数据捕获¶

gentleLogo 目标: 了解如何创建和编辑向量和属性数据。
关键词: 编辑、数据捕获、抬头、表格、数据库。

概述

在前两个主题中,我们研究了向量数据。我们发现矢量数据有两个关键概念,即: geometry 和 属性. 矢量特征的几何描述其 shape 和 位置, 而 attributes 矢量特征描述其 properties (颜色、尺寸、年龄等)。

在本节中,我们将更详细地了解创建和编辑矢量数据的过程——矢量特征的几何和属性。

如何存储GIS数字数据?

文字处理器、电子表格和图形软件包都是允许您创建和编辑数字数据的程序。每种类型的应用程序都将其数据保存为特定的文件格式。例如,图形程序将允许您将图形另存为 .jpg jpeg图像、文字处理器允许您将文档另存为 .odt OptoCopor或 .doc Word文档等。

与其他应用程序一样,GIS应用程序可以将数据存储在计算机硬盘上的文件中。GIS数据有许多不同的文件格式,但最常见的可能是“形状文件”。这个名字有点奇怪,虽然我们称它为形状文件(单数),但实际上它至少由三个不同的文件组成,这些文件一起工作来存储数字矢量数据,如表_shapefile_uu所示。

延伸 描述
.shp 矢量特征的几何图形存储在此文件中
.dbf 矢量特征的属性存储在此文件中
.shx 这个文件是一个索引,帮助GIS应用程序更快地找到特性。

表形状文件1:构成“形状文件”的基本文件。

当您查看构成计算机硬盘上的形状文件的文件时,您将看到类似于“图形”的形状文件。如果要与其他人共享存储在shapefiles中的矢量数据,则必须为他们提供该层的所有文件。因此,对于图“shapefile”中所示的树层,您需要 trees.shptrees.shxtrees.dbftrees.prjtrees.qml .

../../_images/shapefile_on_disk.png

构成“树”形状文件的文件,如在计算机的文件管理器中所见。

许多地理信息系统的应用程序也能够将数字数据存储在 数据库. 一般来说,在数据库中存储GIS数据是一个很好的解决方案,因为数据库可以存储 large amounts 数据的 efficiently 并能快速为GIS应用提供数据。使用数据库还允许许多人同时使用相同的矢量数据层。建立用于存储GIS数据的数据库比使用形状文件要复杂,因此在本主题中,我们将重点讨论创建和编辑形状文件。

开始前的计划

在创建新的向量层(将存储在shapefile中)之前,需要知道该层的几何图形(点、多段线或多边形),并且需要知道该层的属性。让我们看几个例子,它将变得更清楚如何去做这件事。

示例1:创建旅游地图

想象一下,你想为你的本地区创建一个好的旅游地图。你对最终地图的看法是一个1:50000的地形图,上面覆盖着旅游者感兴趣的地点的标记。首先,让我们考虑一下几何。我们知道可以使用点、多段线或多边形特征来表示向量层。哪一个对我们的旅游地图最有意义?如果我们想标记特定的位置,例如了望点、纪念物、战斗地点等,我们可以使用点。如果我们想带游客沿着一条路线走,比如一条穿过山口的风景线,那么使用折线可能是有意义的。如果我们有整个旅游区,如自然保护区或文化村,多边形可能是一个不错的选择。

正如你所看到的,要知道你需要什么样的几何图形通常是不容易的。解决此问题的一种常见方法是为所需的每种几何图形类型制作一个图层。因此,例如,如果您查看由南非首席理事会(Surveys and Mapping)提供的数字数据,它们将提供一个河流区域(Polygons)层和一个河流多段线层。它们使用河流区域(多边形)表示宽的河流延伸,并使用河流多段线表示窄的河流延伸。在图“旅游”中,我们可以看到如果我们使用这三种几何类型,我们的旅游层在地图上的外观。

../../_images/tourism_map.png

带有旅游层次的地图。我们对旅游数据使用了三种不同的几何类型,这样我们就可以正确地表示游客所需的不同类型的特征,并向他们提供他们所需的所有信息。

示例2:创建河流污染水平图

如果你想测量沿河的污染水平,你通常会乘船沿河或沿着河岸行走。每隔一段时间,你会停下来进行各种测量,如溶解氧(DO)水平、大肠菌群(CB)计数、浑浊度水平和酸碱度。你还需要用GPS接收器读取你的位置或获得你的位置。

