地图矢量化实验报告

实验课内容 :地图的矢量化

开课实验室 :基础实验大楼北90201

学院 :土木工程学院

年级专业班 :20xx级测绘工程一班

学 生 姓 名:陈 涛

学 生 学 号:631301040116

开 课 时 间:20xx年xx月号

一、 实验目的及要求

了解从纸质地形图转化为计算机数字地形图数据的基本过程,掌握数字图制图软件ArcGIS 中基本的地图编辑处理方法,巩固地图基础知识,根据所学的知识对扫描地图进行屏幕跟踪矢量化。

二、 地图矢量化的基础知识

地理信息系统的基本功能之一就是数据采集,数据采集也是一个完整的GIS 应具备的基本功能。地理数据分为空间数据与属性数据两部分,数据采集也分为 空间数据采集和属性数据采集。空间数据的采集方法很多,根据数据的来源可分 为地图数字化,遥感数据获取和以GPS 为数据源的数据采集等。其中,地图数 字化是最基本的数据采集方法,它是指把传统的纸质或者其他材料上的地图(模 拟信号)转换为计算机可识别的图形数据(数字信号)的过程,以便进一步在计 算机进行存贮,分析和输出。

扫描数字化包括以下步骤:

(1) 获取扫描图像数据

利用扫描仪对纸质地图进行扫描,并根据实际情况设置分辨率、颜色种类、对比度等参数,从而获得背景图像,格式可以为bmp、jpg、tif 等。如果扫描的图像效果不理想,可以利用图像处理软件(如photoshop 软件)对图像进行预处理,使得背景图像清晰,予以识别。

(2) 确定投影方式和坐标系

地图具有确定的数学基础,即包含了投影方式和坐标系。但扫描后的图像数 据具有的是图像坐标,因此需要将扫描图像坐标转换成地图中的实际地理坐标。 转换方法有两种:一种是解析法,这是在知道投影公式或坐标变换公式的情况下, 直接利用变换公式进行解算,GIS 中图形的缩放、平移、旋转及三维变换等操 作都使用这种变换;另一种是数值变换法,这种方法主要用于地图的数字化。最 小二乘法是最为常用的数值变换的方法。

在数字化的过程中,在背景图像上采集一定的控制点,得到它们的图像坐标,同时通过地图上的坐标信息获得对应点在地图上的实际地理坐标,根据最小二乘 法的思想,利用这组坐标值建立线性(或非线性)多项式拟合的坐标变换公式, 根据最小二乘法原理解算出多项式的系数,从而求解出地图上任意点的实际地理 坐标。

(3) 利用数字化软件进行数字化

选择数字化软件,根据软件的数据组织方法将地图要素进行分层,然后利用 编辑功能将地图上的要素描绘出来,存入相应的图层,完成地图数据的矢量化工 作。

三、实验组织及工具

每组一人,个人独立完成;课内2 学时。电脑、扫描地图数据、ArcGIS 10.0软件。

四、实验步骤

(1) 数字化方案设计

仔细研读待矢量化的地图,获得地图上的所有要素,并根据内容进行分类, 如控制点、坐标格网、道路及其附属设施、房屋及其附属设施、河流、湖泊、独 立地物等。确定哪些要素对应点文件、哪些要素对应线文件、哪些要素对应面文 件。以此为基础确定要建立的图层名称和类型。获得地图的数学基础,包括地理坐标、投影坐标、高程坐标、比例尺等相关内容。

(2) 数据库的建立

① 打开ArcCatolog。在指定的目录下,鼠标右击,在“新建”中,选择“文 件地理数据库”,并修改数据库的名称“矢量化”。

② 向该数据库中添加要素数据集。右键点击该数据库,在“新建”中,选 择“要素数据集”,在弹出的“新建要素数据集”向导框中依次输入名称、地图 坐标系、高程系、坐标容差,完成要素数据集的建立。

③向数据集中添加要素。右键点击新建的数据集地理要素,在“新建”中选择“要素类”,在弹出的“新建要素类”向导框中依次输入文件名、别名、要素类型、数据库存储配置、表结构定义。

④、按照③中的步骤依次添加标记、河流、湖泊、等高线、独立地物、道路要素,完成数据集的建立。

(3)数据库属性设置

同时在ArcMap的左侧“内容列表框”中更改数据框名称、设置数据库属性、包括坐标系、地图定位、显示范围等,该处的坐标系与数据集坐标系和扫描图坐标系一致。

(4)地理配准

将扫描的背景图像添加到数据库,并鼠标右击该图层,在弹出的数据框中选择“缩放至图层”,在右侧的地图窗口将出现背景图像,利用放大、平移工具将视图定位到需要矢量化的区域(3422,18600)-(3424,18602)。

接着对地图进行配准工作

① 在ArcMap中添加地理配准工具。

② 选择公里网格的交点,在图中选择需要矢量化的的区域的四个角度作为控制点。在“地理配准”工具栏中点击“添加控制点”按钮,使用该工具。

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