实验一：小比例尺地图数字化

1、实习一：小比例尺地图数字化一、目的1. 掌握地图扫描矢量化的基本原理与方法；2. 了解ArcMAP、ArcCatalog的主要功能。二、实验准备1. 软件准备ArcGIS 9.32. 资料准备数字化底图： china.tiffchina.tiff根据该扫描图右下角图例可知，它是根据中国地图出版社1989年出版的1：400万中华人民共和国地形图绘制。3. 预备知识我国的各种地理信息系统中都采用了与我国基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统，这就是比例大于等于1：500 000时采用高斯一克吕格投影，1：1 000 000时采用正轴等角割圆锥投影。这种坐标系统的配置与设计是因为以下原因。（1）我国

2、基本比例尺地形图（1：5 000，1：10000，1：25 000，1：50 000，1：100000，1：250 000，1：500 000和1：1 000 000）中大于等于1：500 000的图均采用高斯一克吕格投影为地理基础。（2）我国1：1 000 000地形图采用正轴等角割圆锥投影，其分幅与国际百万分之一所采用的分幅一致。（3）我国大部分省区图多采用正轴等角割圆锥投影和属于同一投影系统的正轴等面积割圆锥投影。（4）正轴等角圆锥投影中，地球表面上两点间的最短距离（即大圆航线）表现为近于直线，这有利于地理信息系统中空间分析和信息量度的正确实施。因此，我国地理信息系统中采用高斯一克吕格投

3、影和正轴等角圆锥投影既适合我国的国情，也符合国际上通行的标准。（5）阿尔伯斯双标准纬线多圆锥投影（正轴等角圆锥投影）我国新编的1：1 000 000地图采用双标准纬线正轴等角圆锥投影，即圆锥面与椭球面相割的两条纬线圈，称之为标准纬线（）。因此纬线的纬线长度比，根据上述条件可求得：其中：为圆锥系数，为积分常数，为两条割线的半径，有了和，便可以计算出双标准纬线正轴等角圆锥投影经纬线交点的平面直角坐标及变形值。阿尔伯斯双标准纬线多圆锥（Albers Equal Area Conic）投影，也称正轴等面积割圆锥投影，由亚尔勃斯（Albers）于1805年创设。在我国有两套参数，即中央经线105E和中央

4、经线112E，双标准纬线都是北纬25、47，两条标准纬线上长度比等于1，两条标准纬线以外纬线的长度比大于1，两条标准纬线之内纬线的长度比小于1。与采用单标准纬线相切比较，采用双标准纬线其投影变形小而均匀，我国一般都选择投影参数为：中央经线：东经105；南标准纬线：北纬25；北标准纬线：北纬47；椭球体：Krasovsky（克拉索夫斯基椭球体）；坐标系起始纬度：0；纵坐标西移：3 000 000 m；横坐标偏移：0 m。在实际选择的过程中，中央经线的不同会导致变形位置的不同，应用时应根据区域不同进行选择。当我们用ACDSee软件打开该扫描图，发现其中央经线为：东经110，在其它投影教科书上也有采

5、用南标准纬线：北纬25，北标准纬线：北纬45的。根据本次实验采用的地图，拟选用中央经线为：东经110，南标准纬线：北纬25，北标准纬线：北纬47，中央纬线：北纬36（平均值）。如果有图例标准，则应按标准输入。三、实验内容及步骤、方法1. 查看扫描地形图，根据图上标注，为扫描地图建立投影坐标系统首先在D盘创建文件夹：China，而后将china.tif文件拷入该文件夹中。（1）启动ArcMap，点击“OK”创建新图（2）启动ArcToolBox（3）展开ArcToolBoxData Management ToolsProjections and TransformsDefine Projecti

6、on，鼠标双击（3）通过点击相应文本框后的按钮进行选择；第一个选择扫描图像，第二个选择地图投影点击“Select”按钮，我们选择“Projected Coordinate System”。 双击Project Coordinate Systems展开后选择“Continental”。双击Continental展开后选择“Asia”。双击Asia展开后选择“Asia North Albers Equal Area Conic.prj”，而后点击“Add”按钮即定义完毕该图投影。现在检查一下上图的投影参数，我们发现其中央经度与南北纬度与我们地图的投影不符，因此需修改参数（暂不考虑坐标右移）。点击“

7、Modify”按钮，进入参数修改对话框。在该对话框中，点击“Select”按钮选择Geographic Coordinate System，弹出地理坐标系统选择对话框。双击“Spheroid-based”椭球基本参数，弹出椭球基本参数选择对话框。在弹出的椭球基本参数选择对话框中选择“Krasovsky 1940.prj，点击“Add”按钮，椭球参数选择完毕，退回参数修改对话框。在参数修改对话框中，我们将根据本次实验采用的地图，将中央经线修改为：东经110，南标准纬线为：北纬25，北标准纬线为：北纬47，中央纬线修改为：北纬36。点击“确定”按钮后，回退到“Spatial reference 属

8、性”对话框。在该对话框，可以看到修改后的结果，为了以后继续使用该投影参照系，可将其存盘，鼠标点击“Save As”按钮。在Name文本框中填入“China_Albers_Equal_Area_Conic”，点击“Save”按钮，即将该坐标系统存入文件中，下次同样投影的地图，就可以直接选择该投影参照系。点击“确定”按钮，回退到“Define Projection”对话框。点击“OK”按钮，进入处理过程，处理完毕，图像作为一个图层即显示出来。如果你想确认一下，可右键点击图层，在弹出的快捷菜单中选择属性，即投影已经被做进去了。将前面做完投影参照系的地图存盘。2扫描图像（已做完投影）的坐标纠正 本次实

