方法0

所有圖件掃描后都必須經(jīng)過掃描糾正,，對掃描后的柵格圖進行檢查，以確保矢量化工作順利進行,。

對影像的配準有很多方法,，下面介紹一種常用方法。

（1）打開 ArcMap,，增加 Georeferncing 工具條,。

（2）把需要進行糾正的影像增加到 ArcMap 中，會發(fā)現(xiàn) Georeferncing 工具條中的工具被激活,。

（3）在配準中我們需要知道一些特殊點的坐標,，即控制點?？梢允?a target="_blank" rel="nofollow" href="http://www./">經(jīng)緯線網(wǎng)格的交點,、公里網(wǎng)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(nèi)坐標,，則用以下方法輸入點的坐標值，如果不知道它們的坐標,，則可以采用間接方法獲取,。

（4）首先將 Georeferncing 工具條的 Georeferncing 菜單下 Auto Adjust 不選擇。

（5）在 Georeferncing 工具條上,，點擊 Add Control Point 按鈕,。

（6）使用該工具在掃描圖上精確到找一個控制點點擊，然后鼠標右擊輸入該點實際的坐標位置：

（7）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,。

（8）增加所有控制點后，在 Georeferencing 菜單下,，點擊 Update Display,。

（9）更新后，就變成真實的坐標,。

（10）在 Georeferencing 菜單下,，點擊 Rectify，將校準后的影像另存,。

后面我們的數(shù)字化工作是對這個校準后的影像進行操作的,。

1.1.1.2

說法1

在配準前,，先在arctoolbox下的date management tool下的projections and transformations進行投影系統(tǒng)的定義,；然后在arcmap中，利用georeferening工具,，進行控制點的輸入,。增加所有控制點后在georeferening工具下點擊updatedisplay，最后rectify保存影像,。重新打開配準后的影像在界面的下方即可看到配準后顯示的坐標,。

1.1.1.3

說法

在利用ArcGIS進行數(shù)字化,或者把柵格圖像加載到已有坐標系的地圖中時,首先的工作就是進行地圖的空間配準。

對柵格圖像進行配準時,，可以用Georeferencing工具,。對已有GIS圖與其它坐標系或者地圖進行配準時，可以利用Spatial Adjustment工具,。

1.利用Georeferencing工具配準柵格圖像

在ArcGIS里加載一幅柵格圖,，可以是照片或者是掃描圖片。如果在工具欄里沒有顯示Georeferencing工具條,，則在工具欄處右擊,，點中 Georeferencing。在加載了柵格圖后,，Georeferencing工具條被激活,。如果加載了多幅圖片，則在layer處選擇要進行配準的圖像,。

點擊Georeferencing工具條里的Georeferencing,，取消auto adjust選項?？梢栽赥ransformation里選擇進行空間變換時所采用的方法,。

然后在Georeferencing工具條里點擊add control point命令添加控制點。利用Georeferencing進行空間配準的原理即為柵格圖上的特定點輸入新的正確坐標,。此時點中某一點后可以有兩種方式設置新的坐標：

（1）點擊某一點后,，直接移動位置,，在新的要配準的點上再次點擊，則在兩點之間建立連接,。

（2）點擊某一點后,，再用鼠標右鍵點中它，在彈出的對話框里,，點擊輸入X,Y值,，然后可直接輸入此點的絕對坐標。

為了使空間配準后盡量使配準的結果精確,，可多設幾個控制點（盡量圍繞關注的地方平均設置）,。在設置好以后，可以點擊Georeferencing工具條里的auto adjust或者update display進行配準,。此時可以看到配準的結果,。如果不滿意，還可以對局部控制點進行調(diào)整,，點中后直接手動即可,。

完成配準后利用Georeferencing工具條中的update Georeferencing或者rectify命令保存配準結果。前者是生成一個jgw的文件來存放配準后的坐標信息,，而rectify命令則是另存一個配準后的圖像文件,。

2.利用Spatial Adjustment到配準

Spatial Adjustment與Georeferencening工具的操作步驟及原理都類似。也是同樣建立多個配準控制點,，然后點擊adjust命令進行配準,。

