實驗四空間數(shù)據(jù)采集10.25

1、實驗四 空間數(shù)據(jù)采集與處理（1）一、 實驗?zāi)康膌 掌握地圖配準(zhǔn)和地圖矢量化方法l 掌握數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法l 掌握數(shù)據(jù)處理（裁剪、拼接、提?。┒?實驗準(zhǔn)備1. 實驗室計算機(jī)一臺并安裝ArcGIS 9.3以上版本軟件2. 復(fù)習(xí)地理坐標(biāo)和地圖投影相關(guān)知識3. 回顧創(chuàng)建shapefile文件和其它數(shù)據(jù)創(chuàng)建方法4. 地理底圖：湖北省行政區(qū)劃圖（.JPEG格式）三、 實驗步驟：(一) 地圖配準(zhǔn)方法一：利用經(jīng)緯度配準(zhǔn)1. 啟動ArcGIS 9.32. 加載湖北省行政區(qū).JPG數(shù)據(jù)，如圖4.1，查看圖片上控制點的坐標(biāo)，留意屏幕坐標(biāo)及其單位。 圖4.1 加載柵格數(shù)據(jù)3. 右擊工具欄空白處，調(diào)出Groreferenc

2、ing工具條，如圖4.2圖4.2 Groreferencing工具條4. 在Groreferencing下拉菜單勾選Auto Adjust，如圖4.3圖4.3 5. 逐個輸入控制點，并查看控制點列表，修正均值誤差比較大的點。6. 在下拉框單擊Recgify按鈕，選擇保存位置。7. 重新打開完成配準(zhǔn)的圖像，查看其坐標(biāo)和單位。方法二：利用含有地理坐標(biāo)或者投影坐標(biāo)的矢量化數(shù)據(jù)配準(zhǔn)（以配準(zhǔn)湖北省地圖為例）1. 啟動ArcGIS 9.32. 加載湖北省.JPG數(shù)據(jù)，留意屏幕右下角坐標(biāo)及其單位。3. 繼續(xù)加載湖北縣域.shp矢量圖層，但是此時屏幕并沒有顯示湖北縣域圖層，右擊湖北縣域圖層，選擇縮放到圖層命令

3、（Zoom to Layer），可見湖北縣域圖層。通過右擊選擇屬性，彈出屬性選項卡，切換到source選項下，查看湖北縣域的的投影信息。 由于湖北縣域.shp圖層與湖北省.jpg圖片的坐標(biāo)系統(tǒng)不一樣，二者不能同時顯示在屏幕上。加載湖北縣域.shp圖層 查看湖北縣域.shp的投影信息4. 右擊湖北省.jpg選擇縮放到圖層，返回到湖北省.jpg窗口。5. 右擊工具欄空白處，調(diào)出Groreferencing工具條，如下圖Groreferencing工具條6. 單擊添加控制點按鈕，在湖北省.jpg的西北角邊界上選擇一點，之后右擊湖北縣域.shp通過縮放到圖層按鈕，切換到湖北縣域.shp窗口，選擇同樣的

4、位置單擊。此時第一個點已經(jīng)配準(zhǔn)完畢。依次循環(huán)繼續(xù)添加控制點，當(dāng)控制點到達(dá)一定程度時，兩個圖層會疊加一起，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步修改。直到配準(zhǔn)效果比較理想。在湖北省.jpg圖層的西北角位置單擊在湖北縣域.shp西北角同樣的位置單擊當(dāng)增加了兩個控制點以上，兩個圖層疊加在一起進(jìn)一步修改后的效果，基本達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)7. 在工具條georeference下拉框單擊Recgify按鈕，選擇保存位置和名稱。8. 此時配準(zhǔn)工作完成。(二) 數(shù)字化操作1. 新建shapefile文件方法一：通過ArcCatalogA. 啟動ArcCatalogB. 定位到實驗四文件夾下，在空白處右擊，選擇new，選擇shapefileC.

5、 按照向?qū)υ捒蛲瓿煞椒ǘ和ㄟ^ArcToolboxA. 打開ArcToolbox，在工具條上單擊按鈕，彈出toolbox對話框。B. 定位到Data Management Tools下的Feature class 的create feature class，彈出create feature class 對話框。C. 按照對話框的內(nèi)容項目填寫，即可完成要素類的創(chuàng)建。如下圖所示：2. 加載shapefile文件A. 啟動ArcMapB. 加載shapefile文件，疊加顯示在已經(jīng)配準(zhǔn)的圖像上。3. 矢量化操作A. 調(diào)出Editor工具條（如果在工具欄沒有）B. 單擊Editor工具條下拉菜單，啟

