实习一空间信息的数字化采集与处理.docx

1、实习一空间信息的数字化采集与处理实习一：空间信息的数字化采集与处理一、 目的1 掌握地图扫描矢量化的基本原理与方法2 熟悉GEOSCAN软件的主要绘图和编辑工具3 了解ARCINFO软件的数据处理方法二、 实验准备在数字化之前必须设计好数字化所采用的技术路线，它不仅直接关系到地图数字化的效率，而且也关系到数字化成果的质量。确定数字化的技术路线包括采取何种方式进行数字化，数字化精度要求如何，选取什么样的地图作为数字化底图，对那些要素进行数字化，如何对数字化要素进行分层和分幅，以及代码的设计等等。1 软件准备：Photoshop, GEOSCAN, ARCINFO, ARCVIEW2 资料准备：（

2、1） 数字化底图：1：1万地形图的一部分。地图等高距为10米。（2） 图幅控制点坐标：图幅控制点坐标是用来进行图幅定向的，它能够确定地图的地理位置和比例大小。本试验的控制点坐标如下：表1 图幅控制点坐标表项目北坐标东坐标左上3857154544744右上3857154545108右下3856916545108左下3856916544744（3） 确定地图的分层与分幅：GIS是以图层的方式管理地图的，将点、线、面等地力实体按其性质的不同分别归入不同的图层进行分层管理是GIS管理空间数据的基本方式。本实习的分层及代码见下表：表2 地理要素分层及代码表项目层名包括的要素代码等高线层terlk计曲线首

3、曲线高程点201202103线状水系层wtlpt现状表示的河流301面状水系层wtlnt面状表示的河流（封闭）湖泊（封闭）302303（4） 设计代码：代码的设计非常重要，它是计算机存贮、检索、识别的基础，使之能够满足各种应用分析需求。（5） 在计算机上建立自己的实习目录，例如：E:GISzhxm，将地图影像放入，文件格式为TIF。三、 实验内容及步骤、方法1 地图预处理（1） 变形纠正：纸质地图常常会有少许变形；扫描过程中由于图形倾斜，造成扫描后的地图产生变形，因此在数字化前，需要对地图进行纠正。如果存在几何变形，可利用ERDAS的几何校正模块进行纠正；如果是扫描过程造成的图象倾斜，则可在P

4、HOTOSHOP下进行纠正。下图为纠正过程。首先，利用【标尺】沿着图幅边缘画一条横线，如图所示，然后选择【图象】菜单中的【旋转画布】下的【任意角度】，在弹出的对话框中会自动计算要旋转的角度，电击【好】即可。图3 画布旋转示意图（2） 二值化：不少数字化软件接受的数据为二值化的数据，因为二值化后的数据量减小很多，在很大程度上提高图形的显示跟踪速度，而GEOSCAN就属于这类软件。二值化处理也是在PHOTOSHOP下处理。选择【图像】菜单中的【调整】下的【阈值】，移动小三角直到图像满意为止。处理完后将图像保存为TIF格式。2 数字化采集（1） 打开GEOSCAN，调入地图打开GEOSCAN，在【调

5、图】中选择【调入栅格图像】，在弹出的对话框的【文件类型】中选择TIF，找到存放地图的位置，将图打开。选择【实用工具】中的【图像反色】。（2） 地图定向在【地图】中选择【图形定向】，在弹出的对话框中选择【齐次方程定向（至少四点）】，点击【OK】。将鼠标移至左上方点在角点上，在弹出的放大图上精确定位，并输入坐标，点击【接受量测】。其他控制点按顺时针方向以此类推，并回到第一个点，把第一个点再做一遍，之后，选择【结束量测】。（3） 创建图层在【设置】中选择【图层控制】，在这里分别创建表2所示的图层，并以不同的颜色区分开来，先设置等高线层terlk为当前图层。（4） 数字化跟踪下图为GEOSCAN的数字

