宝鸡市遥感地图设计与制作汇编

本科毕业论文（设计）
题 目 宝鸡市遥感地图设计与制作
学生姓名 周婧媛
专业名称 测绘工程
指导教师 徐春迪 教学单位
地理与环境学院
学生学号 201293074030
编 号 DH2016CH030
2016 年 4 月 26 日
目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
1前言 (1)
2国内外研究现状 (1)
3软件介绍 (3)
4数据的选择与获取 (3)
5影像地图制作流程与方法 (4)
5.1影像地图制作流程 (4)
5.2基于ERDAS影像处理 (5)
5.2.1ERDAS程序设置 (5)
5.2.2数据输入 (5)
5.2.3组合多波段数据 (6)
5.2.4遥感图像增强 (7)
5.2.5遥感图像拼接 (8)
5.3基于ArcGIS影像地图制作 (10)
5.3.1栅格影像地图裁剪 (10)
5.3.2数据投影变换 (11)
5.3.3数据提取 (11)
5.3.4数据符号化与地图标注 (12)
5.3.5添加图幅整饰要素 (14)
5.3.6地图输出 (15)
6结语 (15)
参考文献 (17)
附录 (18)
致谢 (19)
宝鸡文理学院本科毕业论文（设计）开题报告 (20)
宝鸡文理学院本科毕业论文（设计）结题报告 (21)
宝鸡文理学院本科毕业论文（设计）答辩报告 (22)
宝鸡市遥感地图设计与制作
周婧媛
（宝鸡文理学院地理与环境学院测绘工程专业陕西宝鸡 721013）
摘要:本文结合ERDAS IMAGINE9.2和ArcGIS10.1两款软件，通过对遥感影像的获取、多波段合成、影像增强、影像拼接及裁剪、图面整饰等相关过程的探究，总结出了遥感地图的设计步骤和方法，并制作了宝鸡市的行政区划图。

关键词:遥感专题影像图，TM影像，宝鸡市，ERDAS IMAGINE制图，图幅整饰
Design and production of remote sensing map
of Baoji City
Jing-yuan Zhou
Directed by Professor Chun-di Xu
Abstract：This paper combined with ERDAS imagine9.2 and ArcGIS10.1 two software, through research on the remote sensing image acquisition, multi band synthesis, image enhancement, image stitching and cutting, surface finishing processes related to, summed up the design steps and methods of remote sensing map, and produced a map of the administrative division of the Baoji City.
Key words：Thematic image map of remote sensing，TM image，Baoji City，ERDAS IMAGINE drafting，Map decoration
1前言
遥感影像图根据航拍时间、比例尺大小等条件的不同，可以不同程度地反映地面上河流、山脉、道路等地理要素的所在位置等情况。

这些信息被广泛应用于修改和更新地形图以及编绘影像图和制作专题地图。

目前以遥感资料为基础制作专题制图是应用最为宽泛的，因为遥感影像图包含的信息量非常丰富，所以可以根据制备的统一基础影像，进行多种专题内容的解译，进而实现各种专题地图的制作。

遥感专题影像图是基于遥感图像分类，通过叠加制图综合和地图要素，在影像图中添加文字说明、图例、比例尺等整饰元素，得到一幅“专题地图”[1]。

专题地图要依据不同的主题，突出涉及的某一种或多种要素，其余要素可以不表示，也可以作为地理基础概略展示。

专题地图不仅可以直观地表现出地图要素的质量特点、数量差别和动态变化，还能表现出不同现象的分布规律及其联系。

对比普通地图而言，专题地图更为丰富，更为专题化，地图的层次也更清晰。

遥感专题影像图是用同质图斑来代替面状要素的，同分级设色地图相似，与传统的专题地图相比，它具有要素表现的更为详细且较为直观的特点。

但对于土地利用现状图，植被分布图等专题地图通常要求使用特定的专题地图符号来表示特定的要素，因此，为了能使遥感图像更规范化地实现各种专题地图的特定制图需求，要再处理专题影像图，实现同质图斑转变为专题符号填充的闭合多边形。

