地理信息系統(tǒng)平臺(tái)-第三章：空間數(shù)據(jù)采集

1、第三章 空間數(shù)據(jù)采集課程提綱課程提綱 空間數(shù)據(jù)采集方式 數(shù)字化概述 基于ArcGIS的柵格數(shù)據(jù)數(shù)字化方法空間數(shù)據(jù)采集方式空間數(shù)據(jù)采集方式1. 手工方式手工方式2. 手扶跟蹤化數(shù)字方式3. 掃描方式4. 影像處理和信息提取方式5. 數(shù)據(jù)通訊方式通過手工在計(jì)算機(jī)終端上輸入數(shù)據(jù)，主要是鍵盤輸入。主要用于屬性數(shù)據(jù)的輸入?？臻g數(shù)據(jù)采集方式空間數(shù)據(jù)采集方式1. 手工方式手工方式2. 手扶跟蹤化數(shù)字方式手扶跟蹤化數(shù)字方式3. 掃描方式掃描方式4. 影像處理和信息提取方式影像處理和信息提取方式5. 數(shù)據(jù)通訊方式數(shù)據(jù)通訊方式手扶跟蹤數(shù)字化儀是一種圖形數(shù)字化設(shè)備。生成矢量數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)采集方式空間數(shù)據(jù)采集方式數(shù)字

2、化儀數(shù)字化儀空間數(shù)據(jù)采集方式空間數(shù)據(jù)采集方式1. 手工方式2. 手扶跟蹤化數(shù)字方式3. 掃描方式掃描方式4. 影像處理和信息提取方式5. 數(shù)據(jù)通訊方式掃描儀是一種圖形、圖象輸入設(shè)備，可以快速地將圖形、圖象輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是目前發(fā)展最快的數(shù)字化設(shè)備生成柵格數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)采集方式空間數(shù)據(jù)采集方式小型掃描儀小型掃描儀工程掃描儀工程掃描儀空間數(shù)據(jù)采集方式空間數(shù)據(jù)采集方式1. 手工方式2. 手扶跟蹤化數(shù)字方式3. 掃描方式4. 影像處理和信息提取方式影像處理和信息提取方式5. 數(shù)據(jù)通訊方式從遙感影像上直接提取專題信息?？臻g數(shù)據(jù)采集方式空間數(shù)據(jù)采集方式1. 手工方式2. 手扶跟蹤化數(shù)字方式3. 掃描方式4

3、. 影像處理和信息提取方式5. 數(shù)據(jù)通訊方式數(shù)據(jù)通訊方式聯(lián)網(wǎng)方式下，信息系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間以及與其它信息系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息交流和信息共享的主要方式。數(shù)字化概述數(shù)字化概述l 數(shù)字化是將地圖圖形或圖像的模擬量轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量的過程。l 紙質(zhì)圖件的數(shù)字化是數(shù)據(jù)的一個(gè)重要來源。數(shù)字化概述數(shù)字化概述u跟蹤數(shù)字化：使用跟蹤數(shù)字化儀（手扶或自動(dòng)）將地圖圖形要素（點(diǎn)、線、面）進(jìn)行定位跟蹤，并量測(cè)和記錄運(yùn)動(dòng)軌跡的X，Y坐標(biāo)值，獲取矢量式地圖數(shù)據(jù)。u掃描矢量化：對(duì)地圖沿X或Y方向進(jìn)行連續(xù)掃描，在掃描后的處理中，需要進(jìn)行柵格轉(zhuǎn)矢量的運(yùn)算，一般稱為掃描矢量化過程。地圖數(shù)字化的方式：地圖數(shù)字化的方式： 基于基于Arc

