影像配准及矢量化
配准及矢量化实验报告
配准及矢量化实验报告《配准及矢量化实验报告》近年来，随着科技的不断发展，配准及矢量化技术在地图制作、遥感影像处理、地理信息系统等领域得到了广泛的应用。
为了验证这些技术的准确性和可靠性，我们进行了一系列的实验，并撰写了本报告，以期能够为相关领域的研究和应用提供参考。
首先，我们对配准技术进行了实验。
配准是指将不同数据源获取的图像或影像进行对齐，使它们在同一坐标系下具有一致的空间位置。
我们选择了不同分辨率的遥感影像进行配准实验，通过对比配准前后的影像重叠情况和特征点匹配的准确性，验证了配准技术的有效性。
其次，我们进行了矢量化实验。
矢量化是将栅格数据转换为矢量数据的过程，可以将影像中的线条、点、面等要素进行提取和转换，从而方便进行地图制作和空间分析。
我们选择了不同类型的遥感影像进行矢量化实验，通过对比矢量化前后的数据精度和几何形状的一致性，验证了矢量化技术的可靠性。
最后，我们总结了实验结果并提出了改进建议。
通过本次实验，我们发现配准及矢量化技术在地图制作和空间分析中具有重要的作用，但在实际应用中仍存在一些问题和局限性，例如在复杂地形和遮挡情况下的配准精度、矢量化过程中的数据丢失和形状失真等。
因此，我们建议在未来的研究中加强对这些问题的探讨，并探索更加精确和稳健的配准及矢量化算法。
总之，本报告通过配准及矢量化实验，验证了这些技术的准确性和可靠性，并对其在地图制作、遥感影像处理、地理信息系统等领域的应用提出了一定的指导意义。
希望本报告能够为相关领域的研究和应用提供参考，推动配准及矢量化技术的进一步发展和应用。
矢量与遥感影像的自动配准
矢量与遥感影像的自动配准矢量数据和遥感影像在地理信息系统（GIS）和遥感领域中具有广泛的应用。
矢量数据是一种描述地理要素的数据格式，包括点、线、面等几何形状和属性信息，常用于地图制作和空间分析。
遥感影像是通过遥感技术获取的地球表面图像，可以包括可见光、红外、雷达等多种类型，用于土地资源调查、环境监测、城市规划等领域。
在应用过程中，往往需要将矢量数据与遥感影像进行配准，以便实现空间位置的精确对应，进而进行一体化分析和应用。
提高精度：通过对矢量数据和遥感影像进行精确配准，可以将不同数据源的数据进行精确对接，减少地图制作和空间分析中的误差，提高数据精度。
降低成本：手动配准数据不仅需要大量时间，而且容易出错。
自动配准技术可以通过程序实现快速、准确的数据对接，大大降低配准成本。
促进数据融合：通过将矢量数据和遥感影像进行配准，可以促进多种数据源的融合，扩展数据的应用领域，提高数据的利用率。
矢量与遥感影像的自动配准主要涉及以下技术和方法：特征提取：通过对矢量数据和遥感影像进行特征提取，获取具有代表性的特征点、线、面等元素，为后续匹配提供依据。
匹配算法：常见的匹配算法包括基于概率统计的匹配算法、基于距离的匹配算法、基于梯度的匹配算法等。
这些算法可以根据矢量数据和遥感影像的特征，选择合适的算法进行自动配准。
变换模型：常用的变换模型包括仿射变换、透视变换、多项式变换等。
这些模型可以将矢量数据和遥感影像进行几何变换，以实现精确配准。
优化算法：为了找到最优的变换参数，需要使用优化算法进行求解。
常见的优化算法包括梯度下降法、牛顿法、遗传算法等。
矢量与遥感影像的自动配准技术在诸多领域都有广泛的应用。
以下是一些典型案例：土地资源调查：将矢量地图与遥感影像进行配准，可以准确获取土地资源的分布、面积、利用状况等信息，为政府决策提供科学依据。
环境监测：通过对矢量数据和遥感影像进行配准，可以实时监测环境污染状况，为环境保护提供数据支持。
配准及矢量化实验报告
配准及矢量化实验报告配准及矢量化实验报告一、引言配准和矢量化是遥感图像处理中的重要步骤，它们在地理信息系统（GIS）和遥感应用中扮演着关键的角色。
本实验旨在探索配准和矢量化的方法，并通过实际操作验证其有效性。
二、配准方法1. 影像预处理在进行配准之前，我们首先对原始遥感影像进行预处理。
预处理包括去除噪声、增强对比度和调整图像亮度等步骤，以提高影像的质量和可视化效果。
2. 特征提取特征提取是配准的关键步骤。
我们可以通过不同的算法提取图像中的特征点或特征线，常用的方法包括SIFT、SURF和ORB等。
在本实验中，我们选择了SIFT算法进行特征提取。
3. 特征匹配特征匹配是将待配准图像与参考图像中的特征进行匹配的过程。
匹配的目标是找到两幅图像中相对应的特征点或特征线。
常用的匹配算法有最近邻匹配和RANSAC等。
我们在实验中使用了最近邻匹配算法。
4. 几何变换在完成特征匹配后，我们需要根据匹配结果进行几何变换，将待配准图像与参考图像对齐。
常用的几何变换包括平移、旋转、缩放和仿射变换等。
在本实验中，我们使用了仿射变换进行配准。
三、矢量化方法1. 影像分割在进行矢量化之前，我们需要将配准后的影像进行分割，将影像划分为不同的区域。
常用的分割算法包括基于阈值的分割、基于边缘的分割和基于区域的分割等。
我们在实验中使用了基于阈值的分割算法。
2. 矢量化矢量化是将分割后的影像转化为矢量数据的过程。
在本实验中，我们将使用自动矢量化方法将影像中的区域转化为矢量多边形。
常用的自动矢量化方法包括边缘追踪、区域生长和形态学操作等。
3. 矢量数据处理在完成矢量化后，我们可以对生成的矢量数据进行进一步的处理和分析。
例如，可以计算矢量多边形的面积、周长和形状指标，或者进行空间查询和拓扑分析等。
四、实验结果与讨论我们选择了一组高分辨率航拍影像进行配准和矢量化实验。
经过预处理、特征提取、特征匹配和几何变换等步骤，我们成功地将待配准影像与参考影像对齐，并生成了配准后的影像。
