地理信息系统平台-第三章空间数据采集

第三章空间数据采集课程提纲•空间数据采集方式•数字化概述•基于ArcGIS的栅格数据数字化方法空间数据采集方式1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式通过手工在计算机终端上输入数据，主要是键盘输入。主要用于属性数据的输入。空间数据采集方式1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式手扶跟踪数字化仪是一种图形数字化设备。生成矢量数据。空间数据采集方式数字化仪空间数据采集方式1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式扫描仪是一种图形、图象输入设备，可以快速地将图形、图象输入计算机系统，是目前发展最快的数字化设备生成栅格数据。空间数据采集方式小型扫描仪工程扫描仪空间数据采集方式1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式从遥感影像上直接提取专题信息。空间数据采集方式1.手工方式2.手扶跟踪化数字方式3.扫描方式4.影像处理和信息提取方式5.数据通讯方式联网方式下，信息系统内部各子系统之间以及与其它信息系统之间实现信息交流和信息共享的主要方式。数字化概述数字化是将地图图形或图像的模拟量转换成离散的数字量的过程。纸质图件的数字化是数据的一个重要来源。数字化概述跟踪数字化：使用跟踪数字化仪（手扶或自动）将地图图形要素（点、线、面）进行定位跟踪，并量测和记录运动轨迹的X，Y坐标值，获取矢量式地图数据。扫描矢量化：对地图沿X或Y方向进行连续扫描，在扫描后的处理中，需要进行栅格转矢量的运算，一般称为扫描矢量化过程。基于ArcGIS的栅格数据数字化使用ArcGIS对扫描的栅格图像进行数字化时，首先要将栅格图像配准。因为扫描的栅格图像原始坐标是扫描仪的坐标系统，所以要通过配准将栅格图像的坐标变为地理坐标。ArcGIS数字化时，可以使用Editor模块，也可使用ArcScan模块。要注意的是，ArcScan使用的时候，栅格图像必须符号化成二值（bi-level）的图像，例如黑白两色。ArcScan进行矢量化有两种方式，一种是交互式的矢量化（rastertracing），一种是自动即批处理方式的矢量化（batchvetorization）。影像配准一、影像配准ArcMap编辑手册—p2451.打开ArcMap，新建文档。2.单击“adddata”按钮，添加“China.jpg”图像。3.选择“toolscustomize”，打开customize对话框，增加Georeferncing工具条（地理参考），确定Georeferncing工具条中的工具被激活。3.在校正中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们知道坐标的点就是公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。4.首先将Georeferncing工具条的Georeferncing菜单下AutoAdjust不选择。5.在Georeferncing工具条上，点击AddControlPoint按钮。影像配准6.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。7.用相同的方法，在影像上增加多个控制点，输入它们的实际坐标。8.增加所有控制点后，在Georeferencing菜单下，点击UpdateDisplay。9.更新后，就变成真实的坐标。10.在Georeferencing菜单下，点击Rectify，将校准后的影像另存为“China.img”。（矫正,调整）在ArcCatalog中新建shp文件（分几层建几个，有点、线、多边形、多点四种类型）。打开arcCatalog，右键单击存放新shp文件的文件夹，在下拉菜单中选择“newshapefile”,创建新的shp文件，并添加到arcmap中。在ArcMap标准按钮栏中点击按钮，调用出Editor工具条Editor模块采用的基本输入工具是绘图工具版上的工具。如尚未进入编辑状态，选择菜单Editor-StartEditing，进入编辑状态。注意在Task列表中，应显示为CreateNewFeature，表示目前处于建立新要素任务状态，在Target下拉表中选择目标图层。点击了任意线（Sketch）图标，表示开始输入要素，此时，光标变成了带小十字的圆圈。第一次单击鼠标的左键，就输入了一条线段的起结点（StartNode），再单击鼠标，就输入该线的中间拐点（Vertex），双击鼠标左键输入了终结点（EndNode）。对于点要素，还可以单击鼠标的右键，选择绘图工具的环境菜单中AbsoluteX,Y选项，表示按绝对坐标输入点要素。完成点要素输入和编辑，使用工具条中的Editor-StopEditing菜单，结束编辑，根据提示，确认是否保存编辑结果。一、Editor模块矢量化上机操作：数字化----ArcMap编辑手册p14•绘图工具的环境菜单：•上述介绍的9个输入工具一般都是用鼠标左键定位，如果在定位前单击鼠标•右键，就会弹出绘图工具的环境菜单，其中主要的选项有：Direction：输入方位角Deflection：输入偏转角度Length：输入长度AbsoluteX,Y…：输入X，Y绝对坐标确定下一个点DeltaX,Y…：输入相对X，Y坐标偏移值确定下一个点Direction/Length…：输入方位角和长度，确定下一个点Parallel：根据已有的要素作平行线。Perpendicular：向已有的线要素作垂线。SegmentReflection：根据与已有的要素的角度，确定要绘制线段的方向。