1.1.1.4

說法2

1, 首先把圖復制到工作目錄下

2, 在ArcCatalog中找到需要配準的圖，給他定義一個投影系統(tǒng)(注意和投影變換的區(qū)別),。這里我們用的是1:50000的地形圖,，它是基于北京1954坐標系，6度分帶的高斯克呂格投影,。在地形圖方里網(wǎng)上可以看出本圖幅位于哪個分度帶,，這里假設是19。因此我們要選擇的是Beijing 1954 GK Zone 19.prj,。同時目錄里面還有一個Beijing 1954 GK Zone 19N.prj,，這個是用于沒有分度帶號的。而我們的圖幅是包括分度帶號,。這個可以在網(wǎng)上搜索 "arcgis 坐標文件" 來進一步了解,。

3, 給配準的圖定義了一個投影系統(tǒng)后，把圖加載到ArcMap里面,，打開GeoReferencing工具,，直接利用方里網(wǎng)交點進行配準。這里要注意的問題是,，地形圖上的方里網(wǎng)坐標為公里,，而需要輸入的應該是米,。所以要在方里網(wǎng)對應坐標后面加000。如地形圖上讀出一個交點為(19387, 3420),，19387的19為分帶號,，也要一并輸入，那么這個點應該輸入(19387000, 3420000),。其余配準過程和網(wǎng)上教程一致,。

4，

配準后可以在LayProperity里面把顯示單位改成度分秒,，于是地圖就以經(jīng)緯度格式顯示了,。此時的經(jīng)緯度是基于北京1954基準面的，可以把光標指向四角的經(jīng)緯度標記,，以核對配準的精確度,。

字

1.1.1.5

說法3

1.打開ArcMap，增加Georeferncing工具條,。

2.把需要進行糾正的影像增加到ArcMap中,，會發(fā)現(xiàn)Georeferncing工具條中的工具被激活,。

3.在校正中我們需要知道一些特殊點的坐標,。通過讀圖，我們知道坐標的點就是公里網(wǎng)格的交點,，我們可以從圖中均勻的取幾個點,。一般在實際中，這些點應該能夠均勻分布,。特殊點一般是作為參考地圖中多年或變化不大的坐標點,比如路口,河流交匯處,標志性建筑等

4.首先將Georeferncing工具條的Georeferncing菜單下Auto Adjust不選擇,。

5.在Georeferncing工具條上，點擊Add Control Point按鈕,。

6.使用該工具在掃描圖上精確到找一個控制點點擊,，然后鼠標右擊輸入該點實際的坐標位置.

7.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,。還應該增加一個規(guī)則:理論上控制點越多越均勻,配準效果越好,但是主要需要參考的是rms的值,rms小于一個象元的1/2為好,多加入控制點,RMS就越大說明其中某個控制點誤差大或有錯誤，你可以查出來刪除或修正.

8.增加所有控制點后,，在Georeferencing菜單下,，點擊Update Display。

9.更新后,，就變成真實的坐標,。

10.在Georeferencing菜單下，點擊Rectify,，將校準后的影像另存,。

所有圖件掃描后都必須經(jīng)過掃描糾正,，對掃描后的柵格圖進行檢查，以確保矢量化工作順利進行,。

1.1.1.6

說法4

ArcGIS擁有強大的交互式柵格及影像數(shù)據(jù)配準工具,。如果你已經(jīng)用過ArcView影像分析擴展模塊的影像配準功能，你會發(fā)現(xiàn)ArcGIS的工具與它類似,。這個練習使用的影像和矢量數(shù)據(jù)描述了Utah州Salt Lake City的一個高速公路建設工程中的一些變化,。

因主辦2002冬季奧運會，Utah州已經(jīng)為此準備多年——建設比賽地點,、為與會者提供住處以及其它配套設施,。一個關鍵設施的改進是15號州際公路的大約16英里的重建，剛好穿過SaltLake City市區(qū)的西部,。重建開始于1997年并在2001年7月完成,。全部工程的花費接近二十億美元。工程是在Utah州交通部的指導和授權下,，由Parsons Brinkerhoff主管,，完成得及時而又不超出預算。

