ArcMap地圖矢量化

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1、實(shí)驗(yàn)三地圖矢量化1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解空間數(shù)據(jù)數(shù)字化的有關(guān)方法，復(fù)習(xí)課堂有關(guān)地圖矢量化的理論知識。（2）掌握地圖數(shù)字化這種最基本的數(shù)據(jù)采集方法，掌握地圖掃描矢量化的基本原理,方法和步驟,熟悉地圖的繪圖和編輯工作。1.2實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)所學(xué)知識方法和步驟對地圖進(jìn)行屏幕跟蹤矢量化。2.地圖矢量化的基礎(chǔ)知識地理信息系統(tǒng)的基本功能之一就是數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)采集也是一個完整的GIS應(yīng)具備的基本功能。地理數(shù)據(jù)分為空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)兩部分，數(shù)據(jù)采集也分為空間數(shù)據(jù)采集和屬性數(shù)據(jù)采集?？臻g數(shù)據(jù)的采集方法很多，根據(jù)數(shù)據(jù)的來源可分為地圖數(shù)字化，遙感數(shù)據(jù)獲取和以GPS為數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)采集等。其中，地圖數(shù)字化

2、是最基本的數(shù)據(jù)采集方法，它是指把傳統(tǒng)的紙質(zhì)或者其他材料上的地圖（模擬信號）轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可識別的圖形數(shù)據(jù)（數(shù)字信號）的過程，以便進(jìn)一步在計算機(jī)進(jìn)行存貯，分析和輸出。2.1地圖投影與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在地圖數(shù)字化時,首先要選擇合適的地圖投影和建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。沒有合適的投影或坐標(biāo)系的空間數(shù)據(jù)不是一個好的空間數(shù)據(jù)，甚至是沒有意義的空間數(shù)據(jù)，它不含地理意義。2.1.1投影與坐標(biāo)系當(dāng)把地球上的物體按地理位置轉(zhuǎn)繪到平面上時，必然會產(chǎn)生變形，投影是用于減少這種變形的一種方法。地圖投影的實(shí)質(zhì)是建立地球球面上的點(diǎn)與平面上的點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系。所有的投影都會引起某種變形，采用哪種投影取決于實(shí)際應(yīng)用的需要。每一種投影都與一個坐標(biāo)系

3、相聯(lián)系。對于那些大比例尺地圖(如1：2000或更大)，由于不含投影變換，我們稱為非地球地圖(Non-earthmap)。非地球地圖雖然沒有投影變形，但卻有自己的坐標(biāo)系統(tǒng)，有自己的參考系和量算單位。2.1.2坐標(biāo)變換與最小二乘法GIS中間數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出等過程中都進(jìn)行著空間坐標(biāo)變換。空間坐標(biāo)變換是指將地理實(shí)體在一個坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(x，y)通過某種對應(yīng)法則，轉(zhuǎn)換成另一個坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(x’，y’)的過程。解算這種對應(yīng)法則有兩種方法：一種是解析法，這是在知道投影公式或坐標(biāo)變換公式的情況下，直接利用變換公式進(jìn)行解算。GIS中圖形的縮放、平移、旋轉(zhuǎn)及三維變換等操作都使用這種變換；另一種是數(shù)值變換法

4、，這種方法主要用于地圖的數(shù)字化。最小二乘法是最為常用的數(shù)值變換的方法。地圖數(shù)字化時，數(shù)字化跟蹤頭(定位器)采集的地圖上點(diǎn)的坐標(biāo)是數(shù)字化儀平面坐標(biāo)，這種坐標(biāo)定義取決于數(shù)字化儀的精度和配置。同時，由于這些點(diǎn)還省其實(shí)際地理坐標(biāo)意義，因而在數(shù)字化過程中，還需要將地圖上點(diǎn)的數(shù)字化儀平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為這點(diǎn)的實(shí)際地理坐標(biāo)。利用最小二乘法進(jìn)行坐標(biāo)變換的基本思想是，先用一組線性多項(xiàng)式擬合坐標(biāo)變換公式，在地圖上選取若干控制點(diǎn)，獲取控制點(diǎn)的數(shù)字化儀坐標(biāo)和實(shí)際地理坐標(biāo)，然后利用這組坐標(biāo)值，根據(jù)最小二乘法原理解算出多項(xiàng)式的系數(shù)。這樣在地圖數(shù)字化過程中，就可以利用這組多項(xiàng)式解算出地圖上任意點(diǎn)的實(shí)際地理坐標(biāo)。2.1.3坐標(biāo)變換

