實驗三 ArcGIS柵格數(shù)據(jù)矢量化和編輯一、主要內(nèi)容1、掌握ArcMap中地圖、數(shù)據(jù)框架、組圖層、數(shù)據(jù)層等基本概念及相互關(guān)系；2、掌握利用ArcMap進(jìn)行地圖屏幕掃描數(shù)字化的主要流程及具體操作；二、ArcMap基礎(chǔ)知識基本概念1) 地圖Map (arcMap document)在ArcGIS中，一個地圖存儲了數(shù)據(jù)源的表達(dá)方式(地圖，圖表, 表格) 以及空間參考。在ArcMap中保存一個地圖時，ArcMap將創(chuàng)建與數(shù)據(jù)的鏈接，并把這些鏈接與具體的表達(dá)方式保存起來。當(dāng)打開一個地圖時，它會檢查數(shù)據(jù)鏈接，并且用存儲的表達(dá)方式顯示數(shù)據(jù)。一個保存的地圖并不真正存儲顯示的空間數(shù)據(jù)！2) 數(shù)據(jù)框架Data Frame在“新建地圖”操作中，系統(tǒng)自動創(chuàng)建了一個名稱為“Layers”的數(shù)據(jù)框架。在ArcMap中，一個數(shù)據(jù)框架顯示統(tǒng)一地理區(qū)域的多層信息。一個地圖中可以包含多個數(shù)據(jù)框架，同時一個數(shù)據(jù)框架中可以包含多個圖層。例如，一個數(shù)據(jù)框架包含中國的行政區(qū)域等信息，另一個數(shù)據(jù)框架表示中國在世界的位置。但在數(shù)據(jù)操作時，只能有一個數(shù)據(jù)框架處于活動狀態(tài)。在Data View只能顯示當(dāng)前活動的數(shù)據(jù)框架，而在Layout View可以同時顯示多個數(shù)據(jù)框架，而且它們在版面布局也是可以任意調(diào)整的。3）組圖層- New Group Layer有時需要把一組數(shù)據(jù)源組織到一個圖層中，把它們看作Contents窗口中的一個實體。例如，有時需要把一個地圖中的所有圖層放在一起或者把與交通相關(guān)的圖層（如道路、鐵路和站點等）放在一起，以方便管理。4）數(shù)據(jù)層ArcMap可以將多種數(shù)據(jù)類型作為數(shù)據(jù)層進(jìn)行加載，諸如AutoCAD矢量數(shù)據(jù)DWG，ArcGIS的矢量數(shù)據(jù)Coverage、GeoDatabase、TIN和柵格數(shù)據(jù)GRID，ArcView的矢量數(shù)據(jù)ShapeFile，ERDAS的柵格數(shù)據(jù)ImageFile，USDS的柵格數(shù)據(jù)DEM等。注意Coverage不能直接編輯，要編輯需要將Coverage轉(zhuǎn)換成ShapeFile。5）shape的要素類型point、polyline、Polygon、Multipoint、MultiPatch.三、ArcGIS中地形圖的配準(zhǔn)步驟配準(zhǔn)前：加載地形圖xu6.tif，在ArcMap中顯示效果如下：第1步:在ArcMap中添加“影像配準(zhǔn)”工具欄。把需要進(jìn)行配準(zhǔn)的地形圖xu6.tif增加到ArcMap中，會發(fā)現(xiàn)“影像配準(zhǔn)”工具欄中的工具被激活。第2步: 輸入控制點-在配準(zhǔn)中我們需要知道一些特殊點的坐標(biāo)。一般為控件點公里網(wǎng)格的交點。在這里將選取影像圖的四個角點，根據(jù)影像圖的圖幅號算出它的每個角點的坐標(biāo)點（.442 .571） （.340 .099） （.151 .833） （.577 .778）。在“影像配準(zhǔn)”工具欄上，點擊“添加控制點”按鈕。使用該工具在掃描圖上精確到找一個控制點點擊，然后鼠標(biāo)右擊輸入該點實際的坐標(biāo)位置，如下圖所示： 用相同的方法，在影像上增加多個控制點，輸入它們的實際坐標(biāo)。點擊“影像配準(zhǔn)”工具欄上的“查看鏈接表”按鈕。檢查控制點的殘差和RMS，刪除殘差特別大的控制點并重新選取控制點。轉(zhuǎn)換方式設(shè)定為“二次多項式”注意：在連接表對話框中點擊“保存”按鈕，可以將當(dāng)前的控制點保存為磁盤上的文件，以備使用。