土地数据的采集处理 华农土地信息系统实验

《土地信息系统》实验课程综合实验报告 实验名称 土地数据的采集、处理与制图综合实验 班级: 学号: 姓名: 实验时间: 2014 年 3~5 月 9 日 星期 三 得分: 批改时间: 年 月 日 实验教师(签名): 实验目的 利用影像配准(Georeferencing) 工具进行影像数据的地理配准。 编辑器的使用(点要素、线要素、多边形要素的数字化)。 实验环境 软件准备:ArcGIS Desktop ---ArcMap 实验数据:海燕乡土地利用现状图.jpg，在发送的压缩包“Exec03”中可以找到。 实验内容 练习打开和使用影像配准(Georeferencing)和数字化等工具 利用扫描地图上的公里网信息，进行扫描地图的配准 学会地图(或影像)数据的矢量化过程 把实验内容和你通过实验掌握的内容的主要过程及步骤，写成详细的实验报告 写实验和体会 实验步骤 第1步 地形图的配准,加载数据和影像配准工具 14) 打开ArcMap，添加“Georeferencing(影像配准)”工具栏。 15) 把需要进行配准的影像“海燕乡土地利用现状图.jpg”增加到ArcMap中，会发现 “Georeferencing”工具栏中的工具被激活。 1 16) 首先将Georeferncing工具条Georeferncing菜单下Auto Adjust不选择。 第2步 输入控制点 必要性:在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。在海燕乡土地利用现状图中我们可以得 到4个控件点坐标。 17) 在“Georeferencing”工具栏上，点击“Add Control Points(添加控制点)”按钮。 18) 19) 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: 2 20) 用相同的方法，在影像上增加多个控制点(一般是4个)，输入它们的实际坐标。点击 “Georeferencing”工具栏上的“View Link Table(查看链接表)”按钮。 注意:在链接表对话框中点击“Save„”按钮，可以将当前的控制点保存为磁盘上的文件，以备使用。 3 注意:检查控制点的Residual(残差)和RMS(均方差)。如果某点残差特别大，需删除并重新选取控制点。转换方式设定为“1st Order Polynomial(或仿射)”。因为目前我们只用了四个控制点，ArcGIS只能执行一个1st Order Polynomial (affine)(二次或仿射变换)。 第3步 设定数据框的属性 重要性:统一标准，单位m，参考坐标系统80西安坐标系(Xian 1980 Degree GK CM102E)，可以求得真实坐标。 增加所有控制点，并检查均方差(RMS)后，在“Georeferencing”菜单下，点击“Update Display(更新显示)”。执行菜单命令“View”,“Data Frame Properties(数据框属 性)”，设定数据框属性。 22) 在“General(常规)”选项页中，将地图显示单位设置为“Meters(米)” 4 在“Coordinate System”选项页中，设定数据框的坐标系统为“Xian 1980 GK CM 111E”(西安80投影坐标系，6度分带，中央经线在东经111度，横坐标前不加带号)，与待矢量化的影像图的坐标系一致。由于我们的影像图是二手资料，确切的地理坐标参数没办法获取，只能根据坐标换算得到的地理坐标范围(大约北纬20?13′,20?17′，东经110?34′,110?38′)进行推断其中央经线为111?，坐标系统因为是2003年左右制作地图转换而来的影像图，一般用的是西安80坐标系统。 5 23) 更新后，就变成真实的坐标。 第4步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件 24) 在“Georeferencing”菜单下，点击“Rectify(矫正)”，打开Save as对话框，将更新 后的影像另存。其中参数Cell Size选择与更新前相同，Resample Type(重采样方法)有3 种:Nearest Neighbor(最近邻法)、Bilinear Interpolation(双线性内插法)和Cubic Convolution(立方卷积法)，一般对栅格地图来说采用最近邻法为好。在Output Location 中指明输出图像存储路径，Name中输入名称“海燕乡土地利用现状图5”，Format采用JPG 。输出图像中保存了配准信息。 6 25) 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“海燕乡土地利用现状图5” 进行操作。在数字化之前，我们需要建立一些数据层来存储从影像上提取的要素信息， 下面介绍在ArcCatalog中如何新建数据层, 第5步在ArcCatalog新建数据层 该数据采用的是西安80坐标系统、6度分带。 26) 打开ArcCatalog。在指定目录鼠标右击，在“New”中，选择“Shapefile„”，如下图: 7 27) 输入数据层Name，如“行政界线”，选择要素类型，如Polyline，点按 钮“Edit„”选 择空间参照系。在“Spatial Reference Properties(空间参考属性)”对话框中选择合 适的坐标系统，点击“Select”按钮。在(Projected Coordinate Systems目录下，选择 Gauss Kruger--Xian 1980--Xian 1980 GK CM 111E.prj)。点击“Add”，现在这 些坐标系统信息应该如下图所示: 28) 点击“确定”，再按“OK”。这样，我们就创建了一个线状要素的数据层。 注意:上面我们只是介绍了土地利用现状要素中线要素“地类界线”的建立方法，点、面要素的建立方法类似。 