实验四空间数据采集 1025.docx

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实验四空间数据采集1025

实验四空间数据采集与处理

（1）

一、实验目的

●掌握地图配准和地图矢量化方法

●掌握数据转换方法

●掌握数据处理（裁剪、拼接、提取）

二、实验准备

1.实验室计算机一台并安装ArcGIS9.3以上版本软件

2.复习地理坐标和地图投影相关知识

3.回顾创建shapefile文件和其它数据创建方法

4.地理底图：

湖北省行政区划图（.JPEG格式）

三、实验步骤：

（一）地图配准

方法一：

利用经纬度配准

1.启动ArcGIS9.3

2.加载湖北省行政区.JPG数据，如图4.1，查看图片上控制点的坐标，留意屏幕坐标及其单位。

图4.1加载栅格数据

3.右击工具栏空白处，调出Groreferencing工具条，如图4.2

图4.2Groreferencing工具条

4.在Groreferencing下拉菜单勾选AutoAdjust，如图4.3

图4.3

5.逐个输入控制点，并查看控制点列表，修正均值误差比较大的点。

6.在下拉框单击Recgify按钮，选择保存位置。

7.重新打开完成配准的图像，查看其坐标和单位。

方法二：

利用含有地理坐标或者投影坐标的矢量化数据配准（以配准湖北省地图为例）

1.启动ArcGIS9.3

2.加载湖北省.JPG数据，留意屏幕右下角坐标及其单位。

3.继续加载湖北县域.shp矢量图层，但是此时屏幕并没有显示湖北县域图层，右击湖北县域图层，选择缩放到图层命令（ZoomtoLayer），可见湖北县域图层。

通过右击选择属性，弹出属性选项卡，切换到source选项下，查看湖北县域的的投影信息。

由于湖北县域.shp图层与湖北省.jpg图片的坐标系统不一样，二者不能同时显示在屏幕上。

加载湖北县域.shp图层

查看湖北县域.shp的投影信息

4.右击湖北省.jpg选择缩放到图层，返回到湖北省.jpg窗口。

5.右击工具栏空白处，调出Groreferencing工具条，如下图

Groreferencing工具条

6.单击添加控制点按钮

，在湖北省.jpg的西北角边界上选择一点，之后右击湖北县域.shp通过缩放到图层按钮，切换到湖北县域.shp窗口，选择同样的位置单击。

此时第一个点已经配准完毕。

依次循环继续添加控制点，当控制点到达一定程度时，两个图层会叠加一起，在此基础上进一步修改。

直到配准效果比较理想。

在湖北省.jpg图层的西北角位置单击

在湖北县域.shp西北角同样的位置单击

当增加了两个控制点以上，两个图层叠加在一起

进一步修改后的效果，基本达到标准

7.在工具条georeference下拉框单击Recgify按钮，选择保存位置和名称。

8.此时配准工作完成。

（二）数字化操作

1.新建shapefile文件

方法一：

通过ArcCatalog

A.启动ArcCatalog

B.定位到实验四文件夹下，在空白处右击，选择new，选择shapefile

C.按照向导对话框完成

方法二：

通过ArcToolbox

A.打开ArcToolbox，在工具条上单击按钮

，弹出toolbox对话框。

B.定位到DataManagementTools下的Featureclass的createfeatureclass，弹出createfeatureclass对话框。

