GIS實(shí)驗(yàn)報(bào)告三

1、實(shí)驗(yàn)三、影像配準(zhǔn)及矢量化一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 利用影像配準(zhǔn)(Georeferencing) 工具進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的地理配準(zhǔn)2. 編輯器的使用（點(diǎn)要素、線要素、多邊形要素的數(shù)字化）。3. 熟悉 GRAMIN GPS手持機(jī)的基本使用方法。注意：在基于ArcMap 的操作過程中請(qǐng)注意保存地圖文檔。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)：昆明市西山區(qū)普吉地形圖 1:10000 地形圖70011-1.Tif，昆明市旅游休閑圖.jpg (掃描圖)，請(qǐng)從課程網(wǎng)站下載。在開始本實(shí)驗(yàn)之前，將同學(xué)分成3-5 個(gè)小組，每個(gè)小組從實(shí)驗(yàn)室借出一部GARMIN GPS手持機(jī)，利用課外時(shí)間在昆明市范圍內(nèi)采集20 個(gè)GPS點(diǎn)，并在自行購(gòu)買和昆明市旅游休閑

2、圖上做好標(biāo)記。數(shù)據(jù)采集回來后用MapSource 軟件通過數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)從GPS手持機(jī)中導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)并存儲(chǔ)為GPS.txt 文件以備使用。在借到GPS 手持機(jī)后，請(qǐng)?jiān)诶蠋熤笇?dǎo)下認(rèn)真閱讀GPS 手持機(jī)的說明書，掌握基本操作方法。使用完畢后請(qǐng)歸還實(shí)驗(yàn)室。外出采集數(shù)據(jù)時(shí)請(qǐng)遵守指導(dǎo)老師宣布的安全注意事項(xiàng)。軟件準(zhǔn)備：MapSource (GRAMIN GPS手持機(jī)數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件)ArcGIS Desktop -ArcMap3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（1） 地形圖的配準(zhǔn)加載數(shù)據(jù)和影像配準(zhǔn)工具所有圖件掃描后都必須經(jīng)過掃描配準(zhǔn)，對(duì)掃描后的柵格圖進(jìn)行檢查，以確保矢量化工作順利進(jìn)行。l 打開ArcMap，添加“影像配準(zhǔn)”工

3、具欄。l 把需要進(jìn)行配準(zhǔn)的影像70011-1，增加到ArcMap中，會(huì)發(fā)現(xiàn)“影像配準(zhǔn)”工具欄中的工具被激活。（2） 輸入控制點(diǎn)在配準(zhǔn)中我們需要知道一些特殊點(diǎn)的坐標(biāo)。通過讀圖，我們可以得到一些控件點(diǎn)公里網(wǎng)格的交點(diǎn)，我們可以從圖中均勻的取幾個(gè)點(diǎn)。一般在實(shí)際中，這些點(diǎn)應(yīng)該能夠均勻分布。l 在”影像配準(zhǔn)”工具欄上，點(diǎn)擊“添加控制點(diǎn)”按鈕。l 使用該工具在掃描圖上精確到找一個(gè)控制點(diǎn)點(diǎn)擊，然后鼠標(biāo)右擊輸入該點(diǎn)實(shí)際的坐標(biāo)位置，如下圖所示：用相同的方法，在影像上增加多個(gè)控制點(diǎn)（大于7 個(gè)），輸入它們的實(shí)際坐標(biāo)。點(diǎn)擊“影像配準(zhǔn)”工具欄上的“查看鏈接表”按鈕。注意：在連接表對(duì)話框中點(diǎn)擊“保存”按鈕，可以將當(dāng)前的控

4、制點(diǎn)保存為磁盤上的文件，以備使用。檢查控制點(diǎn)的殘差和RMS，刪除殘差特別大的控制點(diǎn)并重新選取控制點(diǎn)。轉(zhuǎn)換方式設(shè)定為“二次多項(xiàng)式”。（3） 設(shè)定數(shù)據(jù)框的屬性增加所有控制點(diǎn)，并檢查均方差（RMS）后，在”影像配準(zhǔn)”菜單下，點(diǎn)擊“更新顯示”。執(zhí)行菜單命令“視圖”“數(shù)據(jù)框?qū)傩浴?，設(shè)定數(shù)據(jù)框?qū)傩?。在“坐?biāo)系統(tǒng)”選項(xiàng)頁(yè)中，設(shè)定數(shù)據(jù)框的坐標(biāo)系統(tǒng)為“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”（西安80 投影坐標(biāo)系，3度分帶，東經(jīng)102度中央經(jīng)線），與掃描地圖的坐標(biāo)系一致l 更新后，就變成真實(shí)的坐標(biāo)。（4）矯正并重采樣?xùn)鸥裆尚碌臇鸥裎募虞d重新采樣后得到的柵格文件，并將原始的柵格文件從數(shù)據(jù)框中刪