ArcGIS影像配准矢量化
地理信息系统实验一地图配准及矢量化实验名称：影像配准及矢量化实验课程：地理信息系统班级： 10级测绘1班学号：姓名：指导教师：实验日期：2013 年5月17日目录一、实验目的 (2)1、利用影像配准工具进行影像数据的地理配准 (3)2、地形图的矢量化（点要素、线要素、多边形要素的数字化） (3)二、实验流程 (3)三、影像匹配 (3)1、加载底图数据和地理配准工具 (3)2、进行地理配准，输入控制点 (5)3、设定数据框的属性 (7)4、矫正并重采样栅格生成新的栅格文件 (8)四、分层矢量化 (10)1、建立要素类 (10)2、对地形图进行矢量化 (12)五、对已矢量化但地图未配准的纠正 (18)1、未添加空间参考的要素图层的空间校准 (19)2、为要素图层添加参考坐标系后再校正 (22)六、实验中遇到的问题 (25)七、实验体会 (25)实验一影像配准及矢量化一、实验目的1、利用影像配准工具进行影像数据的地理配准；2、地形图的矢量化（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。
二、实验流程地图扫描加载影像及地理配准工具输入控制点进行配设置数据框属影像矫正并重采样生成新栅格文分层矢量化三、影像匹配1、加载底图数据和地理配准工具（1）添加底图数据。
图1.底图（2）阅读底图的信息。
从图中可获得信息该图于1978年5月调绘，1980年出版，采用的是1954年北京坐标系，3度带，带号为35，1956年黄海高程系，等高距为5米，1974年板式。
图2.底图信息（3）打开ArcMap，点击工具条上的，加载底图。
图3.加载底图图4.加载底图（4）加载地理配准工具。
右击ArcMap右上角空白区域，在弹出的工具加载项中勾选“地理配准”。
图5.加载地理配准工具2、进行地理配准，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。
ARCMAP配准和矢量化
一．影像校准所有图件扫描后都必须经过扫描纠正，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。
对影像的校准有很多方法,下面介绍一种常用方法。
1.打开ArcMap，增加Georeferncing工具条。
2.把需要进行纠正的影像增加到ArcMap中，会发现Georeferncing工具条中的工具被激活。
3.在校正中我们需要知道一些特殊点的坐标。
通过读图，我们知道坐标的点就是公里网格的交点，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。
4.首先将Georeferncing工具条的Georeferncing菜单下Auto Adjust不选择。
5.在Georeferncing工具条上，点击Add Control Point按钮。
6.使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置.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Update Display。
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。
二、图象二值化11.把图像重新symbolize，使用classify分成两种类型，如：0-126，126-255。
(补充：把图象二值化，否则不能进行数字化)在图象上鼠标右击，选取properties,在选symbolgy标签，在show中选classified，classes等于2。
12.在arcCatalog中新建shp文件（分几层建几个，有点、线、多边形、多点四种类型），将图象和SHP文件一起加入到ARCMAP中，对SHP文件进行编辑，此时可以激活arcscan，进行矢量化。
13.arcScan 是arcmap工具组件之一。
在使用arcscan之前，必须在tools工具条下的extension（扩展）选项中将arcscan标记为可用!然后再将arcscan工具在tools栏的custom中将arcscan工具打开。
影像配准及矢量化实验报告
影像配准及矢量化实验报告1. 实验目的学习和掌握影像配准和矢量化的基础知识，了解和掌握相关的方法和技术，并能够应用这些知识和技术，完成实际的操作和应用。
2. 实验环境在本实验中，我们主要使用了ArcGIS软件，该软件是一个非常强大的地理信息系统，可以进行地图绘制、数据处理、分析和可视化等操作。
3. 实验内容（1）影像配准影像配准是指将多幅遥感图像、地图或其他相关的图像进行空间上的对应和重叠，使它们能够准确地融合在一起。
在实际应用中，影像配准可以实现多波段、多时相和多来源图像间的精确对齐和重叠，进一步提升影像的解译和分析能力。
在ArcGIS软件中，影像配准主要可以通过以下几个步骤来完成：- 打开需要进行配准的影像和参考影像；- 点击“数据管理”菜单中的“地理处理”功能，然后选择“影像拼接”工具；- 在拼接工具中，选择需要进行配准的影像和参考影像，然后设置正确的配准方式和参数；- 点击“运行”按钮，开始进行影像配准。
完成后，可以查看配准效果并进行相关的后续分析。
（2）矢量化矢量化是指将栅格数据或其他非矢量数据转化为矢量数据的过程。
在实际应用中，矢量化可以帮助我们提取和记录图像中的空间特征和属性，进一步实现精确的测绘、地图制图和空间分析。
