地图矢量化 地理配准与空间校正

1.数据类型
2.数据采集方式
3.地图矢量化
4.地理配准
5.ArcScan矢量化
6.空间校正

不同来源的数据采集

空间数据采集是指将遥感影像、纸质地图、外业观测数据等不同来源的数据进行处理，使之成为GIS分析软件能够识别的数据类型。而我们常常要采集的数据类型有哪些呢？

⑴.遥感影像数据
通过遥感影像，我们可以快速地、准确地获取大面积的综合性的信息。

⑵.实测数据
通过在野外实际测量和考察，获取需要的信息。

⑶.纸质地图
这是一种直接的数据来源，通过对纸质地图矢量化获取信息。

⑷.资料文献数据
文字数据等，如统计的数据，对地物的属性特征的识别，具有很大的作用。

数据采集方式

一.图形数据

1.手扶跟踪矢量化

①手扶跟踪矢量化的基本方式有两种：点方式和流方式。
②基本原理为：利用电磁原理，通过记录数字化仪面板上的点的平面坐标来获取矢量数据。
③基本过程为：将需要矢量化的地图等数据，固定在数字化仪面板上，设定数字化范围，填入参数，设置特征码清单，选择数字化的方式，然后根据图形的类型进行矢量化。
由于这种采集方式获取的矢量数据精度不高，并且耗费操作人员的大量时间与精力，现在已经基本上不再使用这种方法。

2.扫描跟踪矢量化
①扫描跟踪矢量化的基本方式有：软件自动矢量化和屏幕鼠标跟踪矢量化
②基本原理：软件自动矢量化是通过特定的算法将图像上的线条自动矢量化，而屏幕鼠标跟踪矢量化又分为全手工矢量化和半自动矢量化，全手工矢量化相信不用多说啦，就是描点，逐点跟踪，而半自动矢量化呢，是指先人工指定一条线的起点，然后软件自动跟踪，一般软件自动识别到多条线段的交叉点或者不连续的间断处，然后再由人工指定新的特定的位置。
③基本过程：首先通过扫描仪等设备扫描纸质图像生成栅格数据，然后几何纠正和噪声消除，然后线条细化，配准等处理，再进行矢量化。

二.属性数据

属性数据的采集主要是纸质资料等，通过键盘的输入，表格的连接等方式来获取数据的属性。

地图矢量化

地图矢量化就是把栅格数据转换成矢量数据的过程。一般要经过扫描，图像预处理，配准，数据分层，矢量化等过程。

⑴.扫描
扫描一般要设置扫描的模式，扫描的分辨率以及亮度，对比度。

⑵.图像预处理
图像扫描之后，还要经过预处理，来消除无关的信息，获取有用，真实的信息。图像预处理是指去噪声、几何纠正、投影变换等处理

⑶.地理配准
地理配准中控制点选择的原则：

①变换公式是n次多项式，则控制点个数最少为（n+1）(n+2)/2.

②应选择图像容易分辨而且较为精细的点。

③特征变化大的地区应该选择较多的控制点。

④图像边缘处要多选点。

⑤控制点的选择要满幅均匀。

⑷.数据分层
数据分层的原则：

①不同类的要素分布在不同的图层。

②不同几何形状的要素分布在不同的图层。

③同种性质、不同类别的地物分布在不同的图层。

④不同时间段的数据分布在不同的图层。

⑸.栅格数据矢量化
①点的矢量化。

②线的矢量化。

③面的矢量化。

⑹.录入属性数据

地理配准

地理配准的过程：

①选择坐标系统

[数据框属性]->[坐标系]

②添加控制点

绿色十字丝为原始坐标，红色十字丝为目标坐标。

③检查残差

[地理配准]->[查看链接表]

④选择地理配准方法

[地理配准]->[变换]

变换的阶次越高，可校正的畸变越复杂。

⑤进行地理配准

[地理配准]->[更新地理配准]

[校正]可以另存为一个新的栅格影像数据。

推荐取消勾选[自动校正]，如果不取消勾选，只要每次输入一个控制点，计算机系统就会自动匹配，图像位置发生变化，容易遮挡易识别待选择的控制点区域，甚至有时候，咱们会发现图像突然不见了，那是因为图像超出了显示范围，这时候我们需要在内容列表中，点击图层中的命令[缩放至图层]。如果我们取消勾选[自动校正]，可以在控制点全部输入完成后，选择[地理配准]中[更新地理配准]就可以了。

查看链接表可以查看各点的残差和RMS总误差。

残差:指起点所落的位置与指定的实际位置之间的差。

RMS误差：对所有控制点的残差求均方根，是总体误差。一般情况，RMS误差大于1的控制点应该删除。

ArcScan矢量化

ArcScan是栅格数据矢量化的一套工具集，矢量化的方法分为交互式矢量化和自动矢量化。

交互式矢量化又称为半自动矢量化，两个点之间的线段系统能够自动跟踪并且矢量化。自动矢量化又称为批处理矢量化，通过执行命令自动生成矢量要素。ArcScan与ArcMap编辑环境集成在一起，可以提供简单的栅格编辑工具，在进行批处理矢量化前，擦除和填充栅格区域。

ArcScan使用前提：

ArcScan扩展模块必须**；

ArcMap中添加了至少一个栅格数据层和至少一个对应的矢量数据层；

栅格数据要进行二值化处理；

编辑器是打开状态的；

空间校正

当描述同一个地理位置的数据发生几何上的变形，就可以使用空间校正。空间校正与地理配准类似，但是地理配准是针对栅格数据，而空间校正是针对矢量数据。

[空间校正]的一般步骤：
· 打开数据

· 定义投影

· 将.shp文件设置为可编辑格式

· 打开空间校正工具，选择设置校正数据

· 新建位移链接工具，添加控制点

· 选择校正

· shp文件停止编辑

空间校正用于统一坐标内的数据的平移或旋转，如果实在坐标系之间的转换，应该先对数据进行投影。

空间校正

橡皮页变换

橡皮页变换用于对数据进行更精确的调整。当一个图层与另一个图层非常相近时，要进行空间校正，就用橡皮页变换。在橡皮页变换中，表面被逐渐拉伸，并且使用保留直线的分段变换的方法来移动要素。

边匹配

边匹配用于沿相邻的图层的边缘将要素对齐。

附上可以下载矢量数据的网址:

Geofabrik Download Server

http://download.geofabrik.de/

全国地理信息资源目录服务系统

http://www.webmap.cn/commres.do?method=dataDownload

更多内容，请关注公众号 “走进地理大世界”
公众号回复“1”，可获取全国路网，省市县乡级矢量数据
回复“2”，可获取2019年全国行政区划矢量数据