5、的地理意義數(shù)值變換公式的求解依賴于控制點(diǎn)的選取及輸入的相應(yīng)坐標(biāo)值的精度。在地圖數(shù)字化過程中通過選取控制點(diǎn)建立空間坐標(biāo)的數(shù)值變換公式有其重要意義：(1)實(shí)現(xiàn)地圖的數(shù)學(xué)法則。(2)實(shí)現(xiàn)由設(shè)備坐標(biāo)到現(xiàn)實(shí)世界坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。(3)控制數(shù)據(jù)采集的精度。(4)實(shí)現(xiàn)多圖幅拼接或不同比例尺間地圖的匹配。2.2數(shù)字化的方法與步驟地圖數(shù)字化所采用的具體方法受設(shè)備條件、人力條件和數(shù)字化內(nèi)容的影響。以前受GIS軟硬件的限制，主要采用手工鍵盤錄入地圖數(shù)據(jù)的方式。手工鍵盤錄入數(shù)據(jù)分為矢量和柵格兩種，而以柵格為主要方式。后來用數(shù)字化儀和掃描儀獲取地圖數(shù)據(jù)的方式逐漸普及起來，大大提高了數(shù)字化的精度和速度。數(shù)字化儀直接以矢量形式獲

6、取地圖坐標(biāo)數(shù)據(jù)，絕大多數(shù)GIS和圖形處理軟件都帶有利用數(shù)字化儀進(jìn)行數(shù)字化的模塊，而GIS的系統(tǒng)設(shè)計者亦可以自己編寫數(shù)字化接口程序：掃描矢量化是目前較為流行的數(shù)字化方法，這種方法是先用掃描儀將地圖掃描為柵格圖像，然后對柵格圖像進(jìn)行屏幕跟蹤矢量化。屏幕跟蹤矢量化不受數(shù)字化設(shè)備的限制，可以同時大批量進(jìn)行數(shù)字化工作。不同的地圖數(shù)字化方法，其數(shù)字化的具體技術(shù)方法也稍有不向，但其基本步驟大致可歸納為確定數(shù)字化路線、準(zhǔn)備數(shù)字化地圖、設(shè)置好數(shù)字化儀、確定投影方式和坐標(biāo)系、利用數(shù)字化軟件進(jìn)行數(shù)字化等內(nèi)容。3．實(shí)驗(yàn)組織每組1人，個人獨(dú)立完成。4.實(shí)驗(yàn)學(xué)時課內(nèi)4學(xué)時。5.儀器及用具地圖集、冊或遙感影像，掃描儀，臺式

7、機(jī)（安裝了ArcGIS9.0或其以上版本）。6.實(shí)驗(yàn)步驟提要先用掃描儀將地圖掃描成柵格圖像，然后以柵格圖像為背景，手工或利用自動跟蹤軟件進(jìn)行屏幕數(shù)字化是的目前較為普遍的一種地圖數(shù)字化方法。許多GIS和圖形軟件都有對柵格圖像的自動矢量化功能。這里僅以ArcGIS為例，說明對柵格圖像在屏幕上進(jìn)行手工矢量化的基本步驟。6.1確定數(shù)字化的路線在數(shù)字化之前一定要設(shè)計好數(shù)字化所采用的技術(shù)路線，這直接關(guān)系到地圖