第四章地图配准及矢量化
GIS实验二地图(或影像)配准及矢量化
一、实验目的与要求1.利用影像配准(Georeferencing)工具进行影像数据的地理配准2.编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。
二、实验准备数据：江苏省连云港市地形图--mapoflyg.Tif 点号经纬度文件--location.txt软件准备：ArcGIS Desktop ---ArcMap三、实验内容与主要过程第1步地形图的配准－加载数据和影像配准工具打开ArcMap，右键单击空白工具栏处，添加“georeferncing”（影像配准）工具栏。
单击工具栏上的“add data”（增加数据）图标，选择需要进行配准的影像—mapoflyg.Tif后单击“add”。
在弹出的对话框中选择“no”即可，此时“影像配准”工具栏中的工具被激活。
单击“georeferncing”工具栏的下拉菜单，将“auto just”左侧的勾去掉。
第2步输入控制点在”影像配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮。
使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置，如下图所示：用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7 个），输入它们的实际坐标。
点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。
增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在“georeferncing”（影像配准）菜单下，点击“up date georeferncing”后再单击“fit display”。
执行菜单命令”rectify”，打开“save as ”（另存为）对话框。
设置相应的属性，完成后单击“save”（保存）按钮。
注意：在“format”一栏的下拉列表框中选择“TIFF”。
第三步编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）（1）单击工具栏上的“arccrtalog”图标打开如下图所示的对话框。
在左侧的树型区域中选择文件夹后在右边的空白区域右键单击，选择“new”\“shapefile”命令。
配准及矢量化实验报告
配准及矢量化实验报告《配准及矢量化实验报告》近年来，随着科技的不断发展，配准及矢量化技术在地图制作、遥感影像处理、地理信息系统等领域得到了广泛的应用。
为了验证这些技术的准确性和可靠性，我们进行了一系列的实验，并撰写了本报告，以期能够为相关领域的研究和应用提供参考。
首先，我们对配准技术进行了实验。
配准是指将不同数据源获取的图像或影像进行对齐，使它们在同一坐标系下具有一致的空间位置。
我们选择了不同分辨率的遥感影像进行配准实验，通过对比配准前后的影像重叠情况和特征点匹配的准确性，验证了配准技术的有效性。
其次，我们进行了矢量化实验。
矢量化是将栅格数据转换为矢量数据的过程，可以将影像中的线条、点、面等要素进行提取和转换，从而方便进行地图制作和空间分析。
我们选择了不同类型的遥感影像进行矢量化实验，通过对比矢量化前后的数据精度和几何形状的一致性，验证了矢量化技术的可靠性。
最后，我们总结了实验结果并提出了改进建议。
通过本次实验，我们发现配准及矢量化技术在地图制作和空间分析中具有重要的作用，但在实际应用中仍存在一些问题和局限性，例如在复杂地形和遮挡情况下的配准精度、矢量化过程中的数据丢失和形状失真等。
因此，我们建议在未来的研究中加强对这些问题的探讨，并探索更加精确和稳健的配准及矢量化算法。
总之，本报告通过配准及矢量化实验，验证了这些技术的准确性和可靠性，并对其在地图制作、遥感影像处理、地理信息系统等领域的应用提出了一定的指导意义。
希望本报告能够为相关领域的研究和应用提供参考，推动配准及矢量化技术的进一步发展和应用。
计算机地图制图栅格图像的地理配准与矢量化全解
计算机地图制图综合训练项目一：栅格图像的地理配准与矢量化目录1、项目名称 (1)2、项目目的和要求 (1)3、项目基本情况 (1)4、项目原理 (1)5、项目过程 (2)6、项目总结 (7)1、项目名称栅格图像的地理配准与矢量化2、项目目的和要求目的和要求：掌握栅格图像地理配准的基本原理；掌握地图制图软件中图像地理配准和地图矢量化方法。
3、项目基本情况完成时间：个人工作情况：对所给栅格图像进行地理配准和矢量化，完成所给栅格图像的矢量化工作。
注意领会地理配准和矢量化的步骤、方法和实现过程。
4、项目原理地理配准可分为影像配准和空间配准。
影像配准的对象时raster图，譬如TIFF图。
配准后的图可以保存为ESRI/GRID/TIFF或ERDAS/IMAGINE格式。
空间配准时对矢量数据配准。
配准是指同一区域内以不同成像手段所获得的不同图像图形的地理坐标的匹配。
包括几何纠正、投影变换域统一比例尺三方面的处理。
在多时相、多信息的复合综合分析时常需进行各种配准处理。
是产生一个空间校准集合或匹配某一区域图像的过程。
地图矢量化是重要的地理数据获取方式之一。
所谓地图矢量化，就是把栅格数据转换成矢量数据的处理过程。
当纸质地图经过计算机图形、图像系统光-电转换量化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件，这种与纸质地图相对应的计算机数据文件称为矢量化电子地图。
随着社会发展和计算机技术的普及，传统的生活方式正在改变，在许多领域，人们需要使用计算机技术模拟显示现实世界中的各种信息，并对信息进行查询和处理。
由此需要对实际信息进行数据的采集和矢量化处理，使之变成我们需要的电子信息。
纸质地图是我们平时常用的一种地图，但存在数据有限且更新慢、信息描述简单且形式单一、查询分析不方便和地形景观不直观等特点，使它很难适应日新月异的社会变化，经常带来诸多麻烦。
地图的矢量化及误差校正(主要内容)
MapGIS与制图
甘肃农业大学资源与环境院 盖艾鸿
矢量化的主要步骤
误差校正