上机操作：数字化----ArcMap编辑手册p14（一）、图象二值化右键单击“layers”，在弹出的下拉菜单中选择“adddata”。双击“SDJT1.img”，添加“band_1”.右键单击新添加的图层“SDJT1.img-band_1”,在下拉菜单中选择“properties”，选择“symbology”标签，在show对话框中选classified，classes等于2。将图像二值化。（二）图像矢量化激活arcscan，进行矢量化。arcScan是arcmap工具组件之一。在使用arcscan之前，必须在tools工具条下的extension（扩展）选项中将arcscan标记为可用!然后再将arcscan工具在tools栏的custom中将arcscan工具打开。[注:]在使用arcscan工具前，还要打开editor工具条的startediting选项，使要添加数字化要素的图层可编辑。上机操作：ArcGIS数字化（二）—数字化二、Arcscan矢量化上机操作：数字化----ArcMap编辑手册p14交互式矢量化交互式矢量化可以实现半自动的矢量化。即在栅格图上分别点击某条线上的两个点，系统就会自动跟踪矢量化这两点之间的这段线。在进行交互式矢量化之前，要进行一些设置。A、首先设置捕捉。设置后可以和捕捉矢量图层一样获得捕捉栅格的效果，即鼠标可以自动捕捉到栅格数据里的线条，大大方便了编辑操作。设置捕捉分两步，首先进行栅格捕捉设置。单击工具条上的Editrastersnappingoptions按钮，调出设置对话框。上机操作：数字化----ArcMap编辑手册p14在弹出的对话框中，RasterColors是调整栅格图像的前景和背景色，可点击ToggleColors切换。RasterLineWidth规定了栅格图像中线的最大宽度，宽度小于该宽度的线可以被捕捉到。RasterSolidDiameter规定了一个最大半径和最小半径，在此范围内的实心（solid）区域可以被捕捉到，这可以避免一些实心的小区域如点，省略号等被捕捉为要素。Holes可以指定栅格数据中所包含的空洞的像元个数，若小于此值的空洞，则被忽略。B、捕捉设置的第二步是设置捕捉对象。点击Editor工具条上Editor菜单下的snapping，选择需要捕捉的栅格对象。上机操作：数字化----ArcMap编辑手册p14C、捕捉设置后，还需要进行矢量化的一些设置。单击ArcScan工具条上的Vectorization下拉菜单，选择VectorizationSettings。要注意的是，这个对话框的设置对于交互矢量化和批处理矢量化都起作用。此对话框中，Intersectionsolution决定在交点处如何创建要素。TheMaximunLineWidth指定一个线段的宽度，小于等于此宽度的栅格数据才矢量化为线。可用ArcScan工具条上的RasterLineWidth工具来测量线的宽度。CompressionTolerance设置是影响输出矢量要素几何属性的最重要设置，用于减少矢量化过程中的节点个数。此设置的数值大，则节点个数减少。SmoothingWeight是用于平滑矢量化的数据。数值越大，矢量化的线要素就越平滑。GapClosureTolerance定义了一个距离，一条线段如果中间有断开，但断开的长度小于此距离，则系统会将其矢量化为一条完整的线。fanAngle定义一个角度，当一条线断开，则会自动搜寻距离小于GapClosureTolerance的线段，搜寻的角度即为此角度。Holesize决定系统忽略的空洞大小。上机操作：数字化----ArcMap编辑手册p14D、设置完后，就可以进行数字化了。可以使用Editor工具条上的草图工具进行矢量化，此时和一般的数据编辑中创建要素的操作是基本一样的，差别是激活ArcScan后，编辑时可以捕捉栅格对象。另外，还可以使用ArcScan工具条上的vectorizationTrace按钮进行数字化。这个工具可以半自动的矢量化。以矢量化线为例，在线的开始端单击，再单击栅格图像中想矢量化的线的另一端，则中间可以自动沿着线生成节点。与普通编辑一样，双击或按F2结束草图。上机操作：数字化----ArcMap编辑手册p14（2）批处理矢量化批处理矢量化是自动的矢量化，可以自动矢量化指定区域内的栅格数据。批处理矢量化之前，若栅格数据中有注记等其他不需要矢量化的部分，要先将其清除。点击ArcScan工具条上的RasterCleanup菜单中StartCleanup开始清理会话，再单击RasterCleanup菜单上的RasterpaintingToolbar激活Rasterpainting工具条。对于图像质量不好的栅格数据，可以用这个工具条对数据进行编辑，以免影响下一步的矢量化。可以用该工具条上的Erase工具擦除不想要的部分，还可以用magicerase擦除某个指定区域内的所有连通栅格像元。对于因扫描或原图不清楚而导致的要素不连续（如线中间断开）可以用Brush工具对其进行编辑。若图上有大量想去除的注记，还可以利用cellselection工具和RasterCleanup配合来进行。栅格数据编辑后，点击ArcScan工具条上的Vectorization菜单的Vectorizationsetting。关于此对话框的设置，上文已经做了解释。上机操作：数字化----ArcMap编辑手册p14设置好以后，点击ArcScan工具条上的Vectorization菜单的Showpreview预览矢量化的结果。如果满意，点击同一菜单下的GenerateFeatures，设置好输入输出图层，即可得到矢量化的数据。与普通手工编辑相比，如果用于栅格数据的矢量化，ArcScan有着很大优势，可以大大减轻工作量，并提高数字化的准确率。作业：1、将全国地图进行矢量化