模型簡介

本練習所采用的高質(zhì)量數(shù)據(jù)是由AirPhotoUSA和Tele Atlas North America提供的,，它們是ESRI的兩個商業(yè)伙伴,。練習數(shù)據(jù)包含兩張經(jīng)過重采樣的航空相片，以JPG格式存儲（Slc_9910.jpg和Slc_0107.jpg）,，一幅影像的world文件（Slc_0107.jgw）,，一個街道中心線的shapefile（teleatll），以及影像配準控制點（controlpt.）,。矢量數(shù)據(jù)是以Utah State Plane NAD83 Central Zone配準的,，單位是英尺。

街道的矢量數(shù)據(jù)是從Tele Atlas North America的Utah州Salt Lake County數(shù)據(jù)集中裁切出來的,。矢量數(shù)據(jù)集被合成為一個單個的shapefile,，還在一個ArcMap的圖層文件中含有簡單的圖例。一個shapefile包含七個控制點,，在主要的街道交*點上,，用來配準影像。

由AirPhotoUSA提供的影像包括兩張航空相片,，描述了在I-80立交樞紐周圍的I-15的重建范圍,。這些影像是在1999年10月和2001年7月獲取的。為了縮減文件大小以使數(shù)據(jù)能更容易從網(wǎng)上下載,，這些圖像經(jīng)過重采樣,，從原來的兩英尺地面分辨率降到了大約八英尺并以JPG文件存儲。1999年10月的影像是未配準的。2001年7月的影像是以Utah State Plane NAD83 Central Zone配準的,。在對1999年的影像配準后,，可以比較兩幅影像，會觀察到新的建筑物和一些季節(jié)差異,。

獲取練習數(shù)據(jù)

啟動ArcGIS之前,，在資源管理器或其它文件管理程序中創(chuàng)建一個目錄存放練習中使用的數(shù)

據(jù)。創(chuàng)建一個SLC_115文件夾,。再創(chuàng)建Images和SHPFiles兩個子文件夾,。在Images下，創(chuàng)建

Unknown和UTSPN83C文件夾,。在SHPFiles下,，創(chuàng)建一個UTSPN83C文件夾。完整的目錄結構顯

示在圖1中,。下載SHPFiles.exe和JPGFiles.exe兩個自解壓文件（www.casw.com.cn）,。雙

擊JPGFiles.exe，將Slc_9910.jpg解壓到\Images\Unknown目錄下,，將Slc_0107.jpg解壓到

\Images\UTSPN83C目錄下,。雙擊SHPFiles.exe，將其內(nèi)容解壓到\SHPFiles\UTSPN83C目錄

,。

在ArcMap中配準影像

柵格數(shù)據(jù)可以通過掃描地圖,、航片及衛(wèi)片來獲取。掃描的地圖通常不包含表明影像對應于

地表何處的信息,。從航空相片和衛(wèi)星相片上獲得的位置信息往往不適合執(zhí)行分析,，或者與

其它數(shù)據(jù)對齊顯示,。與其它空間數(shù)據(jù)一起使用柵格數(shù)據(jù),，需要把柵格數(shù)據(jù)對齊或配準到地

圖的坐標系統(tǒng)。

配準柵格數(shù)據(jù)定義了它的地圖坐標位置,，即指定了聯(lián)系數(shù)據(jù)與地球上的位置的坐標系統(tǒng),。

配準柵格數(shù)據(jù)使它能與其它地理數(shù)據(jù)一起被查看、查詢和分析,。本練習會快速完成激活Ar

cMap配準工具的過程,、配準一幅航空相片以及將其保存為配準過的影像。更多關于配準的

內(nèi)容,，可以查看ArcMap在線幫助中的“AboutGeoreferencing”,。

加載數(shù)據(jù)