❖ 3、再次点击《控制点》菜单下的《设置控制点参数》（选 择理论值），然后点击《选择采集文件》（图框的线文件） ，再《添加校正控制点》，依次选择标准图框的四个角点作 为实际控制点。
❖ 注意：选择的次序要和实际值点的次序一致。
❖ 4、打开《浏览控制点文本》菜单查看采集的控制点文件， 并用文件菜单下的保存控制点保存控制点（图幅号.pnt）。
误差校正
❖ 4、建好控制点之后，点击《数据校正》菜单下的《线文件 校正转换》对矢量化的线文件进行校正。
❖ 5、再点击《数据校正》菜单下的《点文件校正转换》对矢 量化的点文件进行校正。
❖ 6、查看校正结果（用窗口复位，并依次选择图框的点、线 文件及校正的结果文件）。
❖ 7、校正合适后，用用文件菜单下的另存文件保存校正结果
❖ 一、线的矢量化 ❖ （1）新建工程 ❖ 添加分配任务的点、线、面文件及底图文件
（*.msi）然后在工程中新建一个线文件（如 22SLH.wl）,把新建线文件设为当前编辑状态 ，输入一矩形图框(矩形的四个点对准底图的 四个图廓点)，存工程（22SLH.prj）退出。
❖ （2）在属性库管理中挂接属性，对 22SLH.WL文件跟属性文件（线.wb）进行对 接，属性挂接之后退出系统。
❖ （3）进入图形编辑子系统中打开工程文件（ 22SLH.mpj）,进行线的矢量化。
地图配准及矢量化实验报告
实验五、地图配准及矢量化一、实验目的1. 利用影像配准(Georeferencing) 工具进行影像数据的地理配准2. 编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。
3 认识并掌握出线的专业英语术语注意：在基于ArcMap 的操作过程中请注意保存地图文档。
二、实验准备数据：昆明市西山区普吉地形图1:10000 地形图――70011-1.Tif，昆明市旅游休闲图 YNKM.jpg (扫描图)。
软件准备：ArcGIS Desktop ---ArcMap三、实验任务1、练习打开影像配准(Georeferencing) 等工具2、利用扫描地图上的公里网信息，进行扫描地图的配准；3、利用GPS实测数据点的坐标，进行扫描地图的配准；4、学会地图（或影像）数据的矢量化过程。
5、把实验内容和你通过实验掌握的内容和主要过程及步骤，写成详细的实验报告6、写实验总结和体会四、实验内容及步骤第1步：打开ArcMap->添加“影像配准”工具栏->增加配准的影像—70011-1.TIF 到ArcMap 中第2步：“影像配准”工具栏->点击“添加控制点”按钮->点击一个控制点->鼠标右击输入该点实际的坐标位置->用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7 个），输入它们的实际坐标。
点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。
检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。
转换方式设定为“二次多项式”：第3步;设定数据框的属性“影像配准”菜单->点击“update display->执行arcmap主菜单命令“视图”－“数据框属性”，设定数据框属性->“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“米”“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”（西安80 投影坐标系，3度分带，东经102度中央经线），与扫描地图的坐标系一致第4步：矫正并重采样栅格生成新的栅格文件 “影像配准”菜单->点击“矫正Rectify”，对配准的影像根据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的影像文件。
地图配准及矢量化
用ARCGIS进行地图配准及矢量化一、实验准备
带经纬网的地图
二、地图配准
1、打开ARCMAP，在layer中先添加地图。
2、对地图新建地理坐标系。
3、打开地理配准工具条。
4、在Georeferencing的下拉菜单下取消选择 Aotu adjust
5、放大地图，选择控制点，按经纬网输入坐标。
6、按控制点选择原则选取7个控制点，如下列图所示：
7、查看残差。
8、更新地理配准。
9、对地图新建投影坐标系统，参数输入如下：
10、在文件下拉菜单中选择导出地图，命名为“河北”。
三、地图矢量化
1、重新打开ArcMap,将配准好的地图“河北”导入。
2、在ArcCatalog 中相应位置新建图形文件“border”并为其选择与地图相一致的投影坐标系统。
3、打开编辑器，选择开始编辑，选择线编辑对河北省边界进行提取。
4、编辑时要放大地图沿边界画线，如下列图所示：
5、完成边界提取
后，可通过属性表查看边界信息，如下列图所示：6、关闭底图，可查看边界图层信息如下：。
配准及矢量化实验报告
配准及矢量化实验报告配准及矢量化实验报告一、引言配准和矢量化是遥感图像处理中的重要步骤，它们在地理信息系统（GIS）和遥感应用中扮演着关键的角色。
本实验旨在探索配准和矢量化的方法，并通过实际操作验证其有效性。
二、配准方法1. 影像预处理在进行配准之前，我们首先对原始遥感影像进行预处理。
预处理包括去除噪声、增强对比度和调整图像亮度等步骤，以提高影像的质量和可视化效果。
2. 特征提取特征提取是配准的关键步骤。
我们可以通过不同的算法提取图像中的特征点或特征线，常用的方法包括SIFT、SURF和ORB等。
在本实验中，我们选择了SIFT算法进行特征提取。
3. 特征匹配特征匹配是将待配准图像与参考图像中的特征进行匹配的过程。
匹配的目标是找到两幅图像中相对应的特征点或特征线。
常用的匹配算法有最近邻匹配和RANSAC等。
我们在实验中使用了最近邻匹配算法。
4. 几何变换在完成特征匹配后，我们需要根据匹配结果进行几何变换，将待配准图像与参考图像对齐。
常用的几何变换包括平移、旋转、缩放和仿射变换等。
在本实验中，我们使用了仿射变换进行配准。
三、矢量化方法1. 影像分割在进行矢量化之前，我们需要将配准后的影像进行分割，将影像划分为不同的区域。
常用的分割算法包括基于阈值的分割、基于边缘的分割和基于区域的分割等。
我们在实验中使用了基于阈值的分割算法。
