实验指导三 空间数据采集.docx
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实验指导三空间数据采集
实验三空间数据采集(扫描矢量化)
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.掌握矢量数据相关的操作命令含义与应用,并对矢量数据的类型有一定的理解。
3.掌握空间数据拓扑创建多种方法的操作与应用,加深对空间拓扑的理解。
二、实验准备
1.软件准备:
ArcGIS10.2
2.数据准备:
(1)仓前镇小班栅格数据:
org.img;
(2)仓前镇镇驻地矢量数据:
仓前镇镇驻地.shp
三、实验内容与要求
(1)某地区影像数据的地理配准
(2)分图层矢量化(屏幕数字化)①新建图层②要素编辑
(3)创建拓扑
(4)属性录入
1.影像配准
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图像配准,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,调出影像配准工具条Georeferencing,如图2-1。
把需要进行配准的影像—org.img添加到ArcMap中,会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。
图2-2加载影像数据
1.2输入控制点
控制点应该选择已知准确实际地理坐标的点,如经纬线交点或公里网格交点。
选取控制点时,应尽量将图片放大后选取,以尽量减小误差,如图2-3。
●在“影像配准”工具栏上,点击“添加控制点”按钮
;
●使用该工具在图上精确地找一个控制点后点击,然后右键选择“InputXandY…”,调出EnterCoordinates对话框,输入其实际坐标,如图2-4。
图2-3选取控制点
图2-4输入实际坐标
●用相同的方法,在影像上增加多个控制点(>=4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:
在链接表对话框中点击“Save”按钮,可将当前的控制点保存为磁盘上的文件,以备使用。
图2-5查看链接表
检查控制点的残差Residualerror和总的RMS。
残差(residualerror)表示单个控制点坐标转换的误差,均方差RMS表示所有控制点的总误差。
RMS较小,说明控制点的选取是比较准确的。
对于残差特别大的控制点,可选中后点击右侧删除按钮
将其删除,然后添加新的控制点。
转换方式设定为“一次多项式”。
1.3设定数据框的属性
Ø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“UpdateDisplay”。
执行菜单命令“View”-“DataFrameProperties”,弹出“数据框属性窗口”;
Ø“常规”选项页,将显示单位设置为“米”,如图2-6;
Ø“坐标系统”选项页,导入坐标系统:
点击图2-7中“导入”按钮,弹出选择数据源窗口如图2-8,选择“仓前镇镇驻地.shp”。
Ø“更新显示”后,就变成了真实的坐标。
图2-6设置地图显示单位
图2-7导入坐标系统
图2-8导入坐标系统
图2-9设置单位和坐标系统后
1.4矫正并重采样栅格生成新的栅格文件
Ø“影像配准”菜单下,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org1.img,如图2-10。
图2-10图像另存
Ø将原始的栅格文件org.img从ArcMap中移除,并加载org1.img和仓前镇镇驻地.shp,查看两图层中的仓前镇驻地是否重合,能够重合说明配准的准确度较高。
图2-11查看配准结果
通过上面的操作已经完成了配准工作,下面将以org1.img为底图,分别对仓前镇的村政府(点)、乡村(面)、小班(面)进行输入,所有图层的投影坐标系应与仓前镇镇驻地图层的投影坐标系一致。
2.分图层矢量化(屏幕数字化)
2.1分图层矢量化——村政府图层
(1)新建村政府图层
Ø在ArcCatalog中新建点图层。
在左侧的CatalogTree中选中文件夹“实验三”,右键->New->Shapefile,弹出新建文件窗口,如图2-12。
Ø填写名称“学号_村政府”,实体类型“Point”;
Ø设置投影坐标系。
点击右下角“Edit”按钮,弹出“空间参考属性窗口”,如图2-13,可以“选择”、“导入”或“新建”坐标系;本实验中所有图层的坐标系应该与仓前镇镇驻地图层的相同,所以使用导入方式较好;点击“Import”按钮,弹出窗口如图2-14,选择“仓前镇镇驻地.shp”,然后点“Add”按钮,图2-13中会显示出当前坐标系的详细参数。