4. 实验结果在实际操作中，我们成功地完成了影像配准和矢量化两个实验，并得出了以下的结论和结果：- 影像配准可以大幅提升遥感图像的解译和分析能力，确保多时相和多来源图像之间的准确融合和拼接；- 矢量化可以有效提取图像中的空间特征和属性，进一步实现精确的测绘和地图制图，以及空间分析和应用；- 使用ArcGIS软件可以快速、简便地完成影像配准和矢量化，进一步提升数据处理和应用效率。
5. 实验总结影像配准和矢量化是遥感图像处理和地图制图中非常重要的技术方法，可以帮助我们更好地解析和利用空间数据。
在实际操作中，需要根据不同的应用需求和数据特征，选择合适的方法和技术，进一步提升处理和分析效果。
实验二、地图_影像_配准及矢量化
实验2 地图(或影像)配准及矢量化1.实验目的与任务：1) 理解地理配准(Georeferencing)的含义、原理和作用，并能利用GIS软件进行影像地图或影像数据的地理配准2) 点、线、面状要素文件的建立、矢量化及数据数据的录入。
2.实验准备：1）在计算机中选择一个合适的驱动器，并建立一个目录，如在D:\下建立一个名为GIS 的目录，即D:\GIS\(为与其它同学区别，所建目录也可以加上你名字的字母，如D:\zhangsanGIS\) ，该目录为后期的工作空间，除软件自带的数据外，以后所有实习提供的数据都存放在该目录下。
2）软件准备：ArcGIS 10.x3）数据准备：连云港市旅游图.tif；控制点坐标数据.xls3.实习内容、步骤和方法：本实验主要包括两部分内容，一是地图配准，分控制点坐标已知和控制点坐标未知两种情况；二是地图矢量化，包括点、线、面三种要素的矢量化及属性数据的录入。
一、地图（或影像）配准地图配准过程就是要建立待配准地图上所有点与其实际对应点之间的函数联系，一般先通过建立待配准地图坐标系中若干控制点的坐标与其实际同名点坐标之间n次多项式关系，在运用最小二乘法求得多项式的系数，由此构建了待配准地图与其实际对应点之间的函数，再将待配准地图上所有点坐标逐一代入函数式，从而求出待配准地图所有点的实际坐标值，从产生一福具有实际坐标值得新地图。
第1步启动ArcMap执行菜单命令：开始>>所有程序>> ArcGIS>> ArcMap 10.1第2步添加“地理配准”工具条在ArcMap窗口中点击菜单“自定义”>>工具条>> 地理配准，弹出“地理配准”工具条。
点击该工具条上的“地理配准（G）”，在显示的菜单中点击“自动校正”以取消其前的“√”第3步向ArcMap窗口添加需要配准的地图（连云港市旅游图.tif）点击ArcMap窗口中的添加数据按钮，浏览到“连云港市旅游图.tif”所在位置，点击“添加”，“连云港市旅游图.tif”将出现在ArcMap窗口中。
实验三、影像配准与矢量化
实验三、影像配准及矢量化一、实验目的1.利用影像配准(Georeferencing) 工具进展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〕。
注意：在基于ArcMap 的操作过程中请注意保存地图文档。
二、实验准备数据：昆明市西山区普吉地形图1:10000 地形图――70011-1.Tif，昆明市旅游休闲图.jpg (扫描图)。
软件准备：ArcGIS Desktop ---ArcMap三、实验内容及步骤第1步地形图的配准－加载数据和影像配准工具所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进展检查，以确保矢量化工作顺利进展。
●翻开ArcMap，添加“影像配准〞工具栏。
●把需要进展配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中，会发现“影像配准〞工具栏中的工具被激活。
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〞影像配准〞工具栏上，点击“添加控制点〞按钮。
●使用该工具在扫描图上准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，如以下列图所示：●用一样的方法，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“影像配准〞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“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〞在“坐标系统〞选项页中，设定数据框的坐标系统为“Xian_1980_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●更新后，就变成真实的坐标。
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一、实验目的
实验三影像配准及矢量化
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）。
注意：在基于ArcMap 的操作过程中请注意保存地图文档。
二、实验准备
数据：70011-1.jpg，测绘校区地形图―测绘校区.bmp
控制点坐标：Xn=xn+学号，Yn=yn+学号;控制点坐标为（这里“学号”是指每位同学后四位数字）软件准备：ArcGIS Desktop ---ArcMap
三、实验内容及步骤
在学习的基础上，完成测绘校区的影像配准及矢量化工作
本实习要求进行图形配准,至少有四个图层,其相关表结构如下:
（控制点control）图层: 编号点名 X坐标 X坐标
（道路road）图层: 编号名称类型起点终点
(房屋house) 图层: 编号名称类型
（运动场Sports Ground）图层: 编号名称类型
