空间信息的数字化采集与处理.docx
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空间信息的数字化采集与处理
实习一：
空间信息的数字化采集与处理
一、目的
1掌握地图扫描矢量化的基本原理与方法
2.熟悉GEOSCAN软件的主要绘图和编辑工具
3.了解ARCINFO软件的数据处理方法
二、实验准备
在数字化之前必须设计好数字化所采用的技术路线，它不仅直接关系到地图数字化的效
率，而且也关系到数字化成果的质量。
确定数字化的技术路线包括采取何种方式进行数字化，
数字化精度要求如何，选取什么样的地图作为数字化底图，对那些要素进行数字化，如何对
数字化要素进行分层和分幅，以及代码的设计等等。
1.软件准备：
Photoshop,GEOSCAN,ARCINFO,ARCVIEW
2.资料准备：
（1）数字化底图：
1:
1万地形图的一部分。
地图等高距为10米。
图1数字化底图
（2）图幅控制点坐标：
图幅控制点坐标是用来进行图幅定向的，它能够确定地图的
地理位置和比例大小。
本试验的控制点坐标如下：
表1图幅控制点坐标表
项目
北坐标
东坐标
左上
3857154
544744
右上
3857154
545108
右卜
3856916
545108
左下
3856916
544744
（3）确定地图的分层与分幅：
GIS是以图层的方式管理地图的，将点、线、面等地
力实体按其性质的不同分别归入不同的图层进行分层管理是GIS管理空间数据的基本
方式。
本实习的分层及代码见下表：
表2地理要素分层及代码表
等咼线层
terlk
计曲线
201
首曲线
202
高程点
103
线状水系层
wtlpt
现状表示的河流
301
面状水系层
wtlnt
面状表示的河流（封闭）
302
湖泊（封闭）
303
（4）设计代码：
代码的设计非常重要，它是计算机存贮、检索、识别的基础，使之能
够满足各种应用分析需求。
（5）在计算机上建立自己的实习目录，例如：
E:
\GIS\zhxm，将地图影像放入，文件格
式为TIF。
、实验内容及步骤、方法
1.地图预处理
（1）变形纠正：
纸质地图常常会有少许变形；扫描过程中由于图形倾斜，造成扫描后
的地图产生变形，因此在数字化前，需要对地图进行纠正。
如果存在几何变形，可利用ERDAS的几何校正模块进行纠正；如果是扫描过程造成的图象倾斜，则可在PHOTOSHOP下进行
纠正。
下图为纠正过程。
首先，利用【标尺】沿着图幅边缘画一条横线，如图所示，然后选择【图象】菜单中的【旋转画布】下的【任意角度】，在弹出的对话框中会自动计算要旋转
的角度，点击【好】即可。
图2标尺的运用
LAdobePhotoshop-[OOLbmp（&344輪（渎弓
■0丈件伫编辑闻|SttQ）的展（D选样⑸据镜⑴视齟葩口陋
）.51A：
-05"D1;
180度①
90度（顺时针X刃90度（運莊针）（或
图3画布旋转示意图
任意角度（A）…
图4二值化处理示意图
（2）二值化：
不少数字化软件接受的数据为二值化的数据，因为二值化后的数据量减
小很多，在很大程度上提高图形的显示跟踪速度，而GEOSCAN就属于这类软件。
二值化
处理也是在PHOTOSHOP下处理。
选择【图像】菜单中的【调整】下的【阈值】，移动小三
角直到图像满意为止。
处理完后将图像保存为TIF格式。
2.数字化采集
（1）打开GEOSCAN，调入地图，打开GEOSCAN，在【调图】中选择【调入栅格图
像】，在弹出的对话框的【文件类型】中选择TIF，找到存放地图的位置，将图打开。
选择【实用工具】中的【图像反色】
Ce-oSciini—]
=:
-\YIibK&\LE£^ilM44IT
I-TIP
型EEbQ畳杲迦那⑧设91①比田廈|实用工風如*¥^011
图5GEOSCAN中调入栅格图像
亟|吠*|■塑|iw*|@|唧.1朋]+™iJE
（2）地图定向在【地图】中选择【图形定向】，在弹出的对话框中选择【齐次方程定
向（至少四点）】，点击【0用。
将鼠标移至左上方点在角点上，在弹出的放大图上精确定位，并输入坐标，点击【接受量测】。
其他控制点按顺时针方向以此类推，并回到
第一个点，把第一个点再做一遍，之后，选择【结束量测】。
图8GEOSCAN中创建图层
（4）数字化跟踪：
下图为GEOSCAN的数字化工具，其中常用的有曲线跟踪的工具,
