城市地理信息系统配准实验报告

城市地理信息系统

实验报告

地图配准数字化

一实验目的

了解ArcGIS的基本组成模块ArcCatalog、ArcMap和ArcToolbox的应用基础及一些基本的操作。

通过作图，进一步的了解ArcGIS软件的一些基本功能。包括ArcCatalog、ArcMap和ArcToolbox的应用等。

掌握Aarcgis配准的基本操作，和矢量化的基本步骤

掌握基于栅格数据（含遥感影像数据）生产矢量格式数据的方法和步骤，初步了解互联网空间可以获取的多种数据来源。具体实习内容如下：

(1) 掌握建立shapefile文件的基本流程与方法，理解数据文件、要素数据集与要素类的关系。

(2) 利用给定的河北地图栅格图像，进行栅格图像配准，并通过鼠标手工跟踪栅格图像，生产矢量地图要素；掌握矢量数据捕捉环境的设置与使用方法。

(3) 掌握shapefile文件属性结构定义域修改方法，掌握两种属性数据采集方法。

(4) 熟悉常见的国内外免费数据提供网站，及其提供的数据格式。

二实验环境及数据

1 数据准备：网络下载的中国地图，最好是带有经纬网格的地图（有经纬度坐标，方便配准时添加控制点）

2.实验环境：arcgis10.2

三实验原理

3.1 地图数字化

数字化是将地图图形或图像的模拟量转换成离散的数字量的过程。

纸质图件的数字化是数据的一个重要来源。

当纸地图经过计算机图形图像系统光—电转换，量化为点阵数字图像，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成可以为地理信息系统显示、修改、标注、漫游、计算、管理和打印的矢量地图数据文件，这种与纸地图相对应的计算机数据文件称为矢量化电子地图。

跟踪数字化：使用跟踪数字化仪（手扶或自动）将地图图形要素（点、线、面）进行定位跟踪，并量测和记录运动轨迹的X，Y坐标值，获取矢量式地图数据。扫描矢量化：对地图沿X或Y方向进行连续扫描，在扫描后的处理中，需要进行栅格转矢量的运算，一般称为扫描矢量化过程。

3.2校正与配准

校正与配准:把原来不含有地理坐标信息的扫描地图通过建立关联控制点，赋予地理坐标信息的过程。

所有图件扫描后都必须经过扫描纠正，扫描图像的坐标是基于扫描仪的坐标，没有任何地理意义，因此扫描图像（待数字化的图像）要先进行校正与配准，以确保矢量化工作顺利进行。

四实验步骤

4.1地图配准

1 数据准备：网络下载的中国地图，最好是带有经纬网格的地图（有经纬度坐标，方便配准时添加控制点）

2 加载数据：打开arcgis软件，加载数据，会出现提示框“Unknown Spatial Reference”，即缺少空间参考。忽略，直接OK即可把地图加载到窗口中。但是细心的操作者会发现，鼠标移动到地图上相应的坐标点时，状态栏显示的坐标却与地图上的不一致。注意下图红色框内的信息！

3 地图配准：对于上面2中提到的坐标信息显示不正确的问题，是否有方法解决呢？有，就是我们接下来要说的地图配准。

3.1 地图配准工具条的加载：在工具栏空白处右键单击，找到“Georeferencing”菜单，点击，即可成功加载配准工具条。红色框内为添加控制点按钮，蓝色框内为控制点属性信息按钮；

3.2 添加控制点：点击上述红色框内的添加控制点按钮，将地图在某一经纬度坐标点处放大，单击经纬度交线，然后右击会出现输入坐标值的对话框。提供两种形式输入坐标值，一是x,y地理坐标，二是经度、纬度值；

对于Input X and Y: x,y值用小数表示，如130°30'30'应写成

130.508(=130+30.5/60)。这种方法需要转换计算，一般不采取该种方法；但是第二种方法的按钮是灰色的（下图红色框），很多人都会遇到此问题，这是因为在一开始加载地图时，该地图是缺少空间参考的，我们需要为地图加一个空间参考坐标系。

3.2.1 添加空间参考信息：在“view/data frame properties”的“coordinate properties”中选择坐标系。如果是大地（投影）坐标系选择“predefined”中的“Projected coordinate system”，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“Geographic coordinate system”。在这里，我们选择

“Geographic coordinate system”下的“Beijing1954”坐标系，确定即可。如下图

3.2.2 添加控制点：在设置好空间参考之后，此时你再添加控制点，你会发现“Input DMS of Lon and Lat…”按钮被激活，此时便可以通过输入经纬度坐标值来添加控制点的信息了。（注意红色框内的信息别选错了，操作者在这里很容易犯错，有时候默认的并不是与地图信息相匹配，一定要根据输入点的信息来选择“经度【东经和西经】”和“纬度【南纬和北纬】”）点击OK即可，在你点击OK 之后，会发现地图消失了，此时只要点击工具条上的“全副显示”按钮即可。按此种方法，均匀的在地图上添加控制点（至少4个点，即地图的四个角）

3.2.3 查看控制点信息：点击Georeferencing工具条的控制点信息按钮（3.1中蓝色框内的按钮），下图给出的就是添加的控制点信息。

“Transformation”:该下拉按钮，转换的方法会随着控制点数量的增加而增加，一般选择Adjust即可满足要求。

“Total RMS Error”：总误差大小值，该值尽量越小越好，所以在添加控制点时，操作者应该将地图在某一坐标点放大，这样添加的点的精度会很高，总误差也会变得非常小。

“Save”:保存控制点信息，会以TXT文本文件存储；

“Load”:打开控制点文件。如果操作者有控制点信息文件，可以不需要在地图上一个一个的添加，直接通过此按钮来加载控制点文件即可。

3.3 地图配准保存和更新

通过点击Georeferencing下的“Update Georeferencing”，便可以完成地图配准，这种方式是将原图直接更新为配准之后的图了，也就是说，当你再次打开原图时，鼠标在地图上移动，状态栏会实时显示与地图信息相匹配的坐标信息；

Georeferencing下的“Rectify”：通过点击此按钮，并进行相关信息的设置（如下图），会重新生成一副地图，而原图并没有被修改；在该保存窗口中，可以设置“Resample Type——重采样类型”、“Output Location——保存路径”、“Name——保存文件名称”、"Format——保存类型，一般在这里选择TIFF格式",其它的都可以保持默认，Save即可重新生成新的地图文件。

上述“Update Georeferencing”和“Rectify”，本人喜欢采用第一种方式，因为第二种方式重新生成地图，当你加载时可能显示的全部是黑色，出现此种情况，按原有步骤，多尝试几次就可以。