C.按照对话框的内容项目填写，即可完成要素类的创建。

如下图所示：

2.加载shapefile文件

A.启动ArcMap

B.加载shapefile文件，叠加显示在已经配准的图像上。

3.矢量化操作

A.调出Editor工具条（如果在工具栏没有）

B.单击Editor工具条下拉菜单，启动编辑按钮

C.将任务改为创建新任务

D.点击绘图工具，开始按照底图矢量化

E.完成后关闭并保存编辑内容

F.退出ArcMap

4.关于面状要素的构建

方法一：

可以直接用生成面状要素工具构建。

方法二：

用拓扑关系由线生成面状要素。

方法三：

利用工具箱中的linetopolygon工具。

（三）更多基本编辑技能、在于自己摸索

1.更改已有要素

当创建了线或者多边形后，即可对其进行更改，消除不需要的拐点、添加拐点、移动已有拐点等。

1）修改要素

Editor（编辑器）工具条包含“修改”已有要素的选项，包括添加拐点、移动拐点等。

2）整形要素

通过使用新草图来定义改进的形状，ReshapingFeature（整形要素）工具重新输入要素或要素的一部分。

3）翻转线

2.编辑地图拓扑（略）

（四）数据格式转换

1.数据结构转换

A.栅格数据向矢量数据的转换（rastertopolygon）

B.矢量数据向栅格数据的转换（featuretoraster）

2.数据格式转换

（五）数据处理

在实际应用研究中，根据研究区域的特点，首先需要对空间数据进行一定的处理，如裁切、拼接等操作，以便获取需要的数据。

借助于ArcToolbox中的工具可以进行多种空间数据处理操作。

1.数据裁剪（以矢量数据为例）

数据裁切是从整个空间数据中裁切出部分区域，以便获取真正需要的数据作为研究区域，减少不必要数据参与运算。

A.展开AnalysisTools工具箱，打开Extract工具集，双击Clip，打开图4.31Clip对话框Clip对话框（图4.4）。

B.在InputFeatures文本框中选择输入需要裁切的矢量数据。

C.在ClipFeatures文本框浏览确定用来进行裁切的矢量数据。

D.在OutputFeatureClass文本框键入输出的数据的路径与名称。

E.ClusterTolerance是可选项，用于确定容差的大小。

F.单击OK按钮，执行Clip操作（图4.5）。

图4.4Clip对话框

图4.5Clip的图解表达

该命令同样适用于地理数据库中的要素类。

Coverage数据的裁切方法相类似，可使用

栅格数据的裁切栅格数据的裁切有多种方法，例如用圆形、点、多边形、矩形，以及用已存在的数据进行裁切。

下面以用矩形和已存在的数据裁切栅格数据为例进行说明，其他几种裁切操作大同小异。

其中最常用的方法是利用已存在的栅格或矢量数据裁切栅格数据。

方法类似于矢量数据裁剪。

CoverageTools-Analysis-Extract工具集中的Clip命令。

2.数据拼接

数据拼接是指将空间相邻的数据拼接成为一个完整的目标数据。

因为研究区域可能是一个非常大的范围，跨越了若干相邻数据，而空间数据是分幅存储的，因此要对这些相邻的数据进行拼接。

拼接的前提是矢量数据经过了严格的接边，关于数据接边的操作在SpatialAdjustment工具中。

所以空间数据拼接是空间数据处理的重要环节，也是地理信息系统空间数据分析中经常需要进行的操作。

A.矢量数据的拼接

a）展开DataManagementTools工具箱，打开General工具集，双击Append，打开Append对话框

b）在InputFeatures文本框中选择输入的数据，可选择多个数据。

InputFeatures文本框下面的窗口中罗列的数据将添加到目标数据中。

c）在OutputFeatures文本框浏览确定某一存在的目标数据，执行操作后，该数据将包含添加的数据。

d）单击OK按钮，执行Append操作。

B.栅格数据拼接（示例数据：

dem1和dem2）

a）展开DataManagementTools工具箱，打开Raster工具集，双击MosaicToNewRaster，打开MosaicToNewRaster对话框

b）在InputRasters文本框中选择输入进行拼接的数据，在下面的窗口中罗列已添加的数据。

c）在OutputLocation文本框键入输出数据存储的位置。

d）在Rasterdatasetnamewithextension文本框设置输出数据的名称。

e）在Cellsize可选窗口，设置输出数据的栅格大小。

f）在Pixeltype可选窗口，设置输出数据栅格的类型，例如8_bit_SIGNED、16_bit_UNSIGNED等。

g）在Coordinatesystemfortheraster可选窗口，定义投影的方法，为输出的数据定义投影

h）在Numberofbands可选文本框，设置输出数据的波段数

i）在MosaicMothod可选窗口，确定镶嵌重叠部分的方法，例如默认状态FIRST，表示重叠部分的栅格值取InputRasters窗口中罗列的第一个数据的栅格值。

j）在MosaicColormapMode可选窗口，确定输出数据的色彩模式。

在默认状态下进行输入各数据的色彩将保持不变。

k）单击OK按钮，执行MosaicToNewRaster操作。

3.数据提取

数据提取是从已有数据中，根据属性表内容选择符合条件的数据，构成新的数据层。

可以通过设置SQL表达式进行条件选择。

A.矢量数据的提取

a）展开AnalysisTools工具箱，打开Extract工具集，双击Select，打开Select对话框。

b）在InputFeatures文本框中选择输入用于进行选择的矢量数据。

c）在OutputFeatureClass文本框键入输出的数据的路径与名称。

d）单击Expression可选文本框旁边的按钮，打开QueryBuilder对话框，设置SQL表达式。

e）单击OK按钮，执行Select操作。

该命令同样适用于地理数据库中的要素类。

Coverage数据的提取方法相类似，可使用CoverageTools-Analysis-Extract工具集中的Select命令。

B.栅格数据的提取

a）展开SpatialAnalystTools工具箱，打开Extraction工具集，双击ExtractbyAttributes，打开ExtractbyAttributes对话框。

因为该功能是依据数据的属性进行提取，所以适用于具有属性表的栅格数据。

b）在Inputraster文本框中选择输入用于进行选择的矢量数据。

c）单击Whereclause文本框旁边的按钮，打开QueryBuilder对话框，设置SQL表达式。

d）在Outputraster文本框键入输出的数据的路径与名称。

e）单击OK按钮，执行ExtractbyAttributes操作。

四、思考题：

1.地图配准采用的原理是什么

2.如何提高配准精度，是否有其它配准方法？

3.数字化过程中，如何提高精度

4.如何根据实际情况选择不同的地图投影？

或者影响地图投影有哪些因素？

五、实验报告要求：

1.根据所学步骤，练习配准实验四中的china图像（任选一种方法配准），将配准完成后的图像重新命名保存。

2.矢量化配准后的china图像，要求含有点（省会城市）、线（主要河流）、面文件（省级行政区），投影采用Albers正轴等面积双标准纬线割圆锥投影（两条标准纬线为25°N和47°N），将矢量化的数据存放在地里数据库（数据库命名为中国地图）中。

3.将矢量化完成的数据文件保存为地图文档，命名为自己姓名。

4.将上述所有数据与实验报告一起上交。

地理信息系统（GIS）基础软件平台可以做什么

空间数据输入和编辑

栅格数据输入与编辑

矢量数据输入与编辑

栅格数据

矢量数据

数据结构转换

遥感解译

图像扫描

数据结构转换

数字测图仪

扫描矢量化

属性数据输入与编辑

空间数据管理

空间数据输出

空间数据处理与分析

打印输出

统计报表

文本数据

专题地图

其它数据转换

属性数据