1、1.1.1.1方法 0 所有图件扫描后都必须经过扫描纠正，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。对影像的配准有很多方法，下面介绍一种常用方法。（1）打开 ArcMap，增加 Georeferncing 工具条。（2）把需要进行纠正的影像增加到 ArcMap 中，会发现 Georeferncing 工具条中的工具被激活。（3）在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标，即控制点。可以是经纬线网格的交点、公里网格的交点或者一些典型地物的坐标，我们可以从图中均匀的取几个点。如果我们知道这些点在我们矢量坐标系内坐标，则用以下方法输入点的坐标值，如果不知道它们的坐标，则可以采用间接方法获取。（4
2、）首先将 Georeferncing 工具条的 Georeferncing 菜单下 Auto Adjust 不选择。（5）在 Georeferncing 工具条上，点击 Add Control Point 按钮。（6）使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置：（7）用相同的方法，在影像上增加多个控制点，输入它们的实际坐标。（8）增加所有控制点后，在 Georeferencing 菜单下，点击 Update Display。（9）更新后，就变成真实的坐标。（10）在 Georeferencing 菜单下，点击 Rectify，将校准后的影像另存。后面我们的数
3、字化工作是对这个校准后的影像进行操作的。1.1.1.2说法 1 在配准前，先在 arctoolbox 下的 date management tool 下的 projections and transformations 进行投影系统的定义；然后在 arcmap 中，利用 georeferening 工具，进行控制点的输入。增加所有控制点后在 georeferening 工具下点击 updatedisplay，最后 rectify保存影像。重新打开配准后的影像在界面的下方即可看到配准后显示的坐标。1.1.1.3说法 在利用 ArcGIS 进行数字化,或者把栅格图像加载到已有坐标系的地图中时,首先
4、的工作就是进行地图的空间配准。对栅格图像进行配准时，可以用 Georeferencing 工具。对已有 GIS 图与其它坐标系或者地图进行配准时，可以利用 Spatial Adjustment 工具。1.利用 Georeferencing 工具配准栅格图像在 ArcGIS 里加载一幅栅格图，可以是照片或者是扫描图片。如果在工具栏里没有显示Georeferencing 工具条，则在工具栏处右击，点中 Georeferencing。在加载了栅格图后，Georeferencing 工具条被激活。如果加载了多幅图片，则在 layer 处选择要进行配准的图像。点击 Georeferencing 工具条里
5、的 Georeferencing，取消 auto adjust 选项。可以在Transformation 里选择进行空间变换时所采用的方法。然后在 Georeferencing 工具条里点击 add control point 命令添加控制点。利用Georeferencing 进行空间配准的原理即为栅格图上的特定点输入新的正确坐标。此时点中某一点后可以有两种方式设置新的坐标：（1）点击某一点后，直接移动位置，在新的要配准的点上再次点击，则在两点之间建立连接。（2）点击某一点后，再用鼠标右键点中它，在弹出的对话框里，点击输入 X,Y 值，然后可直接输入此点的绝对坐标。为了使空间配准后尽量使配准的
6、结果精确，可多设几个控制点（尽量围绕关注的地方平均设置）。在设置好以后，可以点击 Georeferencing 工具条里的 auto adjust 或者 update display 进行配准。此时可以看到配准的结果。如果不满意，还可以对局部控制点进行调整，点中后直接手动即可。完成配准后利用 Georeferencing 工具条中的 update Georeferencing 或者 rectify 命令保存配准结果。前者是生成一个 jgw 的文件来存放配准后的坐标信息，而 rectify 命令则是另存一个配准后的图像文件。2.利用 Spatial Adjustment 到配准Spatial A
7、djustment 与 Georeferencening 工具的操作步骤及原理都类似。也是同样建立多个配准控制点，然后点击 adjust 命令进行配准。1.1.1.4说法 2 1, 首先把图复制到工作目录下2, 在 ArcCatalog 中找到需要配准的图，给他定义一个投影系统(注意和投影变换的区别)。这里我们用的是 1:50000 的地形图，它是基于北京 1954 坐标系，6 度分带的高斯克吕格投影。在地形图方里网上可以看出本图幅位于哪个分度带，这里假设是 19。因此我们要选择的是Beijing 1954 GK Zone 19.prj。同时目录里面还有一个 Beijing 1954 GK Z