9、验给出以下控制点坐标：经度纬度大地坐标X大地坐标Y7045-3048124.15（负值）1636813.12（正值）135501798756.21（正值）1796915.55（正值）125251508328.79（正值）-1119210.01（负值）9025-2005347.19（负值）-1030892.99（负值）根据精度的概念，人眼分辨率为图上0.1mm，则知道该比例尺地图的精度限差为5900米。因此，在进行纠正时，输入的大地坐标保留有效位数4位就可以了。（1）打开china.mxd，点击ToolsCustomize，在弹出的对话框中选择“Georeferencing”（2）关闭“Auto

10、 Adjust”（3）放大图像，增加控制点鼠标左键点在选中控制点上（经纬度格网点），在点击右键，在弹出快捷菜单中，选择“Input X and Y”，在弹出的对话框中输入控制点坐标（注意ArcGIS使用的坐标系不是我们的测量坐标系），输入完毕，点击“OK”按钮，一个点就输完了。根据图像纠正原理，最少要输入个点，对于一般地形图扫描图像，个点就可以了。个点输完后，可以查看，或修改（主要是删除再重新选点），点击查看按钮，弹出控制点查看对话框。选中“Auto Adjust Transformatic”，可以看到计算出来的误差“Total RMS”。（）纠正图像，选择“GeoreferencingRec

11、tify”在弹出“Save As”对话框中，你可以选择直接点击“Save”按钮，也可以先改名，再点击“Save”按钮，这里我们将输出文件改为“Rectifychina.tif”。处理完毕后，先点击菜单FileNew，创建一幅新图。而后点击菜单FileAdd Data，在“Add Data”对话框中将“Rectifychina.tif”作为新图层数据调入。 点击“Add”按钮，即将“Rectifychina.tif”作为新图层数据调入新地图文档中。点击菜单FileSave As将新地图文档保存为rchina.mxd。放大地图文档，移动鼠标时，可以看到状态栏显示的是大地坐标，也可查看投影。另外，还

12、可以设置显示经纬度坐标。点击菜单ViewData Frame Properties，弹出AsData Frame Properties对话框，选择“General”页，在“Display”选择框中，选择“Degree Minutes Seconds”选项。点击“确定”按钮，可以看到随着鼠标的移动，状态栏中显示的是地理坐标，为了确认纠正是正确的，可以放大图像到一定程度，将鼠标移到经纬网格点上，这时状态栏中显示的经纬度与经纬网格点经纬度一致。3. 地形图数字化（1）启动ArcCatalog中指向将要存储结果的文件夹，鼠标右键-new-Shapefile，分别创建点、线、面的shapefile文件连

13、接文件夹后，即可创建文件。在弹出的对话框中，我们将点ShapeFile文件名改为“point”，点击“Edit”按钮，为点文件选择同样的投影坐标系。同样我们可以创建“line”和“polygon”ShapeFile文件（注意：属性选择不同），创建完毕，我们打开图像所在文件夹，可以看到ArcMap与ArcCatalog为我们创建的文件：（2）将创建的点、线面文件作为新的图层加入到ArcMap中关闭“Georeferencing”工具条，右键点击点、线、面图层可以分别为数字化的点、线、面元素设置颜色与符号。关于点、线、面符号制作，将在今后的学习中介绍。同理可选择线和面的符号与颜色，在此省略，读者可

14、自己尝试一下。做完以上工作，我们可以先用ArcMap“Save”该数字化工程。数字化之前，我们要增加一个工具条。点击ToolsCustomize，在弹出的对话框中选择“Editer”。关闭“Georeferencing”工具栏。通过General命令（Editor-Option-General），设置捕捉容限值。以上工作完成后，启动编辑工具。（）点数字化点击绘制按钮就可以在图中任意位置数字化点。（）线数字化将编辑图层目标选为“line”时，就可以跟踪数字化线目标，在数字化线目标时，可以同时拉动窗框的移动图幅按钮，使一条线跟踪数字化完毕。注意跟踪线结束时可以双击鼠标左键。（）面数字化将编辑图层目

15、标选为“polygon”时，就可以跟踪数字化面目标，在数字化面目标时，可以同时拉动窗框的移动图幅按钮，使面跟踪数字化完毕。注意跟踪面结束时可以双击鼠标左键。数字多边形有一个窍门，先数字化外包多边形，不必对公共边数字化两次，将Task改为“Cut Polygon Feature”，就可以用公共边切割该大多边形了。注意：在切割多边形时，要先选择该大多边形。数字化结束后，右键点击图层，选择打开属性表，可以看到每个已数字化好的多边形对应一条记录，可以修改属性。更好的方法将在以后介绍。四、实习报告要求 （）实验报告格式实验（编号） 实验名称（一）实验目的（二）仪器设备 列出实验中所使用的主要仪器工具及材料。（三）实验任务 应简明扼要地写出实验内容。（四）实验要点及流程 简明扼要地写出实验的要点以及实验流程。（五）实验记录 根据实验要求对数据进行分