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 实验名称实验名称 土地数据的采集、处理与制图综合实验土地数据的采集、处理与制图综合实验 班级：班级： 学号：学号： 姓名：姓名： 实验时间：实验时间： 2014 年年 35 月月 9 日日 星期星期 三三 得分：得分： 批改时间：批改时间： 年年 月月 日日 实验教师实验教师(签名签名)： 1、实验目的实验目的 1)利用影像配准(Georeferencing) 工具进行影像数据的地理配准。 2)编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化） 。 2、实验环境实验环境 1)软件准备：ArcGIS Desktop -ArcMap 2)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。 3、实验内容实验内容 1)练习打开和使用影像配准（Georeferencing）和数字化等工具 2)利用扫描地图上的公里网信息，进行扫描地图的配准 3)学会地图（或影像）数据的矢量化过程 4)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 5)写实验总结和体会 4、实验步骤实验步骤 第第 1 步步 地形图的配准加载数据和影像配准工具地形图的配准加载数据和影像配准工具 1) 打开ArcMap，添加“Georeferencing（影像配准） ”工具栏。 2) 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。 3) 首先将Georeferncing工具条Georeferncing菜单下Auto Adjust不选择。 第第 2 步步 输入控制点输入控制点 必要性：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。 4) 在“Georeferencing”工具栏上，点击“Add Control Points(添加控制点)”按钮。 5) 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： 3 6) 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。 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） 。 第第 3 步步 设定数据框的属性设定数据框的属性 重要性：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。 1) 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。 在“General(常规)”选项页中，将地图显示单位设置为“Meters(米)” 5 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 20132017，东经 1103411038）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。 更新后，就变成真实的坐标。 第第 4 步步 矫正并重采样栅格生成新的栅格文件矫正并重采样栅格生成新的栅格文件 1) 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格式。输出图像中保存了配准信息。 7 2) 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？ 第第 5 步在步在 ArcCatalog 新建数据层新建数据层 该数据采用的是西安 80 坐标系统、6 度分带。 1) 打开ArcCatalog。在指定目录鼠标右击，在“New”中，选择“Shapefile” ，如下图： 2) 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： 9 3) 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。 第第 6 步以海燕乡土地利用现状图为背景，进行分层数字化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：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 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：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：关于数字化的步骤： 1) 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： 注意：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。 11 2) 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。 3) 选取“Editor” ，打开编辑工具栏，如图： 4)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 中的“Sketch tool”，就可数字化行政要素的边界线。 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。 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。 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） 。 5) 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： 13 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” 。 6) 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。 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。 15 5、实验成果与讨论实验成果与讨论 遇到的问题和解决办法：遇到的问题和解决办法： 1)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， 解决：点击 Editor 的下拉键，选择“Start Editing” 2)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。 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”. 3)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 解决：捕捉环境设置，editor 下拉菜单选择“Start Editing” ，选择“snapping” ，打 开 Snapping Enviroment 对话框，勾选可以设置抓取结点、终点、边线。 4)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 解决：将保存路径由“绝对路径”改为相对路径 6、实验心得与体会实验心得与体会 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