该方法提升了遥感专题影像图的表现力，加强了读图效果，成为真正的遥感专题影像地图，使得它的制作具有了更为广泛的使用价值[1]。

行政区划图是应用最为频繁的一种遥感专题地图，表示各级行政区域的划分，反映政府对国家、省、市等行政区域边界的绘制标准以及行政区域命名和各种不同类型地名的正确表示。

在本文中，运用ERDAS IMAGINE9.2软件对宝鸡市TM影像采用多元、多维信息复合法处理，然后再用ArcGIS 10.1软件进行编辑，完成了宝鸡市行政区划图的制作。

2国内外研究现状
传统的专题地图，在制图原理、方法和地图整饰等方面，由于发展的历史悠久，已经发展的较为系统和完备。

伴随着遥感技术与地理信息系统的不断完善，正朝着使用计算机进行遥感影像处理、利用机助制图的方向发展[1]，程度很大的缩短了不同比例区域制图的成图周期，提高了生产效率。

由于采用的是数字形式，地图的长度、面积等量算工作也变得更为简单。

遥感影像专题图是把专题图和遥感影像进行叠加从而得到的专题图种，经历了遥感影像地图和遥感影像专题地图两个发展过程。

由于遥感航测能及时提供所需的大量信息，所以成为了专题地图编制资料的主要来源。

我国农业土地资源普查就是以影像地图为基础进行的。

采用遥感影像制图，具有效率高、质量好、经济且易行的优点，目前已广泛用于地质、地貌、水文、气候、植被制图、自然环境与自然资源调查、农业区划分等方面[2]。

随着当今社会的不断前进，人类活动范围的不断扩大，以及许多新兴科学技术的不断发展，基于遥感影像制作新型专题地图，如海洋地图、城市地图、旅游地图等已经成为发展趋势。

在国外，随着地理信息系统和遥感集成技术水平的不断提高，基于遥感影像的现代地图制图水平己经达到了相当高的水平，尤其是遥感专题图制图技术更是相当成熟，已经全面用于农业、林业、土地利用等各个方面[3]。

当前，全世界已基本达成了地质图的标准化和规范化；在地貌、气候、水文等方面的标准化和规范化也取得了重大进展；对经济地图的标准化规范化问题已开展了讨论，并提出了有关经济地图的内容、指标和符号统一标准化的设计方案[2]。

在国内，从实际生产来看，基于遥感影像来进行专题图制图技术已经完全达到了国际领先水平。

其中，以廖克、祝国瑞等地图学家都对各类型遥感影像专题图的制图技术与方法进行了深入的研究和实践，特别是在遥感综合地图制图方面进行了成功的尝试[3]。

我国出版的比例尺为1:400万亚州地质图、中国煤田分布图、中国强地震震中分布图、水文地质图集、海洋气候图集等，都已经达到先进水平；不少省市自治区编制的经济地图、农业地图和交通地图等，也都被广泛应用于国家各个部门[2]。

在如火如荼进行的全国土地利用现状调查中，遥感影像也是制作1:1万等大比例尺土地利用现状底图的主要资料来源。

3软件介绍
美国研发的ERDAS IMAGINE软件，是一款应用于影像制图、影像可视化、影像处理等过程的完整专业遥感影像处理与地理信息系统软件。

ERDAS软件拥有国际领先的图像处理技术，简约且友好的用户操作界面，应用范围宽泛的产品模块，面向不同层次用户的模型开发工具，还有遥感和GIS的集成功能，给遥感与其它范畴的使用者提供了影像处理工具，有内容丰富并且功能十分强大的特点，代表了遥感影像处理系统未来的发展趋势[4]。

ArcGIS是如今使用最为广泛的新一代GIS软件，由美国环境系统研究所（Environment System Research Institute，ESRI）研发。

在ArcGIS中，ArcMap作为ArcGIS的基础模块之一，具有包括绘制、显示、编辑和输出在内的地图制图功能。

ArcMap为用户提供了两种模式：数据视图模式和布局视图模式。

在数据视图模式中，用户可以符号化显示矢量图层，分析和编辑地理信息数据集，内容表界面（Tabel of Conetnts）帮助用户组织和控制数据框中GIS数据图层的显示属性。

