电脑等。由于相关的地理国情信息基础数据较为丰富,因此可先借助各类辅助数据资料(如城镇地形图、城乡居委会代码、医院等级数据等)进行地表覆盖分类及地理国情要素进行初步处理,再进行精细地内业解译,接着通过外业补调的方式将内业无法判定的、需调查的国情要素进行整改,然后进行数据接边与质量检查,进一步完善后将得到地理国情普查成果数据汇总入库。4.2 内业解译4.2.1 新建工程基础数据DOM 数据是外业调查和内业处理的基础依据。在地理国情普查中,我们是以遥感影像为解译样本数据的。因此在进行遥感影像数据判读、解译处理时,应先添加高分辨率遥感影像图基础数据。由于 TIF 格式的遥感影像图打开时花费时间长,因此要先将 TIF 格式影像图转换为 EMG 格式。然后打开转换后的 EMG 遥感影像进行内业解译。对遥感影像进行识别、判读时,影像是处在正确的坐标位置上进行的,也就是说,遥感影像图的图幅号应与当前窗口图幅号相同。因此添加的遥感影像是否在其正确图幅号位置上就显得至关重要。单击显示分幅格网→单击显示图幅号。对比遥感影像的图幅号是否与当前窗口处的图幅号相对应,若图幅号是对应的,则遥感影像在其正确位置,不需校正,否则对影像图进行校正。如图 4-1如图 4-1 所示,此时遥感影像的图幅号为 G50G045086,而当前窗口的图幅号是 G50G045038,显而易见两个图幅号不相同,即表示遥感影像不在其正确的坐标位置上,因此要进行影像校正。如图 4-25图 4-1 遥感影像添加图 4-2 遥感影像校正4.2.2 添加工程辅助数据在地理国情普查中,若作业区有较丰富的辅助信息资料,则可通过辅助数据资料与遥感影像相结合的方式,增加内业遥感影像解译的效率及正确性。如图 4-3为添加的城镇地形图数据资料。6图 4-3 辅助资料添加4.2.3 遥感影像识别、判读内业的遥感影像解译的内容有两个方面:一是地表覆盖分类,二是地理国情要素提取。进行地表覆盖分类时以地理特征为依据,沿着各类实体的地理特征的范围界线进行解译,直至遥感影像解译完成。如图 4-4图 4-4 地表覆盖解译7遥感影像全面解译后应在分割与分类的基础上对对象进行行数据 LCA 构面。由于地理覆盖解译是以地理特征为依据的,所以在数据库中会有不同属性的实体图斑。将每个不同的图斑(如田地、树林、公路、河流、建筑等)以不同的符号不同的颜色来显示,不仅方便了线面之的转换,而且可以轻松地分辨出不同的地理实体。如图 4-5图 4-5 地表覆盖构面符号化进行地理国情要素信息的采集,是以处理后的遥感影像为基础,参考其他数据资料,直接对其进行影像解译、标绘,从中统一的提取相同的要素实体与属性。在地理国情普查项目中,地理国情解译比较繁重,它不仅需要对不同地理国情进行分类解译,而且还需要收集各种的国情信息(如居住小区、河流、道路等) 。本文只以明显的坑塘要素为例,简明的阐述地理国情要素解译的过程。在遥感影像上,将地理特征为坑塘的实体找出,并沿着其范围界线进行描绘直至闭合即可。注意此时坑塘的范围线要大于或等于地表覆盖分类时水面的范围线且其最小图斑面积为≥1000㎡。
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