I一I它有半自动跟踪功能，选择1表示自动跟踪，选择3表示手动跟踪。
图9GEOSCAN的工具栏
图10属性录入
4T
A
L
电
电
L2l
电
厂
匸
—
、Z/
―
1-
■.•
■*
■
在弹出的对话框中，输入高程值和代码。
（6）成果输出
建CaoScan-恥\¥3>0旳口£弟0肌149-：
3广2\079-：
3
图11数据转出
数字化完成之后首先要存盘，选择【调图】中的【保存矢量图形】。
然后将成果输出，
选择【调图】中的【输出外部格式】，并选择【输出到AutoCAD】。
在弹出的对话框中，选择默认值。
这时，在文件目录中会多了一个与地图名称一样的dxf文件。
3.数据后处理
数字化完的数据都不可避免的存在着错误或误差，属性数据在输入时，也难免会存在错误，因此对图形数据和属性数据进行检查、编辑和处理，是保证数据正确可用的必要条件。
本次实习的数据处理是在ARCINFO中进行。
下面以等高线层为例，将主要步骤罗列如下，其他层的处理类似。
（注：
蓝色为需要输
入的操作命令，黑色为软件执行状态说明，绿色为对操作的注解）
（1）数据转入ARCINFO中
首先将dxf文件转入ARCINFO中，形成coverage文件。
打开ARCINFO，首先进入工作空间，然后进行文件转换。
命令如下：
Arc:
wE:
\gis\zhm进入工作空间”
Arc:
dxfarc1.dxfterlk“dx转coverage,1.dxf为dxf文件名，terlk为等高线
的层名”
Enterlayernamesandoptions（typeENDor$RESTwhendone）
Enterthe1stlayerandoptions:
terlkall"将等高线层中的所有内容都包括进来”
Enterthe2ndlayerandoptions:
end
Doyouwishtousetheabovelayersandoptions（Y/N）?
y
ProcessingE:
\GIS\ZHXM\1.DXF...
ExternallingBNDandTIC...
452Arcswritten.
288Labelswritten.
0Annotationswritten.0Annotationlevels.
Arc:
buildterlkline"创建线的拓扑关系”
Buildinglines...
Arc:
buildterlkpoint“创建点的拓扑关系”Buildingpoints...
Arc:
joinitemterlk.patterlk.xcodeterlk.patterlk-idterlk-id“将原始文件中记录点属
性的字段与arcinfo中记录点属性的PAT表连接”
Joiningterlk.patandterlk.xcodetocreateterlk.pat
Arc:
joinitemterlk.aatterlk.acodeterlk.aatterlk-idterlk-id“将原始文件中记录线属
性的字段与arcinfo中记录线属性的AAT表连接”
Joiningterlk.aatandterlk.acodetocreateterlk.aat
Arc:
tables“进入表模块”
Copyright（C）1982-2000EnvironmentalSystemsResearchInstitute,Inc.Allrightsreserved.
TABLESVersion8.0.2（TueFeb2208:
01:
14PST2000）
Tables:
selterlk.pat“选择terlk层的点表”
288RecordsSelected.
Tables:
calculateelev=dxf-elevation“将dxf-elevation字段中的高程值赋给elev字段”
Tables:
calculatecode=dxf-thickness“将dxf-thickness字段中的代码值赋给code
字段”
Tables:
selterlk.aat“选择terlk层的线表”
452RecordsSelected.
Tables:
calculateelev=dxf-elevation“同上”
Tables:
calculatecode=dxf-thickness“同上”
Tables:
q“退出表模块”
LeavingTABLES...
