二栅格数据处理

1、影像配准及地图数字化影像配准及地图数字化地图矢量化地图矢量化屏幕跟踪数字化过程屏幕跟踪数字化过程影像配准影像配准主要内容主要内容地图矢量化 数字化可分为手扶跟踪数字化和扫描数字化 对于栅格数据的获取，GIS 主要涉及使用扫描仪等设备对图件的扫描数字化， 这部分的功能也较简单。因为通过扫描获取的数据是标准格式的图像文件，大多 可直接进入 GIS 的地理数据库。 从遥感影像上直接提取专题信息，需要使用几何纠正、光谱纠正、影像增强、 图像变换、结构信息提取、影像分类等技术，主要属于遥感图像处理的内容。 因此，以下主要介绍 GIS 中矢量数据的采集。 手扶跟踪数字化手扶跟踪数字化 通过数字化仪获取是一

2、种最普通的传统方法 是单调而细致的工作数字化仪工作原理数字化仪工作原理操作人员在数字化仪上点击一点或跟踪一条线段y = 10 x = 5坐标被存入到GIS数据库中屏幕跟踪数字化过程 1. 配准影像 2. 新建要素类 3. 在ArcMap中加载已配准的影像和新建的图层（要素类） 4. 在ArcMap中使用“编辑器”，分层提取要素（对于二值化扫描地图，可使用ArcScan模块进行半自动化的屏幕跟踪数字化）影像配准 栅格数据通常是通过扫描纸质地图或采集航空及卫星照片获得 。 通过扫描获取的影像不包含定义其地理空间位置所需的信息。而航空及卫星照片所使用的坐标系统是相对于通用GIS平台软件所使用的坐标系

3、统是独立的。 为了能够将这些影像数据与其它的数据集成，以便进行分析， 就必须对其进行处理：用户需要事先将这些数据校准（配准）到一个指定的地图坐标系扫描地图的误差来源扫描地图的误差来源GIS中数据的来源主要是对地图图纸的数字化,扫描数字化过程中引起的误差主要决定于 要素对象 软件处理技术 扫描仪 扫描要素对象扫描要素对象要素本身的宽度、复杂程度、粘连以及图面的整洁和清晰程度都对扫描数字化误差有一定的影响。例如,线条的粘连,结合处易出现较大的误差;线条发虚,会得到多个实体;图面不整洁引入了噪声,易引起软件误判;线条不光滑,易出现毛刺等。 软件处理技术软件处理技术在扫描数字化过程中,三个主要参数:分

4、辨率、门槛值(灰度值或对比度值)和滤波值的确定将对扫描图的质量产生重大的影响;而图像处理、几何校正和矢量化等后处理技术,其功能的强弱、模型的优化将直接影响扫描数字化的精度。如采用合适的校正模型(仿射变换、双线形变换、多项式变换等)、定向点的自动对中、采样点的自动对中等,将有效的提高扫描数字化的精度。 扫描仪扫描仪在扫描过程中,由于使用CCD扫描仪,会引入一些误差。主要包含有:扫描仪的分辨率;光学误差;电信号传输过程中造成的辐射误差;沿导轨扫描过程中,由于机械运动、速度不均或其它原因所造成的直线性误差;线阵方向与扫描方向不垂直所引起的CCD线阵的直线性误差;外界因素影响产生的误差;随机性误差等等

5、。所有以上这些扫描的误差引起的几何变形,可看成平移、旋转、缩放、仿射、弯曲以及各种更高变形的综合作用结果。在实际操作过程中,很难对这些误差一一进行变形改正,只能综合考虑它们的影响,综合校正。 输入到计算机中的图形，实际上都是通过其位置坐标(x,y)来表示，因此校正过程实质上是找一种数学关系(或函数关系)，描述变换前图形坐标(x,y)与变换后图形坐标(x,y)之间的换算，其数学关系一般描述为 x=f1(x,y) y=f2(x,y)名词：名词：Georeference 地理配准：是为了使得影像数据可以和GIS矢量数据集成在一起，而为影像数据指定一个参考坐标系的过程。 将扫描地图配准到坐标系下影像配

6、准的步骤影像配准的步骤（RegisterRectify）校准栅格数据 （选择控制点）坐标变换 （求解二元多项式n次方程）检查均方差（计算控制点误差）重采样矫正（Rectify）：生成新的影像文件 （三种重采样算法）校准栅格数据校准栅格数据 通常,你会将栅格数据校准到已经存在具有坐标信息的空间数据 （矢量数据） 。首先假定矢量化数据中的一些空间要素 (目标数据)也同时存在于要进行配准的栅格图像上 比如： 街道、建筑物、河流. 地理配准的基本过程是在栅格图像中选取一定数据的控制点，将它们的坐标指定为矢量数据中对应点的坐标（在空间数据中，这些点的坐标是已知的，坐标系统为地图坐标系）控制点控制点 在配

7、准中我们需要知道一些特殊点的坐标，即控制点。 控制点可以是经纬 线网格的交点、公里网格的交点或者一些典型地物的坐标。 我们可以从 图中均匀的取几个点。如果我们知道这些点在我们矢量坐标系内坐标， 则直接输入控制点的坐标值，如果不知道它们的坐标，则可以采用间接方法获取从矢量数据中选取。 选取控制点选取控制点 控制点的数目取决于 你打算使用哪一种数学方法来实现坐标转换. 但是，过多的控制点并不一定能够保证高精度的配准 。要尽可能使控制点均匀分布于整个格格图像，而不是只在图像的某个较小区域 选择控制点。 通常,先在图像的四个角选择4个控制点，然后在中间的位置有规律地选择一些控制点能得到较好的效果 地形

8、图中，读取控制点的坐标，图中红色控制点的坐标为（564000,2776000），单位：米 输入控制点坐标坐标变换 一旦你选取了足够的控制点, 你就可以将栅格数据变换（或转换）到地图坐标系统下. 转换(Transformation) 运用一种数学变换方法来重新确定栅格数据中每个像元的灰度值。 一次多项式：仿射（affine）变换可以将栅格数据平移, 缩放, 及旋转. 栅格图像中的一条直线变换后然后为直线。 矩形和正方形变换后为平行四边形检查均方差(RMS) 坐标转换的准确程度可以通过比较某一点在地图中的实际坐标与根据变换公式得到的坐标来判断。 这两个点之间的距离之差称为残差(residual error). 通过计算均方差(RMS)获取控制点总误差。 均方差(RMS) 的大小描述了变换公式在不同控制点间的一致性。 可以将残差特别大控制点删除，然后添加新的控制点。 RMS 比较小时，说明控制点的选取是比较准确的，但也要注意有可能存在残差非常大的控制点，但由于其它控制点是很精确的，所以总的RMS误差比较小的情况。矫正栅格数据-重采样 你可能会认为一旦实现了栅格数据到地图坐标变换之后，每一个像元都被转换到了新的地图坐标。事实并非如此。在