ArcGIS影像配准与空间配准.docx
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ArcGIS影像配准与空间配准
ArcGIS影像配准与空间配准
地图配准可分为影像配准和空间配准。
影像配准的对象是raster图，譬如TIFF图。
配准后的图可以保存为ESRIGRID,TIFF,或ERDASIMAGINE格式。
空间配准（SpatialAdjustment）是对矢量数据配准。
一、影像配准
在ArcGIS中配准：
1.打开ArcMap，增加Georeferencing工具条。
2.把需要进行纠正的影像增加到ArcMap中，会发现Georeferencing工具条中的工具被激活。
在view/dataframeproperties的coordinateproperties中选择坐标系。
如果是大地（投影）坐标系选择predefined中的Projectedcoordinatesystem，坐标单位一般为米。
如果是地理坐标系（坐标用经纬度表示）表示则选择Geographiccoordinatesystem。
3.纠正前可以去掉"autoadjust"前的勾。
在校正中我们需要知道一些特殊点的坐标。
如公里网格的交点，我们从图中均匀的取几个点，不少于7个。
在实际中，这些点要能够均匀分布在图中。
4.首先将Georeferencing工具条的Georeferencing菜单下AutoAdjust不选择。
5.在Georeferencing工具条上，点击AddControlPoint按钮。
6.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，InputXandY输入该点实际的坐标位置。
采用地理坐标系时应输入经纬度，经纬度用小数表示，如110°30'30'应写成110.508（=110+30.5/60）。
7.用相同的方法，在影像上增加多个控制点，输入它们的实际坐标。
8.增加所有控制点后，在Georeferencing菜单下，点击UpdateDisplay。
9.更新后，就变成真实的坐标。
10.在Georeferencing菜单下，点击Rectify，将校准后的影像另存。
在arcview中进行配准：
软件准备：
arcview,必须安装了imagewape扩展模块
数据准备：
栅格图像，必须有坐标（大地坐标或经纬座标）
步骤：
1、找到栅格图像上的坐标点，至少要四个，坐标点分布应均匀。
2、打开arcview，单击chart,单击new,创建一张新表
3、输入X，Y坐标（栅格图上的点坐标），
4、点击保存。
打开view窗口，单击theme,addeventtheme，设定字段为刚刚新建的表格里的X，Y字段。
5、这时导入到视图中，你可以看到几个点。
6、再converttoshp，把它转换为点.shp文件，加入到视图中。
7、在view中，propertise里设置你想要的投影方式。
8、这时控制点文件就做好了。
9、接下来，关闭所有的窗口，单击file-extension,imagewape，点击此模块，这时菜单栏多了一行imagewape
10、点击imagewape——imagewapesession,选择你想要配准的栅格图像到第一个框。
再选择刚刚生成的点文件到第二个框。
二、空间配准（ArcGIS）
1、首先在Arccatalog下面对需要配准的矢量图设置投影方式（右键点击该图，在shapefile属性表的shape字段属性中，定义相应的投影方式；
2、通过excel或记事本建立一个文本文件，输入几个控制点的坐标值，x表示经向，y为纬向，可以是公里网格坐标，和上面的定义的投影方式对应，保存；
3、在ArcMap里面打开矢量图，在"编辑器"（Editor）里设为"开始编辑"；
4、在"空间配准"（SpatialAdjustment）里把"设置配准数据"（setadjustdata）定为"选择这些层中的所有要素"（Allfeaturesinthese），然后在"链接"（link）里打开上面建立的控制点文件；
5、先双击控制点文件中的坐标值，再在矢量图中找到对应的点双击，即建立了第一个链接，依照此法，建立数个链接；
6、点击"空间配准"下面的"配准"（已由灰变黑可用），则配准完成。
zz地理坐标的精确配准
矢量配准用SpatialAdjustment
栅格配准用Georeferncing
地理坐标的精确配准
ArcMap里面配准
可能和很多朋友一样，我们只能拿到纸质地形图，还得自己扫描，之后再在ArcMap里面配准。
对于刚开始接触的人来说，真是一头雾水。
我以前的误区:
"刚接触ArcGIS，感觉挺简单的，不就先扫描，然后在ArcMap中加载数据，再Georeferencing配准。
