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地圖矢量化實(shí)驗報告
實(shí)驗課內容 ：地圖的矢量化
開(kāi)課實(shí)驗室 ：基礎實(shí)驗大樓北90201
學(xué)院 ：土木工程學(xué)院
年級專(zhuān)業(yè)班 ：20xx級測繪工程一班
學(xué) 生 姓 名：陳 濤
學(xué) 生 學(xué) 號：631301040116
開(kāi) 課 時(shí) 間：20xx年xx月xx號
一、 實(shí)驗目的及要求
了解從紙質(zhì)地形圖轉化為計算機數字地形圖數據的基本過(guò)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(xué)的知識對掃描地圖進(jìn)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(gè)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�？臻g數據的采集方法很多，根據數據的來(lái)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(zhì)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(guò)程，以便進(jìn)一步在計 算機進(jìn)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(zhì)地圖進(jìn)行掃描，并根據實(shí)際情況設置分辨率、顏色種類(lèi)、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(jìn)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(xué)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(shí)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(jìn)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(guò)程中，在背景圖像上采集一定的控制點(diǎn)，得到它們的圖像坐標，同時(shí)通過(guò)地圖上的坐標信息獲得對應點(diǎn)在地圖上的實(shí)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(xiàn)性（或非線(xiàn)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(diǎn)的實(shí)際地理 坐標。
(3) 利用數字化軟件進(jìn)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(jìn)行分層，然后利用 編輯功能將地圖上的要素描繪出來(lái)，存入相應的圖層，完成地圖數據的矢量化工 作。
三、實(shí)驗組織及工具
每組一人，個(gè)人獨立完成；課內2 學(xué)時(shí)。電腦、掃描地圖數據、ArcGIS 10.0軟件。
四、實(shí)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(jìn)行分類(lèi)， 如控制點(diǎn)、坐標格網(wǎng)、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(diǎn)文件、哪些要素對應線(xiàn)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(chēng)和類(lèi)型。獲得地圖的數學(xué)基礎，包括地理坐標、投影坐標、高程坐標、比例尺等相關(guān)內容。
�。�2） 數據庫的建立
�、� 打開(kāi)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(chēng)“矢量化”。
�、� 向該數據庫中添加要素數據集。右鍵點(diǎn)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(chēng)、地圖 坐標系、高程系、坐標容差，完成要素數據集的建立。
�、巯驍祿刑砑右�。右鍵點(diǎn)擊新建的數據集地理要素，在“新建”中選擇“要素類(lèi)”，在彈出的“新建要素類(lèi)”向導框中依次輸入文件名、別名、要素類(lèi)型、數據庫存儲配置、表結構定義。
�、�、按照③中的步驟依次添加標記、河流、湖泊、等高線(xiàn)、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(shí)在A(yíng)rcMap的左側“內容列表框”中更改數據框名稱(chēng)、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(zhù)對地圖進(jìn)行配準工作：
�、� 在A(yíng)rcMap中添加地理配準工具。
�、� 選擇公里網(wǎng)格的交點(diǎn)，在圖中選擇需要矢量化的的區域的四個(gè)角度作為控制點(diǎn)。在“地理配準”工具欄中點(diǎn)擊“添加控制點(diǎn)”按鈕，使用該工具。
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