1、影像配準及地圖數字化影像配準及地圖數字化地圖矢量化地圖矢量化屏幕跟蹤數字化過程屏幕跟蹤數字化過程影像配準影像配準主要內容主要內容地圖矢量化 數字化可分為手扶跟蹤數字化和掃描數字化 對于柵格數據的獲取，GIS 主要涉及使用掃描儀等設備對圖件的掃描數字化， 這部分的功能也較簡單。因為通過掃描獲取的數據是標準格式的圖像文件，大多 可直接進入 GIS 的地理數據庫。 從遙感影像上直接提取專題信息，需要使用幾何糾正、光譜糾正、影像增強、 圖像變換、結構信息提取、影像分類等技術，主要屬于遙感圖像處理的內容。 因此，以下主要介紹 GIS 中矢量數據的采集。 手扶跟蹤數字化手扶跟蹤數字化 通過數字化儀獲取是一

2、種最普通的傳統方法 是單調而細致的工作數字化儀工作原理數字化儀工作原理操作人員在數字化儀上點擊一點或跟蹤一條線段y = 10 x = 5坐標被存入到GIS數據庫中屏幕跟蹤數字化過程 1. 配準影像 2. 新建要素類 3. 在ArcMap中加載已配準的影像和新建的圖層（要素類） 4. 在ArcMap中使用“編輯器”，分層提取要素（對于二值化掃描地圖，可使用ArcScan模塊進行半自動化的屏幕跟蹤數字化）影像配準 柵格數據通常是通過掃描紙質地圖或采集航空及衛星照片獲得 。 通過掃描獲取的影像不包含定義其地理空間位置所需的信息。而航空及衛星照片所使用的坐標系統是相對于通用GIS平臺軟件所使用的坐標系

3、統是獨立的。 為了能夠將這些影像數據與其它的數據集成，以便進行分析， 就必須對其進行處理：用戶需要事先將這些數據校準（配準）到一個指定的地圖坐標系掃描地圖的誤差來源掃描地圖的誤差來源GIS中數據的來源主要是對地圖圖紙的數字化,掃描數字化過程中引起的誤差主要決定于 要素對象 軟件處理技術 掃描儀 掃描要素對象掃描要素對象要素本身的寬度、復雜程度、粘連以及圖面的整潔和清晰程度都對掃描數字化誤差有一定的影響。例如,線條的粘連,結合處易出現較大的誤差;線條發虛,會得到多個實體;圖面不整潔引入了噪聲,易引起軟件誤判;線條不光滑,易出現毛刺等。 軟件處理技術軟件處理技術在掃描數字化過程中,三個主要參數:分

4、辨率、門檻值(灰度值或對比度值)和濾波值的確定將對掃描圖的質量產生重大的影響;而圖像處理、幾何校正和矢量化等后處理技術,其功能的強弱、模型的優化將直接影響掃描數字化的精度。如采用合適的校正模型(仿射變換、雙線形變換、多項式變換等)、定向點的自動對中、采樣點的自動對中等,將有效的提高掃描數字化的精度。 掃描儀掃描儀在掃描過程中,由于使用CCD掃描儀,會引入一些誤差。主要包含有:掃描儀的分辨率;光學誤差;電信號傳輸過程中造成的輻射誤差;沿導軌掃描過程中,由于機械運動、速度不均或其它原因所造成的直線性誤差;線陣方向與掃描方向不垂直所引起的CCD線陣的直線性誤差;外界因素影響產生的誤差;隨機性誤差等等

5、。所有以上這些掃描的誤差引起的幾何變形,可看成平移、旋轉、縮放、仿射、彎曲以及各種更高變形的綜合作用結果。在實際操作過程中,很難對這些誤差一一進行變形改正,只能綜合考慮它們的影響,綜合校正。 輸入到計算機中的圖形，實際上都是通過其位置坐標(x,y)來表示，因此校正過程實質上是找一種數學關系(或函數關系)，描述變換前圖形坐標(x,y)與變換后圖形坐標(x,y)之間的換算，其數學關系一般描述為 x=f1(x,y) y=f2(x,y)名詞：名詞：Georeference 地理配準：是為了使得影像數據可以和GIS矢量數據集成在一起，而為影像數據指定一個參考坐標系的過程。 將掃描地圖配準到坐標系下影像配

6、準的步驟影像配準的步驟（RegisterRectify）校準柵格數據 （選擇控制點）坐標變換 （求解二元多項式n次方程）檢查均方差（計算控制點誤差）重采樣矯正（Rectify）：生成新的影像文件 （三種重采樣算法）校準柵格數據校準柵格數據 通常,你會將柵格數據校準到已經存在具有坐標信息的空間數據 （矢量數據） 。首先假定矢量化數據中的一些空間要素 (目標數據)也同時存在于要進行配準的柵格圖像上 比如： 街道、建筑物、河流. 地理配準的基本過程是在柵格圖像中選取一定數據的控制點，將它們的坐標指定為矢量數據中對應點的坐標（在空間數據中，這些點的坐標是已知的，坐標系統為地圖坐標系）控制點控制點 在配

7、準中我們需要知道一些特殊點的坐標，即控制點。 控制點可以是經緯 線網格的交點、公里網格的交點或者一些典型地物的坐標。 我們可以從 圖中均勻的取幾個點。如果我們知道這些點在我們矢量坐標系內坐標， 則直接輸入控制點的坐標值，如果不知道它們的坐標，則可以采用間接方法獲取從矢量數據中選取。 選取控制點選取控制點 控制點的數目取決于 你打算使用哪一種數學方法來實現坐標轉換. 但是，過多的控制點并不一定能夠保證高精度的配準 。要盡可能使控制點均勻分布于整個格格圖像，而不是只在圖像的某個較小區域 選擇控制點。 通常,先在圖像的四個角選擇4個控制點，然后在中間的位置有規律地選擇一些控制點能得到較好的效果 地形

8、圖中，讀取控制點的坐標，圖中紅色控制點的坐標為（564000,2776000），單位：米 輸入控制點坐標坐標變換 一旦你選取了足夠的控制點, 你就可以將柵格數據變換（或轉換）到地圖坐標系統下. 轉換(Transformation) 運用一種數學變換方法來重新確定柵格數據中每個像元的灰度值。 一次多項式：仿射（affine）變換可以將柵格數據平移, 縮放, 及旋轉. 柵格圖像中的一條直線變換后然后為直線。 矩形和正方形變換后為平行四邊形檢查均方差(RMS) 坐標轉換的準確程度可以通過比較某一點在地圖中的實際坐標與根據變換公式得到的坐標來判斷。 這兩個點之間的距離之差稱為殘差(residual error). 通過計算均方差(RMS)獲取控制點總誤差。 均方差(RMS) 的大小描述了變換公式在不同控制點間的一致性。 可以將殘差特別大控制點刪除，然后添加新的控制點。 RMS 比較小時，說明控制點的選取是比較準確的，但也要注意有可能存在殘差非常大的控制點，但由于其它控制點是很精確的，所以總的RMS誤差比較小的情況。矯正柵格數據-重采樣 你可能會認為一旦實現了柵格數據到地圖坐標變換之后，每一個像元都被轉換到了新的地圖坐標。事實并非如此。在