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1、GIS空间分析－使用ArcGIS影像配准及地图数字化3.2影像配准及地图数字化3.2.1地图矢量化3.2.2屏幕跟踪数字化过程3.2.3影像配准3.2.4要素矢量化3.2.1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
2、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=10x=5坐标被存入到GIS数据库中3.2.2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）3.2.3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
3、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。软件处理技术在扫描数字化过程
4、中,三个主要参数:分辨率、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
5、性误差;外界因素影响产生的误差;随机性误差等等。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)多项式变换(Polynomial)这个数学关系常表示为二元多项式一次、二次或三次及更高
6、次表达式.其中A、B代表二次以上高次项之和。上式是高次变换方程，符合上式的变换称为高次变换。在进行高次变换时，需要有6对以上控制点的坐标和理论值，才能求出待定系数。当不考虑高次变换方程中的A和B时，则变成二次变换方程，称为二次变换。二次变换适用于原图有非线性变形的情况，至少需要5对控制点的坐标及其理论值，才能求出待定系数。仿射变换（1次多项式）仿射变换是使用最多的一种几何纠正方式，只考虑到x和y方向上的变形，仿射变换的特性是：直线变换后仍为直线；平行线变换后仍为平行线；不同方向上的长度比发生变化。对于仿射变换，只需知道不在同一直线上的三对控制点的坐标及其理论值
7、，就可求得待定系数。但在实际使用时，往往利用4个以上的点进行纠正，利用最小二乘法处理，以提高变换的精度。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
8、一些空间要素(目标数据)也同时存在于要