8、one 19N.prj，这个是用于没有分度带号的。而我们的图幅是包括分度带号。这个可以在网上搜索 “arcgis 坐标文件“ 来进一步了解。3, 给配准的图定义了一个投影系统后，把图加载到 ArcMap 里面，打开 GeoReferencing 工具，直接利用方里网交点进行配准。这里要注意的问题是，地形图上的方里网坐标为公里，而需要输入的应该是米。所以要在方里网对应坐标后面加 000。如地形图上读出一个交点为(19387, 3420)，19387 的 19 为分带号，也要一并输入，那么这个点应该输入(19387000, 3420000)。其余配准过程和网上教程一致。4，配准后可以在 LayPr
9、operity 里面把显示单位改成度分秒，于是地图就以经纬度格式显示了。此时的经纬度是基于北京 1954 基准面的，可以把光标指向四角的经纬度标记，以核对配准的精确度。字1.1.1.5说法 3 1.打开 ArcMap，增加 Georeferncing 工具条。2.把需要进行纠正的影像增加到 ArcMap 中，会发现 Georeferncing 工具条中的工具被激活。3.在校正中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们知道坐标的点就是公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。特殊点一般是作为参考地图中多年或变化不大的坐标点,比如路口,河流交汇处,标志
10、性建筑等4.首先将 Georeferncing 工具条的 Georeferncing 菜单下 Auto Adjust 不选择。5.在 Georeferncing 工具条上，点击 Add Control Point 按钮。6.使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置.7.用相同的方法，在影像上增加多个控制点，输入它们的实际坐标。还应该增加一个规则:理论上控制点越多越均匀,配准效果越好,但是主要需要参考的是 rms 的值,rms 小于一个象元的 1/2为好,多加入控制点,RMS 就越大说明其中某个控制点误差大或有错误，你可以查出来删除或修正.8.增加所有控制点
11、后，在 Georeferencing 菜单下，点击 Update Display。9.更新后，就变成真实的坐标。10.在 Georeferencing 菜单下，点击 Rectify，将校准后的影像另存。所有图件扫描后都必须经过扫描纠正，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。1.1.1.6说法 4 ArcGIS 拥有强大的交互式栅格及影像数据配准工具。如果你已经用过 ArcView 影像分析扩展模块的影像配准功能，你会发现 ArcGIS 的工具与它类似。这个练习使用的影像和矢量数据描述了Utah 州 Salt Lake City 的一个高速公路建设工程中的一些变化。因主办 2002
12、 冬季奥运会，Utah 州已经为此准备多年建设比赛地点、为与会者提供住处以及其它配套设施。一个关键设施的改进是 15 号州际公路的大约 16 英里的重建，刚好穿过SaltLake City 市区的西部。重建开始于 1997 年并在 2001 年 7 月完成。全部工程的花费接近二十亿美元。工程是在 Utah 州交通部的指导和授权下，由 Parsons Brinkerhoff 主管，完成得及时而又不超出预算。模型简介本练习所采用的高质量数据是由 AirPhotoUSA 和 Tele Atlas North America 提供的，它们是ESRI 的两个商业伙伴。练习数据包含两张经过重采样的航空相片
13、，以 JPG 格式存储（Slc_9910.jpg 和 Slc_0107.jpg），一幅影像的 world 文件（Slc_0107.jgw），一个街道中心线的 shapefile（teleatll），以及影像配准控制点（controlpt.）。矢量数据是以 Utah State Plane NAD83 Central Zone 配准的，单位是英尺。街道的矢量数据是从 Tele Atlas North America 的 Utah 州 Salt Lake County 数据集中裁切出来的。矢量数据集被合成为一个单个的 shapefile，还在一个 ArcMap 的图层文件中含有简单的图例。一个 s
14、hapefile 包含七个控制点，在主要的街道交*点上，用来配准影像。由 AirPhotoUSA 提供的影像包括两张航空相片，描述了在 I-80 立交枢纽周围的 I-15 的重建范围。这些影像是在 1999 年 10 月和 2001 年 7 月获取的。为了缩减文件大小以使数据能更容易从网上下载，这些图像经过重采样，从原来的两英尺地面分辨率降到了大约八英尺并以 JPG 文件存储。1999 年 10 月的影像是未配准的。2001 年 7 月的影像是以 Utah State Plane NAD83 Central Zone 配准的。在对 1999 年的影像配准后，可以比较两幅影像，会观察到新的建筑物