第6步以海燕乡土地利用现状图为背景，进行分层数字化 关于数据分层: 由于一幅土地利用现状图包含的要素有许多(如地类图斑、行政界线、铁路、公路、单 8 线河流等等)，因此在通过数字化提取相应信息之前我们要对地图数据进行预处理——分层。一般存储以上要素的图层有三个:地类图斑(面)、行政界线(线)、线状地物(线)。 不过，为了使地图上所有的线划要素均只数字化一次，数字化过程不直接构面(当然Arcmap中可以直接构面)，而是先将现状图上所有的线要素数字化，这个过程也要考虑数据分层，根据上面的分析我们可分为如下三个图层:行政界线(XZJX)、线状地物(XZDW)、地类界线(DLJX)。 以上三层线要素数字化完后，再利用行政界线、线状地物及地类界线层构面，就得到面要素“地类图斑”。 关于数字化的顺序: 刚刚前面提到:地图上所有的线划要素均只数字化一次，如何实现呢,实际上 在数字化之前，我们先确定好采集要素的顺序，即可做到地图上所有的线划要素均只数字化一次。 数字化的顺序是先采集行政界线、然后线状地物(道路、单线河)、最后再地类界线。注意:跟踪时要保证线的交点处尽量闭合或相交，目的是保证线构面时候的成功率。 关于数字化的步骤: 29) 打开ArcMap中，将已配准的影像“海燕乡土地利用现状图5”和新建的线要素“行政界线” 加入数据框中。在主菜单中选择“File-Add Data„”，或者在standard工具条中选择， 按住shift键，选择“海燕乡土地利用现状图5.JPG”、“行政界线.shp”，得到结果如图: 9 注意:在ArcMap中，创建新地图并向其中加载数据层时，第1个被加载的数据层的坐标系统就作为该数据组默认的坐标系统，随后加载的数据层，无论其坐标系统如何，只要含有坐标信息，满足坐标转换的需要，都将被自动的转换成该数据组的坐标系统。当然，这种转换不影响数据层所对应的数据文件本身。 30) 在开始矢量化之前，保存一个地图文档Exec03.mxd，这样每次开始矢量化之前只需双击 Exec03.mxd”，即可打开ArcMap及工作数据。 “ 31) 选取“Editor”，打开编辑工具栏，如图: 32) 选取数据层“行政界线”，按Editor的下拉键，点取“Start Editing”，利用编辑工具 Sketch tool”，就可数字化行政要素的边界线。 中的“ 注意:线的交点处要注意尽量闭合或者相交，目的是保证线构面的时候的成功率。 线的起始点应尽量跨越已经画好的线要素，如下图。 10 33) 捕捉环境设置: 线闭合可通过直接捕捉已经存在的要素的结点、终点、线边来实现。 34) 具体操作方法: 在editor下拉菜单选择“Start Editing”(如果已经有图层处于编辑状态，则可不进行上述操作)，然后在editor下拉菜单选择“snapping”，打开Snapping Enviroment对话框，如下: 在Snapping Environment对话框的上部列表中设置数据层抓点特性:可以设置抓取结点、终点、边线;下部列表中编辑草图的三个钩都选上，如上图，在对图层XZJX进行编辑时，会自动捕捉顶点(vertex)、边(edge)和终点(end)。 35) 添加要素的属性项。点取要加要素的数据层，如“行政界线”，点右键，“Open Attribute Table”,出现属性表，再按“Option”中的“Add Field”,可增加所需的属性项，在Name 中输入“界线类型”，在Type中选“Text”，Length设为20(10个中文字符长)，用来存 储各类行政界线的名称。如下图: 11 36) 删除属性项:鼠标放在属性项上，点右键，出现下拉菜单，点“Delete Field”。 37) 增加属性值，设置数据层处于编辑状况，按Editor的下拉键，点取“Start Editing”。 点Edit Tool,选取某要素，点右键，出现下拉菜单，点“Attribute..”，如下图，进 入属性编辑窗口，如下图，即可输入或修改属性值。 12 38) 39) 注意:并不是所有数字化采集的线要素都要增加属性字段、赋属性值，只有行政界线和线状地物需要。而地类界线是用于构面的，其线要素不用赋属性，而是在构好面之后，再对各个地类图斑面进行赋属性。 13 实验成果与讨论 遇到的问题和解决办法: 41) 数据层没有开启编辑状态:忘记按Editor的下拉键，无法对图层进行编辑， 42) 解决:点击Editor的下拉键，选择“Start Editing” 43) 坐标系统设置错误:应该要选6?分带的Xian_1980_GK_CM_111E，错误选择了3?分带 的Xian80坐标系统。 44) 解决:在“Georeferencing”菜单选择“Update Display”，在“Data Frame Properties”选 择“Coordinate System”，选择“Xian_1980_GK_CM_111E”. 45) 线构面失败:因为没有设置捕捉环境，导致构面时线与线之间没有闭合 46) 解决:捕捉环境设置，editor下拉菜单选择“Start Editing”，选择“snapping”，打开 可以设置抓取结点、终点、边线。 Snapping Enviroment对话框，勾选 47) 保存失败:因为忘记设置保存路径更改为相对路径，致使保存到U盘里不成功 48) 解决:将保存路径由“绝对路径”改为相对路径 14 实验心得与体会 前面的实验1和实验2是一个熟悉ArcGis软件各种工具的过程，应用不多，在实验3开始自己动手操作，动手做实验，在模糊的记忆中不断弄清晰各个工具的用途和使用方式，所以之后的操作过程变得越来越熟练，操作速度也加快了很多。 实验3的第一步是地形图的配准，是十分重要的，如果这一步配准错误，那么实验成果也无法应用，因为配准后后的数据和原来未配准的数据是不同的，是新生成的符合地理坐标系统的数据，后期的应用是要在新数据基础上进行的，故要进行重采样。 通过实验3的练习，基本上了解图像数据一些几何纠正的原理和简单的方法，掌握了点要素、线要素、多边形要素的数字化和创建要素图层，此外，还在这次实验的操作过程中初步掌握的图像矢量化的基本方法。 15