实验三指导书.docx

1、实验三指导书实验三 扫描矢量化一、实验目的1. 通过投影选择了解GIS中投影的概念。2. 利用影像配准（Georeferencing）工具进行影像数据的图像配准。3. 编辑器的使用（点实体、线实体、多边形实体的数字化）。二、实验准备预备知识：（1）扫描矢量化栅格数据通常是通过扫描纸质地图或采集航空及卫星照片获得，对其进行矢量化的步骤：配准影像；新建图层；在ArcMap中加载已配准的影像和新建的图层；在ArcMap中使用“编辑器”，分层提取实体。（2）影像配准影像配准是为了使影像数据（栅格数据）具有参考坐标系，可以和GIS矢量数据集成。在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标，即控制点。控制点最好选

2、择经纬线网格的交点、公里网格的交点或者一些典型地物点。控制点的数目取决于你打算使用哪一种数学方法来实现坐标转换，本实验中控制点数目至少为4个。要尽可能使控制点均匀分布于整个栅格图像，要有较好的离散性。通常，先在图像的四个角选择4个控制点，然后在中间的位置有规律地选择一些控制点能得到较好的效果。可以在系统中增加、修改、删除控制点，并把控制点保存在工作空间中。(3)影像配准工具条打开ArcMap，在工具栏空白处点右键，勾选Georeferencing（“影像配准”），可调出影像配准工具条，如图2-1。图2-1 Georeferencing 工具条“添加控制点”按钮，可添加控制点；“查看链接表”按钮

3、，可查看已添加的控制点，并可对这些控制点进行修改、删除等操作。（4）快捷键在绘图编辑的过程中，可以通过“Z”、“X”、“C”快捷键实现图形的放大、缩小、移动。数据准备：仓前镇小班栅格数据：org.img；仓前镇镇驻地Shape文件：仓前镇镇驻地.dbf，仓前镇镇驻地.shp，仓前镇镇驻地.shx，仓前镇镇驻地.prj。软件准备：ArcGIS Desktop三、实验内容及步骤 第1步 影像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

4、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 加载影像数据第2步 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“Input X and Y”，调出Enter Coordinates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

5、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，可以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Residual error和总的RMS。残差(residual error)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”。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“影像配准”菜单下，点击“Update Display”。执行菜单命令“View”

6、“Data Frame Properties”，弹出“数据框属性窗口”； “常规”选项页，将显示单位设置为“米”，如图2-6； “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”。 “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第4步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件 在“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 将原始的栅格文件

7、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。第5步 分层矢量化村政府图层（1） 新建村政府图层 在ArcCatalog中新建点图层。在左侧的Catalog Tree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。 填写名称“学号_村政府”，实体类型

8、“Point”； 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 添加字段。在Catalog Tree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。“XY Coordinate”选项页同图2-13，也可在此

9、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 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“Start Editing”，激活编辑工具；任务选择“Create New Feature”；目标选择村政府图层，

10、如图2-16。图2-17 编辑工具条 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。图2-18 输入点 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”。 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。 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。 10个村政府输入完成以后

11、，点击“Editor”-“Save Edits”，最后“Stop Editing”。 对本图层利用“Name”字段标注。第6步 分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Catalog Tree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

12、-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“Start Editing”，激活编辑工具；任务选择“Create New Feature”；目标选择乡村边界图层。 设置捕捉环境“Snapping environment”。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Snapping environment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

13、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Snap Tips。点击“Editor”-“Options”，弹出选项窗口，在“General”选项页中勾选“Show snap tips”，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

14、首尾相连，如图2-22，提示“Edit sketch vertices”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，“Save Edits”并“Stop Editing”，效果如图2-25.图2-25 乡村边界（3） 生成乡村图层 打开ArcCatalog，点击工具栏中的按钮，调出ArcToolbox； 找到Data Manag

15、ement Tools-Features-Feature To Polygon，双击Feature To Polygon，弹出数据转换对话框，如图2-26； 点击将乡村边界图层添加到“Input Features”中，设置Output Features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 生成的面图层第7步 分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

16、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

17、后，“Save Edits”并“Stop Editing”，效果如图2-32。图2-32 小班边界绘制完成（3） 生成小班图层 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2-333 最终小班图 编辑完成后，“Save Edits”并“Stop Editing”。第8步 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、作业上交数据：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）压缩成 “学号_姓名_作业1”.rar，上传至FTP。