二.栅格数据处理概要.ppt

城市与环境科学学院地理信息系统专业必修课 ArcGIS 软件操作与使用（5） 影像配准及地图数字化 地图矢量化 屏幕跟踪数字化过程 影像配准 主要内容 地图矢量化 数字化可分为手扶跟踪数字化和扫描数字化 对于栅格数据的获取，GIS 主要涉及使用扫描仪等设备对图件的扫描数字化， 这部分的功能也较简单。因为通过扫描获取的数据是标准格式的图像文件，大多 可直接进入 GIS 的地理数据库。 从遥感影像上直接提取专题信息，需要使用几何纠正、光谱纠正、影像增强、 图像变换、结构信息提取、影像分类等技术，主要属于遥感图像处理的内容。 因此，以下主要介绍 GIS 中矢量数据的采集。 手扶跟踪数字化 通过数字化仪获取是一种最普通的传统方法 是单调而细致的工作 数字化仪工作原理 操作人员在数字化仪上点击一点或跟踪一条线段 y = 10 x = 5 坐标被存入到GIS数据库中 屏幕跟踪数字化过程 1. 配准影像 2. 新建要素类 3. 在ArcMap中加载已配准的影像和新建的图层（要素类） 4. 在ArcMap中使用“编辑器”，分层提取要素（对于二值化扫描地图，可使用ArcScan模块进行半自动化的屏幕跟踪数字化） 影像配准 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 。 通过扫描获取的影像不包含定义其地理空间位置所需的信息。而航空及卫星照片所使用的坐标系统是相对于通用GIS平台软件所使用的坐标系统是独立的。 为了能够将这些影像数据与其它的数据集成，以便进行分析， 就必须对其进行处理：用户需要事先将这些数据校准（配准）到一个指定的地图坐标系 扫描地图的误差来源 GIS中数据的来源主要是对地图图纸的数字化,扫描数字化过程中引起的误差主要决定于 要素对象 软件处理技术 扫描仪 扫描要素对象　　要素本身的宽度、复杂程度、粘连以及图面的整洁和清晰程度都对扫描数字化误差有一定的影响。例如,线条的粘连,结合处易出现较大的误差;线条发虚,会得到多个实体;图面不整洁引入了噪声,易引起软件误判;线条不光滑,易出现毛刺等。 软件处理技术　　在扫描数字化过程中,三个主要参数:分辨率、门槛值(灰度值或对比度值)和滤波值的确定将对扫描图的质量产生重大的影响;而图像处理、几何校正和矢量化等后处理技术,其功能的强弱、模型的优化将直接影响扫描数字化的精度。如采用合适的校正模型(仿射变换、双线形变换、多项式变换等)、定向点的自动对中、采样点的自动对中等,将有效的提高扫描数字化的精度。 扫描仪　　在扫描过程中,由于使用CCD扫描仪,会引入一些误差。主要包含有:扫描仪的分辨率;光学误差;电信号传输过程中造成的辐射误差;沿导轨扫描过程中,由于机械运动、速度不均或其它原因所造成的直线性误差;线阵方向与扫描方向不垂直所引起的CCD线阵的直线性误差;外界因素影响产生的误差;随机性误差等等。 所有以上这些扫描的误差引起的几何变形,可看成平移、旋转、缩放、仿射、弯曲以及各种更高变形的综合作用结果。在实际操作过程中,很难对这些误差一一进行变形改正,只能综合考虑它们的影响,综合校正。 输入到计算机中的图形，实际上都是通过其位置坐标(x,y)来表示，因此校正过程实质上是找一种数学关系(或函数关系)，描述变换前图形坐标(x,y)与变换后图形坐标(x′,y′)之间的换算，其数学关系一般描述为 x’=f1(x,y) y’=f2(x,y) 名词：Georeference 地理配准：是为了使得影像数据可以和GIS矢量数据集成在一起，而为影像数据指定一个参考坐标系的过程。 将扫描地图配准到坐标系下 影像配准的步骤（Register－Rectify） 校准栅格数据 （选择控制点） 坐标变换 （求解二元多项式n次方程） 检查均方差（计算控制点误差） 重采样－矫正（Rectify）：生成新的影像文件 （三种重采样算法） 校准栅格数据 通常,你会将栅格数据校准到已经存在具有坐标信息的空间数据 （矢量数据） 。首先假定矢量化数据中的一些空间要素 (目标数据)也同时存在于要进行配准的栅格图像上 比如： 街道、建筑物、河流. 地理配准的基本过程是在栅格图像中选取一定数据的控制点，将它们的坐标指定为矢量数据中对应点的坐标（在空间数据中，这些点的坐标是已知的，坐标系统为地图坐标系） 控制点 在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标，即控制点。 控制点可以是经纬 线网格的交点、公里网格的交点或者一些典型地物的坐标。 我们可以从 图中均匀的取几个点。如果我们知道这些点在我们矢量坐标系内坐标， 则直接输入控制点的坐标值，如果不知道它们的坐标，则可以采用间接方法获取－从矢量数据中选取。 选取控制点 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. 但是，过多的控