影像配準(zhǔn)及矢量化

1、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(guò)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圖上做好標(biāo)

2、記。數(shù)據(jù)采集回來(lái)后用MapSource 軟件通過(guò)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(shuō)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 -ArcMap 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 第1步 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(guò)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)”工具欄。l 把

3、需要進(jìn)行配準(zhǔn)的影像70011-1.TIF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。第2步 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(guò)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：l 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)前的控制點(diǎn)

4、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”第3步 設(shè)定數(shù)據(jù)框的屬性l 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)傩栽凇俺Ｒ?guī)”選項(xiàng)頁(yè)中，將地圖顯示單位設(shè)置為“米”在“坐標(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)。第4步 矯正并重采樣?xùn)鸥裆尚碌臇鸥裎募 在”影像配準(zhǔn)”

5、菜單下，點(diǎn)擊“矯正”，對(duì)配準(zhǔn)的影像根據(jù)設(shè)定的變換公式重新采樣，另存為一個(gè)新的影像文件。l 加載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(guò)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。第5 步 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

6、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(lái)存儲(chǔ)等高線要素。在ArcCatalog中，鼠標(biāo)右擊test3這個(gè)個(gè)人 Geodatabase,在“新建”中選擇“要素類”.(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。下面將是我們創(chuàng)建新的要素類的關(guān)鍵，為我們的數(shù)據(jù)定義坐標(biāo)系統(tǒng)，空間范圍，存儲(chǔ)要素類型。以及可以在這增加屬性字段。(5) 點(diǎn)擊Shape字段。在對(duì)話框中將顯示詳細(xì)的選項(xiàng)，我們首先點(diǎn)擊“幾何類型”，并將要素類型選擇為我們需要的類型（我們現(xiàn)在要?jiǎng)?chuàng)建等高線這個(gè)要素類，所以應(yīng)該選擇線）.(6) 點(diǎn)擊“空間參考”選項(xiàng)后面的按鈕，在“空間參考屬

7、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 Coordinate Systems目錄下，選擇Gauss Kruger-àXian 1980-à Xian_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：(7) 再點(diǎn)擊“X/Y 域”選項(xiàng)頁(yè)，在該選項(xiàng)頁(yè)下為我們的數(shù)據(jù)定義存儲(chǔ)的空間范圍。該空間范圍需要認(rèn)真考慮，不僅要考慮你當(dāng)前的紙制地圖的空間范圍，還要考慮到將來(lái)工作中還會(huì)出現(xiàn)的最大的空間范圍。為確定這個(gè)區(qū)域XY（最小值），XY(最大值)，可以切換到ArcMap中，點(diǎn)擊“繪制

8、”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(wú)”，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”輸入框中通過(guò)上面的操作我們?yōu)閯?chuàng)建的要素類定義了正確的坐標(biāo)系統(tǒng)和空間范圍。(8) 下面我們將為該數(shù)據(jù)創(chuàng)建新的屬性字段。“高程”，類型設(shè)置為“Float”用來(lái)存儲(chǔ)等高線的高程值。(9) 點(diǎn)擊完成這樣，我們就創(chuàng)建了一個(gè)線狀的要素類。第

9、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(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.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

10、民地），并進(jìn)一步熟悉多邊形要素編輯的相關(guān)操作。第7步 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野外采集數(shù)據(jù)（gpsdata.dbf）-GCS_WGS_1984 地理坐標(biāo)系(1). 打開ArcMap，添加掃描地圖YNKM.JPG，打開“影像配準(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“影像配準(zhǔn)”）（2） 參考練習(xí)2中最后一步的內(nèi)容，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。l 添加gpsdata.dbfl 執(zhí)行菜單命令<工具&g

11、t;<添加X,Y數(shù)據(jù)>, 在出現(xiàn)的菜單中指定坐標(biāo)系統(tǒng)為地理坐標(biāo)：GCS_WGS 1984, X坐標(biāo)指定為經(jīng)度（E），Y坐標(biāo)指定為緯度（N）l 在TOC 面板中“顯示”視圖下，右鍵選擇圖層“gpsdata事件”，從右鍵菜單中執(zhí)行“數(shù)據(jù)”>“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”，將其導(dǎo)出成為一個(gè)新的Shape文件名稱為gps.shpl 將GPS.shp 添加到當(dāng)前的數(shù)據(jù)框中這里顯示的數(shù)據(jù)就是第1個(gè)小組在野外用GPS獲取的控制點(diǎn)，每個(gè)控制點(diǎn)在紙質(zhì)地圖上都有一個(gè)唯一的記號(hào)。(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)比第一組同學(xué)在進(jìn)行GPS

12、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)。點(diǎn)擊“影像配準(zhǔn)”工具欄上的控制點(diǎn)選擇工具，在掃描地圖中，采集第1個(gè)GPS控制點(diǎn)的位置，點(diǎn)擊。（5）在TOC中右鍵選擇圖層GPS，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,并移動(dòng)地圖，可以方便地找到第1個(gè)控制點(diǎn)（6） 在地圖顯示區(qū)中，我們可以看到第1組同學(xué)在野外采集的GPS控制點(diǎn)，找到與掃描地圖中對(duì)應(yīng)的那個(gè)GPS控制點(diǎn)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（7）通過(guò)以上操作我們已經(jīng)完成了第1個(gè)控制點(diǎn)的選擇。以類似的方法，添加至少4個(gè)控制點(diǎn)。（8）如果操作正確，在完成以上操作后，掃描地圖就被配準(zhǔn)到了GCS_WGS_1984地理坐標(biāo)系下。當(dāng)鼠標(biāo)在地圖

13、顯示區(qū)移動(dòng)時(shí)，在ArcMap狀態(tài)欄上就會(huì)顯示當(dāng)前位置在GCS_WGS_1984坐標(biāo)系下的經(jīng)緯度坐標(biāo)。在添加所有控制點(diǎn)，并檢查RMS后，可使用下拉菜單“地理參考”中的“矯正”命令對(duì)柵格地圖重采樣。轉(zhuǎn)換方法使用“二次多項(xiàng)式”。加載重采樣后的柵格地圖，并將原始的掃描地圖從數(shù)據(jù)模框中刪除。（9） 在ArcCatalog中新建一個(gè)要素類，可命名為：Schools，（要素類型為點(diǎn)要素將用于從掃描圖中提取各個(gè)學(xué)校的位置，添加所需要的字段用于存儲(chǔ)學(xué)校的名稱，坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置為WGS_1984地理坐標(biāo)系與GPS野外數(shù)據(jù)相同）（10） 將Schools圖層添加到當(dāng)前數(shù)據(jù)框中。（11）在TOC面板中，右鍵選擇“圖層”，在出現(xiàn)的菜單中，點(diǎn)擊“屬性”，設(shè)定數(shù)據(jù)框的坐標(biāo)系為GCS_WGS_1984(12) 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，選擇要編輯的圖層Schools，確認(rèn)“編輯器”工具欄中，任務(wù)為新建要素，目標(biāo)為Schools。（13） 將地圖放大到合適的比例下，在“編輯器”中選中“草圖”工具，在地圖