而实地采集的GPS数据就是通过excel转换到Access数据库后加载到arcmap里面，再displaydata。
这样，点就投到图上了。
"
呵呵，刚开始，还真以为是这样做呢。
不过到Layoutview界面，InsertScalebar后，非常困惑，才发现怎么插入的比例尺和原图中的对不上啊。
经过多方学习，才知道其中还有许多深奥的知识，任何一点没注意都会出差错。
下面就与大家分享一下我的学习总结。
首先要知道什么是地理坐标和大地坐标，简单的说地理坐标就是球面坐标，而大地坐标是平面坐标。
要深入了解这两者的区别，大家可以到网上搜相关资料。
地理坐标到大地坐标的过程叫做投影。
用1:
50000地形图来举个例子，是北京1954坐标系，6度分带的高斯克吕格投影。
上面有两种坐标，一种是常说的方里网，就是间隔为1公里的网格。
还有就是四角上的经纬度。
我们常用的GPS采集的数据都是WGS84坐标系的，是常见的度分秒格式。
这里要特别注意，地形图上的经纬度不是WGS-84的经纬度，而是北京1954基准面下的经纬度。
而且，这个经纬度也不是球面坐标，而是经过高斯克吕格投影的平面坐标。
论坛上常提及的wgs-84到beijing1954的转换就是这个问题，两者的换算涉及到图幅所在分带保密点的问题，转换参数并未公开。
在我国，这两个坐标系同一点经纬度有几十米的差别。
了解了上面的知识后，就开始在arcmap中进行图像配准了，这里假设大家都知道基本操作步骤，因此我只注重于工作内容的阐述。
1,首先把图复制到工作目录下
2,在ArcCatalog中找到需要配准的图，给他定义一个投影系统（注意和投影变换的区别）。
这里我们用的是1:
50000的地形图，它是基于北京1954坐标系，6度分带的高斯克吕格投影。
在地形图方里网上可以看出本图幅位于哪个分度带，这里假设是19。
因此我们要选择的是Beijing1954GKZone19.prj。
同时目录里面还有一个Beijing1954GKZone19N.prj，这个是用于没有分度带号的。
而我们的图幅是包括分度带号。
这个可以在网上搜索"arcgis坐标文件"来进一步了解。
3,给配准的图定义了一个投影系统后，把图加载到ArcMap里面，打开GeoReferencing工具，直接利用方里网交点进行配准。
这里要注意的问题是，地形图上的方里网坐标为公里，而需要输入的应该是米。
所以要在方里网对应坐标后面加000。
如地形图上读出一个交点为（19387,3420），19387的19为分带号，也要一并输入，那么这个点应该输入（19387000,3420000）。
其余配准过程和网上教程一致。
4，配准后可以在LayProperity里面把显示单位改成度分秒，于是地图就以经纬度格式显示了。
此时的经纬度是基于北京1954基准面的，可以把光标指向四角的经纬度标记，以核对配准的精确度。
到此为止，地形图已经精确配准了。
接下来往里面加载GPS数据。
1,用你能想到的方式把GPS接收机上的数据导出来，除了一个一个手工输入，呵呵。
2,尽量建立起数据库吧，这样方便些
3,ArcGIS中加载所得到的数据库，用DefinedQuery来选择自己所需要显示的数据
4,如果需要精确地在地形图上显示GPS数据，那么还需要一个WGS-84到北京1954坐标的转换。
有转换参数最好，如果没有，但的确需要，就去网上查一下手持GPS接收机转换参数估算这篇文章。
我们这里是假设不需要精确显示，直接把WGS-84数据当成北京1954来用。
前面也说了，有一定误差，但是不大。
因此直接跳到5。
5,DisplayX,YDatas,定义为WGS-84坐标系统。
（其实此处我有疑问，因为现在的地形图是投影后的图，按我的理解，也应该把是球面坐标的WGS-84数据进行投影变换后才能用。
但是查了很多资料，都是在这里直接定义数据来源是WGS-84就可以了，也许是ArcGIS在投点的时候，可以自动进行变换。
）
6,OK，现在点也投上去了，ArcGIS工作中最基础的工作也就完成了。
再转到Layoutview界面，插入一个比例尺，发现和地形图上的比例尺非常吻合:
-），把显示单位改成kilometer，用measuretool就可以量地形图上任意点的距离了，试了一下公里网格，非常精准。
地理坐标，大地坐标
地理坐标：
为球面坐标。
参考平面地是椭球面。
坐标单位:
经纬度
大地坐标：
为平面坐标。
参考平面地是水平面坐标单位：
米、千米等。
地理坐标转换到大地坐标的过程可理解为投影。
（投影：
将不规则的地球曲面转换为平面）
在ArcGIS中预定义了两套坐标系：
地理坐标系（Geographiccoordinatesystem）投影坐标系（Projectedcoordinatesystem），
