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GIS实习四 矢量数据的输入和编辑
空间数据采集的任务是将地理实体的图形数据和属性数据输入到地图数据库中。图形数据采集往往采用矢量化的方法，主要包括手扶跟踪矢量化和扫描跟踪矢量化两种；属性数据的采集主要使用键盘输入、属性数据表的连接等方式。
图形数据采集中，扫描跟踪矢量化是目前最常用的地图数据采集方法，其作业速度快、精度高，操作人员工作强度较低。扫描跟踪矢量化的基本过程是：首先使用具有适当分辨率和扫描幅面的扫描仪及相关扫描图像处理软件对纸质地图扫描生成栅格图像，然后经过几何纠正、噪声消除、线细化、配准等一系列处理之后，即可进行矢量化。即矢量化通常要经过扫描、图像预处理、配准、建立数据层、矢量化、属性编辑等几个步骤。本次实验提供的数据已经经过扫描和噪声消除等一系列处理工作，主要掌握地图配准、矢量化和属性编辑几个步骤。
实验数据为：gis实习4\数据\DigitizingFeatures.tif
数据源坐标系统为“NAD_1983_UTM_Zone_10N”，与数据Lotlines.shp一致。

4.1 图像配准
扫描得到的地图数据通常不包含空间参考信息，航片和卫片的位置精度也往往较低，这就需要通过具有较高位置精度的控制点将这些数据匹配到用户指定的坐标系中，这个过程即为配准。即通过建立数学函数将栅格数据集（扫描后的图像）中个点的位置与标准空间参考中的已知坐标点的位置相连接，从而确定图像中任一点的坐标。操作步骤如下
1. 启动ArcMap，在主菜单中单击【Customize】->【Toolbars】->【Georeferencing】，加载配准工具条，如图1所示，其对应的功能如表1所示。

图1 配准工具条

表1 配准工具条详解
图标
名称
功能描述

Georeferencing
包括更新地理配准、纠正等选项

Layer
选择要配准的图层

旋转、平移、缩放
旋转、平移、缩放要配准的图像

添加控制点
添加控制点

查看连接表
查看控制点的连接表

2. 在【Georeferencing】工具条上，单击【Georeferencing】->【Fit To Display】，让栅格数据集在图层中呈最佳显示状态。
3. 单击按钮，在图像上选取所标识的一个控制点，单击鼠标右键选择【Input X and Y】，输入图中所给出的X，Y坐标。如果是配准地形图，可以选取地图角点、坐标格网交点为已知控制点，输入对应坐标即可。但要注意地图坐标单位换算。也可以通过加载已经配准过的数据，找到和配准图层的同名地物点来进行配准工作，此方法在对遥感影像进行配准时较为常用。
4. 依次选取其他3个控制点，单击配准工具条上的按钮，打开【Link Table】对话框，如图2所示，可以查看各点的残差与RMS均方差。RMS是评估配准精度的重要依据，可通过连接表对话框右上角按钮删除残差较大的控制点。一般残差大于1的控制点应删除。

图2 Link Table对话框

5. 单击【Georeferencing】->【Transformation】->【1st Order】，仿射变换至少需要3个控制点。变换的阶次越高，可校正的畸变就越复杂。
6. 单击【Georeferencing】->【Update Georeferencing】，完成栅格图像的配准。
7. 单击【Georeferencing】->【Rectify】，打开另存为对话框，如图3所示。可以根据设定的变换公式对配准影像重新采样，生成一个新的栅格影像文件。

图3 图像另存对话框
4.2 定义投影
数据配准之后，即数据已经有了真实的坐标值，地理坐标或者投影坐标，但此时的数据还没有定义地理和投影坐标系，即此时的Spatial Reference一项为空，因此要给根据数据源的投影方式给配准后的数据添加投影信息，即要进行定义投影操作（Define Projection），具体步骤见实习3，之后矢量化等步骤。
数据源坐标系统为“NAD_1983_UTM_Zone_10N”，与数据Lotlines.shp一致。

4.3 创建图层
配准工作完成后，需要根据数据源所包含的要素对数据进行分层，根据要素的类别和几何特点创建一系列矢量数据层，进行矢量化，创建数据层在ArcCatlog中中进行，本实验数据中要素比较简单，类别单一，只需要创建一个线要素数据层即可。
该数据层的坐标系统是“NAD_1983_UTM_Zone_10N ”，与要是量化的数据源一致。
1. 打开ArcCatalog，找到想要存放数据层的目录，单击鼠标右键，在【New】中，选择【Shapefile】，创建新的数据层。在图4所示对话框【Name】中设置图层名称为“Lot”，要素类型【Feature Type】选择【Polyline】。
2. (1) 设置坐标系统，单击【Edit】按钮，单击【import】，选择我们要扫描的数据源，保证矢量化的图层与数据源有相同的坐标系统。

图4配准工具条

3. 单击OK，完成矢量数据层的创建。
4.4 矢量化

地图配准、数据分层（扫描得到的栅格数据要素种类不单一时，要根据要素的几何特点和对象特征进行数据分层，即分成多个矢量数据层）、图层创建等工作完成后即可进行扫描矢量化工作。操作步骤分为矢量数据的输入和编辑两部分：
一、矢量数据的输入
1. 将软件切换到ArcMap中， 加载数据，包括新建的线要素图层和配准后的扫描地形图。
2. 加载编辑器【Editor】工具条，方法同添加【Georeferencing】工具条。
3. 在【Editor】工具条中，单击【Editor】，在下拉菜单中单击【Start Editing】，启动编辑会话。
4. 启动编辑后，ArcMap将启动【Create Features】窗口，如图5所示。每次在地图上创建要素时，开始都要用到【Create Features】窗口。在【Create Features】窗口中选择要矢量化的目标图层，激活构造工具【Construction Tools】，在【Construction Tools】窗口中选择合适的要素构造工具，其中线要素构造工具的介绍如表2所示。适当调整目标图层的符号样式，以达到较好的显示状态。