15、和一些季节差异。获取练习数据启动 ArcGIS 之前，在资源管理器或其它文件管理程序中创建一个目录存放练习中使用的数据。创建一个 SLC_115 文件夹。再创建 Images 和 SHPFiles 两个子文件夹。在 Images 下，创建Unknown 和 UTSPN83C 文件夹。在 SHPFiles 下，创建一个 UTSPN83C 文件夹。完整的目录结构显示在图 1 中。下载 SHPFiles.exe 和 JPGFiles.exe 两个自解压文件（）。双击 JPGFiles.exe，将 Slc_9910.jpg 解压到ImagesUnknown 目录下，将 Slc_0107.jpg 解压到
16、ImagesUTSPN83C 目录下。双击 SHPFiles.exe，将其内容解压到SHPFilesUTSPN83C 目录。在 ArcMap 中配准影像栅格数据可以通过扫描地图、航片及卫片来获取。扫描的地图通常不包含表明影像对应于地表何处的信息。从航空相片和卫星相片上获得的位置信息往往不适合执行分析，或者与其它数据对齐显示。与其它空间数据一起使用栅格数据，需要把栅格数据对齐或配准到地图的坐标系统。配准栅格数据定义了它的地图坐标位置，即指定了联系数据与地球上的位置的坐标系统。配准栅格数据使它能与其它地理数据一起被查看、查询和分析。本练习会快速完成激活 ArcMap 配准工具的过程、配准一幅航空相
17、片以及将其保存为配准过的影像。更多关于配准的内容，可以查看 ArcMap 在线帮助中的“AboutGeoreferencing”。加载数据开始这个练习，要激活 Georeferencing 工具条以及添加矢量数据和 1999 年的航片。1打开 ArcMap，加载 Georeferencing 工具条，通过选择 ViewToolbarsGeoreferencing。把工具条放在完全可见的位置。2点击 Add Data 按钮，漫游到SHPFilesUTSPN83C 目录，选择 teleatl.lyr 和 controlpt.lyr。每个图层上的红色惊叹号表示这些图层文件需要与它们对应的 shape
18、file 连接起来。右键点击每一图层，选择 Properties，点击 Sources 标签上的 Set Data Source 按钮，漫游到SHPFilesUTSPN83C 目录，点击相应的 shapefile。3右键点击 controlpt.lyr，从环境菜单中选择 Open Attribute Table。查看每一层的数据。EASTING 值是从 1,151,600 到 1,153,300，NORTHING 值是在 7,440,300 和 7,542,200 之间。teleatl1 和 controlpt 都是在 Utah State Plane NAD83 Central Zone。为
19、了让数据正确显示，改变地图单位和显示单位。右键点击目录表中的 Layers 数据框，选择 Properties，点击 General 标签，从地图单位和显示单位的下拉框中选择 feet。4向模型中添加 1999 年 10 月的影像，点击 Add Data 按钮，从ImagesUnknown 目录选择 Slc_9910.jpg。在 Create Pyramidsfor Slc_9910.jpg?对话框中选择 Build Pyramids。忽略指明影像丢失空间参考信息的提示，点击 OK。5在目录表中右键点击 Slc_9910.jpg，从环境菜单中选择 Zoom to Layer。注意显示在地图区右
20、下方的地图单位。影像的坐标很小，大概在-1,000 到+1,500 之间，表明这一层没有用 Utah State Plane 来投影。测量者经常有策略地摆放地面控制板，用易于辨认的点来辅助影像纠正和立体建模。注意在 Slc_9910.jpg 的角上和中心线上的七个白色的小号。这些是代表真实控制点的假想点，它们创建在影像上，辅助与显示在 controlpt.lyr 上的测量控制点的配准。你可以放大到这些点看一看。将当前地图文档存为 SLC_01。配准 1999 年的影像下一步是用影像和街道图层上的控制点将 1999 年 10 月的影像配准到 Utah State Plane 坐标空间。在 Arc
21、GIS 中配准影像与使用 ArcView Image Analysis 扩展模块配准影像的过程很相似。影像被拉伸和扭曲到矢量数据的投影控制点。1右键点击街道图层，即 teleatl1，选择 Zoom to Layer。2在 Georeferencing 工具条上，Layer 设置为 Slc_9910.jpg，点击下拉菜单，选择 Fit to Display。这会调整 Slc_9910.jpg 的显示区域。3 Now for the fun part！放大到影像的西北角，使数字 1 边上的绿色（第一个控制点）与影像上的白色都可见。点击 Georeferencing 工具条上的 Add Contr