4、GIS的柵格數(shù)據(jù)數(shù)字化的柵格數(shù)據(jù)數(shù)字化 使用ArcGIS對(duì)掃描的柵格圖像進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，首先要將柵格圖像配準(zhǔn)。因?yàn)閽呙璧臇鸥駡D像原始坐標(biāo)是掃描儀的坐標(biāo)系統(tǒng)，所以要通過配準(zhǔn)將柵格圖像的坐標(biāo)變?yōu)榈乩碜鴺?biāo)。 ArcGIS數(shù)字化時(shí)，可以使用Editor模塊，也可使用ArcScan模塊。要注意的是，ArcScan使用的時(shí)候，柵格圖像必須符號(hào)化成二值（bi-level）的圖像，例如黑白兩色。ArcScan進(jìn)行矢量化有兩種方式，一種是交互式的矢量化（raster tracing），一種是自動(dòng)即批處理方式的矢量化（batch vetorization）。影像配準(zhǔn)影像配準(zhǔn)一、影像配準(zhǔn) ArcMap編輯手冊(cè)編輯手冊(cè)

5、p2451.打開ArcMap，新建文檔。2.單擊“add data”按鈕，添加“China.jpg”圖像。3.選擇“toolscustomize”，打開customize對(duì)話框，增加Georeferncing工具條（地理參考），確定Georeferncing工具條中的工具被激活。 3.在校正中我們需要知道一些特殊點(diǎn)的坐標(biāo)。通過讀圖，我們知道坐標(biāo)的點(diǎn)就是公里網(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。 4.首先將Georeferncing工具條的Georeferncing菜單下Auto Adjust不選擇。 5.在Georeferncing工具條上，點(diǎn)擊Add

6、 Control Point按鈕。 影像配準(zhǔn)影像配準(zhǔn)6.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。7.用相同的方法，在影像上增加多個(gè)控制點(diǎn)，輸入它們的實(shí)際坐標(biāo)。8.增加所有控制點(diǎn)后，在Georeferencing菜單下，點(diǎn)擊Update Display。9.更新后，就變成真實(shí)的坐標(biāo)。10.在Georeferencing菜單下，點(diǎn)擊Rectify，將校準(zhǔn)后的影像另存為“China.img”。（矯正, 調(diào)整）u 在ArcCatalog中新建shp文件（分幾層建幾個(gè)，有點(diǎn)、線、多邊形、多點(diǎn)四種類型）。 打開arcCatalog，右鍵單擊存放新shp文件的文件夾，

7、在下拉菜單中選擇“newshapefile”,創(chuàng)建新的shp文件，并添加到arcmap中。u 在ArcMap標(biāo)準(zhǔn)按鈕欄中點(diǎn)擊按鈕 ，調(diào)用出Editor工具條 Editor模塊采用的基本輸入工具是繪圖工具版上的工具。如尚未進(jìn)入編輯狀態(tài)，選擇菜單Editor-Start Editing，進(jìn)入編輯狀態(tài)。注意在Task列表中，應(yīng)顯示為Create New Feature，表示目前處于建立新要素任務(wù)狀態(tài)，在Target下拉表中選擇目標(biāo)圖層。點(diǎn)擊了任意線（Sketch）圖標(biāo) ，表示開始輸入要素，此時(shí)，光標(biāo)變成了帶小十字的圓圈。第一次單擊鼠標(biāo)的左鍵，就輸入了一條線段的起結(jié)點(diǎn)（Start Node） ，再單擊

8、鼠標(biāo)，就輸入該線的中間拐點(diǎn)（Vertex），雙擊鼠標(biāo)左鍵輸入了終結(jié)點(diǎn)（End Node）。 對(duì)于點(diǎn)要素，還可以單擊鼠標(biāo)的右鍵，選擇繪圖工具的環(huán)境菜單中Absolute X, Y選項(xiàng)，表示按絕對(duì)坐標(biāo)輸入點(diǎn)要素。完成點(diǎn)要素輸入和編輯，使用工具條中的Editor- Stop Editing菜單，結(jié)束編輯，根據(jù)提示，確認(rèn)是否保存編輯結(jié)果。 一、一、Editor模塊矢量化模塊矢量化上機(jī)操作：數(shù)字化上機(jī)操作：數(shù)字化-ArcMap編輯手冊(cè)編輯手冊(cè) p14 繪圖工具的環(huán)境菜單：上述介紹的9個(gè)輸入工具一般都是用鼠標(biāo)左鍵定位，如果在定位前單擊鼠標(biāo)右鍵，就會(huì)彈出繪圖工具的環(huán)境菜單，其中主要的選項(xiàng)有： Directi