2. 矢量化矢量化是将分割后的影像转化为矢量数据的过程。
在本实验中，我们将使用自动矢量化方法将影像中的区域转化为矢量多边形。
常用的自动矢量化方法包括边缘追踪、区域生长和形态学操作等。
3. 矢量数据处理在完成矢量化后，我们可以对生成的矢量数据进行进一步的处理和分析。
例如，可以计算矢量多边形的面积、周长和形状指标，或者进行空间查询和拓扑分析等。
四、实验结果与讨论我们选择了一组高分辨率航拍影像进行配准和矢量化实验。
经过预处理、特征提取、特征匹配和几何变换等步骤，我们成功地将待配准影像与参考影像对齐，并生成了配准后的影像。
矢量化地图步骤
矢量化地图步骤
矢量化地图步骤：
1.地图底图的调入
（1）打开MapInfo
（2）背景图像加入
文件——打开表，弹出菜单中选择文件类型为“栅格图像”，背景图像名为：“平若县底图.jpg”，确定。
2.图像配准
（1）弹出菜单中鼠标左击“配准”
（2）投影设为non-earth(非地球投影)，坐标单位设为毫米
四角点坐标：
左上角（0,157）
右上角（123.4,157）
左下角 (0,0)
右下角 (123.4,0)
3.分层
用文件——新建表功能
新建“注记点”、“河流”、“行政区域”三个表，并将其加入当前地图窗口中，给每一个表添加名为“名称”的字段。
4.矢量化
（1）点状矢量化：使“注记点”图层可编辑，选择合适的符号点类型、大小和颜色（为了与地图区分，最好选红色），
对图幅内所有行政单位的地理位置矢量化（使用绘图工具箱中的“符号”工具）；
（2）河流矢量化：使河流线图层可编辑，选择合适的折线线型
（线样式，线宽、颜色等），点击绘图工具箱中的“折线”
工具，开始河流矢量化，击左键开始，双击左键结束一条线的矢量化。
如果需要对某一折线对象光滑处理，则双击要光滑
的对象，在弹出菜单中选“光滑”，或选中要光滑的对象后，对象》平滑。
（3）数字化区域：使行政区域面图层可编辑，选择合适的区域样式，用绘图工具箱中的多边形工具矢量化录入各行政区域，击鼠标左键开始，双击鼠标左键结束一区域的录入，在两个区域的公共边界区域矢量化时，按下“S”键，使两个区域的公共区域重合。
5.保存
文件——保存工作作空间，并保存所有的表。
（注意：底图、工作空间、表文件要保存在同一文件夹下）。
arcgis操作实验四：arcmap地图配准及矢量化
实验四：地图配准及矢量化一、实验目的1、掌握影像配准(Georeferencing) 工具进行地形图的地理配准的方法及步骤。
2、掌握 ArcMap 中进行矢量化方法。
二、实验准备数据准备：昆明市西山区普吉地形图1:10000 地形图――（昆明市旅行休闲地图（）、Garmin手持GPS野外收集数据（））——选做数据软件准备：ArcGIS ， ArcCatalog三、实验内容依据地形图坐标配准地形图，如图 1 所示。
图 1 配准结果四、实验步骤第 1 步地形图的配准－加载数据和影像配准工具全部图件扫描后都一定经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以保证矢量化工作顺利进行。
翻开 ArcMap ，增添“影像配准”工具栏。
把需要进行配准的影像—增添到 ArcMap 中，会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。
第 2 步输入控制点在配准中我们需要知道一些特别点的坐标。
经过读图，我们能够获得一些控件点――公里网格的交点，我们能够从图中平均的取几个点。
一般在实质中，这些点应当能够平均散布。
在”影像配准”工具栏上，点击“增添控制点”按钮。
使用该工具在扫描图上精准到找一个控制点点击，而后鼠标右击输入该点实质的坐标地点，以下列图所示：用同样的方法，在影像上增添多个控制点（大于7 个），输入它们的实质坐标。
点击“影像配准”工具栏上的“查察链接表”按钮。
注意：在连结表对话框中点击“保留”按钮，能够将目前的控制点保留为磁盘上的文件，以备使用。
检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并从头选用控制点。
变换方式设定为“二次多项式”第 3 步设定数据框的属性增添全部控制点，并检查均方差（ RMS）后，在”影像配准”菜单下，点击“更新显示”。
履行菜单命令“视图”－“数据框属性” ，设定数据框属性在“惯例”选项页中，将地图显示单位设置为“米”在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”（西安 80 投影坐标系， 3 度分带，东经 102度中央经线），与扫描地图的坐标系一致更新后，就变为真切的坐标。
GIS地图配准和矢量化
实验一：地理配准与矢量化
一、实验目的
理解栅格数据与矢量数据的差别，学会地理配准的操作，能够对影像进行数字化与矢量化的操作，将地理信息系统的理论与实际软件操作相结合，深刻理解相关知识的运运用。
二、实验步骤
1、打开arcmap软件，在文件里打开导入进行实验的影像
2、点击编辑器，开始进行编辑
3、使用地理配准工具栏中的“添加控制点”图标，在“image
图层”与“道路图层”中建立连接，重复操作，选取5至6个
控制点
实验选取的控制点如下图所示：
4、点击才“查看链接表”图标，查看残差，要保证选取的每
个控制点的残差值都小于1.若残差值不符合要求则继续选取控制点。
实验的残差值如下图所示：
5、打开arcCatalog软件，点击文件，新建shapefile文件（要
素折线，且导入image坐标）。
6、将新建的shapefile文件拖入arcmap软件中，且置于image
图层上方。
7、选择新建的shapefile文件创建要素，选择折线工具进行画图。
三、实验结果
四、实验总结
1、实验选取控制点时，需选择一点特征明显的点，如道路转折点
和交点，操作也需仔细才能保证残差符合要求。
2、画图时注意不能重复返回画，且需要仔细看图，将道路画的尽
量准确。
3、做此项实验很学要耐心。
mapinfo地图配准矢量化建属性库
实验二、地图的配准、矢量化及建立属性数据库1、数字化前的准备工作判断栅格图像的比例、投影、坐标系等参数。
对于中国地图或各省地图可以使用等角圆锥投影；但对比例尺较大的，则采用高斯——克吕格投影。
