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1、GIS空間分析－使用ArcGIS影像配準及地圖數(shù)字化3.2影像配準及地圖數(shù)字化3.2.1地圖矢量化3.2.2屏幕跟蹤數(shù)字化過程3.2.3影像配準3.2.4要素矢量化3.2.1地圖矢量化數(shù)字化可分為手扶跟蹤數(shù)字化和掃描數(shù)字化對于柵格數(shù)據(jù)的獲取，GIS主要涉及使用掃描儀等設(shè)備對圖件的掃描數(shù)字化，這部分的功能也較簡單。因為通過掃描獲取的數(shù)據(jù)是標準格式的圖像文件，大多可直接進入GIS的地理數(shù)據(jù)庫。從遙感影像上直接提取專題信息，需要使用幾何糾正、光譜糾正、影像增強、圖像變換、結(jié)構(gòu)信息提取、影像分類等技術(shù)，主要屬于遙感圖像處理的內(nèi)容。因此，以下主要介紹GIS中矢量數(shù)據(jù)的采
2、集。手扶跟蹤數(shù)字化通過數(shù)字化儀獲取是一種最普通的傳統(tǒng)方法是單調(diào)而細致的工作數(shù)字化儀工作原理操作人員在數(shù)字化儀上點擊一點或跟蹤一條線段y=10x=5坐標被存入到GIS數(shù)據(jù)庫中3.2.2屏幕跟蹤數(shù)字化過程1.配準影像2.新建要素類3.在ArcMap中加載已配準的影像和新建的圖層（要素類）4.在ArcMap中使用“編輯器”，分層提取要素（對于二值化掃描地圖，可使用ArcScan模塊進行半自動化的屏幕跟蹤數(shù)字化）3.2.3影像配準柵格數(shù)據(jù)通常是通過掃描紙質(zhì)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
3、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?qū)⑦@些影像數(shù)據(jù)與其它的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)校準（配準）到一個指定的地圖坐標系掃描地圖的誤差來源GIS中數(shù)據(jù)的來源主要是對地圖圖紙的數(shù)字化,掃描數(shù)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(shù)掃描儀掃描要素對象要素本身的寬度、復(fù)雜程度、粘連以及圖面的整潔和清晰程度都對掃描數(shù)字化誤差有一定的影響。例如，線條的粘連，結(jié)合處易出現(xiàn)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(xiàn)毛刺等。軟件處理技術(shù)在掃描數(shù)字化過程
4、中,三個主要參數(shù):分辨率、門檻值(灰度值或?qū)Ρ榷戎?和濾波值的確定將對掃描圖的質(zhì)量產(chǎn)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(shù),其功能的強弱、模型的優(yōu)化將直接影響掃描數(shù)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(shù)字化的精度。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(xué)誤差;電信號傳輸過程中造成的輻射誤差;沿導(dǎo)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
5、性誤差;外界因素影響產(chǎn)生的誤差;隨機性誤差等等。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(zhuǎn)、縮放、仿射、彎曲以及各種更高變形的綜合作用結(jié)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。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(zhì)上是找一種數(shù)學(xué)關(guān)系(或函數(shù)關(guān)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(shù)學(xué)關(guān)系一般描述為x’=f1(x,y)y’=f2(x,y)多項式變換(Polynomial)這個數(shù)學(xué)關(guān)系常表示為二元多項式一次、二次或三次及更高
6、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(shù)。當(dāng)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(shù)。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。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
7、，就可求得待定系數(shù)。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。名詞：Georeference地理配準：是為了使得影像數(shù)據(jù)可以和GIS矢量數(shù)據(jù)集成在一起，而為影像數(shù)據(jù)指定一個參考坐標系的過程。將掃描地圖配準到坐標系下影像配準的步驟 （Register－Rectify）校準柵格數(shù)據(jù)（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）校準柵格數(shù)據(jù)通常,你會將柵格數(shù)據(jù)校準到已經(jīng)存在具有坐標信息的空間數(shù)據(jù)（矢量數(shù)據(jù)）。首先假定矢量化數(shù)據(jù)中的
8、一些空間要素(目標數(shù)據(jù))也同時存在于要
