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03GIS实验三

发布时间:2014-02-05 11:41:22  

实验三、影像配准及矢量化

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. 熟悉GRAMIN GPS手持机的基本使用方法。

注意:在基于ArcMap 的操作过程中请注意保存地图文档。

二、 实验设备与数据

硬件:计算机

软件:ArcGIS Desktop 10.0(或9.x)

数据:老师提供的数据文件夹ex3

三、 实验原理

一般在配准的时候是一个一个对应选择原始点和目标点的,在配准框中选择了一个原始点后,这个点的坐标会自动记录在上面的表格中,然后在原图上相应的位置上选择对应的目标点,如果图标不对,可以先在表格中选中一条记录,然后按右边的“拾取”按钮,这时鼠标的形状就会变成十字形,就可以去选择配准点了;对于栅格图来说,放大到一定时候就会出现很多块状的东东,其实再放大了已经根本没有意义了,所以当大到一定时候,就不显示了;如果多个数据集需要在一个地图窗口中显示,那么它们的坐标系统必须是一致的,如果他们的坐标相差很多,是不能叠加在一起显示的,毕竟地图窗口可以显示范围是有限的,这时您可以通过配准的方式将需要叠加显示的东东的坐标进行调整;这个问题不是很明白,请详细说明一下,谢谢;配准速度的快慢与图的大小以及选择的配准方法有关,一般是配准方法越复杂,速度就越慢。

四、 实验步骤、结果(含关键截图)

第1步 地形图的配准-加载数据和地理配准工具

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“地理配准”工具栏,把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中,“地理配准”工具栏中的工具会被激活。

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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“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。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“地理配准”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“二阶多项式”。

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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”地理配准”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”。

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在“坐标系统”选项页中,设定数据框的坐标系统为Xian_1980_3_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。

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更新后,就变成真实的坐标。 第4步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件

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。

通过上面的操作我们的数据已经完成了配准工作,下面我们将使用这些配准后的影像进行分层矢量化。

第5 步 分层矢量化-在ArcCatalog中创建一个线要素图层 该数据采用的是西安80坐标系统、3度分带

打开ArcCatalog,在D:\ex3下,鼠标右击ex3文件夹,在“新建”中,选择“个人地理数据库”。并修改其名称为test3.mdb。

下面将为test3.mdb创建新的要素类,首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素。在ArcCatalog中,鼠标右击test3.mdb,在“新建”中选择“要素类”,输入创建的要素类的名称“等高线”,点击下一步。为等高线定义坐标系统,空

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间范围,存储要素类型。以及可以在这增加属性字段。

为等高线定义存储的空间范围。该空间范围要考虑到将来工作中还会出现的最大的空间范围。为确定这个区域XY(最小值),XY(最大值),可以切换到ArcMap中,点击“绘制”工具栏上的“矩形框”按钮,在地图显示区中画一个矩形,使区在更大范围内包含已配准的栅格地图。右键选中这个矩形框,设置“属性”,将填充色设置为“无”,可得到如下的效果:

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在矩形框属性的“大小和位置”选项页中,可获取矩形框左下角和右上角的坐标(X,Y),将这里获取的X,Y 值分别填入到上面“空间参考属性”对话框的“X/Y域”选项页 “最小X”、“最小Y”、“最大X”、“最大Y”输入框中通过上面的操作我们为创建的要素类定义了正确的坐标系统和空间范围。

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下面我们将为该数据创建新的属性字段。“高程”,类型设置为“Float”用来存储等高线的高程值。点击完成,就创建了一个线状的要素类。

第6步 从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中 切换到ArcMap中,将新建的线要素图层,加载到包含已配准地形图的数

据框中,保存地图文档为Ex3.mxd。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。确认编辑器中:任务为――新建要素,目标为――等高线,设置图层――等高线的显示符号为红色,并设置为合适的宽度。将地图放大到合适的比例下,从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程,输入该条等高线的高程。

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进一步练习线要素的其它操作,比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作。可参

照以上步骤,从地图中提出多边形要素(比如居民地),并进一步熟悉多边形要素编辑的相关操作。

第7步 根据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤

数据:扫描地图-昆明市旅游休闲地图(YNKM.JPG)、Garmin 手持GPS野外采集数据(gpsdata.dbf)-GCS_WGS_1984 地理坐标系。

打开ArcMap,添加扫描地图YNKM.JPG,打开“地理配准”工具栏

根据gpsdata.dbf 中的内容,将其转换为一个新的图层:GPS.shp,并将其添加到当前数据框中。添加gpsdata.dbf,添加X,Y 数据,在出现的菜单中指定坐标系统为地理坐标:GCS_WGS 1984, X坐标指定为经度(E),Y坐标指定为纬度(N)

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在 “显示”视图下,右键选择图层“gpsdata个事件”,从右键菜单中执行“数据”->“导出数据”,将其导出成为一个新Shape文件名为gps.shp,将GPS.shp 添加到当前的数据框中

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再移除图层gpsdata个事件和

gpsdata.dbf

在TOC中右键选择图层YNKM.JPG,点击“缩放到图层”,并将其放大到某一

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尺度下对比第一组同学在进行GPS数据采集时所使用的纸质地图,在地图显示区中找到第1个控制点。在扫描地图中,采集第1个GPS控制点的位置,点击。在TOC中右键选择图层GPS,在出现的菜单中点击“缩放到图层”,并将其放大到某一尺度下,并移动地图,可以方便地找到第1个控制点。 在地图显示区中,我们可以看到第1组同学在野外采集的GPS控制点,找到与扫描地图中对应的那个GPS控制点,点击鼠标。

通过以上操作我们已经完成了第1个控制点的选择。以类似的方法,添加至少4个控制点。在添加所有控制点,并检查RMS后,可使用下拉菜单“地理参考”中的“矫正”命令对栅格地图重采样。转换方法使用“二次多项式”。加载重采样后的栅格地图,并将原始的扫描地图从数据模框中删除。

在ArcCatalog中新建一个要素类,可命名为:Schools,(为点要素,添加的字段-用于存储学校的名称,坐标系统设置为WGS_1984地理坐标系-与GPS野外数据相同)将Schools图层添加到当前数据框中。在TOC面板中,右键选择

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“图层”,在出现的菜单中,点击“属性”,设定数据框的坐标系为

GCS_WGS_1984

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,选择要编辑的图层-Schools,确认“编辑器”工具栏中,任务为――新建要素,目标为――Schools。将地图放大到合适的比例下,在“编辑器”中选中“草图”工具,在地图中找到图例为○文的要素,在其所在位置,点击鼠标,分层提取昆明市的各高校位置数据-(点要素)。打开属性表,修改要素属性,比如:输入学校的名称。完成编辑后,停止编辑,并将修改结果保存到要素类-Schools中。

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