若无所需投影，可在C:\Program Files\ MapInfo\ Professional下的mapinfo.prj中修改。
如本实验底图我们设定新疆地区的双标准纬线等角割圆锥投影参数：3, 0, 1, 86, 20, 36.5, 48, 0, 0。
若不修改MapInfo将默认选择Longitude/Latitude地图投影。
2、栅格图像的配准•选择"文件>打开表"，"打开表"对话框出现。
•从"文件类型"下拉列表中选择"栅格图像"，mapinfo显示栅格图像文件清单。
•选中要打开的栅格图像文件并选择"打开"、mapinfo显示"图像配准"对话框"如下图1，想简单地显示未配准的图像，或配准它使它具有地理坐标？"，选择"配准"，该栅格图像的一个预览出现在对话框的下半段。
•通过选择"投影"按钮并完成"选择投影"对话框来设定该图像的地图投影。
如果通过扫描纸张地图创建栅格图像，该纸张地图应包含所用的地图投影信息。
如果不能确定地图投影，使用缺省地图投影（经/纬度）。
选择“确定”。
选择“单位”按钮设定地图投影选择单位为‘度’，图1“图像配准询问”对话框•进入图像配准对话框，进行地图配准。
把鼠标光标移到对话框下半段的预览图像上，并移到一个已知地图坐标（例如经/纬度）的点，再单击鼠标按钮。
mapinfo显示“增加控制点”对话框，输入控制点的地图坐标X，Y。
注意X为经度，Y为纬度。
依次均匀分布增加控制点，控制点数量及分布要满足图像配准精度。
Arcgis操作基础 ArcMap地图配准及矢量化
地图配准及矢量化一、实验目的1、掌握影像配准(Georeferencing)工具进行地形图的地理配准的方法及步骤。
2、掌握ArcMap中进行矢量化方法。
二、实验准备数据准备：昆明市西山区普吉地形图1:10000 地形图――70011-1.tif（昆明市旅游休闲地图（YNKM.JPG）、Garmin 手持GPS野外采集数据（gpsdata.dbf））——选做数据软件准备：ArcGIS Desktop9.x，ArcCatalog三、实验内容根据地形图坐标配准地形图，如图1所示。
图1 配准结果四、实验步骤第1步地形图的配准－加载数据和影像配准工具所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。
●打开ArcMap，添加“影像配准”工具栏。
●把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中，会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。
第2步输入控制点在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。
通过读图，我们可以得到一些控件点――公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。
一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。
●在”影像配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮。
●使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置，如下图所示：●用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7个），输入它们的实际坐标。
点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。
●注意：在连接表对话框中点击“保存”按钮，可以将当前的控制点保存为磁盘上的文件，以备使用。
检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。
转换方式设定为“二次多项式”第3步设定数据框的属性增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在”影像配准”菜单下，点击“更新显示”。
执行菜单命令“视图”－“数据框属性”，设定数据框属性在“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“米”在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”（西安80投影坐标系，3度分带，东经102度中央经线），与扫描地图的坐标系一致更新后，就变成真实的坐标。
实验二、地图_影像_配准及矢量化
实验2 地图(或影像)配准及矢量化1.实验目的与任务：1) 理解地理配准(Georeferencing)的含义、原理和作用，并能利用GIS软件进行影像地图或影像数据的地理配准2) 点、线、面状要素文件的建立、矢量化及数据数据的录入。
2.实验准备：1）在计算机中选择一个合适的驱动器，并建立一个目录，如在D:\下建立一个名为GIS 的目录，即D:\GIS\(为与其它同学区别，所建目录也可以加上你名字的字母，如D:\zhangsanGIS\) ，该目录为后期的工作空间，除软件自带的数据外，以后所有实习提供的数据都存放在该目录下。
2）软件准备：ArcGIS 10.x3）数据准备：连云港市旅游图.tif；控制点坐标数据.xls3.实习内容、步骤和方法：本实验主要包括两部分内容，一是地图配准，分控制点坐标已知和控制点坐标未知两种情况；二是地图矢量化，包括点、线、面三种要素的矢量化及属性数据的录入。
一、地图（或影像）配准地图配准过程就是要建立待配准地图上所有点与其实际对应点之间的函数联系，一般先通过建立待配准地图坐标系中若干控制点的坐标与其实际同名点坐标之间n次多项式关系，在运用最小二乘法求得多项式的系数，由此构建了待配准地图与其实际对应点之间的函数，再将待配准地图上所有点坐标逐一代入函数式，从而求出待配准地图所有点的实际坐标值，从产生一福具有实际坐标值得新地图。
第1步启动ArcMap执行菜单命令：开始>>所有程序>> ArcGIS>> ArcMap 10.1第2步添加“地理配准”工具条在ArcMap窗口中点击菜单“自定义”>>工具条>> 地理配准，弹出“地理配准”工具条。
