1、 本科學生實驗報告姓名 尹永義 學號 專業 地理科學 班級 2014B 實驗課程名稱 地理信息系統概論（實驗） 實驗名稱 幾何變換 指導教師及職稱 速紹華 （講師 ） 開課學期 2014 至 2015 學年下 學期 云南師范大學旅游與地理科學學院編印一、實驗準備實驗名稱：實驗（幾何變換 ） 實驗時間：2015/04/16實驗類型： 驗證實驗 綜合實驗 1、 實驗目的和要求：1) 了解使用幾何變換，掃描文件的仿射變換， 把掃描圖像變換到UTM坐標系。2) 幾何變換后的掃描文件的矢量化過程，3) 衛星圖像的仿射變換 2、 實驗材料及相關設備：1) 安裝有Arcmap Arccatalog軟件的Wi

2、ndows7電腦一臺，2) 數據來源：地理信息系統導論配套光盤中的GIS文件中的datesets_v7中的第六章3) Hoytmtn.tif,一個包含掃描文件的土壤界限的TIFF文件4) Rect_ hoytmtn.tif,習作一矯正后的TIFF 文件5) Spot-pan.bil一景分辨率為十米的SPOt全色衛星圖像；road.shp,一個帶有有GPS接收機測得的，并被投影到UTM坐標系的shapefile文件3、實驗理論依據或知識背景：幾何變換 n 幾何變換就是利用一系列控制點和轉換方程式在投影坐標上配準數字化地圖、衛星圖像或航空照片的過程。 n GIS中, 幾何變換可分為地圖到地圖的變換

3、和影像到地圖的變換。 n 均方根誤差（RMS）是度量幾何變換質量的一種定量方法。 變換方法 坐標系統之間進行幾何變換有不同的方法。各種方法的區別在于它所能保留的幾何特征，以及允許的變化。 仿射變換 n 仿射變換是假設輸入（地圖或影像）是均勻失真的，通常被建議用于地圖到地圖或影像到地圖的變換。 n 如果輸入的是已知的具有不均勻分布的失真，如地形位移的航空照片（由于局部地形造成的對象移位），建議使用投影變換。 控制點 n 控制點在確定仿射變換準確度中起關鍵作用（Bolstad 等 1990）。控制點的選擇因地圖到地圖的變換和影像到地圖的變換而異。 n 地圖到地圖變換的控制點選擇相對比較直接。我們只

4、需要有已知真實世界坐標的點。 n 影像到地圖變換時的控制點通常也叫做地面控制點。地面控制點(GCPs) 是影像坐標（用行和列顯示）和真實世界坐標都能識別的點。GCPs直接從衛星影像選取。因此，其地面控制點的選取并不像在數字化地圖上選取4個地理控制點那么直接。 均方根 (RMS) 誤差 控制點的好壞通常用均方根（RMS）誤差來衡量，即對控制點實際位置（真實的）與估算位置（數字化的）之間偏差的估量。 數字化地圖上的均方根誤差 n 如果RMS誤差在可接受的范圍之內，通常我們會假設整幅地圖的變換也是可以接受的。 n 如果在數字化控制點或輸入控制點的經緯度值時，出現大的差錯，該假設就是錯誤的。 像元值重

5、采樣 n 三種常用的重采樣方法是：鄰近點插值法、雙線性插值法和三次卷積插值法。 n 鄰近點插值法是將原始圖像的最鄰近像元值填充新圖像的每個像元。 n 雙線性插值法把基于三次線性插值得到的4個最鄰近像元值的平均值賦予新圖像的相應像元。 n 三次卷積插值法則用五次多項式插值法求出16個相鄰像元值的平均值。 二、實驗內容、步驟和結果（要求：詳細寫清楚本次實驗的完成的主要內容、具體實施步驟和實驗結果。紙張不夠可以自行添加。）1) 連接ArcCatalog至第六章數據庫，啟動Arcmap,重命名為數據幀Task1，將hoytmtn.tif添加到Task1.單擊Customize ,菜單指向toolbar

6、s，選中Georeferencing，工具條出現在Arcmap，窗口，2) 放大hoytmtn.tif,定位四個控制點，用括號圈起控制點，兩個在圖像的頂部，兩個在圖像的底部，按順時針從一到四編號，其中，左上角的點為1，3) 在第一個控制點周圍放大視窗，激活Georeferencing工具條里的Add Control Point 工具。單擊于括號中心線相交的交叉點，再單擊一次，在控制點上有一個由綠變紅的+出現用同樣的方法添加其他三個點。4) 在辦步驟中，要更新四個控制點的坐標值，單擊Georeferencing工具條里的view link table。鏈接表格點部出了四個控制點，Xsource

