基于ArcGIS的面状要素矢量化方法对比_贾艳红
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1） Photoshop 和 ArcGIS 相结合实现快速矢量化 在 Photoshop 软件中使用通道设置使土壤分类边界凸 显，再使用吸管工具提取边界颜色为前景色，打开 Photoshop 软件在 select 下拉菜单，选择色彩范围，打开色彩范 围对话框。选 择 合 适 的 颜 色 选 择、选 区 预 览 的 方 式。 反 复调节颜色 容 差，并 注 意 观 察 选 区 的 变 化。 必 要 时 用 吸 管工具从当前显示的色彩中增加目标色或减去杂色。选
图 2 独立面 62 及其相邻面 31 的绘制 Fig． 2 The surface 62 and the adjacent surface 31
图 3 clip 之后的结果 Fig． 3 The results after clipping
2． 3 线拓扑生成面状要素
线拓扑生成 面 状 要 素 的 方 法 就 是 创 建 线 状 要 素，根 据地图绘制出 面 的 边 界 线，使 用 线 状 要 素 转 换 成 面 状 要 素的方法实 现 面 状 要 素 的 矢 量 化。 在 此 过 程 中，需 要 注 意的关键问题在于绘制的地物边界线必须闭合。这种方 法主要是使用交互式矢量化的方法，主要借助于 ArcScan 工具来完成。具体实现方式如下所述。
具体面状要 素 矢 量 化 方 法 有 两 种，一 种 是 直 接 绘 制 面状要素； 另一种是先绘制面要素的边界线，然后拓扑成 面要素［2］。在这两种方法基础上又可衍生出许多不同的 技术路线和操作技巧，下面分别阐述。
2． 2 直接绘制面要素
直接绘制面 要 素 即 创 建 面 状 要 素 图 层，按 照 栅 格 图 像上的多 边 形 绘 制 成 面 域。 具 体 可 通 过 以 下 两 种 途 径 实现：
1） 从整体到局部的方法 首先绘制东 海 县 土 壤 图 的 整 体 边 界，形 成 一 个 整 体 面域，以此面域为基础，在 Editor 菜单条中将原来的 CREATE FEATURE 改为 CUT POLYGON，然后依照地图上的 边线将整体面 域 分 割 成 各 个 部 分 的 局 部 面 域，最 后 将 图 上所有面要素矢量化完毕。 2） 从局部到整体的方法
行业普遍关注的问题，进行处理就是我们要关注的重点。 而目前各种文献都未对各种面状要素矢量化方法进行较 为详细的分析和比较。鉴于此，本文以 ArcGIS 对面状要 素的矢量化过 程 为 基 础，对 比 分 析 了 矢 量 化 过 程 中 各 种 方法 的 优 劣，以 期 为 面 状 要 素 矢 量 化 方 法 的 选 择 提 供 参考。
百度文库
图 6 拓扑错误检索 Fig． 6 Topological errors Retrieval
素的方法易在多个面相交处出现三角形的空隙或重叠， 但是由于面要素是逐个绘制，出现的拓扑错误比较少； 线 拓扑成面的方法错误主要出现在有些线没有封闭出现空 白区域，或是线要素重复矢量化导致面要素重叠，出现的 拓扑错误较多。
2 面状要素矢量化
2． 1 矢量化准备
首先，新建图层，打开 ArcCatalog 新建个人数据库命 名为“矢量化”，然后在个人数据库中新建要素集，在要素 集中新建线、面 要 素 并 根 据 属 性 数 据 采 集 的 结 果 设 置 每 种要素的 属 性 字 段。 建 好 图 层 后 即 可 进 行 面 状 要 素 矢 量化。
关键词： ArcGIS； 面状要素； 矢量化
中图分类号： P208
文献标识码： B
文章编号： 1672 － 5867（ 2013） 01 － 0024 － 03
Contrast of Vectorization Method about the Planar Elements Based On ArcGIS
3） 选中图中经纬网交点处，右键选择 Input DMS； 4） 在弹出的对话框中输入其对应的经纬度坐标； 5） 依 次 将 所 有 控 制 点 都 输 入 后，点 击 工 具 条 上 的 View Link Table，选择一种方式，使得 Total RMS Error 中的 数值最小，本次选择的是 3rd； 6） 点击 OK 进行配准后图像的输出，在 Export Raster Data 下将图像命名为“配准后东海县土壤图”输出。
收稿日期： 2012 － 12 － 09 基金项目： 国家海洋局海洋公益性行业科研专项（ 201105004） ； 江苏省海洋资源开发研究院开放课题（ JSIMR11B16） ； 淮海工学院引
