ArcGIS軟件操作與使用-05課件

ArcGIS軟件操作與使用2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎主要內容小結1、空間數據可視化與空間查詢2、空間數據預處理-投影變換3、影像配準4、矢量數據空間校準2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎空間數據可視化與空間查詢1、空間數據可視化打開圖層顯示圖層設置符號（形狀、尺寸、圖案）設置顏色圖形顯示設置標注字段制圖2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎空間數據可視化與空間查詢2、空間數據可視化一般過程標注色彩符號從符號庫中讀取符號信息從字符庫中讀取字符信息色彩運用從GIS數據庫中檢索出要素、特征及定位信息①預處理②符號化③圖形顯示④2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎空間數據可視化與空間查詢3、空間查詢矢量數據查詢屬性查圖（1）Find模糊查詢（2）打開屬性表直接查詢（3）構建查詢邏輯表達式圖查屬性（1）Identify點擊查詢（2）選擇查詢（3）空間圖形要素查詢空間關系聯合查詢2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎空間關系聯合查詢要素間的關系（相鄰關系）Proximity（包容關系）Containment（疊加關系）Overlap空間數據可視化與空間查詢2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎圖層間要素素空間關系分析Line-on-polygonselection(containment)Polygon-on-lineselection(overlap)Point-in-polygonselection(containment)Polygon-on-pointselection(overlap)Polygon-on-polygonselection(overlap)空間數據可視化與空間查詢2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎定義目標層:

從其中查詢滿足條件的要素選擇層:

比較此圖層中要素與目標層中的關系我想從<目標層>中選擇符合條件[與<選擇層>中的要素符合<空間關系:相交…完全包含…>]的要素空間數據可視化與空間查詢2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎空間關系空間數據可視化與空間查詢2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎實例操作求相交與包含的要素求臨近一定距離內的要素求完全包含的要素我想從<目標層>中選擇符合條件[與<選擇層>中的要素符合<空間關系:相交…完全包含…>]的要素空間數據可視化與空間查詢2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎地理坐標系（GeogrpahicCoordinateSystem）地理坐標系使用基于經緯度坐標的坐標系統(tǒng)描述地球上某一點所處的位置。某一個地理坐標系是基于一個基準面來定義的。空間數據預處理-投影變換2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎基準面是利用特定橢球體對特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個國家或地區(qū)均有各自的基準面在ArcGIS中基于這三個橢球，建立了我國常用的三個基準面和地理坐標系：GCS_WGS1984(基于WGS84基準面)GCS_BEIJING1954(基于北京1954基準面)GCS_XIAN1980(基于西安1980基準面)橢球體長半軸