布局视图是处理地图的界面，包括数据视图和标题、图例、指比针等在内的地图整饰要素，它可以展示数据视窗中的所有内容[5]。

4数据的选择与获取
美国发射的Landsat的TM多波段扫描影像包含7个波段，其中6个波段的波长范围在0.45~2.35微米之间，空间分辨率均为30m，此外的TM6是热红外波段，波长范围为10.4~12.5微米，空间分辨率较高，为120m。

综合来说，TM影像具有波段多、空间分辨率高、色彩丰富，信息量大的特点，对地物的识别能力比较强，是当前遥感影像制图使用相对较多且最为合适的信息源。

在地理空间数据云中可以免费下载到最新的Landsat8陆地卫星遥感影像作为数据源。

宝鸡市位于关中平原西部，地处东经106°18′~108°03′，北纬33°35′~35°06′，东西长约为156.6公里，南北宽约有160.6公里。

因此需要采用两组TM影像才能拼成完整的宝鸡市，轨道号分别为128、36和128、37。

2015年七月的影像对比其它时期而言云量相对较少，且采用同一时期的两组影像颜色差异较小，大大减少和降低后续处理的时间和难度。

5影像地图制作流程与方法
5.1影像地图制作流程
图1
5.2基于ERDAS影像处理
5.2.1ERDAS程序设置
（1）启动程序：
菜单上选择File ——>Open ——>Raster Layer或者在工具栏中选择，弹出【Select Layer To Add】对话框；
（2）确定文件：
找到要打开文件的路径，选择文件；
（3）设置参数：
点击【Raster Options】菜单，设置影像的参数：Display as下拉菜单选择True Color，并勾选Clear Display和Fit to Frame，如图2所示，点击【OK】加载影像。

图2
5.2.2数据输入
单波段TIFF格式图像数据输入：
在ERDAS IMAGINE工具栏中，点击图标，打开【Import/Export】对话框。

Type下拉菜单选择TIFF，Media下拉菜单选择File，然后在input File框中打开单波段数据，点击【OK】完成影像格式的转换。

重复上述步骤，从而把多个单波段的TIFF数据输入并全部转换为img格式的文件。

5.2.3组合多波段数据
为了方便进行影像的处理和分析，需要将上述所转换的多个单波段img格式文件结合为一个多波段图像文件。

（1）TM遥感数据常用波段合成：
①真彩色合成：将TM影像的3、2、1波段合成，并赋予红、绿、蓝三种颜色，得到的影像颜色与地区的真实情况十分接近，但合成的影像颜色与层次感都比较单一，不利于计算机的解译工作。

②标准假彩色合成：将TM影像的4、3、2波段合成，并分别赋予红、绿、蓝三种颜色，即得到假彩色影像。

由于植被呈现红色变现明显，被广泛的应用于很多领域，所以称之为标准假彩色。

③453波段合成：将TM影像的4、5、3波段合成，并分别赋予红、绿、蓝三种颜色，合成的影像颜色差异十分明显，层次也很丰富，与目视判读习惯相适应。

如果将4、5两个波段赋予的颜色交换，即得到近似自然彩色合成影像。

④743波段合成：由分别赋予了红、绿、蓝三种颜色的7、4、3三个波段合成的假彩色影像同时含有中红外、近红外和可见光波段的信息，色彩差异大，具有较好的层次感，而且影像的清晰度高，所含的干扰信息量少[6]。

（2）操作步骤：
①在ERDAS IMAGINE工具栏中，选择Interpreter——>Utilities——>Layer Stack，弹出【Layer Selection and Stacking】对话框；
②在对话框中进行设置：output默认为unsigned 16 bit，output options菜单中勾选ignore zero in stats。

依此选取并载入多个单波段img格式的影像；
点击【OK】，进度条完成，则完成了波段组合。

两张影像的组合影像如图所示。

图3 图4
5.2.4遥感图像增强
遥感图像增强的目的在于：（1）采用相关技术改善图像的视觉效果，提升遥感
图像的清晰度；（2）将遥感图像以更适用于人或相关软件进行解译与分析处理的形
式展现出来。