进人才科研启动基金项目（ KQ09024） ； 江苏省海洋经济研究中心开放基金项目（ HK201013） 资助 作者简介： 贾艳红（ 1977 － ） ，女，甘肃白银人，讲师，博士，2008 年毕业于兰州大学环境科学专业，主要从事环境遥感与 GIS 应用方面
的教学和科研工作。
第1 期
贾艳红等： 基于 ArcGIS 的面状要素矢量化方法对比
25
与从整体到 局 部 的 方 法 相 反，本 方 法 是 从 每 个 局 部 面域出发，最 终 实 现 所 有 面 的 矢 量 化。 该 方 法 的 关 键 在 于公共边界的处理。沿着地图上面的边界绘制一个独立 的面状要素 62，接着绘制与其有公共线的面 31（ 如图 2 所 示） ，注意在公共边处的绘制。选中面 62，选择 Editor 菜 单下的 clip 命令，裁剪掉重叠部分之后即可得到面 31 的 矢量化结果（ 如图 3 所示） 。依次通过绘制相邻面并处理 公共部分后即可完成地图上面状要素的矢量化。
2） 利用 ArcScan 二值化、去噪自动矢量化 配准后的底 图 经 过 分 类 和 重 分 类 提 取 面 状 要 素，使 原栅格图像转化为二值图像，如图 4 所示。二值化之后被 ArcScan 识别，通过去噪处理去掉冗余的信息等，使图面 清洁，然后利用 ArcScan 进行自动矢量化［5］。矢量化结果 如图 5 所示。
26
测绘与空间地理信息
2013 年
择完毕，关闭 色 彩 范 围 对 话 框，这 时 目 标 颜 色 已 被 选 取。 然后通过填 充 目 标 像 元 实 现 仅 显 示 边 界 线 的 图 层［3］，存 储为“边界 ps”。
在 ArcMap 中打开“边界 ps”图层，利用 ArcScan 进行 自动矢量化成为边界线图层，打开 ArcToolbox，选择 Data Management Tools ＞ Features ＞ Feature To Polygon 对话 框，设置完成生成面状要素［4］。
摘 要： 矢量化在地理信息系统中具有重要的意义。面状要素的矢量化是矢量化过程中的重要部分，不同方法
的选取决定着矢量化的效率和质量。本文以 ArcGIS 对面状要素的矢量化过程为基础，对比分析了矢量化过程中
各种方法的优劣，总结了在不同情况下，面状要素矢量化方法的选取，以期为面状要素矢量化提供方法参考。
JIA Yan － hong，HAO Zhi － qiang，LIU Xiu － jun （ School of Geodesy ＆ Geomatics Engineering，Huaihai Institute of Technology，Lianyungang 222005，China）
Abstract： Vectorization have great significance in the geographic information system． The planar elements vectorization is an important part in the process of vectorization． And the different vectorization methods will bring the distinct efficiency and quality in the results of vectorization． This article contrasted and analyzed the various vectorization methods for the planar elements based on ArcGIS． By contrasted and analyzed，the advantages and disadvantages of various methods was explained which will provided an important reference for the vectorization of the planar elements． Key words： ArcGIS； planar elements； vectorization
0引言
矢量化，简而 言 之 就 是 把 栅 格 数 据 转 换 成 矢 量 数 据 的过程［1］，是地理信息系统的主要功能之一，也是众多地 理信息系统功能实现的基础，如空间数据建库、缓冲区分 析、叠置分析、网络分析等。矢量化的精确度将直接影响 到后期各项 应 用 的 准 确 度。 因 此，必 须 保 证 矢 量 化 的 质 量。一般而言，矢 量 化 方 法 主 要 有 数 字 化 仪 跟 踪 矢 量 化 和扫描矢 量 化 等，目 前 常 用 的 方 法 是 扫 描 矢 量 化。点、 线、面的矢量化必 须 遵 循 忠 实 于 原 图，与 原 图 一 致 的 原 则。基于 ArcGIS 的点矢量化十分容易，只需将地图上的 点放到合适的大小，然后在其中心处定位即可； 线的矢量 化也较为简单，要求将线条放到合适的粗细，依次用鼠标 对其跟踪； 面的矢 量 化 是 最 为 复 杂 和 繁 琐 的，工 作 量 巨 大，需要耗费 大 量 人 力 和 物 力。 如 何 采 取 有 效 的 矢 量 化 方法快速、准 确 获 取 面 状 要 素 就 成 为 目 前 地 理 信 息 系 统