5、除。后面我們的數(shù)字化工作是對(duì)這個(gè)配準(zhǔn)和重新采樣后的影像進(jìn)行操作的。通過上面的操作我們的數(shù)據(jù)已經(jīng)完成了配準(zhǔn)工作，下面我們將使用這些配準(zhǔn)后的影像進(jìn)行分層矢量化。（5） 分層矢量化在ArcCatalog 中創(chuàng)建一個(gè)線要素圖層該數(shù)據(jù)采用的是西安80 坐標(biāo)系統(tǒng)、3 度分帶(1) 打開 ArcCatalog.在指定目錄下，鼠標(biāo)右擊，在“新建”中，選擇“個(gè)人Geodatabase”。并修改該Geodatabase數(shù)據(jù)庫(kù)的名稱（例如test3.mdb）。(2) 下面將為該Geodatabase 創(chuàng)建新的要素類，首先創(chuàng)建一個(gè)“等高線”要素類來存儲(chǔ)等高線要素。在ArcCatalog 中，鼠標(biāo)右擊test3 這個(gè)個(gè)

6、人Geodatabase。(3) 輸入創(chuàng)建的要素類的名稱“等高線”，點(diǎn)擊下一步。(4) 點(diǎn)擊下一步。坐標(biāo)系選擇Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj。(6) 點(diǎn)擊“空間參考”選項(xiàng)后面的按鈕，在“空間參考屬性”對(duì)話框中的“坐標(biāo)系”選項(xiàng)頁(yè)下，將選擇合適的坐標(biāo)系統(tǒng)，點(diǎn)擊“選擇”按鈕。在(Projected CoordinateSystems 目錄下， 選擇Gauss Kruger-àXian 1980-àXian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj)。點(diǎn)擊增加，現(xiàn)在這些坐標(biāo)系統(tǒng)信息應(yīng)該如下圖所示：（3）切換到ArcMap 中，點(diǎn)擊“繪制”

7、工具欄上的“矩形框”按鈕，在地圖顯示區(qū)中畫一個(gè)矩形，使區(qū)在更大范圍內(nèi)包含已配準(zhǔn)的柵格地圖。右鍵選中這個(gè)矩形框，設(shè)置“屬性”，將填充色設(shè)置為“無”，可得到如下的效果：（在矩形框?qū)傩缘摹按笮『臀恢谩边x項(xiàng)頁(yè)中，可獲取矩形框左下角和右上角的坐標(biāo)（X,Y）,將這里獲取的X,Y值分別填入到上面“空間參考屬性”對(duì)話框的“X/Y域”選項(xiàng)頁(yè) “最小X”、“最小Y”、“最大X”、“最大Y”輸入框中）（4）為等高線創(chuàng)建高程屬性字段，類型為“Float”6.從已配準(zhǔn)的地圖上提取等高線并保存到上面創(chuàng)建的要素類中(1) 切換到ArcMap 中， 將新建的線要素圖層，加載到包含已配準(zhǔn)地形圖的數(shù)據(jù)框中，保存地圖文檔為Ex3.

8、mxd(2) 打開“編輯器”工具欄，在“編輯器”下拉菜單中執(zhí)行“開始編輯命令”，并選擇前面創(chuàng)建的“等高線”要素類。確認(rèn)編輯器中：任務(wù)為新建要素，目標(biāo)為等高線，設(shè)置圖層等高線的顯示符號(hào)為紅色，并設(shè)置為合適的寬度。（3）將地圖放大到合適的比例下，從中跟蹤一條等高線并根據(jù)高程點(diǎn)判讀其高程，輸入該條等高線的高程。（4）進(jìn)一步練習(xí)線要素的其它操作，比如線段的合并、分割、編輯頂點(diǎn)等操作（5）可參照以上步驟，從地圖中提出多邊形要素（比如居民地），并進(jìn)一步熟悉多邊形要素編輯的相關(guān)操作。7.根據(jù)GPS觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)配準(zhǔn)影像并矢量化的步驟數(shù)據(jù)：掃描地圖昆明市旅游休閑地圖（YNKM.JPG）、Garmin 手持GPS野