要将从类似这样的练习中收集的数据存储在GIS应用程序中,您可能需要创建一个具有点几何图形的GIS层。使用点几何在这里是有意义的,因为每个采样代表一个非常特定的位置的条件。

对于属性,我们需要 field 对于描述示例站点的每一件事情。因此,我们可能最终得到一个属性表,它看起来类似于表河属性uuu。

萨姆普里诺 酸碱度 DO CB 浊度 收藏家 日期
1 7 6 N 耐心 12/01/2009
2 6.8 5 Y 培养基 塔博 12/01/2009
3 6.9 6 Y 胜利者 12/01/2009

TableRiver属性1:在创建向量层之前绘制一个这样的表可以让您决定需要哪些属性字段(列)。注意,几何图形(采样位置)没有显示在属性表中---GIS应用程序单独存储它!

创建空形状文件

计划好要捕获到GIS中的特征以及每个特征应该具有的几何类型和属性后,可以继续创建空形状文件的下一步。

该过程通常从选择GIS应用程序中的“新矢量层”选项开始,然后选择几何类型(参见图“新图形文件”)。正如我们在前面的主题中所讨论的,这意味着要为几何图形选择点、多段线或多边形。

../../_images/new_shapefile.png

创建一个新的向量层就像在表单中填写一些细节一样简单。首先选择几何体类型,然后添加属性字段。

接下来,您将向属性表中添加字段。通常,我们给出的字段名很短,没有空格,并指出该字段中存储的信息类型。示例字段名称可以是“ph”、“roofcolour”、“roadtype”等。除了为每个字段选择一个名称,您还需要指出信息应该如何存储在该字段中——即,它是一个数字、一个单词或一个句子,还是一个日期?

计算机程序通常调用由单词或句子组成的信息“strings”,因此如果需要存储类似街道名称或河流名称的内容,则应使用“string”作为字段类型。

shapefile格式允许您将数字字段信息存储为整数(integer)或小数(floating point)——因此您需要事先考虑要捕获的数字数据是否有小数点。

创建一个shapefile的最后一步(如图“保存shapefile”)是给它一个名称和一个在计算机硬盘上应该创建它的位置。再次给shapefile一个简短而有意义的名称是个好主意。例如“河流”、“水泉”等。

../../_images/save_shapefile.png

在定义了新层的几何图形和属性之后,我们需要将其保存到磁盘。为您的形状文件提供一个简短但有意义的名称是很重要的。

让我们再次快速回顾一下这个过程。要创建一个形状文件,首先要说明它将容纳哪种几何图形,然后为属性表创建一个或多个字段,然后使用易于识别的名称将形状文件保存到硬盘。容易1-2-3!

向形状文件添加数据

到目前为止,我们只创建了一个空的形状文件。现在,我们需要使用GIS应用程序中的“启用编辑”菜单选项或工具栏图标在形状文件中启用编辑。默认情况下,不允许编辑形状文件,以防止意外更改或删除其包含的数据。接下来,我们需要开始添加数据。对于添加到形状文件中的每个记录,我们需要完成两个步骤:

  1. 捕获几何图形
  2. 输入属性

对于点、多段线和多边形,捕获几何图形的过程是不同的。

到 抓住一个点, 首先使用地图平移和缩放工具到达要为其记录数据的正确地理区域。接下来,您需要启用点捕获工具。完成后,单击下一个位置 left mouse button 在地图视图中,是您想要新点的位置 geometry 出现。单击地图后,将出现一个窗口,您可以输入 attribute data 关于这一点(参见图u属性u对话框)。如果您不确定给定字段的数据,通常可以将其留空,但请注意,如果您将许多字段留空,则很难从数据中生成有用的映射!

../../_images/attribute_dialog.png

捕获点几何图形后,将要求您描述其属性。属性窗体基于创建向量层时指定的字段。

capture a polyline 该过程与点的过程类似,因为您需要首先使用平移和缩放工具将地图视图中的地图移动到正确的地理区域。您应该放大到足够大,以便新的向量多段线功能具有适当的比例(请参见 矢量数据 有关比例问题的更多详细信息)。准备好后,可以单击工具栏中的折线捕获图标,然后通过单击地图开始绘制线。在您第一次单击之后,您会注意到这条线像一条松紧带一样伸展,以便在移动时跟随鼠标光标移动。每次单击 鼠标左键, 新的顶点将添加到地图中。此过程如图“捕获折线”所示。