第 36 卷 第 1 期 2013 年 1 月
测绘与空间地理信息
GEOMATICS ＆ SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY
Vol． 36，No． 1 Jan． ，2013
基于 ArcGIS 的面状要素矢量化方法对比
贾艳红，郝志强，刘秀君
（ 淮海工学院 测绘工程学院，江苏 连云港 222005）
图 1 矢量化基础图件 Fig． 1 The vectorization foundation maps
1． 2． 2 图像配准
1） 打开 ArcGIS 加载矢量化基础图件，定义其坐标和 投影系统；
2） 打开 ArcGIS 在空 白 工 具 栏 上 右 击 选 择 Georeferencing 添加配准菜单，将 Georeferencing 下的 Auto Adjust 前的勾去掉；
4 结束语
图 4 二值化图像 Fig． 4 The Binarized map
3 拓扑错误检查
上述矢量化 方 法 中 都 会 有 拓 扑 错 误 的 出 现，检 查 每 种方法中产生的拓扑错误可作为每种方法优劣的表征。 这里采用 ArcCatalog 中建立拓扑关系的方法来检查拓扑 错误。打开 ArcCatalog，在要素集上新建拓扑关系要素， 对于面要素的 拓 扑 错 误，在 添 加 规 则 的 对 话 框 中 分 别 添 加 Must Not Overlap（ 检查两面有无重叠） 、Must Not Have Gaps（ 相邻面之间有无空隙） ，在 ArcMap 中加载拓扑工具 条，对整个图层拓扑错误进行搜索，具体如图 6 所示。
1 技术准备
1． 1 软件及基础数据
本文以 ArcGIS 9． 3 作为矢量化软件，以连云港市东 海县土壤图作 为 矢 量 化 对 象，首 先 利 用 扫 描 仪 获 取 矢 量 化对象的栅格文件（ 如图 1 所示） 。
1． 2 图像配准 1． 2． 1 获取控制点
根据矢量化 基 础 图 件 上 的 经 纬 网 交 点，可 以 得 到 配 准控制点坐标，将其汇总到 Excel 中命名为“控制点”。
图 2 独立面 62 及其相邻面 31 的绘制 Fig． 2 The surface 62 and the adjacent surface 31
图 3 clip 之后的结果 Fig． 3 The results after clipping
2． 3 线拓扑生成面状要素
线拓扑生成 面 状 要 素 的 方 法 就 是 创 建 线 状 要 素，根 据地图绘制出 面 的 边 界 线，使 用 线 状 要 素 转 换 成 面 状 要 素的方法实 现 面 状 要 素 的 矢 量 化。 在 此 过 程 中，需 要 注 意的关键问题在于绘制的地物边界线必须闭合。这种方 法主要是使用交互式矢量化的方法，主要借助于 ArcScan 工具来完成。具体实现方式如下所述。
具体面状要 素 矢 量 化 方 法 有 两 种，一 种 是 直 接 绘 制 面状要素； 另一种是先绘制面要素的边界线，然后拓扑成 面要素［2］。在这两种方法基础上又可衍生出许多不同的 技术路线和操作技巧，下面分别阐述。
2． 2 直接绘制面要素
直接绘制面 要 素 即 创 建 面 状 要 素 图 层，按 照 栅 格 图 像上的多 边 形 绘 制 成 面 域。 具 体 可 通 过 以 下 两 种 途 径 实现：
1） 从整体到局部的方法 首先绘制东 海 县 土 壤 图 的 整 体 边 界，形 成 一 个 整 体 面域，以此面域为基础，在 Editor 菜单条中将原来的 CREATE FEATURE 改为 CUT POLYGON，然后依照地图上的 边线将整体面 域 分 割 成 各 个 部 分 的 局 部 面 域，最 后 将 图 上所有面要素矢量化完毕。 2） 从局部到整体的方法
行业普遍关注的问题，进行处理就是我们要关注的重点。 而目前各种文献都未对各种面状要素矢量化方法进行较 为详细的分析和比较。鉴于此，本文以 ArcGIS 对面状要 素的矢量化过 程 为 基 础，对 比 分 析 了 矢 量 化 过 程 中 各 种 方法 的 优 劣，以 期 为 面 状 要 素 矢 量 化 方 法 的 选 择 提 供 参考。
