實驗三指導書

1、實驗三 掃描矢量化一、實驗目的1. 通過投影選擇了解GIS中投影的概念。2. 利用影像配準（Georeferencing）工具進行影像數(shù)據(jù)的圖像配準。3. 編輯器的使用（點實體、線實體、多邊形實體的數(shù)字化）。二、實驗準備預備知識：（1）掃描矢量化柵格數(shù)據(jù)通常是通過掃描紙質地圖或采集航空及衛(wèi)星照片獲得，對其進行矢量化的步驟：配準影像；新建圖層；在ArcMap中加載已配準的影像和新建的圖層；在ArcMap中使用“編輯器”，分層提取實體。（2）影像配準影像配準是為了使影像數(shù)據(jù)（柵格數(shù)據(jù)）具有參考坐標系，可以和GIS矢量數(shù)據(jù)集成。在配準中我們需要知道一些特殊點的坐標，即控制點。控制點最好選擇經(jīng)緯線網(wǎng)格

2、的交點、公里網(wǎng)格的交點或者一些典型地物點?？刂泣c的數(shù)目取決于你打算使用哪一種數(shù)學方法來實現(xiàn)坐標轉換，本實驗中控制點數(shù)目至少為4個。要盡可能使控制點均勻分布于整個柵格圖像，要有較好的離散性。通常，先在圖像的四個角選擇4個控制點，然后在中間的位置有規(guī)律地選擇一些控制點能得到較好的效果。可以在系統(tǒng)中增加、修改、刪除控制點，并把控制點保存在工作空間中。(3)影像配準工具條打開ArcMap，在工具欄空白處點右鍵，勾選Georeferencing（“影像配準”），可調出影像配準工具條，如圖2-1。圖2-1 Georeferencing 工具條“添加控制點”按鈕，可添加控制點；“查看鏈接表”按鈕，可查看已添

3、加的控制點，并可對這些控制點進行修改、刪除等操作。（4）快捷鍵在繪圖編輯的過程中，可以通過“Z”、“X”、“C”快捷鍵實現(xiàn)圖形的放大、縮小、移動。數(shù)據(jù)準備：倉前鎮(zhèn)小班柵格數(shù)據(jù)：org.img；倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地Shape文件：倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.dbf，倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shp，倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shx，倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.prj。軟件準備：ArcGIS Desktop三、實驗內容及步驟 第1步 影像配準加載數(shù)據(jù)和影像配準工具所有圖件掃描后都必須經(jīng)過圖像配準，對掃描后的柵格圖進行檢查，以確保矢量化工作順利進行。l 打開ArcMap，調出影像配準工具條Georeferencing，如圖2-1。l 把需要進行配準的影像or

4、g.img添加到ArcMap中，會發(fā)現(xiàn)“影像配準”工具欄中的工具被激活。圖2-2 加載影像數(shù)據(jù)第2步 輸入控制點控制點應該選擇已知準確實際地理坐標的點，如經(jīng)緯線交點或公里網(wǎng)格交點。選取控制點時，應盡量將圖片放大后選取，以盡量減小誤差，如圖2-3。 l 在“影像配準”工具欄上，點擊“添加控制點”按鈕；l 使用該工具在圖上精確地找一個控制點后點擊，然后右鍵選擇“Input X and Y”，調出Enter Coordinates對話框，輸入其實際坐標，如圖2-4。圖 2-3 選取控制點圖2-4 輸入實際坐標l 用相同的方法，在影像上增加多個控制點（>=4個），輸入它們的實際坐標。點擊“影像配

5、準”工具欄上的“查看鏈接表”按鈕。注意：在鏈接表對話框中點擊“Save”按鈕，可以將當前的控制點保存為磁盤上的文件，以備使用。圖2-5 查看鏈接表檢查控制點的殘差Residual error和總的RMS。殘差(residual error)表示單個控制點坐標轉換的誤差，均方差RMS表示所有控制點的總誤差。RMS較小，說明控制點的選取是比較準確的。對于殘差特別大的控制點，可選中后點擊右側刪除按鈕將其刪除，然后添加新的控制點。轉換方式設定為“一次多項式”。第3步 設定數(shù)據(jù)框的屬性l 增加所有控制點，并檢查均方差（RMS）后，在“影像配準”菜單下，點擊“Update Display”。執(zhí)行菜單命令“