Arc:
dropitemterlk.patterlk.patdxf-layerdxf-colordxf-thicknessdxf-type“删除terlk层PAT表中的多余字段如dxf-layerdxf-colordxf-thicknessdxf-type等”
Droppingitemsfromterlk.pattocreateterlk.pat
Arc:
dropitemterlk.patterlk.patdxf-elevationdxf-handledxf-angledxf-size“同上”
Droppingitemsfromterlk.pattocreateterlk.pat
Arc:
dropitemterlk.patterlk.patdxf-textdxf-attribdxf-iid“同上”
Droppingitemsfromterlk.pattocreateterlk.pat
Arc:
dropitemterlk.aatterlk.aatdxf-layerdxf-colordxf-thicknessdxf-type“删除terlk层AAT表中的多余字段如dxf-layerdxf-colordxf-thicknessdxf-type等”Droppingitemsfromterlk.aattocreateterlk.aat
Arc:
dropitemterlk.aatterlk.aatdxf-elevationdxf-handledxf-curve“同上”
Droppingitemsfromterlk.aattocreateterlk.aat
Arc:
buildterlkline
Buildinglines...
Arc:
buildterlkpoint
Buildingpoints...
此时，可以显示一下terlk层的点表和线表，看一看表的结构和内容及拓扑关系。
Arc:
listterlk.pat"显示点表（PAT）的信息”
图11ARCINFO中属性表的显示1
图12ARCINFO中属性表的显示2
Arc:
listterlk.aat"显示线表（AAT）的信息”
可以看到线表中有LPOLY#（左多边形）、RPOLY#（右多边形）、FNODE#（起始节点）、TNODE#（终节点）等字段，说明已经建立了拓扑关系。
在这里，由于等高线是互不相交的线，所以他们的值都等于0。
（2）消除悬挂
Arc:
ae"打开Arcedit模块”
Copyright（C）1982-2000EnvironmentalSystemsResearchInstitute,Inc.Allrightsreserved.
ARCEDIT（COGO）Version8.0.2（TueFeb2208:
01:
14PST2000）
Arcedit:
disp9999"全屏幕显示”
WARNINGtheMapextentisnotdefined
Arcedit:
ecterlk"编辑terlk图层”
TheeditcoverageisnowE:
\GIS\ZHXM\TERLK
DefaultingthemapextenttotheBNDofE:
\GIS\ZHXM\TERLK
Arcedit:
deall"显示图层中的所有要素”
Arcedit:
draw"显示”
F图为arcinfo中对等高线层的显示
Ift-ARCEDCT
图13ARCINFO中图形的显示
Arcedit:
denodedan"设置悬挂显示，红颜色的小方框表示有悬挂的地方。
Arcedit:
nodecdan2
图14ARCINFO中悬挂的显示
Arcedit:
draw
Arcedit:
nodesnapclosest*设置捕捉距离，在屏幕上画一个圆范围”
Definethetoleraneecircle
Enterthecenter
Entertheedge
Arcedit:
efarc"设置编辑对象为线状要素”
455element（s）foreditfeatureARC
CoveragehasnoCOGOattributes
0element（s）nowselected
Arcedit:
sel;vmove"选中需要移动的线，电击产生悬挂的端点，出现小三角后,
选择4，再移动到另一端点，选择9退出”
Pointtothefeaturetoselect
Enterpoint
Arc458User-ID:
265with167points
1element（s）nowselected
Pointatvertextomove<9toQuit〉
Enterpoint
Vertex167Arc462（544999.424,3857057.120）selected
1=Select2=Next3=Who
4=Move9=Quit
Enterpoint
Pointtowheretomoveit（9toStop）
Enterpoint
Vertex（544999.424,3857057.120）movedto（545004.697,3857068.985）
withinarc462User-ID:
265
Pointatvertextomove<9toQuit>
Enterpoint
“其他悬挂点同上”
Arcedit:
save“存盘”
（3）消除相交
图15ARCINFO中线相交的显示
Arcedit:
dearcintersect显示相交”
Arcedit:
draw
消除方法同上，移动相交的线的节点即可。
Arcedit:
save“存盘”
LeavingARCEDIT...
（4）属性检查
Arcedit:
efarc
455element（s）foreditfeatureARC
CoveragehasnoCOGOattributes
Arcedit:
selelev=0“选择高程值为0的线”
4element（s）nowselected
Arcedit:
ds“在屏幕中显示选中的线（黄色表示）
288element（s）nowselectedArcedit:
sel;list
Arcedit:
calcode=103
Arcedit:
selelev=00element（s）nowselected
当所有的错误都改完后，就可以存盘并退出Arcedit模块
Arcedit:
save
Arcedit:
q
（5）创建拓扑
须重新建立
“由于对点线作过移动、删减与增添，原先建立的拓扑关系遭到破坏,
拓扑关系”
Arc:
buildterlkline
Buildinglines...