图5 Create Features对话框
表2 线要素构造工具
图标
名称
功能描述

线
在地图上绘制折线

矩形
在地图上拉框绘制矩形

圆形
指定圆心和半径绘制圆形

椭圆
指定椭圆圆心、长短半轴绘制椭圆

手绘曲线
单击鼠标左键，移动鼠标绘制自由曲线

5.根据要是量化的数据图形要素的特点，选择合适的要素构建工具，其中工具是最简单最常用的矢量化工具，只需要在地图上单击放置折点的位置即可。将地图放大到合适的比例下，完成线要素的跟踪。
（7）为了减少如图6所示的拓扑错误，保证线和线交在一起，要配合捕捉工具的使用。方法是单击【Editor】->【Snapping】，选中【Snapping Toolbar】，开启捕捉功能后，如果光标附近有其它要素，新输入的要素的坐标会自动定位到已有的要素的坐标位置上，不会产生不相交等拓扑错误。

图6 拓扑错误

6. 进行一步练习线要素的其它操作，比如弧段、中点、追踪、交叉点等工具，提高矢量化的效率。具体功能如下表所示。
表3 创建要素工具
工具
名称
功能描述

线
在地图上绘制折线

矩形
在地图上拉框绘制矩形

圆形
指定圆心和半径绘制圆形

椭圆
指定椭圆圆心、长短半轴绘制椭圆

手绘曲线
单击鼠标左键，移动鼠标绘制自由曲线

7. 可参照以上步骤，创建多边形或点要素数据层，进一步熟悉多边形或点要素编辑的相关操作。
二、矢量数据的编辑
矢量数据输入后得到的数据可能会存在一些数字化的错误，如部分线段丢失，线段过长或过短等等，因此还需要进行数据的编辑。主要是针对几何形状进行修改。具体如下：
1. 添加与删除折点
添加与删除折点操作步骤如下
（1）选择要编辑的要素，在【Editor】工具条上单击按钮或双击要编辑的要素，弹出【Edit Vertices】工具条，进入草图编辑状态。该工具条详解如表3所示。
表4 【Edit Vertices】工具条详解
工具
名称
功能描述

添加折点
在现有要素上添加折点，对单个点要素无效

移除折点
在当前选择要素上移除折点，对单个点要素无效

完成编辑
完成草图编辑，退出折点编辑状态

草图属性
包含当前编辑要素的所有折点顺序及其坐标值

2.移动折点
移动这点的操作步骤如下：
（1）要素进入草图编辑状态后，将鼠标移动到需要移动的折点上，此时可通过拖动鼠标移动折点。
（2）按住Shift键或者鼠标拉框可选择多个折点，选中的折点状态变为空心矩形，直接用鼠标拖动移动折点。
（3）精确移动折点。有两种方法：意思输入移动的偏移量进行移动，二是输入点的坐标进行移动。通过右键菜单可打开【Move】和【Move to】对话框，如图所示。

图7 精确移动折点

3.移动要素
移动要素有两种方法：
（1）直接拖动选中的要素进行移动。
（2）在【Editor】菜单栏下，单击【Move】，打开【Delta X,Y】对话框，输入X和Y的偏移量，按Enter键确认。
注意：在进行矢量数据的输入和编辑时，单击【Editor】菜单下的“Save Edits”随时保存所做的编辑，以免信息丢失，保存完成后仍然自动回到编辑状态。直到选择“Stop Edit”并回答是否保存编辑结果后，方可结束本次编辑。

4.5 属性编辑

空间数据编辑完成后，需要对应输入属性数据，进行属性编辑。借助ArcMap的编辑工具，可以对单要素或多要素属性进行添加、删除、修改、复制或粘贴等多种编辑操作，而应用数据层属性表，可以实现更多的编辑操作。
1. 单击按钮，在图形窗口中选择需要编辑属性的要素（可以多选），单击右键，再单击【Attributes】按钮，打开【Attributes】对话框，如图8所示。

图8 Attributes对话框

2.在【Attributes】对话框中，上窗口中显示被选择的要素，下窗口显示属性字段及其属性值，鼠标放在所选择的要素上单击右键，打开选择要素操作快捷菜单，可以对要素的属性进行一系列操作，Copy、Paste、Unselect、Delete等。
3. 通过工具条中的按钮，打开Identify Results对话框，完成对属性数据的浏览，如图9所示。

图9 Identify对话框

4. 也可以右键单击图层，单击Open Attribute 命令，打开图层的属性表。可以进行增加属性表中字段内容的修改、字段添加、删除等操作。对属性表进行编辑时需注意字段的数据类型。
5. 添加相应的字段，在数据层停止编辑的状态下，打开属性表对话框，单击按钮，选择【Add Field】，弹出【Add Field】对话框，如图10所示，输入字段名称，根据字段所存储的内容选择字段类型，ArcMap提供的字段类型包含数值型、文本型和日期型，根据所选择的数据类型进行相关设置即可完成字段的添加。同理，如果选中某个字段，单击按钮，选中【Delete Field】可以对字段进行删除，删除的字段不能再恢复。

图10 Add Field对话框

6. 字段添加完成后，启动编辑器，即可在添加的字段中输入对应的内容，也可以对已有属性内容进行修改，属性表编辑完毕后在编辑器【Editor】下单击【Save Edits】即可。
7.图形和属性编辑工作均结束后，在【Editor】下单击【Stop Edits】关闭编辑功能，完成矢量化操作。