第3步: 設(shè)定數(shù)據(jù)框的屬性-增加所有控制點，并檢查均方差（RMS）后，在”影像配準(zhǔn)”菜單下，點擊“更新顯示”。執(zhí)行菜單命令“視圖”“數(shù)據(jù)框?qū)傩浴保O(shè)定數(shù)據(jù)框?qū)傩栽凇俺Ｒ?guī)”選項頁中，將地圖顯示單位設(shè)置為“米”在“坐標(biāo)系統(tǒng)”選項頁中，設(shè)定數(shù)據(jù)框的坐標(biāo)系統(tǒng)為“Xian_1980_Degree_GK_CM_102E”（西安80投影坐標(biāo)系，3度分帶，東經(jīng)102度中央經(jīng)線），與掃描地圖的坐標(biāo)系一致更新后，就變成真實的坐標(biāo)。第4步: 矯正并重采樣?xùn)鸥裆尚碌臇鸥裎募?在”影像配準(zhǔn)”菜單下，點擊“矯正”，對配準(zhǔn)的影像根據(jù)設(shè)定的變換公式重新采樣，另存為一個新的影像文件。 根據(jù)上面的方法配準(zhǔn)圖。加載重新采樣后得到的柵格文件，并將原始的柵格文件從數(shù)據(jù)框中刪除。四、手工矢量化具體內(nèi)容及操作(一)創(chuàng)建和打開地圖1、 進(jìn)入ArcMap時創(chuàng)建地圖1）運行ArcMap,選擇Start using ArcMap With欄中的A New Empty Map方式，單擊OK;2) 運行ArcMap,選擇Start using ArcMap With欄中的A template方式，可打開地圖模板框，可選擇通用地圖版式：LandscapeModern.mxt,在Preview中可預(yù)覽地圖版面布局。2、 ArcMap中隨時可File/New3、 可打開已存在的地圖，*.mxd;4、 Layers的理解在“新建地圖”操作中，系統(tǒng)自動創(chuàng)建了一個名稱為“Layers”的數(shù)據(jù)框架，一個數(shù)據(jù)框架顯示統(tǒng)一地理區(qū)域的多層信息。一個地圖中可以包含多個數(shù)據(jù)框架，同時一個數(shù)據(jù)框架中可以包含多個圖層。例如，一個數(shù)據(jù)框架包含中國的行政區(qū)域等信息，另一個數(shù)據(jù)框架表示中國在世界的位置。但在數(shù)據(jù)操作時，只能有一個數(shù)據(jù)框架處于活動狀態(tài)。在Data View只能顯示當(dāng)前活動的數(shù)據(jù)框架，而在Layout View可以同時顯示多個數(shù)據(jù)框架，而且它們在版面布局也是可以任意調(diào)整的。（二）新建數(shù)據(jù)層，并加載到arcmap中利用ArcCatalog新建數(shù)據(jù)層，之后再加載到ArcMap中。1、按“Tools ArcCatalog”進(jìn)入ArcCatalog模塊，在ArcCatalog中選擇要建立的數(shù)據(jù)層所在目錄后，點擊右鍵，選擇“new”、“shapefile”，如下圖：2、如下圖，輸入數(shù)據(jù)層Name，如QsPoly，選擇要素類型，如Polyline，點按鈕“Edit”選擇空間參照系。再按“OK”。3定義數(shù)據(jù)層的坐標(biāo)在ArcMap中，創(chuàng)建新圖并向其中加載數(shù)據(jù)層時，第1個被加載的數(shù)據(jù)層的坐標(biāo)系統(tǒng)就作為該數(shù)據(jù)組默認(rèn)的坐標(biāo)系統(tǒng)，隨后加載的數(shù)據(jù)層，無論其坐標(biāo)系統(tǒng)如何，只要含有坐標(biāo)信息，滿足坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的需要，都將被自動的轉(zhuǎn)換成該數(shù)據(jù)組的坐標(biāo)系統(tǒng)。當(dāng)然，這種轉(zhuǎn)換不影響數(shù)據(jù)層所對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件本身。