6、化工具，其中常用的有曲线跟踪的工具， 它有半自动跟踪功能，选择1表示自动跟踪，选择3表示手动跟踪。（5） 属性赋值：赋值按钮 有查询属性和赋值的双向功能。点击要赋值的对象，在弹出的对话框中，输入高程值和代码。（6） 成果输出数字化完成之后首先要存盘，选择【调图】中的【保存矢量图形】。然后将成果输出，选择【调图】中的【输出外部格式】，并选择【输出到AutoCAD】。在弹出的对话框中，选择默认值。这时，在文件目录中会多了一个与地图名称一样的dxf文件。3 数据后处理数字化完的数据都不可避免的存在着错误或误差，属性数据在输入时，也难免会存在错误，因此对图形数据和属性数据进行检查、编辑和处理，是保证数

7、据正确可用的必要条件。本次实习的数据处理是在ARCINFO中进行。下面以等高线层为例，将主要步骤罗列如下，其他层的处理类似。（注：蓝色为需要输入的操作命令，黑色为软件执行状态说明，绿色为对操作的注解）（1） 数据转入ARCINFO中首先将dxf文件转入ARCINFO中，形成coverage文件。打开ARCINFO，首先进入工作空间，然后进行文件转换。命令如下：Arc: w E:giszhm “进入工作空间”Arc: dxfarc1.dxf terlk “dxf转coverage，1.dxf为dxf文件名，terlk为等高线的层名”Enter layer names and options (t

8、ype END or $REST when done)Enter the 1st layer and options : terlk all “将等高线层中的所有内容都包括进来”Enter the 2nd layer and options : endDo you wish to use the above layers and options (Y/N)? yProcessing E:GISZHXM1.DXF .Externalling BND and TIC. 452 Arcs written. 288 Labels written. 0 Annotations written. 0 An

9、notation levels.Arc: build terlk line “创建线的拓扑关系” Building lines.Arc: build terlk point “创建点的拓扑关系” Building points.Arc: joinitem terlk.pat terlk.xcode terlk.pat terlk-id terlk-id “将原始文件中记录点属性的字段与arcinfo中记录点属性的PAT表连接”Joining terlk.pat and terlk.xcode to create terlk.pat Arc: joinitem terlk.aat terlk.a

10、code terlk.aat terlk-id terlk-id “将原始文件中记录线属性的字段与arcinfo中记录线属性的AAT表连接”Joining terlk.aat and terlk.acode to create terlk.aatArc: additem terlk.pat terlk.pat elev 8 8 n 2 “给PAT表增加高程字段（elev），并定义字段长度和类型”Adding elev to terlk.pat to produce terlk.pat. Arc: additem terlk.pat terlk.pat code 3 3 I “给PAT表增加代码

11、字段（code），并定义字段长度和类型”Adding code to terlk.pat to produce terlk.pat.Arc: additem terlk.aat terlk.aat elev 8 8 n 2 “给AAT表增加高程字段（elev），并定义字段长度和类型”Adding elev to terlk.aat to produce terlk.aat.Arc: additem terlk.aat terlk.aat code 3 3 I “给AAT表增加代码字段（code），并定义字段长度和类型”Adding code to terlk.aat to produce te

12、rlk.aat.Arc: tables “进入表模块”Copyright (C) 1982-2000 Environmental Systems Research Institute, Inc.All rights reserved.TABLES Version 8.0.2 (Tue Feb 22 08:01:14 PST 2000)Tables: sel terlk.pat “选择terlk层的点表”288 Records Selected.Tables: calculate elev = dxf-elevation “将dxf-elevation字段中的高程值赋给elev字段”Tables

13、: calculate code = dxf-thickness “将dxf-thickness字段中的代码值赋给code字段”Tables: sel terlk.aat “选择terlk层的线表”452 Records Selected.Tables: calculate elev = dxf-elevation “同上”Tables: calculate code = dxf-thickness “同上”Tables: q “退出表模块”Leaving TABLES.Arc: dropitem terlk.pat terlk.pat dxf-layer dxf-color dxf-thic

14、kness dxf-type “删除terlk层PAT表中的多余字段，如dxf-layer，dxf-color，dxf-thickness，dxf-type等” Dropping items from terlk.pat to create terlk.patArc: dropitem terlk.pat terlk.pat dxf-elevation dxf-handle dxf-angle dxf-size “同上” Dropping items from terlk.pat to create terlk.patArc: dropitem terlk.pat terlk.pat dxf-

15、text dxf-attrib dxf-iid “同上” Dropping items from terlk.pat to create terlk.patArc: dropitem terlk.aat terlk.aat dxf-layer dxf-color dxf-thickness dxf-type “删除terlk层AAT表中的多余字段，如dxf-layer，dxf-color，dxf-thickness，dxf-type等” Dropping items from terlk.aat to create terlk.aatArc: dropitem terlk.aat terlk.