常用的方法包括：彩色合成、空间滤波、灰度变换、直方图变换、密
度分割、邻域增强处理、主成分分析、K-T变换、信息融合等。

采用K-L变化（主成分分析）法，输出三个波段的合成影像，具体操作步骤如
下：在ERDAS IMAGINE工具栏中，选择Interpreter——>spectral Enhancement——
>principal Comp，弹出【principal components】对话框，并设置参数如下：
图5
增强的结果与原图对比如图所示：
图6 图7
5.2.5遥感图像拼接
数字图像拼接是在像片和胶片法拼接的基础上发展起来的，包括几何位置变换和灰度变换两部分。

在遥感影像图的制作过程中具体操作步骤如下：（1）在ERDAS IMAGINE工具栏中，点击Data prep——>Data preparation——>Mosaic Images——>打开【Mosaic Tool 】窗口；
（2）在【Mosaic Tool】视窗的菜单栏中点击Edit——>Add images或者点击
图标，打开【Add Images for Mosaic】对话框，依次将需要拼接的影像加载进来，并且在Image Area Options菜单中点选Compute Active Area（计算活动区，即只利用每幅影像中的有效数据覆盖的范围用于拼接）依次将两张影像加载到该视窗中；
（3）在【Mosaic Tool 】窗口菜单栏中，点击set Input Mode 图标，然后点击下方的重采样图标进行重采样，在Method下拉菜单选择Bilinear Interpolation 即双线性内插的方法进行重采样，点击【Apply】；
（4）点击颜色改正图标，打开【Color Correction】对话框，并选择Use Histogram Matching即直方图均衡化的方法对图像进行匹配；
（5）在【Mosaic Tool 】窗口工具栏中，点击set Mode for Intersection图标
，然后点击下方的set Overlap Function图标，打开【set Overlap Function】对话框，设置以下参数：
Intersection Method（设置相交关系）：No Cutline Exists。

Select Function（设置重叠图像元灰度计算）：Average。

Apply ，然后点击【close】完成；
（6）在【Mosaic Tool】窗口菜单栏中，单击 Process——>Run Mosaic ，在弹出的【Output file name】对话框中输入拼接影像名，点击【OK】，即完成图像拼接，如图所示。

图8
5.3基于ArcGIS影像地图制作
5.3.1栅格影像地图裁剪
（1）投影变换
①在工具栏中选择【地理处理】——>ArcToolbox或直接打开ArcToolbox图标
——>投影和变换——>要素——>投影，在【投影】对话框的【输入要素及要素类】文本框中键入宝鸡市行政边界；
②点击【输出坐标系】文本框右侧的，打开【空间参考属性】选择和erdas 处理的遥感影像相同的坐标系，具体步骤：点击添加坐标系——>导入，添加影像的坐标系，为WGS_1984_UTM_Zone_48N，点击【确定】；
③在【投影】对话框，点击【确定】完成投影变换。

（2）影像裁剪
①在工具栏中选择【自定义】——>拓展模块——>打开扩展模块对话框，勾选Spatial Analyst，点击关闭；
②在工具栏中选择【地理处理】——>ArcToolbox或直接打开ArcToolbox图标
——>Spatial Analyst工具——>提取分析——>按掩膜提取，打开按掩膜提取的对话框；
③在【输入栅格】文本框中选择需要裁切的栅格影像；
④在【输入栅格数据或要素掩膜数据】文本框中选择宝鸡市行政边界，作用是裁剪栅格影像；
⑤在【输出栅格】文本框中添加输出影像的名称；
⑥单击【确定】，完成操作，结果如图9所示。

（3）栅格影像地图设置
①打开【图层属性】对话框，进入【符号系统】选项卡；
②在【显示】列表框选择【RGB合成】，在【channel】列表框中，在【拉伸】列表中选择【标准差】；
单击【确定】，结果如图10所示。

图9 图10
5.3.2数据投影变换
（1）在工具栏中选择【地理处理】——>ArcToolbox或直接打开ArcToolbox图标——>投影和变换——>投影，在【投影】对话框的【输入要素及要素类】文本框中键入线状界线；
（2）点击【输出坐标系】文本框右侧的，打开【空间参考属性】，选择WGS_1984_UTM_Zone_48N；
（3）在【投影】对话框，点击【确定】完成投影变换；
（4）重复上述步骤完成其它要素的变换。