点击该工具条上的“地理配准（G）”，在显示的菜单中点击“自动校正”以取消其前的“√”第3步向ArcMap窗口添加需要配准的地图（连云港市旅游图.tif）点击ArcMap窗口中的添加数据按钮，浏览到“连云港市旅游图.tif”所在位置，点击“添加”，“连云港市旅游图.tif”将出现在ArcMap窗口中。
地图配准及矢量化
坐标变换
坐标转换的准确程度可以通过比较某一点在地图中的实际坐标与根据变换公式得到的坐标来判断。
这两个点之间的距离之差称为残差(residual error). 通过计算均方差(RMS)获取控制点总误差。
均方差(RMS) 的大小描述了变换公式在不同控制点间的一致性。
可以将残差特别大控制点删除，然后添加新的控制点。
D
在ArcMap中使用“编辑器”，分层提取要素
2、地图配准
坐标转换
输入到计算机中的图形，实际上都是通过其位置坐标(x,y)来表示，因此校正过程实质上是找一种数学关系(或函数关系)，描述变换前图形坐标(x,y)与变换后图形坐标(x′,y′)之间的换算，其数学关系一般描述为 x’=f1(x,y) y’=f2(x,y)
有三种通用的图像重采样技术 最小紧邻 双线性内插 立方卷积 Nearest neighbor assignment takes the value from the cell closest to the transformed cell as the new value. It's the fastest resampling technique and is appropriate for categorical, or thematic, data. Bilinear interpolation and cubic convolution techniques combine a greater number of nearby cells (4 and 16, respectively) to compute the value for the transformed cell. These two techniques use a weighted averaging method to compute the output transformed cell value and thus are only appropriate for continuous data such as elevation, slope, and other continuous surfaces.
GIS-影像配准及矢量化
影像配准及矢量化一、实验目的1.利用arcGIS影像配准工具进展影像数据的地理配准2.arcGIS编辑器的使用〔点要素、线要素、多边形要素的数字化〕。
3.利用arcGIS软件计算矢量数据的长度、面积。
二、实验准备数据：青海省xx地形图1:50000 地形图――1-甲.Tif和1-乙.Tif，(电子版扫描图)。
软件准备：ArcGIS Desktop ---ArcMap三、实验内容及步骤第1步、地形图的配准－加载数据和影像配准工具所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进展检查，以确保矢量化工作顺利进展。
1、翻开ArcMap，添加“地理配准〞工具栏；2、将需要进展配准的影像—1-甲.Tif添加到ArcMap中；3、在图层处点击右键，下拉菜单中点击属性，定义投影坐标系-设定数据框的坐标系统为“Xian_1980_Degree_GK_CM_99E〞〔西安80投影坐标系，3度分带，东经99度中央经线〕。
必要性：所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进展检查，以确保矢量化工作顺利进展。
第2步、添加控制点1、在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。
通过读图，我们可以得到一些控制点，我们可以从图中选取几个较为分散的点。
一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。
2、在“地理配准〞工具栏上，点击“添加控制点〞按钮。
使用该工具在扫描图上准确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置，3、用一样的方法，在影像上增加多个控制点〔一般不少于三个〕，输入它们的实际坐标。
必要性：在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标，我们可以依靠它们来矫正地图。
利用其坐标数据解方程，求待定系数来获取其在规定坐标系下的坐标。
第3步校正并重采样栅格生成新的栅格文件1、完成控制点的添加后，点击“地理配准〞工具栏上的“查看链接表〞按钮，转换方式设定为“一阶多项式〞。
观察残差的大小，假设残差较大，可重新选取控制点，以减小误差。
如何进行矢量化处理与地图配准
如何进行矢量化处理与地图配准从古至今，地图一直是人类认知和探索世界的重要工具。
而随着科技的发展，地图制作和分析逐渐向数字化转变，矢量化处理和地图配准成为了不可或缺的技术手段。
本文将从理论和实践两个方面，探讨如何进行矢量化处理与地图配准。
一、矢量化处理的概念与原理矢量化处理是将地图或图像中的点、线、面等要素转换为矢量数据的过程。
在传统的地图制作中，使用栅格数据存储地理信息，但这种方式存在分辨率限制且不便于计算机处理。
而矢量化处理将地理要素以几何图形的形式进行存储，能够精确表示地理实体的形状、位置和属性，为地图制作和分析提供了更多的灵活性。
矢量化处理的原理包括两个主要步骤：特征提取和边界构建。
特征提取是从原始图像或地图中识别和提取有意义的信息，例如建筑物、道路、水系等地理要素。
边界构建是根据特征提取的结果，根据一定的算法和规则，将特定要素的边界以矢量形式进行表示。
这个过程需要考虑到矢量数据的准确性、完整性和拓扑关系等问题。
二、矢量化处理的方法与工具矢量化处理的方法和工具很多，其中比较常用的包括手工绘制、自动化识别和半自动化提取等。
手工绘制是最传统的方式，通过人工的方式将地理要素绘制在地图上，精度较高但效率较低。
自动化识别则是利用计算机视觉和机器学习技术，对图像进行分析和识别，实现矢量化处理。
