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影像配准工具进行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行检查，以确保矢量化

工作顺利进行。

1、打开ArcMap，添加“地理配准”工具栏；

2、将需要进行配准的影像—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行检查，以确保矢

量化工作顺利进行。

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，

3、用相同的方法，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，若残差较大，

可重新选取控制点，以减小误差。

2、在“地理配准”菜单下，点击“校正”，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。

3、将校正后的后得到的栅格文件加载到

ArcMap中，

4、必要性：校正，和配准。使用这些配准后

的影像进行分层矢量化。我们后面的数字化工作是

对这个配准和重新采样后的影像进行操作的。

第4步、设定数据框的属性

1、执行菜单命令“视图”－“数据框属性”，

设定数据框属性.

2、在“常规”选项中单位选择“度分秒”，“坐

标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为

“Xian_1980_ GK_Zone_17”（西安80投影坐标系，

6度分带，东经99度中央经线）。

必要性：统一标准，西安80投影坐标系，6度分带，

东经99度中央经线，可以求得真实坐标。

第5 步分层矢量化－在ArcCatalog中创建一个线要

素图层

1、打开ArcCatalog.在指定目录下，鼠标右击，在“新

建”中选择“Shapefile”，

2、输入创建的名称“等高线”，点击要素类型，选择

折线；

3、点击“编辑”选项后面的按钮，在“空间参考属

性”对话框中的“坐标系”选项页下，将选择西安80

坐标系，点击“选择”按钮。(在Projected Coordinate

Systems目录下，选择Gauss Kruger---→Xian

1980--→Xian_1980_3_Degree_GK_CM_99E)。

4、再点击“坐标将包含M值”、“坐标将包含Z值”

选项，用于存储的数据,点击确定完成，我们就创建

了一个线状的要素类的矢量文件。

必要性：创立矢量文件，为图层矢量化做准备。

第6步、从已配准的地图上对其进行矢量化

1、打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下

拉菜单中执行“开始编辑命令”，并选择前面

创建的“等高线”要素类,构造工具选择折线；

2、将地图放大到合适的比例下，对所要进行

矢量化的对象进行矢量化操作；

必要性：确认编辑，进行矢量化。

四、分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法。

（一）、误差来源：

1、数据采集时所产生的误差如：实测误差，地图制图误差（制作地图的每一过程都有误差），航测遥感数据分析误差（获取、判读、转换、人工判读误差）；

2、数据输入时所产生的误差如：数字化过程中操作员和设备造成的误差，某些地理属性没有明显边界引起的误差；

3、数据存贮时所产生的误差如：数字存贮有效位不能满足（由计算机字长引起，单精度、双精度类型）空间精度不能满足，图像扫描分辨率不合适；

4、数据操作时所产生的误差如：类别间的不明确、边界误差（不规则数据分类方法引起）；

5、多层数据叠加时所产生的误差如：多边形叠加产生的裂缝（无意义多边形）；

6、内插引起的误差；

（二）、减少误差的方法：

1、手工方法：与原始地图或者属性数据比较；

2、元数据法：元数据中包含了大量的有关数据质量的信息，通过跟踪元数据可以了解数据质量的状况和变化；

3、地理相关法：用空间数据的地理特征要素自身的相关性来分析数据的质量，如利用地表特征的空间分布进行分析；

4、矢量化过程中要细心操作，转弯处可适当增加点，

5米和10米等深线的矢量数据截图：