6、View”“Data Frame Properties”，彈出“數(shù)據(jù)框屬性窗口”；l “常規(guī)”選項頁，將顯示單位設置為“米”，如圖2-6；l “坐標系統(tǒng)”選項頁，導入坐標系統(tǒng)：點擊圖2-7中“導入”按鈕，彈出選擇數(shù)據(jù)源窗口如圖2-8，選擇“倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shp”。l “更新顯示”后，就變成了真實的坐標。圖2-6 設置地圖顯示單位圖2-7 導入坐標系統(tǒng)圖2-8 導入坐標系統(tǒng)圖2-9 設置單位和坐標系統(tǒng)后第4步 矯正并重采樣柵格生成新的柵格文件l 在“影像配準”菜單下，點擊“矯正”（Rectify），對配準的影像根據(jù)設定的變換公式重新采樣，另存為org1.img，如圖2-10。圖2-10 圖像另存

7、l 將原始的柵格文件org.img從ArcMap中移除，并加載org1.img和倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shp，查看兩圖層中的倉前鎮(zhèn)駐地是否重合，能夠重合說明配準的準確度較高。圖2-11 查看配準結果通過上面的操作已經(jīng)完成了配準工作，下面將以org1.img為底圖，分別對倉前鎮(zhèn)的村政府（點）、鄉(xiāng)村（面）、小班（面）進行輸入，所有圖層的投影坐標系應與倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地圖層的投影坐標系一致。第5步 分層矢量化村政府圖層（1） 新建村政府圖層l 在ArcCatalog中新建點圖層。在左側的Catalog Tree中選中文件夾“實驗三”，右鍵->New->Shapefile,彈出新建文件窗口，如圖2-12

8、。l 填寫名稱“學號_村政府”，實體類型“Point”；l 設置投影坐標系。點擊右下角“Edit”按鈕，彈出“空間參考屬性窗口”，如圖2-13，可以“選擇”、“導入”或“新建”坐標系；本實驗中所有圖層的坐標系應該與倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地圖層的相同，所以使用導入方式較好；點擊“Import”按鈕，彈出窗口如圖2-14，選擇“倉前鎮(zhèn)鎮(zhèn)駐地.shp”，然后點“Add”按鈕，圖2-13中會顯示出當前坐標系的詳細參數(shù)。圖2-12 新建點圖層圖2-13 空間參考屬性窗口圖2-14 導入空間參考l 添加字段。在Catalog Tree中選中新建的圖層，右鍵菜單中選擇“屬性”，彈出屬性窗口，如圖2-15?！癤Y Coo

9、rdinate”選項頁同圖2-13，也可在此處設置投影坐標系。“Fields”選項頁，顯示當前圖層的屬性字段名稱及數(shù)據(jù)類型。添加字段“Name”，只需選中空白行，輸入“Name”，選擇數(shù)據(jù)類型“Text”即可；點擊“應用”或“確定”后，新添加的字段不可以再修改，若想刪除，可以點擊左側突出的小方塊，選中該行，然后按“Del”鍵。圖2-15 添加字段（2） 在ArcMap中添加新建的村政府圖層，并且調出“Editor”工具條圖2-16 添加村政府圖層（3） 編輯村政府圖層l 開始編輯。點擊編輯工具條中的編輯按鈕，在下拉菜單中選擇“Start Editing”，激活編輯工具；任務選擇“Create

10、New Feature”；目標選擇村政府圖層，如圖2-16。圖2-17 編輯工具條l 輸入第一個點連縣塘村政府（左上角），使用拉框放大其所在區(qū)域；然后按下編輯工具欄中的，對準地圖中的連縣塘圓圈正中心，按下鼠標左鍵，則第一個點輸入成功，如圖2-18中的圈出的藍點。圖2-18 輸入點l 點擊編輯工具條中的按鈕，彈出屬性編輯框，輸入“Name”的值“連縣塘”。l 以上輸入了第一個村政府，點擊ArcMap工具欄中的全景按鈕，可將地圖恢復到全景顯示，然后重復前兩步的操作輸入其余的9個村政府。l 若移動或刪除已輸入點，可按下按鈕，選擇要移動或刪除的點，直接拖動可改變其位置，按“Del”鍵可將其刪除，右鍵菜

11、單提供復制、粘貼等更多功能。l 10個村政府輸入完成以后，點擊“Editor”->“Save Edits”，最后“Stop Editing”。l 對本圖層利用“Name”字段標注。第6步 分層矢量化鄉(xiāng)村圖層鄉(xiāng)村和小班為面，對面圖元的矢量化有兩種方式：一種是直接建立面圖層，繪制面；另一種是先建立線圖層，繪制邊界線，然后通過相應的工具自動生成面圖層。本實驗中主要練習第二種方法。（1） 新建鄉(xiāng)村邊界圖層l 在ArcCatalog中新建線圖層:在左側的Catalog Tree中選中文件夾“實驗三”，右鍵->New->Shapefile,彈出新建文件窗口，如圖2-19。l 填寫名稱“學