5.3.3数据提取
（1）在工具栏中选择【地理处理】——>ArcToolbox——>分析工具——>提取分析——>裁剪，打开【裁切】对话框；
（2）在【输入要素】对话框选择县级城市驻地；
（3）在【裁剪要素】对话框选择宝鸡市行政界线；
（4）点击【确定】，完成操作，结果如图11所示；
图11
（5）重复上述步骤完成其它要素的提取。

5.3.4数据符号化与地图标注
（1）分类符号设置：
在【内容列表】下【图层】中，对【中国县界】右键打开【图层属性】对话框，进入【符号系统】菜单：
①在【显示】框下点开：类别——>唯一值；
②在【值字段】中选择字段：NAME；
③点击【添加所有值】，添加所有的宝鸡市县区的名称；
④对逐个县在【色带】中点选不同的颜色，或者双击符号来设置填充颜色，边框设置为无色，完成一个合适的配色方案；
⑤单击【确定】，完成符号化设置。

（2）图层属性设置：
在【内容列表】下【图层】中，对【县城驻地】右键——>属性，打开【图层属性】对话框；
①在标注中勾选【标注此图层中的要素】；
②在【文本字符串】文本框下，表达式选择NAME，就可以将宝鸡市每个县的名称都添加在图层里；
③在【文本符号】文本框下，可以对县名称的字体，颜色，大小等进行修改，选择一个合适的配色方案；
④单击【确定】，完成图层属性设置；
⑤其它图层的设置方法相同。

（3）市县符号设置：
①在【内容列表】下【图层】中，点击【县城驻地】下的符号，弹出【符号选择器】；
②选择合适的符号，颜色和大小或者点击【编辑符号】，设计满意的配色方案；
③单击【确定】，完成设置；
④地级城市驻地的符号设置同上。

（4）手动标注双线河：
①选择主菜单【自定义】——>【工具条】——>【绘图】，窗口出现【绘图】工具条；
②用注记工具中的曲线注记，沿着渭河的形状画一条弧线，双击操作结束；
③在文本框中输入“渭河”，可以用空格将文字间隔开；
④设置字体、字号、斜体等属性；
⑤单击【更改符号】按钮，打开【符号选择器】对话框，勾选CJK字符方向复选框；
⑥单击【确定】，完成标注设置。

5.3.5添加图幅整饰要素
地图整饰主要是在布局视图下添加图名、比例尺等地图元素完成的。

因此添加图外要素之前，需要在工具栏中通过【视图】菜单，将地图的数据视图切换到布局视图，再在【插入】菜单中添加标题、文本、图例、指南针等要素完成。

（1）设置格网：
在地图中，坐标网格图是三大要素其中之一，在一定程度上反映了地图坐标系和地图投影信息。

小比例尺大区域的地图使用的大多是经纬线格网；中比例尺中区域地图，通常使用投影坐标格网，又称为公里格网；大比例尺小区域地图，通常使用公里格网或索引参考格网[7]。

①打开布局试图，如果布局不符合需要，可以通过页面设置来改变图面尺寸和方向，或者通过单击【布局】工具栏上的【更改布局】按钮对布局进行变换，应用已有的模板进行设置；
②右键单击【属性】命令，打开【数据框属性】对话框，进入【格网】选项卡；
③单击【新建格网】按钮，打开【格网和经纬网向导】对话框，选择【方里格网：将地图分割为一个地图单元格网】选项，在【格网名称】文本框输入：方里格网；
④单击【下一步】，打开【创建方里格网】对话框；
⑤选择【格网和标注】，【坐标系】框设置属性，选择与影像相同的投影坐标，点击【确定】；
⑥单击【下一步】，打开【轴和标注】对话框。

默认选中长轴和短轴主刻度，可以分别对样式进行修改。

点击【文本样式】按纽，可以设置坐标标注字体参数；
⑦单击【下一步】，打开【创建方里格网】对话框。

勾选【在格网和轴标注之间放置边框】和【在格网外部放置边框】。

在【格网属性】下点选【存储为随数据框变化而更新的固定格网】；
⑧单击【完成】，返回【数据框属性】对话框，点击【确定】，完成公里格网的设置。

（2）添加其余整饰要素：
①在【视图】菜单下将数据视图改为布局视图；
②在主菜单上选择【插入】下的【标题】命令，打开【插入标题】对话框，输入：宝鸡市行政区划图。

将图名拖放到专题地图的上方居中位置，点击矩形框，通过相关绘图工具，调整图名的字体、大小和加粗等参数；
③单击【插入】下的【图例】命令，打开【图例向导】对话框，选择需要放在图例中的地图图层字段，可以调整字段的上下位置，如果字段多还可以增加图例中的列数。