9、外采集數(shù)據(jù)（gpsdata.dbf）-GCS_WGS1984地理坐標(biāo)系（1）打開ArcMap，添加掃描地圖YNKM.JPG，打開“地理配準(zhǔn)”工具欄（在ArcMap的工具欄的空白區(qū)域點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，然后選擇“地理配準(zhǔn)”）（2）根據(jù)gpsdata.dbf 中的內(nèi)容，將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)新的圖層：GPS.shp,并將其添加到當(dāng)前數(shù)據(jù)框中。(3) 在TOC中右鍵選擇圖層YNKM.JPG，在出現(xiàn)的菜單中點(diǎn)擊“縮放到圖層”，并將其放大到某一尺度下（4） 對(duì)比GPS 數(shù)據(jù)采集時(shí)所使用的紙質(zhì)地圖，在地圖顯示區(qū)中找到第1 個(gè)控制點(diǎn)。三實(shí)驗(yàn)總結(jié)1) 總結(jié)屏幕跟蹤數(shù)字化過程的基本步驟及每一步驟的必要性。答： 第1步、地形圖

10、的配準(zhǔn)加載數(shù)據(jù)和影像配準(zhǔn)工具 必要性：所有圖件掃描后都必須經(jīng)過掃描配準(zhǔn)，對(duì)掃描后的柵格圖進(jìn)行檢查，以確保矢 量化工作順利進(jìn)行。 第2步、輸入控制點(diǎn) 必要性：在配準(zhǔn)中我們需要知道一些特殊點(diǎn)的坐標(biāo)。通過讀圖，我們可以得到一些控件點(diǎn)公里網(wǎng)格的交點(diǎn)，我們可以從圖中均勻的取幾個(gè)點(diǎn)。一般在實(shí)際中，這些點(diǎn)應(yīng)該能夠均勻分布。利用它們同名性質(zhì)列方程，求待定系數(shù)來獲取其在規(guī)定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。 第3步、設(shè)定數(shù)據(jù)框的屬性 必要性：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，單位m，參考坐標(biāo)系統(tǒng)80西安坐標(biāo)系（Xian 1980 Degree GK CM102E），可以求得真實(shí)坐標(biāo)。 第4步、矯正并重采樣?xùn)鸥裆尚碌臇鸥裎募?必要性：矯正，和配準(zhǔn)。使用

11、這些配準(zhǔn)后的影像進(jìn)行分層矢量化。 第5步、分層矢量化在ArcCatalog中創(chuàng)建一個(gè)線要素圖層 第6步、從已配準(zhǔn)的地圖上提取等高線并保存到上面創(chuàng)建的要素類中2) 分析數(shù)字化過程中誤差的來源及減小誤差的相關(guān)方法。答：分析數(shù)字化過程中誤差的來源及減小誤差的相關(guān)方法分析數(shù)字化過程中誤差的來源及減小誤差的相關(guān)方法分析數(shù)字化過程中誤差的來源及減小誤差的相關(guān)方法。（一）、誤差來源： 1、數(shù)據(jù)采集：實(shí)測(cè)誤差，地圖制圖誤差（制作地圖的每一過程都有誤差），航測(cè)遙感數(shù)據(jù)分析誤差（獲取、判讀、轉(zhuǎn)換、人工判讀（識(shí)別要素）誤差） 2、數(shù)據(jù)輸入：數(shù)字化過程中操作員和設(shè)備造成的誤差，某些地理屬性沒有明顯邊界引起的誤差（地類界） 3、數(shù)據(jù)存貯：數(shù)字存貯有效位不能滿足（由計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)引起，單精度、雙精度類型）空間精度不能滿足 4、數(shù)據(jù)操作：類別間的不明確、邊界誤差（不規(guī)則數(shù)據(jù)分類方法引起） 5、多層數(shù)據(jù)疊加誤差 多邊形疊加產(chǎn)生的裂縫（無意義多邊形） 6、各種內(nèi)插引起的誤差 （二）、質(zhì)量控制方法： 1、手工方法：與原始地圖或者屬性數(shù)據(jù)比較； 2、元數(shù)據(jù)法：元數(shù)據(jù)中包含了大量的有關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量的信息，通過它可以檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量，同時(shí)元數(shù)據(jù)