地圖矢量化實驗報告

時間：2024-11-27 00:36:10 報告我要投稿

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地圖矢量化實驗報告

　　實驗課內容：地圖的矢量化

地圖矢量化實驗報告

　　開課實驗室：基礎實驗大樓北90201

　　學院：土木工程學院

　　年級專業班：20xx級測繪工程一班

　　學生姓名：陳濤

　　學生學號：631301040116

　　開課時間：20xx年xx月xx號

　　一、實驗目的及要求

　　了解從紙質地形圖轉化為計算機數字地形圖數據的基本過程，掌握數字圖制圖軟件ArcGIS 中基本的地圖編輯處理方法，鞏固地圖基礎知識，根據所學的知識對掃描地圖進行屏幕跟蹤矢量化。

　　二、地圖矢量化的基礎知識

　　地理信息系統的基本功能之一就是數據采集，數據采集也是一個完整的GIS 應具備的基本功能。地理數據分為空間數據與屬性數據兩部分，數據采集也分為空間數據采集和屬性數據采集。空間數據的采集方法很多，根據數據的來源可分為地圖數字化，遙感數據獲取和以GPS 為數據源的數據采集等。其中，地圖數字化是最基本的數據采集方法，它是指把傳統的紙質或者其他材料上的地圖（模擬信號）轉換為計算機可識別的圖形數據（數字信號）的過程，以便進一步在計算機進行存貯，分析和輸出。

　　掃描數字化包括以下步驟：

　　(1) 獲取掃描圖像數據

　　利用掃描儀對紙質地圖進行掃描，并根據實際情況設置分辨率、顏色種類、對比度等參數，從而獲得背景圖像，格式可以為bmp、jpg、tif 等。如果掃描的圖像效果不理想，可以利用圖像處理軟件（如photoshop 軟件）對圖像進行預處理，使得背景圖像清晰，予以識別。

　　(2) 確定投影方式和坐標系

　　地圖具有確定的數學基礎，即包含了投影方式和坐標系。但掃描后的圖像數據具有的是圖像坐標，因此需要將掃描圖像坐標轉換成地圖中的實際地理坐標。轉換方法有兩種：一種是解析法，這是在知道投影公式或坐標變換公式的情況下，直接利用變換公式進行解算，GIS 中圖形的縮放、平移、旋轉及三維變換等操作都使用這種變換；另一種是數值變換法，這種方法主要用于地圖的數字化。最小二乘法是最為常用的數值變換的方法。

　　在數字化的過程中，在背景圖像上采集一定的控制點，得到它們的圖像坐標，同時通過地圖上的坐標信息獲得對應點在地圖上的實際地理坐標，根據最小二乘法的思想，利用這組坐標值建立線性（或非線性）多項式擬合的坐標變換公式，根據最小二乘法原理解算出多項式的系數，從而求解出地圖上任意點的實際地理坐標。

　　(3) 利用數字化軟件進行數字化

　　選擇數字化軟件，根據軟件的數據組織方法將地圖要素進行分層，然后利用編輯功能將地圖上的要素描繪出來，存入相應的圖層，完成地圖數據的矢量化工作。

　　三、實驗組織及工具

　　每組一人，個人獨立完成；課內2 學時。電腦、掃描地圖數據、ArcGIS 10.0軟件。

　　四、實驗步驟

　　（1）數字化方案設計

　　仔細研讀待矢量化的地圖，獲得地圖上的所有要素，并根據內容進行分類，如控制點、坐標格網、道路及其附屬設施、房屋及其附屬設施、河流、湖泊、獨立地物等。確定哪些要素對應點文件、哪些要素對應線文件、哪些要素對應面文件。以此為基礎確定要建立的圖層名稱和類型。獲得地圖的數學基礎，包括地理坐標、投影坐標、高程坐標、比例尺等相關內容。

　　（2）數據庫的建立

　　① 打開ArcCatolog。在指定的目錄下，鼠標右擊，在“新建”中，選擇“文件地理數據庫”，并修改數據庫的名稱“矢量化”。

　　② 向該數據庫中添加要素數據集。右鍵點擊該數據庫，在“新建”中，選擇“要素數據集”，在彈出的“新建要素數據集”向導框中依次輸入名稱、地圖坐標系、高程系、坐標容差，完成要素數據集的建立。

　　③向數據集中添加要素。右鍵點擊新建的數據集地理要素，在“新建”中選擇“要素類”，在彈出的“新建要素類”向導框中依次輸入文件名、別名、要素類型、數據庫存儲配置、表結構定義。

　　④、按照③中的步驟依次添加標記、河流、湖泊、等高線、獨立地物、道路要素，完成數據集的建立。

　　（3）數據庫屬性設置

　　同時在ArcMap的左側“內容列表框”中更改數據框名稱、設置數據庫屬性、包括坐標系、地圖定位、顯示范圍等，該處的坐標系與數據集坐標系和掃描圖坐標系一致。

　　（4）地理配準

　　將掃描的背景圖像添加到數據庫，并鼠標右擊該圖層，在彈出的數據框中選擇“縮放至圖層”，在右側的地圖窗口將出現背景圖像，利用放大、平移工具將視圖定位到需要矢量化的區域（3422,18600）-（3424,18602）。

　　接著對地圖進行配準工作：

　　① 在ArcMap中添加地理配準工具。

　　② 選擇公里網格的交點，在圖中選擇需要矢量化的的區域的四個角度作為控制點。在“地理配準”工具欄中點擊“添加控制點”按鈕，使用該工具。