6、動編輯按鈕C. 將任務(wù)改為創(chuàng)建新任務(wù)D. 點擊繪圖工具，開始按照底圖矢量化E. 完成后關(guān)閉并保存編輯內(nèi)容F. 退出ArcMap4. 關(guān)于面狀要素的構(gòu)建方法一：可以直接用生成面狀要素工具構(gòu)建。方法二：用拓?fù)潢P(guān)系由線生成面狀要素。方法三：利用工具箱中的line to polygon工具。(三) 更多基本編輯技能、在于自己摸索1. 更改已有要素當(dāng)創(chuàng)建了線或者多邊形后，即可對其進(jìn)行更改，消除不需要的拐點、添加拐點、移動已有拐點等。1) 修改要素Editor（編輯器）工具條包含“修改”已有要素的選項，包括添加拐點、移動拐點等。2) 整形要素通過使用新草圖來定義改進(jìn)的形狀，Reshaping Featur

7、e（整形要素）工具重新輸入要素或要素的一部分。3) 翻轉(zhuǎn)線2. 編輯地圖拓?fù)洌裕?四) 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換A. 柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換（raster to polygon）B. 矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換（feature to raster）2. 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換(五) 數(shù)據(jù)處理在實際應(yīng)用研究中，根據(jù)研究區(qū)域的特點，首先需要對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，如 裁切、拼接等操作，以便獲取需要的數(shù)據(jù)。借助于 ArcToolbox 中的工具可以進(jìn)行多種空間 數(shù)據(jù)處理操作。1. 數(shù)據(jù)裁剪（以矢量數(shù)據(jù)為例）數(shù)據(jù)裁切是從整個空間數(shù)據(jù)中裁切出 部分區(qū)域，以便獲取真正需要的數(shù)據(jù)作為 研究區(qū)域，減少不必要數(shù)

8、據(jù)參與運(yùn)算。A. 展開 Analysis Tools 工具箱，打開 Extract 工具集，雙擊 Clip，打開圖 4.31 Clip 對話框Clip 對話框（圖 4.4）。B. 在 Input Features 文本框中選擇輸入需要裁切的矢量數(shù)據(jù)。 C. 在 Clip Features 文本框瀏覽確定用來進(jìn)行裁切的矢量數(shù)據(jù)。D. 在 Output Feature Class 文本框鍵入輸出的數(shù)據(jù)的路徑與名稱。 E. Cluster Tolerance 是可選項，用于確定容差的大小。F. 單擊 OK 按鈕，執(zhí)行 Clip 操作（圖 4.5）。 圖 4.4 Clip 對話框圖 4.5 Clip

9、的圖解表達(dá)該命令同樣適用于地理數(shù)據(jù)庫中的要素類。Coverage 數(shù)據(jù)的裁切方法相類似，可使用柵格數(shù)據(jù)的裁切柵格數(shù)據(jù)的裁切有多種方法，例如用圓形、點、多邊形、矩形，以及用已存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行裁切。下面以用矩形和已存在的數(shù)據(jù)裁切柵格數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說明，其他幾種裁切操作大同小異。其中最常用的方法是利用已存在的柵格或矢量數(shù)據(jù)裁切柵格數(shù)據(jù)。方法類似于矢量數(shù)據(jù)裁剪。Coverage Tools-Analysis-Extract 工具集中的 Clip 命令。2. 數(shù)據(jù)拼接數(shù)據(jù)拼接是指將空間相鄰的數(shù)據(jù)拼接成為一個完整的目標(biāo)數(shù)據(jù)。因為研究區(qū)域可能 是一個非常大的范圍，跨越了若干相鄰數(shù)據(jù)，而空間數(shù)據(jù)是分幅存儲的，因此

10、要對這些相鄰的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。拼接的前提是矢量數(shù)據(jù)經(jīng)過了嚴(yán)格的接邊，關(guān)于數(shù)據(jù)接邊的操作在 Spatial Adjustment 工具中。所以空間數(shù)據(jù)拼接是空間數(shù)據(jù)處理的重要環(huán)節(jié)，也是地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)分析中經(jīng)常需要進(jìn)行的操作。A. 矢量數(shù)據(jù)的拼接a) 展開 Data Management Tools 工具箱，打開 General 工具集，雙擊 Append，打開 Append 對話框b) 在 Input Features 文本框中選擇輸入的數(shù)據(jù)，可選擇多個數(shù)據(jù)。Input Features 文本框 下面的窗口中羅列的數(shù)據(jù)將添加到目標(biāo)數(shù)據(jù)中。c) 在 Output Features 文本框瀏覽確