而半自动化提取则结合了手工绘制和自动化识别的优点，既能保证一定的准确性，又提高了处理效率。
在具体操作中，可以使用地理信息系统（GIS）软件来进行矢量化处理。
常用的GIS软件包括ArcGIS、QGIS和MapInfo等，它们提供了丰富的绘制和编辑工具，可以对地理要素进行精确的编辑和处理。
此外，还有专门的矢量化处理软件，例如Adobe Illustrator、AutoCAD等，它们在绘制和编辑方面更加灵活和专业。
三、地图配准的概念与方法地图配准是将不同地图或地理数据集进行对比和匹配的过程，旨在实现不同地图之间的一致性和拼接。
矢量化地图制图技术的方法和技巧
矢量化地图制图技术的方法和技巧随着科技的发展和地理信息系统的普及，矢量化地图制图技术得到了广泛的应用。
矢量化地图制图能够提供更为精准和详细的地图信息，为用户提供更好的导航和定位服务。
本文将介绍一些矢量化地图制图的方法和技巧，帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、数值化矢量化地图制图方法数值化矢量化地图制图是一种通过数字方式将地图上的各种地理要素信息转化为矢量数据的方法。
首先需要获取原始地图图像，然后通过图像处理软件将图像信息转化为矢量数据。
数值化矢量化地图制图方法的优势是能够提供更高精度的地图信息，但同时也需要较高的技术水平和时间成本。
1. 图像预处理在进行数值化矢量化地图制图之前，需要对原始地图图像进行预处理。
首先进行图像校正，使图像保持原始比例和角度。
其次，进行图像去噪，去除图像中的杂乱像素点和噪音，使地图信息更清晰。
最后，进行图像增强，调整图像的亮度、对比度等参数以提高图像质量。
2. 地理要素提取地理要素提取是将原始图像中的各种地理要素（如道路、建筑物等）转化为矢量数据的过程。
通过图像处理软件的绘图工具，可以逐个绘制各个地理要素的边界线，然后转化为矢量数据。
在提取地理要素时，需要根据地图的比例尺和分辨率进行合理的绘制，以确保提取的矢量数据与实际地图一致。
3. 精度校正由于原始地图图像可能存在一些误差和偏差，矢量化地图制图后的数据也可能存在精度问题。
因此，进行精度校正是必要的。
通过与实地测量数据进行对比，可以对矢量化地图进行误差校正。
校正的方法包括地理配准（将矢量数据与实地测量数据对应匹配）和几何校正（调整地理要素的位置和形状）等。
二、符号化矢量化地图制图技巧符号化矢量化地图制图是通过对地理要素进行符号化处理，使地图更具可读性和美观性的技术。
在进行符号化矢量化地图制图时，需要考虑以下几个方面的技巧：1. 符号设计符号设计是指为地图上的各种地理要素设计合适的符号，以表达地理意义。
例如，道路可以使用不同的线宽和颜色进行表示，建筑物可以使用不同的颜色和填充图案进行表示。
配准及矢量化实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过ArcGIS软件，学习并掌握地图配准（Georeferencing）和矢量化（Vectorization）的基本操作。
通过实验，使学生了解地图配准和矢量化在地理信息系统（GIS）中的应用，提高学生对GIS数据处理的实际操作能力。
二、实验内容1. 地图配准（1）实验背景地图配准是将无空间参考信息的栅格图像（如遥感影像、纸质地图扫描件等）与具有空间参考信息的栅格或矢量数据叠加的过程。
配准后的图像可以与其他空间数据进行空间分析，实现空间信息的共享。
（2）实验步骤① 打开ArcGIS软件，选择“地理数据库”创建新的地理数据库。
② 将无空间参考信息的栅格图像导入地理数据库。
③ 打开“地理配准”工具，选择导入的栅格图像作为目标数据。
④ 设置配准控制点。
从已知的空间数据中选取与栅格图像相对应的控制点，输入控制点的坐标。
⑤ 配准图像。
根据控制点坐标，自动生成配准参数，对图像进行配准。
⑥ 检查配准效果。
将配准后的图像与已知空间数据进行叠加，观察配准精度。
2. 矢量化（1）实验背景矢量化是将栅格图像中的地理要素转换为矢量数据的过程。
矢量数据可以精确表示地理要素的位置、形状和属性，便于进行空间分析和可视化。
（2）实验步骤① 打开配准后的栅格图像。
② 选择“编辑”工具栏中的“创建要素”工具，根据地理要素类型选择相应的矢量要素类型（如点、线、多边形）。
③ 在栅格图像上绘制矢量要素。
根据地理要素的形状和位置，绘制相应的矢量要素。
④ 输入矢量要素的属性信息。
根据地理要素的类型，输入相应的属性信息。
⑤ 保存矢量化后的数据。
三、实验结果与分析1. 地图配准结果通过实验，成功将无空间参考信息的栅格图像与已知空间数据进行配准。
配准后的图像与已知空间数据的叠加效果良好，证明配准精度较高。
2. 矢量化结果实验成功将配准后的栅格图像中的地理要素转换为矢量数据。
矢量数据可以精确表示地理要素的位置、形状和属性，为后续的空间分析提供了基础数据。
石大《地理信息系统》实习指导04图形配准及矢量化
第四章图形配准及矢量化一、实验目的1. 利用影像配准(Georeferencing) 工具进行影图形、影像数据的地理配准2. 编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。
二、实验准备数据准备：石河子市1:50000 地形图shz1:50000.jpg；rectifysqure.tif软件准备：ArcGIS Desktop ---ArcMap三、实验内容及步骤1、图形配准1.1加载数据和影像配准工具所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，才能确保后续矢量化工作顺利进行。
（1）打开ArcMap，右击菜单栏空白处，添加“影像配准”工具栏。
（2）把需要进行配准的影像shz1:50000.jpg添加到ArcMap 中，“影像配准”工具栏被激活。
1.2输入控制点在配准中必须知道一些特殊点的坐标。
通过读图，我们可以得到一些控件点――图廓四周的经纬度范围或图中均匀分布的公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取6~8个点。
一般在实际中，这些点应该能够匀分布。
（1）“栅格配准”>>取消“自动校正”；点击“添加控制点”按钮。