第一个【下一步】更改图例的标题名称、颜色、字体和大小等属性；第二个【下一步】设置图例框架；第三个【下一步】可以更改图例中线面要素的属性；第四个【下一步】更改间距。

将图例框拖放到右下角，并且调整合适的大小；
④单击【插入】下的【指北针】命令，打开【指北针选择器】对话框，选择符合要求的指北针，拖放到合适的位置；
⑤单击【插入】下的【比例尺】命令，打开【比例尺选择器】对话框，选择符合要求的比例尺，拖放到合适的位置；
⑥完成整饰要素的添加后，可以再对整体进行适当的调整，使专题地图的图面更为美和观整洁，然后将设置好的地图文档保存。

5.3.6地图输出
完成的专题地图通常是以两种方式输出：转换成通用格式的栅格图形，或者借助打印机或绘图机硬拷贝输出。

在【文件】菜单中打开【页面和打印机设置】对话框，更改合适的专题地图的纸张大小。

在输出前可以打印预览，如达到设计要求且没有错误，便可输出正式地图；但如果没有达到要求，可重复进行编辑整饰，直到满意后打印输出。

6结语
通过对遥感影像进行合成、拼接、符号化和地图整饰等处理后，成为了传统意义上的真正的专题地图，增强了遥感专题图的专业表现力，适应了应用者的阅读习
惯，扩大了适用范围，极大的提高了其应用价值。

随着行业的发展，相关的标准和规范，特别是技术标准和规范方面将成为学术研究的重点。

目前，我国的地形测绘工作已基本实现标准化和规范化，但许多遥感影像专题地图的标准化和规范化进程缓慢，需要更多的学者和技术人员参与，从而加快我国各类地图的标准化，更好地促进我国测绘信息产业的新发展[10]。

参考文献
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[9]黄仁涛.专题地图编制[M].武汉大学, 2003.
[10]周伟.市县区行政区划图的标准化研究[J].测绘与空间地理信息.2013.12(12)：237.
附录：
致谢
从开始着手到毕业设计最终定稿，大约花费了一个月的时间，虽说要完成这样一篇文章并不是一件很容易的事，但还是尽我最大的努力去完成了。

本次毕业设计，老师和同学们都对我给予了很多的帮助，特别是我的论文指导老师——徐春迪老师。

每当我遇到困难询问徐老师，老师不管有多忙都会抽出空来和我一起商量解决的办法。

从选题到定稿之间的每一个阶段，她都给予了我悉心的指导。

老师的支持与帮助对我完成这篇毕业设计起了至关重要的作用，在此我要向徐老师表达我最诚挚的感谢！
时光飞逝，能在大学里的时间慢慢在减少。

在此我要感谢我的家人过去四年以来给予我的支持和付出，感谢我的母校提供给我的良好学习环境，感谢不仅在学业，在各方面都对我们谆谆教导的老师们和相处了四年的同学们，是大家才使得我的大学变得完整。

同时，我更想感谢我的舍友们，不仅是在毕业设计期间，在整个大学时光里，我们都亲密无间互相帮助，不是亲人胜似亲人，感谢大家四年以来的陪伴，希望你们都能有个美好的未来！
宝鸡文理学院本科毕业论文（设计）开题报告
论文题目：宝鸡市遥感地图设计与制作
一、立项（选题）依据（学生填写）
随着地理信息系统和遥感集成技术水平的不断提高与完善，基于遥感影像来进行遥感专题地图制图的技术已经十分成熟。

遥感影像地图的制作已经由传统制作方法，向利用计算机进行遥感图像处理、机助制图的方向发展。

二、研究内容（学生填写）
本文结合了Erdas和ArcGIS两款软件，研究了遥感影像专题地图的制作方法，并以宝鸡市为例，设计并制作出了宝鸡市的行政区划图。

三、指导教师意见（指导教师填写）
经审查，（同意、不同意）开题。

签名：
年月日。