16、aat dxf-elevation dxf-handle dxf-curve “同上” Dropping items from terlk.aat to create terlk.aatArc: build terlk line Building lines.Arc: build terlk point Building points.此时，可以显示一下terlk层的点表和线表，看一看表的结构和内容及拓扑关系。Arc: list terlk.pat “显示点表（PAT）的信息”Arc: list terlk.aat “显示线表（AAT）的信息”可以看到线表中有LPOLY#（左多边形）、RPOL

17、Y#（右多边形）、FNODE#（起始节点）、TNODE#（终节点）等字段，说明已经建立了拓扑关系。在这里，由于等高线是互不相交的线，所以他们的值都等于0。（2） 消除悬挂Arc: ae “打开Arcedit 模块”Copyright (C) 1982-2000 Environmental Systems Research Institute, Inc.All rights reserved.ARCEDIT (COGO) Version 8.0.2 (Tue Feb 22 08:01:14 PST 2000)Arcedit: disp 9999 “全屏幕显示”WARNING the Map ex

18、tent is not definedArcedit: ec terlk “编辑terlk图层”The edit coverage is now E:GISZHXMTERLKDefaulting the map extent to the BND of E:GISZHXMTERLKArcedit: de all “显示图层中的所有要素”Arcedit: draw “显示”下图为arcinfo中对等高线层的显示Arcedit: de node dan “设置悬挂显示，红颜色的小方框表示有悬挂的地方。”Arcedit: nodec dan 2Arcedit: drawArcedit: nodesn

19、ap closest * “设置捕捉距离，在屏幕上画一个圆范围”Define the tolerance circleEnter the centerEnter the edgeArcedit: ef arc “设置编辑对象为线状要素”455 element(s) for edit feature ARCCoverage has no COGO attributes0 element(s) now selectedArcedit: sel;v move “选中需要移动的线，电击产生悬挂的端点，出现小三角后，选择4，再移动到另一端点，选择9退出”Point to the feature to s

20、electEnter pointArc 458 User-ID: 265 with 167 points1 element(s) now selectedPoint at vertex to move Enter pointVertex 167 Arc 462 (544999.424,3857057.120) selected 1 = Select 2 = Next 3 = Who 4 = Move 9 = QuitEnter pointPoint to where to move it (9 to Stop)Enter pointVertex (544999.424,3857057.120)

21、 moved to (545004.697,3857068.985)within arc 462 User-ID: 265Point at vertex to move Enter point“其他悬挂点同上”Arcedit: save “存盘”（3） 消除相交Arcedit: de arc intersect “显示相交”Arcedit: draw消除方法同上，移动相交的线的节点即可。Arcedit: save “存盘”Leaving ARCEDIT.（4） 属性检查Arcedit: ef arc455 element(s) for edit feature ARCCoverage has

22、no COGO attributesArcedit: sel elev = 0 “选择高程值为0的线”4 element(s) now selectedArcedit: ds “在屏幕中显示选中的线（黄色表示）”屏幕中用黄颜色显示的即为选中的线，如图所示Arcedit: sel;list “选中这根线，并显示其属性”Point to the feature to selectEnter pointArc 282 User-ID: 222 with 16 points1 element(s) now selected 282FNODE# = 0TNODE# = 0LPOLY# = 0RPOLY#

23、 = 0LENGTH = 107.62941TERLK# = 282TERLK-ID = 222ELEV = 0.00CODE = 202Arcedit: cal elev = 960 “给高程赋值为960”Arcedit: sel code = 0 “检查代码是否为零，若有的话，赋值方法同上”Arcedit: ef lab “编辑点状要素”Arcedit: sel code = 0 “检查代码是否为零”288 element(s) now selected “以下赋值方法同上”Arcedit: sel;listArcedit: cal code = 103Arcedit: sel elev