（注记层labels）图层: 编号
第1步地形图的配准－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“影像配准”工具栏。
把需要进行配准的影像—wtusm.tif增加到ArcMap 中，会发现“影像配
第2步输入控制点
GIS课程设计与实习-ArcGIS
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”影像配准”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，如下图所示：
●
GIS课程设计与实习-ArcGIS
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“影像配准”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。
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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“更新显示”。
执行菜单命令“视图”－“数据框属性”，设定数据框属性
GIS课程设计与实习-ArcGIS
在“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“米”
在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为：
“Xian_1980_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
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”影像配准”菜单下，点击“矫正”，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。
●
加载重新采样后得到的栅格文件，并将原始的栅格文件从数据框中删除。
后面我们的数字化工作是对这个配准和重新采样后的影像进行操作的。
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
(1) 打开ArcCatalog.在指定目录下，鼠标右击，在“新建”中，选择“个人
Geodatabase”。
并修改该Geodatabase 数据库的名称（例如test3.mdb）。
(2) 下面将为该 Geodatabase 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 这个个人Geodatabase, 在“新建”中选择“要素类”.
(3) 输入创建的要素类的名称“等高线”，点击下一步。
(4) 点击下一步。
下面将是我们创建新的要素类的关键，为我们的数据定义坐标系统，空间范围，存储要素类型。
以及可以在这增加属性字段。
(5) 点击Shape 字段。
在对话框中将显示详细的选项，我们首先点击“几何类
型”，并将要素类型选择为我们需要的类型（我们现在要创建等高线这个要素类，所以应该选择线）.
(6) 点击“空间参考”选项后面的按钮，在“空间参考属性”对话框中的“坐
标系”选项页下，将选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮。
在(Projected Coordinate Systems 目录下，选择 Gauss Kruger---→Xian 1980--→
Xian_1980_Degree_GK_CM_102E.prj)。
点击增加，现在这些坐标系统信息应该如下
图所示：
(7) 再点击“X/Y域”选项页，在该选项页下为我们的数据定义存储的空间范围。
该空间范围需要认真考虑，不仅要考虑你当前的纸制地图的空间范围，还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：
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。
(8)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。
(9) 点击完成这样，我们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
(1) 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
(2) 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。
S
64 (3) 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。
(4) 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
(5) 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。
特别注意：在完成上述基础实习任务后，综合实习同学完成地形扫
描图的矢量化。
四、实验报告及要求
做出书面报告，包括原理、过程和结果。
具体内容如下：
1) 总结屏幕跟踪数字化过程的基本步骤及每一步骤的必要性。
2) 分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法。
3) 为什么要对配准后的数据进行重采样？。