实验三-影像配准及矢量化.doc

一、实验目的

实验三 影像配准及矢量化

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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
控制点坐标表:
点名称
北坐标（X）
东坐标（Y）
点名称
北坐标（X）
东坐标（Y）
DJ2
3379457.625m
534827.346m
WGPS-7
3379177.236m
534255961m
DJ1
3379446.461m
534554.614m
WGPS-4
3379069.064m
534013.899m
D4
3379200.197m
534710.168m
WGPS-5
3379081.694m
534073.801m
D1
3379476.808m
533931.413m
WGPS-8
3379208.913m
534135.072m
DJ3
3379508.747m
535081.398m
WGPS-14
3378969.080m
533896.371m
D2
3379343.950m
534260.295m
WGPS-6
3379125.579m
534209.741m
D3
3379252.166m
534503.735m
WGPS-15
3378941.069m
533913.508m
WGPS-11
3379510.212m
533753.137m
WGPS-10
3379378.931m
533958.145m
WGPS-3
3378790.683m
534020.271m
WGPS-9
3379212.757m
534018.904m
WGPS-13
3379185.066m
533754.200m
WGPS-2
3378710.205m
534120.619m
WGPS-12
3379163.046m
533868.365m

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。

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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
准”工具栏中的工具被激活。

参考步骤如下：

第 2 步 输入控制点

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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。

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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：



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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

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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



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在“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“米”



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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

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更新后，就变成真实的坐标。



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第 4 步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件

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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。

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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。



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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）.



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(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---àXian 1980--à
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：



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(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。



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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：



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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。

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(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。


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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？