a（米）短半軸b（米）Krassovsky（北京54采用）6356863.0188IAG75（西安80采用）6356755.2882WGS846356752.3142空間數據預處理-投影變換2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎地理坐標系不是平面直角坐標系2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎投影坐標系（ProjectedCoordinateSystems）投影坐標系使用基于X,Y值的坐標系統(tǒng)來描述地球上某個點所處的位置。這個坐標系是從地球的近似橢球體投影得到的，它對應于某個地理坐標系。投影坐標系由以下參數確定地理坐標系（由基準面確定，比如：北京54、西安80、WGS84）投影方法（比如高斯－克呂格、Lambert投影、Mercator投影）空間數據預處理-投影變換2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎在ArcGIS中提供了幾十種常用的投影方法北京1954投影坐標系和西安1980坐標系都是應用高斯－克呂格投影，只是基準面、橢球、大地原點不同?？臻g數據預處理-投影變換2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎我國所使用的地圖投影：我國的基本比例尺地形圖(1:5千，1:1萬，1:2.5萬，1:5萬，1:10萬，1:25萬，1:50萬，1:100萬)中，大于等于50萬的均采用高斯-克呂格投影(Gauss-Kruger)，又叫橫軸墨卡托投影(TransverseMercator)；小于50萬的地形圖采用正軸等角割圓錐投影，又叫蘭勃特投影(LambertConformalConic)；海上小于50萬的地形圖多用正軸等角圓柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)我國的GIS系統(tǒng)中應該采用與我國基本比例尺地形圖系列一致的地圖投影系統(tǒng)。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎通過ArcToolbox中數據管理工具中“投影及變換”工具定義及進行投影變換?？梢詫崿F地理坐標系與投影坐標系的變換、地理坐標系間的轉換（北京54－>WGS84，北京54<->西安80）目前還不支持WGS84->北京54和西安80的變換2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎地理變換地理變換是一種在地理坐標系（基準面）間轉換數據的方法，當將矢量數據從一個坐標系統(tǒng)變換到另一個坐標系統(tǒng)下時，如果矢量數據的變換涉及基準面的改變時，需要通過地理變換來實現地理變換或基準面平移在ArcGIS中預定義了我國常用的北京1954、西安1980基準面和WGS1984基準面?？臻g數據預處理-投影變換2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎三參數方法2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎七參數法：2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎投影變換當系統(tǒng)所使用的數據是來自不同地圖投影的圖幅時，需要將一種投影的地理數據轉換成另一種投影的地理數據，這就需要進行地圖投影變換。地圖投影變換的實質是建立兩平面場之間點的一一對應關系。假定原圖點的坐標為x, y(稱為舊坐標)，新圖點的坐標為X，Y(稱為新坐標)，則由舊坐標變換為新坐標的基本方程式為：空間數據預處理-投影變換2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎仿射變換（AFFINE）投影變換(PROJECTIVE)相似變換（SIMILARITY）2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎影像配準柵格數據通常是通過掃描紙質地圖或采集航空及衛(wèi)星照片獲得。通過掃描獲取的影像不包含定義其地理空間位置所需的信息。而航空及衛(wèi)星照片所使用的坐標系統(tǒng)是相對于通用GIS平臺軟件所使用的坐標系統(tǒng)是獨立的。為了能夠將這些影像數據與其它的數據集成，以便進行分析，就必須對其進行處理：用戶需要事先將這些數據校準（配準）到一個指定的地圖坐標系2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎掃描地圖的誤差來源GIS中數據的來源主要是對地圖圖紙的數字化,掃描數字化過程中引起的誤差主要決定于要素對象軟件處理技術掃描儀2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎掃描要素對象

要素本身的寬度、復雜程度、粘連以及圖面的整潔和清晰程度都對掃描數字化誤差有一定的影響。例如,線條的粘連,結合處易出現較大的誤差;線條發(fā)虛,會得到多個實體;圖面不整潔引入了噪聲,易引起軟件誤判;線條不光滑,易出現毛刺等。

2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎軟件處理技術

在掃描數字化過程中,三個主要參數:分辨率、門檻值(灰度值或對比度值)和濾波值的確定將對掃描圖的質量產生重大的影響;而圖像處理、幾何校正和矢量化等后處理技術,其功能的強弱、模型的優(yōu)化將直接影響掃描數字化的精度。如采用合適的校正模型(仿射變換、雙線形變換、多項式變換等)、定向點的自動對中、采樣點的自動對中等,將有效的提高掃描數字化的精度。

2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎掃描儀

在掃描過程中,由于使用CCD掃描儀,會引入一些誤差。主要包含有:掃描儀的分辨率;光學誤差;電信號傳輸過程中造成的輻射誤差;沿導軌掃描過程中,由于機械運動、速度不均或其它原因所造成的直線性誤差;線陣方向與掃描方向不垂直所引起的CCD線陣的直線性誤差;外界因素影響產生的誤差;隨機性誤差等等。

2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎所有以上這些掃描的誤差引起的幾何變形,可看成平移、旋轉、縮放、仿射、彎曲以及各種更高變形的綜合作用結果。在實際操作過程中,很難對這些誤差一一進行變形改正,只能綜合考慮它們的影響,綜合校正。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎輸入到計算機中的圖形，實際上都是通過其位置坐標(x,y)來表示，因此校正過程實質上是找一種數學關系(或函數關系)，描述變換前圖形坐標(x,y)與變換后圖形坐標(x′,y′)之間的換算，其數學關系一般描述為