7、Ysource，Xmap，Ymap和殘差值，其中前兩個是掃描圖像上的點，的坐標值，后兩個是掃描圖像上的坐標值。5) 如果控制點被正確的添加到圖像，總的均方根誤差應該小于4.0m，如果均方根誤差大，選中殘差值大的記錄并刪除，單擊linktable上的對話框OK6) 本步驟要糾正便緩緩的土壤文件，選擇Georeferencing，下拉菜單的Rectify，在出現的對話框中，選擇所有參數為默認值，并將糾正后的圖像保存在第六章數據庫里，命名為rect_hoytmttn.tif7) 本步驟要創建一個新的shapefile，用于存儲rect_hoytmttn.tif的矢量化要素，右擊第六章文件夾，指向NE

8、W，選擇shapefile，在creat new shapefile 對話框里，輸入文件名為hotmtn_trace.shp,要素類型為polyline,單擊edit按鈕，新文件的坐標系為Prejected Coordinate systerms /UTM/NAD1297zone11N,單擊OK退出8) 插入數據幀，命名為Task2，天假rect_hoytmttn.tif和hotmtn_trace.shp，從前一個中選擇Properties，在Symbology表里，選擇Unique Values，選擇biuld the attribute table .改變符號顏色為紅色，值為零，關閉對話框

9、，右擊rect_hoytmttn.tif指向Zoomto Layer .因為rect_hoytmttn.tif里面的顏色很淺。9) 在Arcmap中，單擊Editor Toolbar，在Editor下拉菜單中選擇 StartEditing，選擇hoytmtn_trace進行編輯。編輯模式激活了Arcscan工具條。10) 本步驟要矢量化參數，從Vectorization，下拉菜單選擇Vectorization setting，單擊Styles,選中Polygons,并在下一個對話框中單擊OK，單擊Apply，在單擊Apply，關閉Vectorization setting對話框11) 在Vec

10、torization菜單中選擇Generate Features是添加中心線的圖層是hoytmtn_trace.單擊OK批量式量化的結果保存在hoytmtn_trac圖層，12) Rect_hoytmtn左下角有關于土壤的注釋，在標準工具上，選擇Nottes,完成圖想到地圖的轉換1) 在Arcmap中插入新的數據幀，；重命名為Task3，添加Spot-pan.bil和road。Shp2) 使用快捷菜單的Zoom觀察Spot-pan.bil和road。Shp3) 在下拉菜單中的AutoAdjust打鉤，右擊road，選擇Zoom to layer，單擊Add Controlpoints，4) 在

11、Georeferencing中單擊 view link table，其顯示四條記錄，每天條記錄對應三個鏈接，5) 在Georeferencing菜單中選擇Rectify。在出現的下一個對話框中，進行祥云大小和像云沖采樣的選擇，同時還要定義輸出文件的名稱。單擊Save關閉對話框。6) 添加并查看rect_spot,經過地理坐標匹配和糾正過的rect_spot,是一個柵格數據，7) rect_spot的值域應該是16100，但如果他的值域是16-255，則應該使用以下方法糾正；第一，Spatial Analyst 下拉菜單選擇Reclassify。在Reclassify對話框中，單擊Unique。

12、行的原值為255，改為NO data,單擊OK，第二右擊熱Reclass of rect _spot,選擇prroperties,在Show框中，選擇Stretched。改變Low Lable 為16，Hign Lable為100，單擊OK，右擊Reclass of rect _spot,單擊Data，并選擇Export Data。然后指定輸出名稱和保存位置。三、實驗小結1、實驗中出現過的問題（或錯誤）、原因分析（1）、在做到習作二，矢量化柵格線條時，忘了打開ARCScan的擴展模塊，后面經過同學的幫忙指正，才打開了擴展功能。（2）、在做幾何變換過程中，出現了很多錯誤，原因是幾何方面公式知識理解較少，再加上對程序的不熟悉造成的；（2）、在很多次操作中，出現腳本錯誤和在輸入輸出要素時出現紅叉，沒能成功完成，原因是細節不注意，有些小細節沒做好（3）、3次實驗課從簡單到困難，執行了幾何變換的一些重要的基本操作步驟，好多次坐到后面就做不下去了，后面的很多數據都市一前面的為基礎。3、