早期和现在依然广泛使用的空间数据采集方法包括传统测量和遥感技术。
传统测量方法:
全球定位系统 (GPS/GNSS): 通过接收卫星信号,实时获取地物点的精确三维坐标 (x,y,z)。GNSS(包括 GPS、北斗、伽利略、格洛纳斯等)是目前最常用的外业数据采集工具,具有快速、高效的特点,适用于野外点、线、面的精确测量。
全站仪与水准仪: 适用于高精度局部区域的测量,如地形测绘、工程放样、地籍测量等。这些方法通常需要专业人员操作,精度高,但效率相对较低。
数字化 (Digitizing): 将纸质地图、航空照片等模拟信息通过扫描和跟踪(数字化仪或屏幕跟踪)转换为矢量数据。这种方法效率相对较低,且易受原始资料精度和操作者人为误差影响。
遥感技术 (Remote Sensing):
卫星遥感: 通过卫星搭载传感器从地球轨道获取地表信息,生成高分辨率 特殊数据库 的卫星影像。适用于大范围、周期性的地表监测和土地利用分类。
航空摄影与无人机遥感: 利用飞机或无人机搭载相机/传感器进行航拍,获取高分辨率航空影像、三维点云数据。无人机具有灵活性高、成本相对低、数据获取周期短的优势,广泛应用于精细测绘、工程勘察、灾害评估等领域。
2. 新兴数据采集与众包
随着技术发展,新的、更便捷的采集方式不断涌现。
激光雷达 (LiDAR): 通过发射激光束并测量反射时间来获取地物的精确三维点云数据。LIDAR 可以获取高精度的地形模型 (DEM)、城市三维模型、植被高度等信息,广泛应用于城市建模、林业调查、电力巡线等。机载和车载 LiDAR 已成为主流。
街景影像与移动测量系统 (MMS): 通过搭载高精度 GNSS、惯性测量单元 (IMU)、激光扫描仪和多相机等设备的车辆,在移动中快速采集高精度的道路设施、街景影像和三维点云数据。MMS 适用于城市道路资产普查、智慧城市基础数据更新。
室内定位技术: 随着室内导航和物联网的发展,Wi-Fi、蓝牙、UWB 等技术被用于采集室内空间数据和人员位置信息。
众包数据 (Crowdsourcing): 利用普通用户的贡献来采集地理信息,如 OpenStreetMap (OSM) 社区。用户通过手机 GPS 轨迹、照片上传或手动编辑地图来贡献数据。优点是成本低、更新快,但数据质量参差不齐。
3. 数据入库与质量控制
数据采集完成后,必须经过严格的质量控制才能入库。
数据预处理: 包括坐标转换、数据清洗、去噪、格式转换等,确保数据符合数据库的存储要求和坐标系统标准。
质量控制: 对采集数据的完整性、准确性、一致性和现势性进行评估,包括几何精度检查、属性数据验证、拓扑错误检查等。
入库: 将通过质量控制的空间数据导入空间数据库,并建立空间索引,以便后续的高效管理和查询。
多种采集方法的结合使用,能够满足不同精度、范围和成本需求的空间数据采集任务,共同为空间数据库提供可靠的数据源。
空间数据质量评估
空间数据质量评估是确保空间数据库中地理信息数据可靠性、准确性和适用性的关键环节。任何空间数据都存在误差,这些误差可能来源于数据采集、处理、存储或传输过程。对数据质量进行评估,有助于用户了解数据的局限性,并做出基于可靠信息的决策。