影像配准及矢量化

影像配准及矢量化

一、试验目的.采用影像配准（Georeferencing）工具进行影像数据的地理配准.编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）.熟识GRAMINGPS手持机的基本使用方法留意在基于ArcMap的操作过程中请留意保存地图文档

二、试验预备数据昆明市西山区普吉地形图1:10000地形图一一70011-l.Tif昆明市旅游休闲图Jpg（扫描图），请从课程网站下载在开头本试验之前，将同学分成3-5个小组，每个小组从试验室借出一部GARMINGPS手持机，采用课外时间在昆明市范围内采集20个GPS点，并在自行购买和昆明市旅游休闲图上做好标记数据采集回来后用MapSource软件通过数据线将数据从GPS手持机中导入到计算机并存储为GPS.txt文件以备使用在借到GPS手持机后，请在老师指导下仔细阅读GPS手持机的说明书，把握基本操作方法使用完毕后请归还试验室外出采集数据时请遵守指导老师宣布的平安留意事项软件预备MapSource（GRAMINGPS手持机数据导入软件）ArcGISDesktop---ArcMap

三、试验内容及步骤第1步地形图的配准一加载数据和影像配准工具全部图件扫描后都必需经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺当进行打开ArcMap添加“影像配准”工具栏把需要进行配准的影像一70011T.TIF增加到ArcMap中，会发觉“影像配准”工具栏中的工具被激活第2步输入掌握点在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标通过读图，我们可以得到一些控件点一一公里网格的交点，我们可以从图中匀称的取几个点一般在实际中，这些点应当能够匀称分布在影像配准”工具栏上，点击“添加掌握点按钮使用该工具在扫描图上精确到找一个掌握点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置，如下图所示用相同的方法，在影像上增加多个掌握点（大于7个），输入它们的实际坐标点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮留意在连接表对话框中点击“保存”按钮，可以将当前的掌握点保存为磁盘上的文件，以备使用检查掌握点的残差和RMS删除残差特殊大的掌握点并重新选取掌握点转换方式设定为“二次多项式”第3步设定数据框的属性增加全部掌握点，并检查均方差（RMS）后，在“影像配准”菜单下，点击“更新显示”执行菜单命令“视图”一“数据框属性”，设定数据框属性在“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“米”在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为Xian_l980_Degree_GK_CM_l02Ew（西安80投影坐标系，3度分带，东经102度中心经线），与扫描地图的坐标系全都更新后，就变成真实的坐标第4步矫正并重采样栅格生成新的栅格文件在影像配准”菜单下，点击“矫正”，对配准的影像依据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的影像文件加载重新采样后得到的栅格文件，并将原始的栅格文件从数据框中删除后面我们的数字化工作是对这个配准和重新采样后的影像进行操作的通过上面的操作我们的数据已经完成了配准工作，下面我们将使用这些配准后的影像进行分层矢量化第5步分层矢量化一在ArcCatalog中创建一个线要素图层该数据采纳的是西安80坐标系统、3度分带

（1）打开ArcCatalog.在指定名目下，鼠标右击，在“新建”中，选择“个人Geodatabasevo并修改该Geodatabase数据库的名称（例如test

3.mdb）

（2）下面将为该Geodatabase创建新的要素类，首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素在ArcCatalog中，鼠标右击test3这个个人Geodatabase在“新建”中选择“要素类”.3输入创建的要素类的名称“等高线”，点击下一步4点击下一步下面将是我们创建新的要素类的关键，为我们的数据定义坐标系统，空间范围存储要素类型以及可以在这增加属性字段5点击Shape字段在对话框中将显示具体的选项，我们首先点击“几何类型”，并将要素类型选择为我们需要的类型我们现在要创建等高线这个要素类，所以应当选择线.6点击“空间参考”选项后面的按钮，在“空间参考属性”对话框中的“坐标系”选项页下，将选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮在ProjectedCoordinateSystems名目下，选择GaussKrugerXian1980—^Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj点击增加，现在这些坐标系统信息应当如下图所示7再点击“X/Y域”选项页，在该选项页下为我们的数据定义存储的空间范围该空间范围需要仔细考虑，不仅要考虑你当前的纸制地图的空间范围，还要考虑到将来工作中还会消失的最大的空间范围为确定这个区域XY最小值，XY最大值，可以切换到ArcMap中，点击“绘制”工具栏上的“矩形框”按钮，在地图显示区中画一个矩形，使区在更大范围内包含已配准的栅格地图右键选中这个矩形框，设置“属性”，将填充色设置为“无”可得到如下的效果在矩形框属性的“大小和位置”选项页中，可猎取矩形框左下角和右上角的坐标XY，将这里猎取的XY值分别填入到上面“空间参考属性”对话框的“X/Y域”选项页“最小X”、“最小Y”、“最大X”、“最大Y”输入框中通过上面的操作我们为创建的要素类定义了正确的坐标系统和空间范围下面我们将为该数据创建新的属性字段“高程”，类型设置为“Float”用来存储等高线的高程值点击完成这样，我们就创建了一个线状的要素类第6步从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中1切换到ArcMap中，将新建的线要素图层，加载到包含已配准地形图的数据框中，保存地图文档为Ex