图2-12新建点图层
图2-13空间参考属性窗口
图2-14导入空间参考
Ø添加字段。
在CatalogTree中选中新建的图层,右键菜单中选择“属性”,弹出属性窗口,如图2-15。
“XYCoordinate”选项页同图2-13,也可在此处设置投影坐标系。
“Fields”选项页,显示当前图层的属性字段名称及数据类型。
添加字段“Name”,只需选中空白行,输入“Name”,选择数据类型“Text”即可;点击“应用”或“确定”后,新添加的字段不可以再修改,若想删除,可以点击左侧突出的小方块,选中该行,然后按“Del”键。
图2-15添加字段
(2)在ArcMap中添加新建的村政府图层,并且调出“Editor”工具条
图2-16添加村政府图层
(3)编辑村政府图层
Ø开始编辑。
点击编辑工具条中的编辑按钮
,在下拉菜单中选择“StartEditing”,激活编辑工具;任务选择“CreateNewFeature”;目标选择村政府图层,如图2-16。
图2-17编辑工具条
Ø输入第一个点——连县塘村政府(左上角),使用
拉框放大其所在区域;然后按下编辑工具栏中的
,对准地图中的连县塘圆圈正中心,按下鼠标左键,则第一个点输入成功,如图2-18中的圈出的蓝点。
Ø点击编辑工具条中的
按钮,弹出属性编辑框,输入“Name”的值“连县塘”。
Ø以上输入了第一个村政府,点击ArcMap工具栏中的全景按钮
,可将地图恢复到全景显示,然后重复前两步的操作输入其余的9个村政府。
Ø若移动或删除已输入点,可按下
按钮,选择要移动或删除的点,直接拖动可改变其位置,按“Del”键可将其删除,右键菜单提供复制、粘贴等更多功能。
Ø10个村政府输入完成以后,点击“Editor”->“SaveEdits”,最后“StopEditing”。
Ø对本图层利用“Name”字段标注。
图2-18输入点
2.2分图层矢量化——乡村图层
乡村和小班为面,对面图元的矢量化有两种方式:
一种是直接建立面图层,绘制面;另一种是先建立线图层,绘制边界线,然后通过相应的工具自动生成面图层。
本实验中主要练习第二种方法。
(1)新建乡村边界图层
✓在ArcCatalog中新建线图层:
在左侧的CatalogTree中选中文件夹“实验三”,右键->New->Shapefile,弹出新建文件窗口,如图2-19。
✓填写名称“学号_乡村边界”,实体类型“Polyline”;
✓设置投影坐标系与点图层的设置相同。
图2-19新建线图层
(2)在ArcMap中添加乡村边界图层,并进行编辑
✓将乡村边界图层添加到ArcMap中。
✓开始编辑。
点击编辑工具条中的编辑按钮
,在下拉菜单中选择“StartEditing”,激活编辑工具;任务选择“CreateNewFeature”;目标选择乡村边界图层。
✓设置捕捉环境“Snappingenvironment”。
当绘制的曲线有公共结点或者有公共线时,为了绘制的准确,要用到自动跟踪捕捉功能,则需要设置捕捉环境。
点击“Editor”->“Snapping”,可弹出Snappingenvironment设置窗口,如图2-20。
窗口上半部分选择的是可跟踪的图层和实体,此步骤中选择乡村边界图层,可跟踪其节点、边、
终点。
下半部分是选择“编辑草图”,在绘制图形时可捕捉自己的节点和边。
✓设置显示SnapTips。
点击“Editor”->“Options”,弹出选项窗口,在“General”选项页中勾选“Showsnaptips”,如图2-21。
通过设置此,在绘制图形时,捕捉到点时会给出提示,效果如图2-22。
图2-20设置Snapping
图2-21设置捕捉提示
✓输入第一个村边界——连县塘村边界(地图左上角)。
将图像放大到一定比例后,按下
,沿着连县塘村边界逐点进行绘制,单击开始;
绘制过程中,使用
移动地图,然后再按下
,可继续绘制;
撤消可用“Ctrl+Z”;
绘制结束时,需首尾相连,如图2-22,提示“Editsketchvertices”表明捕捉到了此线上的点(此
处是始点),双击绘制结束,效果如图2-23。
图2-22结束时捕捉到始点
图2-23第一个村边界
✓绘制其他边界。
图中所有的线条只需绘制一次,公共边界不需要重绘,每条曲线不需要是闭合线,但需保证最后所有的曲线构成的图形边界是闭合的,不能出现缺口,如图2-24。
图2-24缺口
✓绘制完成后,“SaveEdits”并“StopEditing”,效果如图2-25.