使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置，如下图所示：用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7 个），输入它们的实际坐标，完成后“栅格配准”>>勾选“自动校正”。
点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。
（2）在连接表对话框中点击“保存”按钮，可以将当前的控制点保存为磁盘上的*.txt文件，以备后续使用。
（3）检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。
转换方式设定为“一次多项式”；1.3设定数据框的属性（1）“影像配准”>>“Update Display ”更新显示；（2）执行菜单命令“视图”－“数据框属性”，设定数据框属性，在“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“米”；（3）在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为：“BeiJing_1954坐标系，高斯-克里格投影，东经87度中央经线），或选择“BeiJing_1954_3_ Degree_GK_CM_87E”，与扫描地图的坐标系一致注：在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目录中，我们可以看到四种不同的命名方式：Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj 北京54三度分带，中央经线东75度标，横坐标前不加带号Beijing 1954 3 Degree GK Zone 25.prj 北京54三度分带，分带号为25，横坐标前加带号Beijing 1954 GK Zone 13.prj 北京54六度分带法，分带号为13，横坐标前加带号Beijing 1954 GK Zone 13N.prj 北京54六度分带法，分带号为13，横坐标前不加带号在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Xian 1980目录中，文件命名方式又有所变化：Xian 1980 3 Degree GK CM 75E.prj Xian 1980 3 Degree GK Zone 25.prj Xian 1980 GK CM 75E.prj Xian 1980 GK Zone 13.prj（3）更新后，就变成真实的坐标。
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③ 检查均方差(RMS)
• 坐标转换的准确程度可以通过比较某 一点在地图中的实际坐标与根据变换 公式得到的坐标来判断。 • 这两个点之间的距离之差称为残差 (residual error). 通过计算均方差(RMS) 获取控制点总误差。 • 均方差(RMS) 的大小描述了变换公式 在不同控制点间的一致性。 • 可以将残差特别大控制点删除，然后 添加新的控制点。
• 投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描 述地球上某个点所处的位置。这个坐标系 是从地球的近似椭球体投影得到的，它对 应于某个地理坐标系。 • 投影坐标系由 以下参数确定
– 地理坐标系（由基准面确定，比如：北京54、 西安80、WGS84） – 投影方法（比如高斯－克吕格、Lambert投影、 Mercator投影）
② 创建新图层（要素类）
• ArcCatalog中可以创建矢量数据集(shape文件和 地理数据库geodatabase = “要素类”)
–点：Point –线：Line –多边形：Polygon
• 在ArcMap中提供了全面的工具，可以完成矢量数 据的编辑
–空间数据 –属性数据
• 新建图层－要素类
Rectify：矫正栅格数据
• Rectify 生成一个新的已经过地理配准的栅 格文件。可以保存为 ESRI GRID、 TIFF或 者 ERDAS IMAGINE的格式.
3、要素矢量化
① 要素编辑的一般步骤 ② 创建新图层（要素类）：点、线、多边 形 ③ 编辑环境及工具 ④ 点要素编辑 ⑤ 线要素编辑 ⑥ 多边形要素编辑
– 直线变换后仍为直线； – 平行线变换后仍为平行线； – 不同方向上的长度比发生变化。
• 对于仿射变换，只需知道不在同一直线上 的三对控制点的坐标及其理论值，就可求 得待定系数。但在实际使用时，往往利用4 个以上的点进行纠正，利用最小二乘法处 理，以提高变换的精度。
多项式变换(Polynomial)
添加属性字段
• 打开图层（要素类）的属性表，添加新字 段
编辑要素属性信息
• 在属性字段添加后，就可以输入或修改要 素的属性
③ 编辑环境及工具
• 主要编辑环境－“编辑器”工具栏
―编辑器”工具栏
捕捉环境－Snapping
• 捕捉或悬挂操作:
–how features align during creation/editing –线段之间的连接 (在两条线段连接的地方 加一个结点) –completion of polygons –avoid overshoots/undershoots –avoid slivers or gaps
选取控制点
• 控制点的数目取决于 你打算使用哪一种数学方法 来实现坐标转换. 但是，过多的控制点并不一定能 够保证高精度的配准 。要尽可能使控制点均匀分 布于整个格格图像，而不是只在图像的某个较小 区域 选择控制点。 • 通常,先在图像的四个角选择4个控制点，然后在 中间的位置有规律地选择一些控制点能得到较好 的效果
• 地形图中，读取控制点的坐标，图中红色控制点 的坐标为（564000,2776000），单位：米
• 输入控制点坐标
② 坐标变换
• 一旦你选取了足够的控制点, 你就可以 将栅格数据变换（或转换）到地图坐 标系统下. 转换(Transformation) 运用 一种数学变换方法来重新确定栅格数 据中每个像元的灰度值。 • 一次多项式：仿射（affine）—变换可 以将栅格数据平移, 缩放, 及旋转.