22、ol Points 按钮。指针变成了一个十字丝。将十字丝定位在白色的上点击。指针变成了一个有要素的十字丝。将指针移动到绿色的控制点，点击。影像会移动，两个排在了一起。这个影像平移是个单点的转换，它是基于栅格数据上的一个控制点和目标数据（controlpt.lyr）上相应控制点之间的连接实现的。在目录表中右键点击 Slc_9910.jpg，选择 Zoom to Layer 查看影像的全图。4放大到影像的东南角，按照上一步描述的方法，用 Add Control Points 按钮将白色移动到控制点 3。缩小影像会看到其它控制点看起来都已经对齐了。用前面的方法，配准影像东北和西南角的控制点 2 和
23、4。5结束时，点击 Georeferencing 工具条上的 View Link Table 按钮。在这个过程中，ArcGIS 通过计算控制点 1、2、3、4 做一个多项式转换，应用最小二乘适宜使输入位置近似到输出位置。最佳多项式转换生成两个公式一个是为输入位置（x,y）计算其输出的 x 坐标、一个是计算输出的 y 坐标。最小二乘适宜是从一个应用到所有点的一般公式得到的。当这个公式应用到一个控制点，会返回一个误差。误差是从点位置与到点位置之间的差异。使用更多质量等同的控制点，就能更精确地用多项式把输入数据转换到输出的坐标。因为目前我们只用了四个控制点，ArcGIS 只能执行一个 1st Ord
24、er Polynomial（或仿射）变换。转换栅格数据需要的连接数目依赖于使用的方法。但是，更多的连接不等同于更好的配准。理想情况下，连接应该分散在影像上，至少每个角上有一个点。转换的精确程度是通过比较真实的地图坐标位置与栅格中转换的位置来测量的。这个对每个连接的测量称为残留误差。点击 Georeferencing 工具条上的 Link Table 按钮来显示 Slc_9910.jpg 的误差。粗略地看，配准完成的很好。总体误差的计算是对所有连接的残留误差求均方差（RMS）。RMS误差是对转换精度的估计值，但不一定意味着地图被精确配准。1配准控制点 5、6、7 后再查看 Link Table。
25、每个添加的点都增大 RMS 误差，但是增加穿过影像中心的点会加强配准的整体精度。2点击 Link Table 按钮。在 Link Table 对话框中，选择 2nd Order Polynomial。ArcMap能应用一个更复杂的数学运算来调整数据和校正 RMS 误差。显示有着不能接受的高误差点可以被选中、删除、替换。执行 2ndOrder 变换需要 6 个或更多的点。3保存地图文档。这样也保存了配准信息，存储在一个单独的文件里，与影像文件同名，扩展名是.aux。为 1999 年的影像创建一幅新的 Utah State Plane 影像，从 Georeferencing 工具条的下拉菜单中选择
26、 Rectify。选择使用 Nearest Neighbor 的重采样方式，把图像以TIFF 格式保存在 ImagesUTSPN83C 目录，名称为 SLC_9910。TIFF 格式的影像比原来的 JPG 文件大。添加 TIFF 影像到地图中。它保持了位置精度，但色彩有些变动。图像中保存了配准信息，就可以把它的 world 文件发送给别人了。末期建设：I-15 重新投入使用1999 年 10 月的影像配准之后，显示完成后的 I-15 工程的 2001 年 7 月的图像可以添加到地图做比较。点击 Add Data 按钮，从 ImagesUTSPN83C 目录选择 Slc_0107.jpg。允许
27、ArcGIS 为它创建金字塔。在目录表中将它拖到 Slc_9910.jpg 的上面。Slc_0107.jpg 已经配准到 Utah State Plane 坐标，因此它能直接加载到模型中。在 Salt Lake Valley 的西部放大和移动时，打开和关闭 2001 年 7 月的影像。打开街道图层（teleatl1）并放在影像的上面。或者，选择目录表中最上面的图层，用 Effects 工具条来设置它的透明度。仔细观察高速公路，注意它的变化，特别是被修改的 Salt Lake City 市区的入口和 I-25/I-80 立交枢纽周围的区域。在控制点 7 的西北方出现了一个新的建筑物。注意影像之间的色彩差异。1999 年 10 月的影像，树木将要落叶了，草坪也在消退。而 2001 年，树叶茂盛、草地碧绿。总结这个练习演示了如何在 ArcGIS 中配准影像，在坐标空间中用矢量数据来为航空相片定向，以及保存纠正后的影像。利用 ArcGIS 对要素的一些制图显示，这幅影像就可以拿来研究，与该区域不同时间的影像做比较，从而研究空间关系在时间上的变化