11、定某一存在的目標(biāo)數(shù)據(jù)，執(zhí)行操作后，該數(shù)據(jù)將包含添加的數(shù)據(jù)。d) 單擊 OK 按鈕，執(zhí)行 Append 操作。B. 柵格數(shù)據(jù)拼接（示例數(shù)據(jù)：dem1和dem2）a) 展開 Data Management Tools 工具箱，打開 Raster 工具集，雙擊 Mosaic To New Raster，打開 Mosaic To New Raster 對話框b) 在 Input Rasters 文本框中選擇輸入進(jìn)行拼接的數(shù)據(jù)，在下面的窗口中羅列已添加的數(shù)據(jù)。c) 在 Output Location 文本框鍵入輸出數(shù)據(jù)存儲的位置。d) 在 Raster dataset name with extensi

12、on 文本框設(shè)置輸出數(shù)據(jù)的名稱。e) 在 Cellsize 可選窗口，設(shè)置輸出數(shù)據(jù)的柵格大小。f) 在 Pixel type 可選窗口 ， 設(shè)置輸出數(shù)據(jù)柵格的類型，例如 8_bit_SIGNED 、16_bit_UNSIGNED 等。g) 在 Coordinate system for the raster 可選窗口，定義投影的方法，為輸出的數(shù)據(jù)定義投影h) 在 Number of bands 可選文本框，設(shè)置輸出數(shù)據(jù)的波段數(shù)i) 在 Mosaic Mothod 可選窗口，確定鑲嵌重疊部分的方法，例如默認(rèn)狀態(tài) FIRST，表示重疊部分的柵格值取 Input Rasters 窗口中羅列的第一個數(shù)

13、據(jù)的柵格值。j) 在 Mosaic Colormap Mode 可選窗口，確定輸出數(shù)據(jù)的色彩模式。在默認(rèn)狀態(tài)下進(jìn) 行輸入各數(shù)據(jù)的色彩將保持不變。k) 單擊 OK 按鈕，執(zhí)行 Mosaic To New Raster 操作。3. 數(shù)據(jù)提取數(shù)據(jù)提取是從已有數(shù)據(jù)中，根據(jù)屬性表內(nèi)容選擇符合條件的數(shù)據(jù)，構(gòu)成新的數(shù)據(jù)層。可以通過設(shè)置 SQL 表達(dá)式進(jìn)行條件選擇。A. 矢量數(shù)據(jù)的提取 a) 展開 Analysis Tools 工具箱，打開 Extract 工具集，雙擊 Select， 打開 Select 對話框。b) 在 Input Features 文本框中選擇輸入用于進(jìn)行選擇的矢量數(shù)據(jù)。c) 在 Out

14、put Feature Class 文本框鍵入輸出的數(shù)據(jù)的路徑與名稱。d) 單擊 Expression 可選文本框旁邊的按鈕，打開 Query Builder對話框，設(shè)置 SQL 表達(dá)式。e) 單擊 OK 按鈕，執(zhí)行Select操作。該命令同樣適用于地理數(shù)據(jù)庫中的要素類。Coverage 數(shù)據(jù)的提取方法相類似，可使用 Coverage Tools-Analysis-Extract 工具集中的 Select 命令。B. 柵格數(shù)據(jù)的提取 a) 展開 Spatial Analyst Tools 工具箱，打開 Extraction 工具集，雙擊 Extract by Attributes，打開 Ext

15、ract by Attributes 對話框。因為該功能是依據(jù)數(shù)據(jù)的屬性進(jìn)行提取， 所以適用于具有屬性表的柵格數(shù)據(jù)。b) 在 Input raster 文本框中選擇輸入用于進(jìn)行選擇的矢量數(shù)據(jù)。c) 單擊 Where clause 文本框旁邊的按鈕，打開 Query Builder 對話框，設(shè)置 SQL 表達(dá)式。d) 在 Output raster 文本框鍵入輸出的數(shù)據(jù)的路徑與名稱。e) 單擊 OK 按鈕，執(zhí)行 Extract by Attributes 操作。四、 思考題：1. 地圖配準(zhǔn)采用的原理是什么2. 如何提高配準(zhǔn)精度，是否有其它配準(zhǔn)方法？3. 數(shù)字化過程中，如何提高精度4. 如何根據(jù)實際情況選擇不同的地圖投影？或者影響地圖投影有哪些因素？五、 實驗報告要求：1. 根據(jù)所學(xué)步驟，練習(xí)配準(zhǔn)實驗四中的china圖像（任選一種方法配準(zhǔn)），將配準(zhǔn)完成后的圖像重新命名保存。2. 矢量化配準(zhǔn)后的china圖像，要求含有點（省會城市）、線（主要河流）、面文件（省級行政區(qū)），投影采用Albers正軸等面積雙標(biāo)準(zhǔn)緯線割圓