1、首先理解地理坐标系（Geographiccoordinatesystem），Geographiccoordinatesystem直译为
地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。
很明显，Geographiccoordinatesyst
em是球面坐标系统。
我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作
呢？
地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？
这必然要求
我们找到这样的一个椭球体。
这样的椭球体具有特点：
可以量化计算的。
具有长半轴，短
半轴，偏心率。
以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。
Spheroid:
Krasovsky_1940
SemimajorAxis:
6378245.000000000000000000
SemiminorAxis:
6356863.018773047300000000
InverseFlattening（扁率）:
298.300000000000010000
然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位。
在坐标系统描
述中，可以看到有这么一行：
Datum:
D_Beijing_1954
表示，大地基准面是D_Beijing_1954。
--------------------------------------------------------------------------------
有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。
完整参数：
Alias:
Abbreviation:
Remarks:
AngularUnit:
Degree（0.017453292519943299）
PrimeMeridian（起始经度）:
Greenwich（0.000000000000000000）
Datum（大地基准面）:
D_Beijing_1954
Spheroid（参考椭球体）:
Krasovsky_1940
SemimajorAxis:
6378245.000000000000000000
SemiminorAxis:
6356863.018773047300000000
InverseFlattening:
298.300000000000010000
2、接下来便是Projectioncoordinatesystem（投影坐标系统），首先看看投影坐
标系统中的一些参数。
Projection:
Gauss_Kruger
Parameters:
False_Easting:
500000.000000
False_Northing:
0.000000
Central_Meridian:
117.000000
Scale_Factor:
1.000000
Latitude_Of_Origin:
0.000000
LinearUnit:
Meter（1.000000）
GeographicCoordinateSystem:
Name:
GCS_Beijing_1954
Alias:
Abbreviation:
Remarks:
AngularUnit:
Degree（0.017453292519943299）
PrimeMeridian:
Greenwich（0.000000000000000000）
Datum:
D_Beijing_1954
Spheroid:
Krasovsky_1940
SemimajorAxis:
6378245.000000000000000000
SemiminorAxis:
6356863.018773047300000000
InverseFlattening:
298.300000000000010000
从参数中可以看出，每一个投影坐标系统都必定会有GeographicCoordinateSystem。
投影坐标系统，实质上便是平面坐标系统，其地图单位通常为米。
那么为什么投影坐标系统中要存在坐标系统的参数呢？
这时候，又要说明一下投影的意义：
将球面坐标转化为平面坐标的过程便称为投影。
好了，投影的条件就出来了：
a、球面坐标
b、转化过程（也就是算法）
也就是说，要得到投影坐标就必须得有一个"拿来"投影的球面坐标，然后才能使用算法
去投影！
即每一个投影坐标系统都必须要求有GeographicCoordinateSystem参数。