百度文库
图 6 拓扑错误检索 Fig． 6 Topological errors Retrieval
素的方法易在多个面相交处出现三角形的空隙或重叠， 但是由于面要素是逐个绘制，出现的拓扑错误比较少； 线 拓扑成面的方法错误主要出现在有些线没有封闭出现空 白区域，或是线要素重复矢量化导致面要素重叠，出现的 拓扑错误较多。
2 面状要素矢量化
2． 1 矢量化准备
首先，新建图层，打开 ArcCatalog 新建个人数据库命 名为“矢量化”，然后在个人数据库中新建要素集，在要素 集中新建线、面 要 素 并 根 据 属 性 数 据 采 集 的 结 果 设 置 每 种要素的 属 性 字 段。 建 好 图 层 后 即 可 进 行 面 状 要 素 矢 量化。
关键词： ArcGIS； 面状要素； 矢量化
中图分类号： P208
文献标识码： B
文章编号： 1672 － 5867（ 2013） 01 － 0024 － 03
Contrast of Vectorization Method about the Planar Elements Based On ArcGIS
3） 选中图中经纬网交点处，右键选择 Input DMS； 4） 在弹出的对话框中输入其对应的经纬度坐标； 5） 依 次 将 所 有 控 制 点 都 输 入 后，点 击 工 具 条 上 的 View Link Table，选择一种方式，使得 Total RMS Error 中的 数值最小，本次选择的是 3rd； 6） 点击 OK 进行配准后图像的输出，在 Export Raster Data 下将图像命名为“配准后东海县土壤图”输出。
收稿日期： 2012 － 12 － 09 基金项目： 国家海洋局海洋公益性行业科研专项（ 201105004） ； 江苏省海洋资源开发研究院开放课题（ JSIMR11B16） ； 淮海工学院引
进人才科研启动基金项目（ KQ09024） ； 江苏省海洋经济研究中心开放基金项目（ HK201013） 资助 作者简介： 贾艳红（ 1977 － ） ，女，甘肃白银人，讲师，博士，2008 年毕业于兰州大学环境科学专业，主要从事环境遥感与 GIS 应用方面
的教学和科研工作。
第1 期
贾艳红等： 基于 ArcGIS 的面状要素矢量化方法对比
25
与从整体到 局 部 的 方 法 相 反，本 方 法 是 从 每 个 局 部 面域出发，最 终 实 现 所 有 面 的 矢 量 化。 该 方 法 的 关 键 在 于公共边界的处理。沿着地图上面的边界绘制一个独立 的面状要素 62，接着绘制与其有公共线的面 31（ 如图 2 所 示） ，注意在公共边处的绘制。选中面 62，选择 Editor 菜 单下的 clip 命令，裁剪掉重叠部分之后即可得到面 31 的 矢量化结果（ 如图 3 所示） 。依次通过绘制相邻面并处理 公共部分后即可完成地图上面状要素的矢量化。
2） 利用 ArcScan 二值化、去噪自动矢量化 配准后的底 图 经 过 分 类 和 重 分 类 提 取 面 状 要 素，使 原栅格图像转化为二值图像，如图 4 所示。二值化之后被 ArcScan 识别，通过去噪处理去掉冗余的信息等，使图面 清洁，然后利用 ArcScan 进行自动矢量化［5］。矢量化结果 如图 5 所示。
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测绘与空间地理信息
2013 年
择完毕，关闭 色 彩 范 围 对 话 框，这 时 目 标 颜 色 已 被 选 取。 然后通过填 充 目 标 像 元 实 现 仅 显 示 边 界 线 的 图 层［3］，存 储为“边界 ps”。
在 ArcMap 中打开“边界 ps”图层，利用 ArcScan 进行 自动矢量化成为边界线图层，打开 ArcToolbox，选择 Data Management Tools ＞ Features ＞ Feature To Polygon 对话 框，设置完成生成面状要素［4］。
摘 要： 矢量化在地理信息系统中具有重要的意义。面状要素的矢量化是矢量化过程中的重要部分，不同方法
的选取决定着矢量化的效率和质量。本文以 ArcGIS 对面状要素的矢量化过程为基础，对比分析了矢量化过程中
各种方法的优劣，总结了在不同情况下，面状要素矢量化方法的选取，以期为面状要素矢量化提供方法参考。
JIA Yan － hong，HAO Zhi － qiang，LIU Xiu － jun （ School of Geodesy ＆ Geomatics Engineering，Huaihai Institute of Technology，Lianyungang 222005，China）