9、on：輸入方位角 Deflection：輸入偏轉(zhuǎn)角度 Length：輸入長度 Absolute X, Y：輸入X，Y絕對(duì)坐標(biāo)確定下一個(gè)點(diǎn) Delta X, Y：輸入相對(duì)X，Y坐標(biāo)偏移值確定下一個(gè)點(diǎn) Direction / Length：輸入方位角和長度，確定下一個(gè)點(diǎn) Parallel：根據(jù)已有的要素作平行線。 Perpendicular：向已有的線要素作垂線。 Segment Reflection：根據(jù)與已有的要素的角度，確定要繪制線段的方向。上機(jī)操作：數(shù)字化上機(jī)操作：數(shù)字化-ArcMap編輯手冊(cè)編輯手冊(cè) p14（一）、圖象二值化u 右鍵單擊“l(fā)ayers”，在彈出的下拉菜單中選擇“add d

10、ata”。雙擊“SDJT1.img”，添加“band_1”. 右鍵單擊新添加的圖層“SDJT1.img-band_1”,在下拉菜單中選擇“properties”，選擇“symbology”標(biāo)簽，在show對(duì)話框中選classified，classes等于2。將圖像二值化。（二）圖像矢量化 激活arcscan，進(jìn)行矢量化。 arcScan 是arcmap工具組件之一。在使用arcscan之前，必須在tools工具條下的extension（擴(kuò)展）選項(xiàng)中將arcscan標(biāo)記為可用!然后再將arcscan工具在tools欄的custom中將arcscan工具打開。注:在使用arcscan工具前，還要打

11、開editor工具條的startediting選項(xiàng)，使要添加數(shù)字化要素的圖層可編輯。上機(jī)操作：上機(jī)操作：ArcGIS數(shù)字化（二）數(shù)字化（二）數(shù)字化數(shù)字化二、Arcscan矢量化上機(jī)操作：數(shù)字化上機(jī)操作：數(shù)字化-ArcMap編輯手冊(cè)編輯手冊(cè) p14u 交互式矢量化 交互式矢量化可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)的矢量化。即在柵格圖上分別點(diǎn)擊某條線上的兩個(gè)點(diǎn)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)跟蹤矢量化這兩點(diǎn)之間的這段線。在進(jìn)行交互式矢量化之前，要進(jìn)行一些設(shè)置。 A、首先設(shè)置捕捉。設(shè)置后可以和捕捉矢量圖層一樣獲得捕捉柵格的效果，即鼠標(biāo)可以自動(dòng)捕捉到柵格數(shù)據(jù)里的線條，大大方便了編輯操作。設(shè)置捕捉分兩步，首先進(jìn)行柵格捕捉設(shè)置。單擊工具條上的E

12、dit raster snapping options按鈕，調(diào)出設(shè)置對(duì)話框。上機(jī)操作：數(shù)字化上機(jī)操作：數(shù)字化-ArcMap編輯手冊(cè)編輯手冊(cè) p14 在彈出的對(duì)話框中，Raster Colors是調(diào)整柵格圖像的前景和背景色，可點(diǎn)擊Toggle Colors切換。Raster Line Width規(guī)定了柵格圖像中線的最大寬度，寬度小于該寬度的線可以被捕捉到。Raster Solid Diameter規(guī)定了一個(gè)最大半徑和最小半徑，在此范圍內(nèi)的實(shí)心（solid）區(qū)域可以被捕捉到，這可以避免一些實(shí)心的小區(qū)域如點(diǎn)，省略號(hào)等被捕捉為要素。Holes可以指定柵格數(shù)據(jù)中所包含的空洞的像元個(gè)數(shù)，若小于此值的空洞，