24、= 00 element(s) now selected当所有的错误都改完后，就可以存盘并退出Arcedit模块Arcedit: saveArcedit: q（5） 创建拓扑“由于对点线作过移动、删减与增添，原先建立的拓扑关系遭到破坏，须重新建立拓扑关系”Arc: build terlk line Building lines.Arc: build terlk point Building points.补充实习：DEM的建立经过数字化采集及编辑处理，为数字高程模型的建立做好了准备，以下分别介绍不规则三角网TIN，及栅格形式的数字高程模型GRID。（1）TIN 的建立：Arc: w E:gis

25、zxm “进入工作空间”Arc: w “显示当前工作空间，可省略” Current location: e:giszxmArc: createtin tin 5 5 “创建tin，其中tin为名称（可自拟），5 5 为格网大小”Copyright (C) 1982-2000 Environmental Systems Research Institute, Inc.All rights reserved.CREATETIN Version 8.0.2 (Tue Feb 22 08:01:14 PST 2000)Createtin: cover terlk point elev “首先，包括te

26、rlk层的高程点point，并选区高程属性所在的字段elev”Createtin: cover terlk line elev “还包括terlk层的等高线line，并选区高程属性所在的字段elev”Createtin: end “结束”Loading points from coverage terlk.Weed tolerance set to 5.000.Loading arcs from coverage terlk.Weed tolerance 5.000, input arc points 102114, remaining 78882.Proximal tolerance set

27、 to 5.000.Removing points within tolerance.Within tolerance 14205. Remaining 64965.Creating TIN.Writing TIN data structures. 下图为在ARCVIEW中打开tin的显示图（2）生成GridArc: tinlattice tin dem linear “将tin内插成Grid，tinlattice为内插命令，tin为之前建好的tin，dem为生成DEM的名称（可自拟），linear为内插方法”Converting tin tin to linear lattice dem.

28、TIN boundary Xmin = 540000.124 Ymin = 3856258.937 Xmax = 545736.621 Ymax = 3860907.189 X-extent = 5736.497 Y-extent = 4648.253 Lattice parameter input -Enter lattice origin : “直接回车，表示取默认值（自身范围）”Enter lattice upper-right corner : “同上”Enter lattice resolution : “直接回车，取默认值”Enter distance between lattic

29、e mesh points : 5 “表示DEM的分辨率为5米”Default lattice origin (x,y) is (540000.124, 3856258.937).Default Upper-right corner of lattice (x,y) is (545736.621, 3860907.189).Lattice has 1148 points in x, 930 points in y.Spacing between mesh points (d) is (5.000).Computing lattice.下图为在ARCVIEW中打开dem的显示图四、实习报告要求作

30、出书面报告，包括原理、过程和结果。具体内容如下：1. 数字化采集及处理的内容2. 数字化采集及处理的步骤3. DEM生成的原理及DEM建立的流程4. 成果图件（1）数字化采集结果图（GEOSCAN中带高程值显示） （2）数据编辑处理完后的图（ARCINFO中，并要求显示属性表、拓扑关系） （3）DEM建立结果图（ARCVIEW中，分别显示TIN和GRID）实验二 地图投影及其变换一、目的1、掌握地图投影变换的基本原理与方法2、熟悉ArcView、ARCINFO中投影的应用及投影变换的方法、技术3、了解地图投影及其变换在实际中的应用二、实验准备1、软件准备：ARCINFO，ARCVIEW2、资料准备：三、实验内容及步骤、方法对于地面上的任何事物来讲，其空间位置是非常重要的信息。地理信息数据中一个重要部分就是地物的空间位置，包括空间相对位置和绝对位置。空间的相对位置空间拓扑关系来描述，而空间绝对位置则用空间某一坐标系中的坐标来表示，即（x，y，z）或是（，r）。我们知道，地球是一个近似于椭球的星体。在地理信息系统中，我们通常把地球看作一个旋