Abstract： Vectorization have great significance in the geographic information system． The planar elements vectorization is an important part in the process of vectorization． And the different vectorization methods will bring the distinct efficiency and quality in the results of vectorization． This article contrasted and analyzed the various vectorization methods for the planar elements based on ArcGIS． By contrasted and analyzed，the advantages and disadvantages of various methods was explained which will provided an important reference for the vectorization of the planar elements． Key words： ArcGIS； planar elements； vectorization
0引言
矢量化，简而 言 之 就 是 把 栅 格 数 据 转 换 成 矢 量 数 据 的过程［1］，是地理信息系统的主要功能之一，也是众多地 理信息系统功能实现的基础，如空间数据建库、缓冲区分 析、叠置分析、网络分析等。矢量化的精确度将直接影响 到后期各项 应 用 的 准 确 度。 因 此，必 须 保 证 矢 量 化 的 质 量。一般而言，矢 量 化 方 法 主 要 有 数 字 化 仪 跟 踪 矢 量 化 和扫描矢 量 化 等，目 前 常 用 的 方 法 是 扫 描 矢 量 化。点、 线、面的矢量化必 须 遵 循 忠 实 于 原 图，与 原 图 一 致 的 原 则。基于 ArcGIS 的点矢量化十分容易，只需将地图上的 点放到合适的大小，然后在其中心处定位即可； 线的矢量 化也较为简单，要求将线条放到合适的粗细，依次用鼠标 对其跟踪； 面的矢 量 化 是 最 为 复 杂 和 繁 琐 的，工 作 量 巨 大，需要耗费 大 量 人 力 和 物 力。 如 何 采 取 有 效 的 矢 量 化 方法快速、准 确 获 取 面 状 要 素 就 成 为 目 前 地 理 信 息 系 统
第 36 卷 第 1 期 2013 年 1 月
测绘与空间地理信息
GEOMATICS ＆ SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY
Vol． 36，No． 1 Jan． ，2013
基于 ArcGIS 的面状要素矢量化方法对比
贾艳红，郝志强，刘秀君
（ 淮海工学院 测绘工程学院，江苏 连云港 222005）
图 1 矢量化基础图件 Fig． 1 The vectorization foundation maps
1． 2． 2 图像配准
1） 打开 ArcGIS 加载矢量化基础图件，定义其坐标和 投影系统；
2） 打开 ArcGIS 在空 白 工 具 栏 上 右 击 选 择 Georeferencing 添加配准菜单，将 Georeferencing 下的 Auto Adjust 前的勾去掉；
4 结束语
图 4 二值化图像 Fig． 4 The Binarized map
3 拓扑错误检查
上述矢量化 方 法 中 都 会 有 拓 扑 错 误 的 出 现，检 查 每 种方法中产生的拓扑错误可作为每种方法优劣的表征。 这里采用 ArcCatalog 中建立拓扑关系的方法来检查拓扑 错误。打开 ArcCatalog，在要素集上新建拓扑关系要素， 对于面要素的 拓 扑 错 误，在 添 加 规 则 的 对 话 框 中 分 别 添 加 Must Not Overlap（ 检查两面有无重叠） 、Must Not Have Gaps（ 相邻面之间有无空隙） ，在 ArcMap 中加载拓扑工具 条，对整个图层拓扑错误进行搜索，具体如图 6 所示。
1 技术准备
1． 1 软件及基础数据
本文以 ArcGIS 9． 3 作为矢量化软件，以连云港市东 海县土壤图作 为 矢 量 化 对 象，首 先 利 用 扫 描 仪 获 取 矢 量 化对象的栅格文件（ 如图 1 所示） 。
1． 2 图像配准 1． 2． 1 获取控制点
根据矢量化 基 础 图 件 上 的 经 纬 网 交 点，可 以 得 到 配 准控制点坐标，将其汇总到 Excel 中命名为“控制点”。