開始這個練習，要激活Georeferencing工具條以及添加矢量數(shù)據(jù)和1999年的航片,。

1．

打開ArcMap,，加載Georeferencing工具條，通過選擇View>Toolbars>Georeferencing

,。把工具條放在完全可見的位置,。

2．

點擊Add Data按鈕,，漫游到\SHPFiles\UTSPN83C目錄，選擇teleatl.lyr和controlpt

.lyr,。每個圖層上的紅色驚嘆號表示這些圖層文件需要與它們對應的shapefile連接起來,。

右鍵點擊每一圖層，選擇Properties,，點擊Sources標簽上的Set Data Source按鈕,，漫游

到\SHPFiles\UTSPN83C目錄，點擊相應的shapefile,。

3．

右鍵點擊controlpt.lyr,，從環(huán)境菜單中選擇Open Attribute Table。查看每一層的數(shù)

據(jù),。EASTING值是從1,151,600到1,153,300,，NORTHING值是在7,440,300和7,542,200之間。

teleatl1和controlpt都是在Utah State Plane NAD83 Central Zone,。為了讓數(shù)據(jù)正確顯

示,，改變地圖單位和顯示單位。右鍵點擊目錄表中的Layers數(shù)據(jù)框,，選擇Properties,，點

擊General標簽，從地圖單位和顯示單位的下拉框中選擇feet,。

4．

向模型中添加1999年10月的影像,，點擊Add Data按鈕，從\Images\Unknown目錄選擇S

lc_9910.jpg,。在Create Pyramidsfor Slc_9910.jpg?對話框中選擇Build Pyramids,。忽

略指明影像丟失空間參考信息的提示，點擊OK,。

5．

在目錄表中右鍵點擊Slc_9910.jpg,，從環(huán)境菜單中選擇Zoom to Layer。注意顯示在地

圖區(qū)右下方的地圖單位,。影像的坐標很小,，大概在-1,000到 1,500之間，表明這一層沒有

用Utah State Plane來投影,。

測量者經(jīng)常有策略地擺放地面控制板,，用易于辨認的點來輔助影像糾正和立體建模。注意

在Slc_9910.jpg的角上和中心線上的七個白色的小?號,。這些是代表真實控制點的假想點

,，它們創(chuàng)建在影像上，輔助與顯示在controlpt.lyr上的測量控制點的配準。你可以放大到

這些點看一看,。將當前地圖文檔存為SLC_01,。

配準1999年的影像

下一步是用影像和街道圖層上的控制點將1999年10月的影像配準到Utah State Plane坐標

空間。在ArcGIS中配準影像與使用ArcView Image Analysis擴展模塊配準影像的過程很相

似,。影像被拉伸和扭曲到矢量數(shù)據(jù)的投影控制點,。

1．

右鍵點擊街道圖層，即teleatl1,，選擇Zoom to Layer,。

2．

在Georeferencing工具條上，Layer設置為Slc_9910.jpg,，點擊下拉菜單,，選擇Fit t

o Display。這會調(diào)整Slc_9910.jpg的顯示區(qū)域,。

3． Now for the fun part,！放大到影像的西北角，使數(shù)字1邊上的綠色?（第一個控制點

）與影像上的白色?都可見,。點擊Georeferencing工具條上的Add Control Points按鈕,。

指針變成了一個十字絲。將十字絲定位在白色的?上點擊,。指針變成了一個有要素的十字

絲,。將指針移動到綠色的?控制點，點擊,。影像會移動,，兩個?排在了一起。這個影像平

移是個單點的轉(zhuǎn)換,，它是基于柵格數(shù)據(jù)上的一個控制點和目標數(shù)據(jù)（controlpt.lyr）上相

應控制點之間的連接實現(xiàn)的,。在目錄表中右鍵點擊Slc_9910.jpg，選擇Zoom to Layer查看

影像的全圖,。

4．

放大到影像的東南角,，按照上一步描述的方法，用Add Control Points按鈕將白色?