12、號_鄉(xiāng)村邊界”，實體類型“Polyline”；l 設置投影坐標系與點圖層的設置相同。圖2-19 新建線圖層（2） 在ArcMap中添加鄉(xiāng)村邊界圖層，并進行編輯l 將鄉(xiāng)村邊界圖層添加到ArcMap中。l 開始編輯。點擊編輯工具條中的編輯按鈕，在下拉菜單中選擇“Start Editing”，激活編輯工具；任務選擇“Create New Feature”；目標選擇鄉(xiāng)村邊界圖層。l 設置捕捉環(huán)境“Snapping environment”。當繪制的曲線有公共結點或者有公共線時，為了繪制的準確，要用到自動跟蹤捕捉功能，則需要設置捕捉環(huán)境。點擊“Editor”->“Snapping”，可彈出Snap

13、ping environment設置窗口，如圖2-20。窗口上半部分選擇的是可跟蹤的圖層和實體，此步驟中選擇鄉(xiāng)村邊界圖層，可跟蹤其節(jié)點、邊、終點。下半部分是選擇“編輯草圖”,在繪制圖形時可捕捉自己的節(jié)點和邊。l 設置顯示Snap Tips。點擊“Editor”->“Options”，彈出選項窗口，在“General”選項頁中勾選“Show snap tips”，如圖2-21。通過設置此，在繪制圖形時，捕捉到點時會給出提示，效果如圖2-22。圖2-20 設置Snapping圖2-21 設置捕捉提示l 輸入第一個村邊界連縣塘村邊界（地圖左上角）。將圖像放大到一定比例后，按下，沿著連縣塘村邊界

14、逐點進行繪制，單擊開始；繪制過程中，使用移動地圖，然后再按下，可繼續(xù)繪制；撤消可用“Ctrl+Z”；繪制結束時，需首尾相連，如圖2-22，提示“Edit sketch vertices”表明捕捉到了此線上的點（此處是始點），雙擊繪制結束，效果如圖2-23。圖2-22 結束時捕捉到始點圖2-23 第一個村邊界l 繪制其他邊界。圖中所有的線條只需繪制一次，公共邊界不需要重繪，每條曲線不需要是閉合線，但需保證最后所有的曲線構成的圖形邊界是閉合的，不能出現(xiàn)缺口，如圖2-24。圖2-24 缺口l 繪制完成后，“Save Edits”并“Stop Editing”，效果如圖2-25.圖2-25 鄉(xiāng)村邊界（

15、3） 生成鄉(xiāng)村圖層l 打開ArcCatalog，點擊工具欄中的按鈕，調出ArcToolbox；l 找到Data Management Tools->Features->Feature To Polygon，雙擊Feature To Polygon，彈出數(shù)據(jù)轉換對話框，如圖2-26；l 點擊將鄉(xiāng)村邊界圖層添加到“Input Features”中，設置Output Features的路徑及名稱（學號_鄉(xiāng)村.shp）；點擊“OK”即可，生成的面圖層如圖2-27。l 對生成的鄉(xiāng)村圖層也可以添加屬性字段并賦值，有興趣的同學可以自己嘗試。圖2-26 數(shù)據(jù)轉換圖2-27 生成的面圖層第7步 分層

16、矢量化小班圖層小班圖層的矢量化與鄉(xiāng)村圖層操作基本相同。（1） 新建小班邊界圖層在Catalog中新建一個Polyline圖層，名稱為“學號_小班邊界”，投影坐標系設置與前面相同。（2） 在ArcMap中添加小班邊界圖層，并進行編輯l 將小班邊界圖層添加到ArcMap中；l 開始編輯。編輯工具條如圖2-28，捕捉環(huán)境設置如圖2-29；圖2-28 編輯小班邊界圖2-29 捕捉環(huán)境設置l 由于小班與鄉(xiāng)村有重復邊，所以可以先把鄉(xiāng)村邊界拷貝到小班邊界圖層，以省去重復邊界的繪制：按下按鈕，拉框全選鄉(xiāng)村邊界圖層中的線實體，在空白處點右鍵，選擇“Copy”，如圖2-30；再次點右鍵，選擇“Paste”，則可粘貼到小班邊界圖層，如圖2-31。圖2-30 復制鄉(xiāng)村邊界圖2-31 粘貼鄉(xiāng)村邊界l 在此基礎上，繼續(xù)繪制小班邊界，同樣所有的曲線只需繪制一次，繪制完成后，“Save Edits”并“Stop Editing”，效果如圖2-32。圖2-32 小班邊界繪制完成（3） 生成小班圖層l 轉換操作與生成鄉(xiāng)村圖層相同，輸出命名“學號_小班”，輸出效果如圖2-33；圖2-333 最終小班圖l 編輯完成后，“Save Edits”并“Stop Editing”。第8步 保存工程文件l 當前工程中只包含四個圖層，如圖2-34所示；l 參照實驗二