l 查閱數(shù)據(jù)組織坐標(biāo)【1】在數(shù)據(jù)組上按右鍵打開快捷菜單；【2】點擊Properties，打開Data Frame Properties對話框； 【3】點擊Coordinate System標(biāo)簽，數(shù)據(jù)組的坐標(biāo)信息就顯示在該窗口中； 查閱數(shù)據(jù)組織坐標(biāo)l 變換組織坐標(biāo)【1】在數(shù)據(jù)組上按右鍵打開快捷菜單；【2】點擊Properties，打開Data Frame Properties對話框；【3】點擊Coordinate System標(biāo)簽；【4】點擊地圖投影類型，選擇投影類型；【5】點擊“確定”按鈕，觀察坐標(biāo)變換情況。如西安1980坐標(biāo)系，如圖。4、將新建的數(shù)據(jù)層加載到ArcMap中的Layers中。在主菜單中選擇“File-Add Data”,或者在standard工具條中選擇，選擇QsPoly.shp，得到結(jié)果如圖：四、ArcScan矢量化具體內(nèi)容及操作 ArcScan ARCSCAN是ARC/INFO的掃描圖預(yù)處理及矢量化模塊，具有噪音消除、斑點剔除、交互式線狀要素跟蹤、柵格到矢量的批處理、柵格與矢量數(shù)據(jù)的一體化編輯功能。ArcScan是ArcGIS中一個把掃描柵格轉(zhuǎn)化為矢量GIS圖層的工具，這個過程可以交互式或自動進(jìn)行。ArcScan工具可是使用使用的幾個前提是:1, ArcScan擴(kuò)展模塊必須激活2, ArcMap中添加了至少一個柵格數(shù)據(jù)層(TIF IMG圖象等)和至少一個矢量數(shù)據(jù)層(可以是點線面等)3, 柵格數(shù)據(jù)必須進(jìn)行過二值化處理(變?yōu)楹诎讏D片)4, Editor必須啟動練習(xí)一：柵格跟蹤ArcScan使得從掃描柵格上建立新要素變得簡單，這個過程可以減少在矢量數(shù)據(jù)庫中一體化柵格數(shù)據(jù)的時間。(一)啟動ArcMap:在作這個練習(xí)之前你必須先啟動ArcMap并導(dǎo)入練習(xí)數(shù)據(jù)。1、在開始菜單中或桌面上雙擊ArcMap的快捷方式來啟動ArcMap。2、單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的Open按鈕3、在ArcScan目錄中選擇ArcScanTrace.mxd4、點擊Open. (二)激活A(yù)rcScan 模塊:選擇ToolsExtensions， Extensions 對話框中，將ArcScan的復(fù)選框勾上.選擇ViewtoolbarsArcScan，將ArcScan 勾上。將ArcScan 工具條顯示到桌面上，工具條出現(xiàn)后默認(rèn)是灰色的(三)柵格數(shù)據(jù)二值化:這里的二值化，其實便是將柵格圖象的符號化方案設(shè)置為兩種顏色分類顯示。這個二值化操作是ArcScan 使用的要點之一，這個操作相當(dāng)于將柵格數(shù)據(jù)劃分為“是”或“否”可以數(shù)字化兩個種類。這時候，我們也可以看到，完成了柵格數(shù)據(jù)二值化以后，ArcScan 工具條仍然是不可用的。 (四)開始編輯:ArcScan擴(kuò)展模塊必須在編輯狀態(tài)下才能激活，Start Editing命令可以使你開始編輯工作。點擊Editor工具欄中的Start Editing來開始編輯。此時ArcScan工具因該是可用的:(五)設(shè)置柵格捕捉選項:柵格捕捉設(shè)置影響跟蹤過程，這些設(shè)置在Raster Snapping Options對話框進(jìn)行設(shè)置1、 在ArcScan工具欄上點擊Raster Snapping Options按鈕來打開對話框。2、 設(shè)置maximum line width為7，這個設(shè)置將使得能捕捉邊界的柵格像元。3、點擊應(yīng)用確定。4、點擊Editor工具欄中Snapping來打開Snapping Environment對話框5、點擊+號展開。6、選擇Centerlines和Intersection來進(jìn)行捕捉。(六)跟蹤柵格像元來建立線要素:現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)置好了柵格捕捉環(huán)境了，準(zhǔn)備開始跟蹤柵格像元，這將利用Vectorization Trace工具。