13、則被忽略。 B、捕捉設(shè)置的第二步是設(shè)置捕捉對(duì)象。點(diǎn)擊Editor工具條上Editor菜單下的snapping，選擇需要捕捉的柵格對(duì)象。上機(jī)操作：數(shù)字化上機(jī)操作：數(shù)字化-ArcMap編輯手冊(cè)編輯手冊(cè) p14 C、捕捉設(shè)置后，還需要進(jìn)行矢量化的一些設(shè)置。單擊ArcScan工具條上的Vectorization下拉菜單，選擇Vectorization Settings。要注意的是，這個(gè)對(duì)話框的設(shè)置對(duì)于交互矢量化和批處理矢量化都起作用。此對(duì)話框中，Intersection solution決定在交點(diǎn)處如何創(chuàng)建要素。The Maximun Line Width指定一個(gè)線段的寬度，小于等于此寬度的柵格數(shù)據(jù)才

14、矢量化為線?？捎肁rcScan工具條上的Raster Line Width工具來測(cè)量線的寬度。Compression Tolerance設(shè)置是影響輸出矢量要素幾何屬性的最重要設(shè)置，用于減少矢量化過程中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。此設(shè)置的數(shù)值大，則節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)減少。Smoothing Weight是用于平滑矢量化的數(shù)據(jù)。數(shù)值越大，矢量化的線要素就越平滑。Gap Closure Tolerance定義了一個(gè)距離，一條線段如果中間有斷開，但斷開的長度小于此距離，則系統(tǒng)會(huì)將其矢量化為一條完整的線。fan Angle定義一個(gè)角度，當(dāng)一條線斷開，則會(huì)自動(dòng)搜尋距離小于Gap Closure Tolerance的線段，搜尋的角度

15、即為此角度。 Hole size決定系統(tǒng)忽略的空洞大小。 上機(jī)操作：數(shù)字化上機(jī)操作：數(shù)字化-ArcMap編輯手冊(cè)編輯手冊(cè) p14D、設(shè)置完后，就可以進(jìn)行數(shù)字化了?？梢允褂肊ditor工具條上的草圖工具進(jìn)行矢量化，此時(shí)和一般的數(shù)據(jù)編輯中創(chuàng)建要素的操作是基本一樣的，差別是激活A(yù)rcScan后，編輯時(shí)可以捕捉柵格對(duì)象。另外，還可以使用ArcScan工具條上的vectorization Trace按鈕進(jìn)行數(shù)字化。這個(gè)工具可以半自動(dòng)的矢量化。以矢量化線為例，在線的開始端單擊，再單擊柵格圖像中想矢量化的線的另一端，則中間可以自動(dòng)沿著線生成節(jié)點(diǎn)。與普通編輯一樣，雙擊或按F2結(jié)束草圖。上機(jī)操作：數(shù)字化上機(jī)操作

16、：數(shù)字化-ArcMap編輯手冊(cè)編輯手冊(cè) p14（2）批處理矢量化 批處理矢量化是自動(dòng)的矢量化，可以自動(dòng)矢量化指定區(qū)域內(nèi)的柵格數(shù)據(jù)。批處理矢量化之前，若柵格數(shù)據(jù)中有注記等其他不需要矢量化的部分，要先將其清除。點(diǎn)擊ArcScan工具條上的Raster Cleanup菜單中Start Cleanup開始清理會(huì)話，再單擊Raster Cleanup菜單上的Raster painting Toolbar激活Raster painting工具條。對(duì)于圖像質(zhì)量不好的柵格數(shù)據(jù)，可以用這個(gè)工具條對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，以免影響下一步的矢量化?？梢杂迷摴ぞ邨l上的Erase工具擦除不想要的部分，還可以用magic erase擦除某個(gè)指定區(qū)域內(nèi)的所有連通柵格像元。對(duì)于因掃描或原圖不清楚而導(dǎo)致的要素不連續(xù)（如線中間斷開）可以用Brush工具對(duì)其進(jìn)行編輯。若圖上有大量想去除的注記，還可以利用cell selection工具和Raster Cleanup配合來進(jìn)行。柵格數(shù)據(jù)編輯后，點(diǎn)擊ArcScan工具條上的Vectorization菜單的V