x’=f1(x,y)y’=f2(x,y) 2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎多項式變換(Polynomial)這個數學關系常表示為二元多項式一次、二次或三次及更高次表達式.其中A、B代表二次以上高次項之和。上式是高次變換方程，符合上式的變換稱為高次變換。在進行高次變換時，需要有6對以上控制點的坐標和理論值，才能求出待定系數。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎當不考慮高次變換方程中的A和B時，則變成二次變換方程，稱為二次變換。二次變換適用于原圖有非線性變形的情況，至少需要5對控制點的坐標及其理論值，才能求出待定系數。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎仿射變換（1次多項式）仿射變換是使用最多的一種幾何糾正方式，只考慮到x和y方向上的變形，仿射變換的特性是：直線變換后仍為直線；平行線變換后仍為平行線；不同方向上的長度比發(fā)生變化。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎對于仿射變換，只需知道不在同一直線上的三對控制點的坐標及其理論值，就可求得待定系數。但在實際使用時，往往利用4個以上的點進行糾正，利用最小二乘法處理，以提高變換的精度。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎名詞：Georeference地理配準：是為了使得影像數據可以和GIS矢量數據集成在一起，而為影像數據指定一個參考坐標系的過程。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎將掃描地圖配準到坐標系下2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎影像配準的步驟

（Register－Rectify）校準柵格數據（選擇控制點）坐標變換（求解二元多項式n次方程）檢查均方差（計算控制點誤差）重采樣－矯正（Rectify）：生成新的影像文件（三種重采樣算法）2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎校準柵格數據通常,你會將柵格數據校準到已經存在具有坐標信息的空間數據（矢量數據）。首先假定矢量化數據中的一些空間要素(目標數據)也同時存在于要進行配準的柵格圖像上比如：街道、建筑物、河流.地理配準的基本過程是在柵格圖像中選取一定數據的控制點，將它們的坐標指定為矢量數據中對應點的坐標（在空間數據中，這些點的坐標是已知的，坐標系統(tǒng)為地圖坐標系）2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎控制點在配準中我們需要知道一些特殊點的坐標，即控制點。控制點可以是經緯線網格的交點、公里網格的交點或者一些典型地物的坐標。我們可以從圖中均勻的取幾個點。如果我們知道這些點在我們矢量坐標系內坐標，則直接輸入控制點的坐標值，如果不知道它們的坐標，則可以采用間接方法獲?。瓘氖噶繑祿羞x取。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎選取控制點控制點的數目取決于你打算使用哪一種數學方法來實現坐標轉換.但是，過多的控制點并不一定能夠保證高精度的配準。要盡可能使控制點均勻分布于整個格格圖像，而不是只在圖像的某個較小區(qū)域選擇控制點。通常,先在圖像的四個角選擇4個控制點，然后在中間的位置有規(guī)律地選擇一些控制點能得到較好的效果2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎地形圖中，讀取控制點的坐標，圖中紅色控制點的坐標為（564000,2776000），單位：米2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎輸入控制點坐標2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎坐標變換一旦你選取了足夠的控制點,你就可以將柵格數據變換（或轉換）到地圖坐標系統(tǒng)下.轉換(Transformation)運用一種數學變換方法來重新確定柵格數據中每個像元的灰度值。一次多項式：仿射（affine）—變換可以將柵格數據平移,縮放,及旋轉.柵格圖像中的一條直線變換后然后為直線。矩形和正方形變換后為平行四邊形2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎檢查均方差(RMS)坐標轉換的準確程度可以通過比較某一點在地圖中的實際坐標與根據變換公式得到的坐標來判斷。這兩個點之間的距離之差稱為殘差(residualerror).通過計算均方差(RMS)獲取控制點總誤差。均方差(RMS)的大小描述了變換公式在不同控制點間的一致性?？梢詫埐钐貏e大控制點刪除，然后添加新的控制點。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎RMS比較小時，說明控制點的選取是比較準確的，但也要注意有可能存在殘差非常大的控制點，但由于其它控制點是很精確的，所以總的RMS誤差比較小的情況.2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎矯正柵格數據-重采樣你可能會認為一旦實現了柵格數據到地圖坐標變換之后，每一個像元都被轉換到了新的地圖坐標。事實并非如此。在地理配準過程中，將基于地圖坐標生成一個“空的”矩陣,矩陣中每個元素的值（表示顏色）將通過重采樣重新計算。2023/7/27ArcGIS軟件操作與使用之應用基礎有三種通用的圖像重采樣技術最小緊鄰雙線性內插立方卷積2023/7