移動到控制點3,。縮小影像會看到其它控制點看起來都已經(jīng)對齊了,。用前面的方法,，配準影

像東北和西南角的控制點2和4。

5．

結束時,，點擊Georeferencing工具條上的View Link Table按鈕,。在這個過程中，Arc

GIS通過計算控制點1、2,、3,、4做一個多項式轉(zhuǎn)換，應用最小二乘適宜使輸入位置近似到輸

出位置,。最佳多項式轉(zhuǎn)換生成兩個公式——一個是為輸入位置（x,y）計算其輸出的x坐標

,、一個是計算輸出的y坐標。最小二乘適宜是從一個應用到所有點的一般公式得到的,。

當這個公式應用到一個控制點,，會返回一個誤差。誤差是從點位置與到點位置之間的差異

,。使用更多質(zhì)量等同的控制點,，就能更精確地用多項式把輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到輸出的坐標。因

為目前我們只用了四個控制點,，ArcGIS只能執(zhí)行一個1st Order Polynomial（或仿射）變

換,。

轉(zhuǎn)換柵格數(shù)據(jù)需要的連接數(shù)目依賴于使用的方法。但是,，更多的連接不等同于更好的配準

,。理想情況下，連接應該分散在影像上,，至少每個角上有一個點,。轉(zhuǎn)換的精確程度是通過

比較真實的地圖坐標位置與柵格中轉(zhuǎn)換的位置來測量的。這個對每個連接的測量稱為殘留

誤差,。點擊Georeferencing工具條上的Link Table按鈕來顯示Slc_9910.jpg的誤差,。粗略

地看，配準完成的很好,?？傮w誤差的計算是對所有連接的殘留誤差求均方差（RMS）。RMS

誤差是對轉(zhuǎn)換精度的估計值,，但不一定意味著地圖被精確配準,。

1．

配準控制點5、6,、7后再查看Link Table,。每個添加的點都增大RMS誤差，但是增加穿

過影像中心的點會加強配準的整體精度,。

2．

點擊Link Table按鈕,。在Link Table對話框中，選擇2nd Order Polynomial,。ArcMap

能應用一個更復雜的數(shù)學運算來調(diào)整數(shù)據(jù)和校正RMS誤差,。顯示有著不能接受的高誤差點可

以被選中,、刪除、替換,。執(zhí)行2ndOrder變換需要6個或更多的點,。

3．

保存地圖文檔。這樣也保存了配準信息,，存儲在一個單獨的文件里,，與影像文件同名

，擴展名是.aux,。為1999年的影像創(chuàng)建一幅新的Utah State Plane影像,，從Georeferenci

ng工具條的下拉菜單中選擇Rectify。選擇使用Nearest Neighbor的重采樣方式,，把圖像以

TIFF格式保存在Images\UTSPN83C目錄,，名稱為SLC_9910。TIFF格式的影像比原來的JPG文

件大,。添加TIFF影像到地圖中,。它保持了位置精度，但色彩有些變動,。圖像中保存了配準

信息,，就可以把它的world文件發(fā)送給別人了。

末期建設：I-15重新投入使用

1999年10月的影像配準之后,，顯示完成后的I-15工程的2001年7月的圖像可以添加到地圖

做比較,。點擊Add Data按鈕，從Images\UTSPN83C目錄選擇Slc_0107.jpg,。允許ArcGIS為它

創(chuàng)建金字塔,。在目錄表中將它拖到Slc_9910.jpg的上面。Slc_0107.jpg已經(jīng)配準到Utah S

tate Plane坐標,，因此它能直接加載到模型中,。

在Salt Lake Valley的西部放大和移動時，打開和關閉2001年7月的影像,。打開街道圖層

（teleatl1）并放在影像的上面,。或者,，選擇目錄表中最上面的圖層,，用Effects工具條來

設置它的透明度。

仔細觀察高速公路,，注意它的變化,，特別是被修改的Salt Lake City市區(qū)的入口和I-25/

I-80立交樞紐周圍的區(qū)域。在控制點7的西北方出現(xiàn)了一個新的建筑物,。注意影像之間的色

彩差異,。1999年10月的影像，樹木將要落葉了,，草坪也在消退,。而2001年，樹葉茂盛,、草地碧綠,。

總結

這個練習演示了如何在ArcGIS中配準影像，在坐標空間中用矢量數(shù)據(jù)來為航空相片定向,，

以及保存糾正后的影像,。利用ArcGIS對要素的一些制圖顯示，這幅影像就可以拿來研究,，

與該區(qū)域不同時間的影像做比較,，從而研究空間關系在時間上的變