../../_images/capture_polyline.png

为旅游地图画线。编辑线图层时,顶点用圆形标记显示,可以用鼠标移动以调整线的几何图形。添加新行(显示为红色)时,每次单击鼠标都会添加一个新顶点。

完成线条定义后,使用 right mouse button 告诉GIS应用程序您已完成编辑。与捕捉点特征的过程一样,将要求您输入新折线特征的属性数据。

过程 capturing a polygon 除了需要使用工具栏中的多边形捕获工具外,几乎与捕获多段线相同。另外,您会注意到,当您在屏幕上绘制几何图形时,GIS应用程序总是创建一个封闭区域。

要在创建第一个特征后添加新特征,只需在激活点、多段线或多边形捕获工具的情况下再次单击地图,然后开始绘制下一个特征。

当您没有更多的功能可添加时,请务必单击“允许编辑”图标将其关闭。然后,GIS应用程序会将新创建的层保存到硬盘上。

正面数字化

正如您现在可能已经发现的那样,如果您按照上面的步骤进行操作,那么很难绘制这些特性 spatially correct 如果您没有其他可以用作参考点的功能。解决这个问题的一个常见方法是使用栅格层(如航空照片或卫星图像)作为背景层。然后,您可以将该图层用作参考地图,甚至可以将栅格图层上的特征追踪到矢量图层(如果它们可见的话)。这个过程被称为“平视数字化”,如图“平视数字化”所示。

../../_images/headsup_digitizing.png

使用卫星图像作为背景进行数字化。该图像被用作通过跟踪多段线特征来捕获多段线特征的参考。

使用数字化表进行数字化

另一种捕获矢量数据的方法是使用数字化表。除GIS专业人员外,这种方法不太常用,而且需要昂贵的设备。使用数字化表格的过程是在表格上放置纸质地图。使用夹子将纸质地图牢牢固定到位。然后,一个叫做“冰球”的特殊装置被用来追踪地图上的特征。冰球中的微小十字线用于确保线条和点绘制准确。冰球与计算机相连,使用冰球捕捉到的每个功能都存储在计算机的内存中。你可以在图“数字化桌”中看到数字化冰球的样子。

../../_images/digitizing_table.jpg

当地理信息系统专业人员想要从现有地图中数字化特征时,他们会使用数字化表和圆盘。

在你的功能数字化之后…

一旦特性数字化,就可以使用在上一主题中学习的技术为层设置符号。选择适当的符号可以让您更好地理解您在查看地图时捕获的数据。

常见问题/注意事项

如果要使用背景栅格层(如航空照片或卫星图像)进行数字化,则必须正确地对栅格层进行地理参考。基于地理信息系统应用程序的地球内部模型,地理参考的图层在地图视图中正确显示在正确的位置。我们可以在图“地理参考”问题中看到地理参考不良图像的影响。

../../_images/georeferencing_issue.png

正确使用地理参考栅格图像进行平视数字化的重要性。在左侧,我们可以看到图像经过了正确的地理注册,道路特征(橙色)完全重叠。如果图像地理参照不良(如右图所示),则特征将不会很好地对齐。更糟的是,如果在捕获新特性时将右侧的图像用作参考,则新捕获的数据将不准确!

还请记住,重要的是将您放大到适当的比例,以便您创建的向量特征是有用的。正如我们在上一个关于向量几何的主题中看到的,如果您打算在1:50000之后使用捕获的数据,那么在将数据缩小到1:1000 000的比例时,将数据数字化是一个坏主意。

我们学到了什么?

让我们总结一下我们在工作表中介绍的内容:

现在你试试!

以下是一些建议,您可以尝试与您的学习者一起学习:

需要考虑的事情

如果没有可用的计算机,可以使用透明胶片和笔记本来执行相同的过程。使用航空照片、直板或卫星图像打印输出作为背景层。在笔记本的页面上绘制列,并为要存储相关信息的每个属性字段写入列标题。现在,将特征的几何图形跟踪到透明工作表上,在每个特征旁边写一个数字,以便识别它。现在,在笔记本的表格的第一列写上相同的数字,然后填写所有要记录的附加信息。

进一步阅读

Website http://www.k12science.org/curriculum/waterproj/S00project/miami2000/miamiriverfinal/ --- A school project to assess water quality in their local river.

《qgis用户指南》还提供了更多有关qgis中矢量数据数字化的详细信息。

下一步是什么?

在接下来的部分中,我们将仔细观察 raster data 了解如何在地理信息系统中使用图像数据。