关于北京54和西安80是我们使用最多的坐标系
先简单介绍高斯-克吕格投影的基本知识，了解就直接跳过，我国大中比例尺地图均采用高斯-克吕格投影，其通常是按6度和3度分带投影，1:
2.5万－1:
50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:
1万比例尺的地形图采用经差3度分带。
具体分带法是：
6度分带从本初子午线开始，按经差6度为一个投影带自西向东划分，全球共分60个投影带，带号分别为1－60；3度投影带是从东经1度30秒经线开始，按经差3度为一个投影带自西向东划分，全球共分120个投影带。
为了便于地形图的测量作业，在高斯-克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统，具体方法是，规定中央经线为X轴，赤道为Y轴，中央经线与赤道交点为坐标原点，x值在北半球为正，南半球为负，y值在中央经线以东为正，中央经线以西为负。
由于我国疆域均在北半球，x值均为正值，为了避免y值出现负值，规定各投影带的坐标纵轴均西移500km，中央经线上原横坐标值由0变为500km。
为了方便带间点位的区分，可以在每个点位横坐标y值的百千米位数前加上所在带号，如20带内A点的坐标可以表示为YA=20745921.8m。
在CoordinateSystems\ProjectedCoordinateSystems\GaussKruger\Beijing1954目录中，我们可以看到四种不同的命名方式：
Beijing19543DegreeGKCM75E.prj
Beijing19543DegreeGKZone25.prj
Beijing1954GKZone13.prj
Beijing1954GKZone13N.prj
对它们的说明分别如下：
三度分带法的北京54坐标系，中央经线在东75度的分带坐标，横坐标前不加带号
三度分带法的北京54坐标系，中央经线在东75度的分带坐标，横坐标前加带号
六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标前加带号
六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标前不加带号
在CoordinateSystems\ProjectedCoordinateSystems\GaussKruger\Xian1980目录中，文件命名方式又有所变化：
Xian19803DegreeGKCM75E.prj
Xian19803DegreeGKZone25.prj
Xian1980GKCM75E.prj
Xian1980GKZone13.prj
西安80坐标文件的命名方式、含义和北京54前两个坐标相同，但没有出现"带号+N"这种形式，为什么没有采用统一的命名方式？
让人看了有些费解。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
大地坐标（GeodeticCoordinate）:
大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。
地面点P的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高H表示。
当点在参考椭球面上时，仅用大地经度和大地纬度表示。
大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角，大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角，大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离。
方里网:
是由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网。
因为是每隔整公里绘出坐标纵线和坐标横线，所以称之为方里网，由于方里线同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线，故又称直角坐标网。
在1：
1万——1：
20万比例尺的地形图上，经纬线只以图廓线的形式直接表现出来，并在图角处注出相应度数。
为了在用图时加密成网，在内外图廓间还绘有加密经纬网的加密分划短线（图式中称"分度带"），必要时对应短线相连就可以构成加密的经纬线网。
1：
25万地形图上，除内图廓上绘有经纬网的加密分划外，图内还有加密用的十字线。
我国的1：
50万——1：
100万地形图，在图面上直接绘出经纬线网，内图廓上也有供加密经纬线网的加密分划短线。