图2-25乡村边界
(3)生成乡村图层
Ø打开ArcCatalog,点击工具栏中的
按钮,调出ArcToolbox;
Ø找到DataManagementTools->Features->FeatureToPolygon,双击FeatureToPolygon,弹出数据转换对话框,如图2-26;
Ø点击
将乡村边界图层添加到“InputFeatures”中,设置OutputFeatures的路径及名称(学号_乡村.shp);点击“OK”即可,生成的面图层如图2-27。
对生成的乡村图层也可以添加属性字段并赋值,有兴趣的同学可以自己尝试。
图2-26数据转换
图2-27生成的面图层
2.3分图层矢量化——小班图层
小班图层的矢量化与乡村图层操作基本相同。
(1)新建小班边界图层
在Catalog中新建一个Polyline图层,名称为“学号_小班边界”,投影坐标系设置与前面相同。
(2)在ArcMap中添加小班边界图层,并进行编辑
✓将小班边界图层添加到ArcMap中;
✓开始编辑。
编辑工具条如图2-28,捕捉环境设置如图2-29;
图2-28编辑小班边界
图2-29捕捉环境设置
✓由于小班与乡村有重复边,所以可以先把乡村边界拷贝到小班边界图层,以省去重复边界的绘制:
按下
按钮,拉框全选乡村边界图层中的线实体,在空白处点右键,选择“Copy”,如图2-30;再次点右键,选择“Paste”,则可粘贴到小班边界图层,如图2-31。
图2-30复制乡村边界
图2-31粘贴乡村边界
✓在此基础上,继续绘制小班边界,同样所有的曲线只需绘制一次,绘制完成后,“SaveEdits”并“StopEditing”,效果如图2-32。
图2-32小班边界绘制完成
(3)生成小班图层
Ø转换操作与生成乡村图层相同,输出命名“学号_小班”,输出效果如图2-33;
图2-33最终小班图
Ø编辑完成后,“SaveEdits”并“StopEditing”。
3.属性录入
3.1添加属性字段
Ø在ArcCatalog中连接到各图层所在文件夹,双击图层名称,打开Shapefile属性框,如下图所示。
切换到字段标签页,可自由添加字段名称以及确定字段的数据类型。
逐图层添加NAME字段。
Ø字段添加完成后,用ArcMap打开各矢量图层数据,调出“编辑器”工具条。
选中村政府图层,在编辑器下拉菜单选择“开始编辑”,之后打开图层属性表添加属性数据。
Ø乡村图层、小班图层的属性添加如上操作。
3.2保存工程文件
✓当前工程中只包含四个图层,如图2-34所示;
✓参照实验二中相关操作设置适当的标注;
✓工程文件命名为“学号.mxd”,设置为保存各图层的相对路径。
图2-34最后效果
四、实习报告要求
上交数据:
13个文件(包括1个地图文档和3个图层)
工程文件(学号.mxd)
村政府图层(学号_村政府.shp,学号_村政府.shx,学号_村政府.dbf,学号_村政府.prj)
乡村图层(学号_乡村.shp,学号_乡村.shx,学号_乡村.dbf,学号_乡村.prj)
小班图层(学号_小班.shp,学号_小班.shx,学号_小班.dbf,学号_小班.prj)
实验报告:
以电子版和打印版的形式提交,包括原理、步骤、结果
压缩成“学号_姓名_实验3”.rar