① 要素编辑的一般步骤
1. 在ArcCatlog中创建新的要素类 2. 在ArcMap中加载新建的要素类，如有必 要，加载经过配准的扫描地图 3. 在ArcMap中打开“编辑器”工具栏，执 行其中的 “开始编辑”命令，进入编辑状 态。 4. 利用“编辑器”的功能完成地图要素的分 层提取，打开图层的属性表，输入要素的 相关属性 5. 在编辑过程中，点击“编辑器”中的“保 存编辑”可以随时保存修改的结果，点 “停止编辑”完成编辑。
捕捉环境－Snapping
• 通过捕捉环境对话框设定在编辑时捕捉方 式
Snapping options
• Interactive snapping options
– Snap to an existing vertex – Snap to an existing line segment or polygon edge – Snap to an intersection of two or more lines – Snap to an existing line endpoint – Snapping can be layer-to-layer_
屏幕跟踪数字化
• 从“编辑器”工具栏中选中草图工具，根 据扫描地图上的内容分层提取地图要素。
编辑图层中要素的属性
• 属性字段可以在创建图层是定义，也可以 在ArcMap中添加
–Fields are added; define
• 字段名称：field name • 数据类型：data type • 字段宽度：width • 精度：decimal precision
坐标转换
• 输入到计算机中的图形，实际上都是通过 其位置坐标(x,y)来表示，因此校正过程实质 上是找一种数学关系(或函数关系)，描述变 换前图形坐标(x,y)与变换后图形坐标(x′,y′) 之间的换算，其数学关系一般描述为 x’=f1(x,y) y’=f2(x,y)
仿射变换（1次多项式）
• 仿射变换是使用最多的一种几何纠正方式， 只考虑到x和y方向上的变形，仿射变换的 特性是：
• 在ArcGIS中基于这三个椭球，建立了我国常用的三 个基准面和地理坐标系： • GCS_WGS1984(基于WGS84 基准面) • GCS_BEIJING1954(基于北京1954基准面) • GCS_XIAN1980(基于西安1980基准面)
• 地理坐标系不是平面直角坐标系
1.2投影坐标系（Projected Coordinate Systems）
• 这个数学关系常表示为二元多项式一次、 二次或三次及更高次表达式.
•其中A、B代表二次以上高次项之和。
• 当不考虑高次变换方程中的A和B时，则变 成二次变换方程，称为二次变换。二次变 换适用于原图有非线性变形的情况，至少 需要6对控制点的坐标及其理论值，才能求 出待定系数。
名词：Georeference
有三种通用的图像重采样技术 • 最小紧邻 • 双线性内插 • 立方卷积
– Nearest neighbor assignment takes the value from the cell closest to the transformed cell as the new value. It's the fastest resampling technique and is appropriate for categorical, or thematic, data. – Bilinear interpolation and cubic convolution techniques combine a greater number of nearby cells (4 and 16, respectively) to compute the value for the transformed cell. These two techniques use a weighted averaging method to compute the output transformed cell value and thus are only appropriate for continuous data such as elevation, slope, and other continuous surfaces.
① 校准栅格数据
• 通常,你会将栅格数据校准到已经存在具有坐 标信息的空间数据 （矢量数据） 。首先假 定矢量化数据中的一些空间要素 (目标数据) 也同时存在于要进行配准的栅格图像上
– 比如： 街道、建筑物、河流.
• 地理配准的基本过程是在栅格图像中选取一 定数据的控制点，将它们的坐标指定为矢量 数据中对应点的坐标（在空间数据中，这些 点的坐标是已知的，坐标系统为地图坐标系）
控制点
• 在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标， 即控制点。 • 控制点可以是经纬 线网格的交点、公里网 格的交点或者一些典型地物的坐标。 • 我们可以从 图中均匀的取几个点。如果我 们知道这些点在我们矢量坐标系内坐标， 则直接输入控制点的坐标值，如果不知道 它们的坐标，则可以采用间接方法获取－ 从矢量数据中选取。
• 地理配准：是为了使 得影像数据可以和 GIS矢量数据集成在 一起，而为影像数据 指定一个参考坐标系 的过程。
影像配准的步骤 （Register－Rectify）
① ② ③ ④ 校准栅格数据 （选择控制点） 坐标变换 （求解二元多项式n次方程） 检查均方差（计算控制点误差） 重采样－矫正（Rectify）：生成新的影 像文件 （三种重采样算法）
• 在ArcGIS中提供了几十种常用的投影方法 • 北京1954投影坐标系和西安1980坐标系都 是应用高斯－克吕格投影，只是基准面、 椭球、大地原点不同。
我国所使用的地图投影：
我国的基本比例尺地形图(1:5千，1:1万，1:2.5万， 1:5万，1:10万，1:25万，1:50万，1:100万)中， • 大于等于50万的均采用高斯-克吕格投影(GaussKruger)，又叫横轴墨卡托投影(Transverse Mercator)； • 小于50万的地形图采用正轴等角割园锥投影，又 叫兰勃特投影(Lambert Conformal Conic)； • 海上小于50万的地形图多用正轴等角园柱投影， 又叫墨卡托投影(Mercator) 我国的GIS系统中应该采用与我国基本比例尺地形 图系列一致的地图投影系统。