3.mxd2打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开头编辑命令”，并选择前面创建的“等高线”要素类确认编辑器中任务为一一新建要素，目标为一一等高线，设置图层一一等高线的显示符号为红色，并设置为合适的宽度

（3）将地图放大到合适的比例下，从中跟踪一条等高线并依据高程点判读其高程，输入该条等高线的高程

（4）进一步练习线要素的其它操作，比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作

（5）可参照以上步骤，从地图中提出多边形要素（比如居民地），并进一步熟识多边形要素编辑的相关操作第7步依据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤数据扫描地图一昆明市旅游休闲地图（YNKM.JPG）、Garmin手持GPS野外采集数据（gpsdata.dbf）-GCS_WGS_1984地理坐标系⑴.打开ArcMap添加扫描地图一YNKM.JPG打开“影像配准”工具栏（在ArcMap的工具栏的空白区域点击鼠标右键，然后选择“影像配准”）

（2）参考练习2中最终一步的内容，依据gpsdatadbf中的内容，将其转换为一个新的图层GPS.shp并将其添加到当前数据框中添加gpsdata.dbf执行菜单命令〈工具〉一〈添加XY数据，在消失的菜单中指定坐标系统为地理坐标GCS_WGS1984X坐标指定为经度（E）Y坐标指定为纬度（N）在TOC面板中“显示”视图下，右键选择图层gpsdata大事”，从右键菜单中执行“数据”一＞“导出数据”，将其导出成为一个新的Shape文件一名称为gps.shp将GPS.shp添加到当前的数据框中这里显示的数据就是第1个小组在野外用GPS猎取的掌握点，每个掌握点在纸质地图上都有一个唯一的记号

（3）在TOC中右键选择图层一一YNKM.JPG在消失的菜单中点击“缩放到图层”，并将其放大到某一尺度下

（4）对比第一组同学在进行GPS数据采集时所使用的纸质地图，在地图显示区中找到第1个掌握点▼/怎点击“影像配准”工具栏上的掌握点选择工具在扫描地图中，采集第1个GPS掌握点的位置，点击

（5）在TOC中右键选择图层一一GPS在消失的菜单中点击“缩放到图层”，并将其放大到某一尺度下并移动地图，可以便利地找到第1个掌握点

（6）在地图显示区中，我们可以看到第1组同学在野外采集的GPS掌握点，找到与扫描地图中对应的那个GPS掌握点，点击鼠标

（7）通过以上操作我们已经完成了第1个掌握点的选择以类似的方法，添加至少4个掌握点

（8）假如操作正确，在完成以上操作后，扫描地图就被配准到了GCS_WGS_1984地理坐标系下当鼠标在地图显示区移动时，在ArcMap状态栏上就会显示当前位置在GCS_WGS_1984坐标系下的经纬度坐标在添加全部掌握点，并检查RMS后，可使用下拉菜单“地理参考”中的“矫正”命令对栅格地图重采样转换方法使用“二次多项式”加载重采样后的栅格地图，并将原始的扫描地图从数据模框中删除

（9）在ArcCatalog中新建一个要素类，可命名为Schools（要素类型为点要素一将用于从扫描图中提取各个学校的位置，添加所需要的字段一用于存储学校的名称，坐标系统设置为WGS.1984地理坐标系一与GPS野外数据相同）

（10）将Schools图层添加到当前数据框中

（11）在TOC面板中，右键选择“图层”，在消失的菜单中，点击“属性”，设定数据框的坐标系为GCS_WGS_1984

（12）打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开头编辑”命令，选择要编辑的图层一Schools确认“编辑器”工具栏中，任务为一一新建要素，目标为一一Schoolso

（13）将地图放大到合适的比例下，在“编辑器”中选中“草图”工具11在地图中找到图例为

③的要素，在其所在位置，点击鼠标，分层提取昆明市的各高校位置数据一（点要素）打开属性表，修改要素属性，比如输入学校的名称

（14）完成编辑后，停止编辑，并将修改结果保存到要素类一Schools中

四、试验报告及要求做出书面报告，包括原理、过程和结果具体内容如下1）总结屏幕跟踪数字化过程的基本步骤及每一步骤的必要性2）分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法3）为什么要对配准后的数据进行重采样？。