直角坐标网的坐标系以中央经线投影后的直线为X轴，以赤道投影后的直线为Y轴，它们的交点为坐标原点。
这样，坐标系中就出现了四个象限。
纵坐标从赤道算起向北为正、向南为负；横坐标从中央经线算起，向东为正、向西为负。
虽然我们可以认为方里网是直角坐标，大地坐标就是球面坐标。
但是我们在一副地形图上经常见到方里网和经纬度网，我们很习惯的称经纬度网为大地坐标，这个时候的大地坐标不是球面坐标，她与方里网的投影是一样的（一般为高斯投影），也是平面坐标
ArcGIS中图象配准经验总结
可能和很多朋友一样，我们只能拿到纸质地形图，还得自己扫描，之后再在ArcMap里面配准。
对于刚开始接触的人来说，真是一头雾水。
我以前的误区:
"刚接触ArcGIS，感觉挺简单的，不就先扫描，然后在ArcMap中加载数据，再Georeferencing配准。
而实地采集的GPS数据就是通过excel转换到Access数据库后加载到arcmap里面，再displaydata。
这样，点就投到图上了。
"
呵呵，刚开始，还真以为是这样做呢。
不过到Layoutview界面，InsertScalebar后，非常困惑，才发现怎么插入的比例尺和原图中的对不上啊。
经过多方学习，才知道其中还有许多深奥的知识，任何一点没注意都会出差错。
下面就与大家分享一下我的学习总结。
首先要知道什么是地理坐标和大地坐标，简单的说地理坐标就是球面坐标，而大地坐标是平面坐标。
要深入了解这两者的区别，大家可以到网上搜相关资料。
地理坐标到大地坐标的过程叫做投影。
用1:
50000地形图来举个例子，是北京1954坐标系，6度分带的高斯克吕格投影。
上面有两种坐标，一种是常说的方里网，就是间隔为1公里的网格。
还有就是四角上的经纬度。
我们常用的GPS采集的数据都是WGS84坐标系的，是常见的度分秒格式。
这里要特别注意，地形图上的经纬度不是WGS-84的经纬度，而是北京1954基准面下的经纬度。
而且，这个经纬度也不是球面坐标，而是经过高斯克吕格投影的平面坐标。
论坛上常提及的wgs-84到beijing1954的转换就是这个问题，两者的换算涉及到图幅所在分带保密点的问题，转换参数并未公开。
在我国，这两个坐标系同一点经纬度有几十米的差别。
中国3S吧
了解了上面的知识后，就开始在arcmap中进行图像配准了，这里假设大家都知道基本操作步骤，因此我只注重于工作内容的阐述。
1,首先把图复制到工作目录下
2,在ArcCatalog中找到需要配准的图，给他定义一个投影系统（注意和投影变换的区别）。
这里我们用的是1:
50000的地形图，它是基于北京1954坐标系，6度分带的高斯克吕格投影。
在地形图方里网上可以看出本图幅位于哪个分度带，这里假设是19。
因此我们要选择的是Beijing1954GKZone19.prj。
同时目录里面还有一个Beijing1954GKZone19N.prj，这个是用于没有分度带号的。
而我们的图幅是包括分度带号。
这个可以在网上搜索"arcgis坐标文件"来进一步了解。
3,给配准的图定义了一个投影系统后，把图加载到ArcMap里面，打开GeoReferencing工具，直接利用方里网交点进行配准。
这里要注意的问题是，地形图上的方里网坐标为公里，而需要输入的应该是米。
所以要在方里网对应坐标后面加000。
如地形图上读出一个交点为（19387,3420），19387的19为分带号，也要一并输入，那么这个点应该输入（19387000,3420000）。
其余配准过程和网上教程一致。
4，配准后可以在LayProperity里面把显示单位改成度分秒，于是地图就以经纬度格式显示了。
此时的经纬度是基于北京1954基准面的，可以把光标指向四角的经纬度标记，以核对配准的精确度。
中国3S吧
到此为止，地形图已经精确配准了。
接下来往里面加载GPS数据。
1,用你能想到的方式把GPS接收机上的数据导出来，除了一个一个手工输入，呵呵。
2,尽量建立起数据库吧，这样方便些
3,ArcGIS中加载所得到的数据库，用DefinedQuery来选择自己所需要显示的数据
4,如果需要精确地在地形图上显示GPS数据，那么还需要一个WGS-84到北京1954坐标的转换。
有转换参数最好，如果没有，但的确需要，就去网上查一下手持GPS接收机转换参数估算这篇文章。
我们这里是假设不需要精确显示，直接把WGS-84数据当成北京1954来用。
前面也说了，有一定误差，但是不大。
因此直接跳到5。
5,DisplayX,YDatas,定义为WGS-84坐标系统。
（其实此处我有疑问，因为现在的地形图是投影后的图，按我的理解，也应该把是球面坐标的WGS-84数据进行投影变换后才能
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