1、 在ArcScan工具欄上點擊Vectorization Trace按鈕。2、 移動指針到捕捉到邊界交點然后點擊來開始跟蹤。3、 繼續(xù)利用Vectorization Trace工具來跟蹤外部邊緣。4、 當(dāng)跟蹤完成了整個邊界，按F2完成草圖。現(xiàn)在一個新的線要素顯示這塊地的邊界。(八)完成保存編輯過程:如果你完成了柵格像元的跟蹤要屏蔽Vectorization Trace工具，可以通過保存來停止編輯并完成此練習(xí)。1、 點擊Editor菜單并點擊Stop Editing。2、 點擊是來保存你的編輯成果。在本練習(xí)中你學(xué)到了怎么樣設(shè)置柵格捕捉選項和環(huán)境，捕捉柵格像元并跟蹤柵格像元來創(chuàng)建線狀要素和面狀要素。這幾個步驟覆蓋了整個柵格跟蹤的過程，在下一個練習(xí)中將顯示怎么樣去編輯柵格圖層并利用批處理矢量化工具來對整圖進(jìn)行自動產(chǎn)生要素。練習(xí)二：ArcScan批處理矢量化在本練習(xí)中，你將編輯一個掃描的地圖，刪除不需要矢量化范圍的像元，柵格被處理后，將利用批處理矢量化模式來生成要素。(一)啟動ArcMap:在作這個練習(xí)之前你必須先啟動ArcMap并導(dǎo)入練習(xí)數(shù)據(jù)。1、在開始菜單中或桌面上雙擊ArcMap的快捷方式來啟動ArcMap。2、單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的Open按鈕3、在ArcScan目錄中選擇ArcScanBatch.mxd4、點擊Open. (二)激活A(yù)rcScan 模塊:選擇ToolsExtensions， Extensions 對話框中，將ArcScan的復(fù)選框勾上.選擇ViewtoolbarsArcScan，將ArcScan 勾上。將ArcScan 工具條顯示到桌面上，工具條出現(xiàn)后默認(rèn)是灰色的(三)柵格數(shù)據(jù)二值化:這里的二值化，其實便是將柵格圖象的符號化方案設(shè)置為兩種顏色分類顯示。這個二值化操作是ArcScan 使用的要點之一，這個操作相當(dāng)于將柵格數(shù)據(jù)劃分為“是”或“否”可以數(shù)字化兩個種類。這時候，我們也可以看到，完成了柵格數(shù)據(jù)二值化以后，ArcScan 工具條仍然是不可用的。 (四)開始編輯:ArcScan擴(kuò)展模塊必須在編輯狀態(tài)下才能激活，Start Editing命令可以使你開始編輯工作。點擊Editor工具欄中的Start Editing來開始編輯。此時ArcScan工具因該是可用的:至此以上步驟與柵格跟蹤相同!以下步驟是ArcScan批處理矢量化特有的!(五)清理矢量化的柵格當(dāng)執(zhí)行批處理矢量化，在生成要素之前必須編輯柵格影像，這個過程ArcScan提供了raster cleanup工具來清理不需要矢量化的內(nèi)容。現(xiàn)在利用raster cleanup工具從ParcelScan影像上清除不想要的注記。1、點擊Raster Cleanup菜單并點擊Start Cleanup來開始清理工作。2、點擊Raster Cleanup菜單并點擊Raster Painting Toolbar 來打開Raster Painting工具欄。3、 點擊在Raster Painting工具欄上的擦除工具。4、 點擊并按住鼠標(biāo)左鍵來擦除地塊頂上的注記。5、繼續(xù)使用擦除工具一直到完全擦除此注記。除了擦除工具以外，Raster Painting工具欄還提供了另一個工具叫做Magic Erase工具，允許你通過單擊并畫框的方式來擦除連續(xù)的一系列像元。6、點擊在Raster Painting工具欄上的Magic Erase工具。7、圍繞著地塊中間的注記畫一個框來刪除這個注記。這個注記現(xiàn)在就被從影像上刪除了(六)利用矢量化設(shè)置。批處理矢量化依靠用戶自定義的設(shè)置，這些設(shè)置將影響產(chǎn)生的要素的形狀，這些設(shè)置依賴你所使用的柵格數(shù)據(jù)類型，一旦為你的柵格決定了相應(yīng)的設(shè)置，你可以保存它們到地圖文檔或獨立的文件中，你可應(yīng)用Vectorization Settings對話框來設(shè)置。1、點擊Vectoriz