Arc:
buildterlkpoint
Buildingpoints...
补充实习：
DEM勺建立
经过数字化采集及编辑处理，为数字高程模型的建立做好了准备，以下分别介绍不规则
三角网TIN，及栅格形式的数字高程模型GRID。
（1）TIN的建立：
Arc:
wE:
\gis\zxm"进入工作空间”
Arc:
w“显示当前工作空间，可省略”
Currentlocation:
e:
\gis\zxm
Arc:
createtintin55“创建tin,其中tin为名称（可自拟），55为格网大小”Copyright（C）1982-2000EnvironmentalSystemsResearchInstitute,Inc.
Allrightsreserved.
CREATETINVersion8.0.2（TueFeb2208:
01:
14PST2000）
Createtin:
coverterlkpointelev“首先，包括terlk层的高程点point，并选区高程属性所在的字段elev”
Createtin:
coverterlklineelev“还包括terlk层的等高线line,并选区高程属性所
在的字段elev”
Createtin:
end“结束”
Loadingpointsfromcoverageterlk...
Weedtolerancesetto5.000...
Loadingarcsfromcoverageterlk...
Weedtolerance5.000,inputarcpoints102114,remaining78882...Proximaltolerancesetto5.000...
Removingpointswithintolerance...
Withintolerance14205.Remaining64965...
CreatingTIN...
WritingTINdatastructures...
图17ARCVIEW中TIN的显示
F图为在ARCVIEW中打开tin的显示图
（2）生成Grid
Arc:
tinlatticetindemlinear"将tin内插成Grid,tinlattice为内插命令，tin为之
前建好的tin,dem为生成DEM的名称（可自拟），linear为内插方法”
Convertingtintintolinearlatticedem...
TINboundary
Latticeparameterinput
Enterlatticeorigin:
"直接回车，表示取默认值（自身范围）”
Enterlatticeupper-rightcorner:
"同上”
Enterlatticeresolution:
"直接回车，取默认值”
Enterdistaneebetweenlatticemeshpoints:
5"表示DEM的分辨率为5米”
Defaultlatticeorigin（x,y）is（540000.124,3856258.937）...
DefaultUpper-rightcorneroflattice（x,y）is（545736.621,3860907.189）...
Latticehas1148pointsinx,930pointsiny...
Spacingbetweenmeshpoints（d）is（5.000）...
Computinglattice...
-IfK|
孙3.2
Ejlt血別Zheme占^日”金^wlaceHdp
aw宣创回sulsj因固四圏凶型圏旦凹w
•二ViewI
图18ARCVIEW中DEM的显示
F图为在ARCVIEW中打开dem的显示图
四、实习报告要求
作出书面报告，包括原理、过程和结果。
具体内容如下：
1.数字化采集及处理的内容
2.数字化采集及处理的步骤
3.DEM生成的原理及DEM建立的流程
4.成果图件
（1）数字化采集结果图（GEOSCAN中带高程值显示）
（2）数据编辑处理完后的图（ARCINFO中，并要求显示属性表、拓扑关系）
（3）DEM建立结果图（ARCVIEW中，分别显示TIN和GRID）
实习二、栅格窗口分析
一、目的
窗口分析是栅格数据由局部向外延扩展分析的主要途径，本实验的目的在于：
1、加深对栅格窗口分析基本原理、方法的认识；
2、熟练掌握栅格窗口分析的程序设计方法。
3、熟练掌握ARCVIEW栅格窗口分析的技术方法。
4、掌握利用栅格窗口分析方法解决地学空间分析问题的能力。
二、实验准备
1、软件准备：
ARCVIEW、VB或VC
2、数据准备：
rclssl和info文件夹（Gridpoint）,rclss2和info文件夹（Gridpoint1）,rclss3和info文件夹（Gridpoint3），rclss4和info文件夹（Gridpoint2），calc1和info文件夹（有疵点的DEM）
三、实验内容
1、验证实验
⑴原理验证：
A.对rclss1层面采用3x3矩形分析窗口分别进行Maximum,Minimum,Mean.Sum,
StandardDev.,Majority,Minority的窗口分析。
Neighborhoodstatistics的操作方法如下：
1）
从视图目录表中激活点主题（rclss1）。
2）从【Analysis】菜单中选择【Neighborhoodstatistics】命令（如图1）。
3）出现Neigh
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