二.栅格数据处理课件

影像配准及地图数字化地图矢量化屏幕跟踪数字化过程影像配准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。手扶跟踪数字化通过数字化仪获取是一种最普通的传统方法是单调而细致的工作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

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。

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。

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) 将扫描地图配准到坐标系下影像配准的步骤

（Register－Rectify）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）控制点在配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。地形图中，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(residualerror).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。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。在地理配准过程中，将基于地图坐标生成一个“空的”矩阵,矩阵中每个元素的值（表示颜色）将通过重