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    实验一 空间数据数字化、投影变换与仿射变换

    一、实验要求

    1. 请对收到的图片做地理参考和矫正,使其具有真实的空间坐标参考,推荐统一用WGS84坐标系(可以使用Google Earth或者百度坐标拾取系统获得控制点坐标);
    2. 创建一个Geodatabase数据,保对图中的道路(作为线图层)、水体(面图层)、以及标记为紫色和深青色的点状符号(点图层),并存到创建的Geodatabase数据中,对这三种地物进行数字化;每个图层可以通过属性表添加一个name字段,用于表示该地物的名称;道路图层需要另加一个字段length_km,用于标记该道路的长度,单位为km; 水体字段需要另加一个字段area_km,单位为km2;
    3. 请将每个图层做投影变换(您可能会用到作业文件夹里China_Albers_Equal_Area_Conic.prj投影文件),变成等积投影,并计算每个道路和水体的面积,然后填入相应的属性表的length_km或者aream_km中;
    4. 请完成相应的实习报告(2000字以内)(随后会发给大家) ;
    5. 将shapefile文件数据以及地图工程文件(mxd)文件保存到一个文件下,地图工程文件(mxd)的属性设置里数据保存路径需要设置为相对路径

    备注:

    1.图片上太复杂的道路可以简化,例如双向车道的道路可以简化为一条线作为道路,不用绘制两条线;

    2.添加字段的方法是:对一个矢量图层,打开其属性表,在属性表界面的工具条点第一个向下箭头菜单,选择Add Field,打开添加字段对话框,输入字段名称,设置字段类型为Double,然后点OK就可以了。

    3.属性表只有在矢量数据编辑状态下才可以录入数据,第3步的length_km和area_km字段数据要在编辑状态下录入,双击单元格录入过数值,录入完成后记得保存编辑。

    二、实验思路

            掌握对基本的扫描地图图片进行仿射变换,利用地图数字化的获取空间数据的方法;同时,可以对空间数据进行基本的创建要素,编辑要素以及添加要素属性字段,并为相应属性进行赋值,或者利用字段计算器进行赋值。

    三、实验数据

    F:\学习\大一\第二学期\地理信息系统\第一次作业

    四、实验操作步骤与报告

    1.请阐述第一部分作业要求中1-4部分的数据处理的关键步骤和操作方法,并配上操作结果截图;

    1. 在进行地理配准及矫正之前需先定义数据框的地理坐标系WGS84(控制点选用google earth pro获得的真实坐标点),使其具有真实的空间坐标参考。

       

    进行地理配准与矫正,打开地理配准工具条:

        添加控制点原则:

    1. 易分辨且较精细的特征点,如道路交叉点;
    2. 尽可能满幅均匀选取;
    3. 尽量不选具有一定高度的地物,避免成像角度的不同导致的差异,如高架桥、高大建筑物;
    4. 尽量不选具有明显时相差异的地物,避免不同时相上几何表征不同带来误差,如水边线 不能选河流拐点。

    保存并导出控制点:

    矫正,输出tif影像,矫正完毕:

    2.在ArcCatalog中创建数据库及点、线、面矢量数据:

    2)对图中的道路(作为线图层)、水体(面图层)、以及标记为紫色和深青色的点状符号(点图层)数字化,并存到创建的Geodatabase数据中。打开编辑器,分别对point,line,polygon手动数字化,完成后保存并停止编辑:

    打开属性表,添加name字段,用于表示该地物的名称;道路图层需要另加一个字段length_km,用于标记该道路的长度,单位为km; 水体字段需要另加一个字段area_km,单位为km2

    添加字段,设置类型,name为Text类型,具体数据length及area为double类型

    3)将个图层做投影变换(China_Albers_Equal_Area_Conic.prj投影文件),变换成等积投影,并计算每个道路和水体的面积,然后填入相应的属性表的length_km或者aream_km中。

     Data Management Tools--Projections and Transformation--Define Projection

     将Shpfile文件导入Geodatabase:

    再在Arcmap中导入Geodatabase中的point,line,polygon数据:

    打开属性表,检查length,area的计算结果:

     换算单位为km,km²(两种方法):

    1. 打开编辑器,手动输入数据

         or

         2.选中需存放数据的字段,右击鼠标,点击Calculate Geometry

    2.请说明本次作业中所碰到的问题,以及你的解决办法;尚未解决的问题也请在这里列出,并用红色字体标识,由老师统一解答。

    已解决:

    • 问题1:矫正后的图像变形较严重
    1. 原因:控制点选取欠佳
    2. 解决办法:多找几组控制点,控制点均匀分布于图像上

    • 问题2:最后计算出来的长度不正确
    1. 原因:是由于在对图片进行地理配准及矫正前未对数据框定义地理坐标系(WGS84),导致输入控制点经纬度时系统识别为m而不是degree
    2. 解决办法:在进行地理配准及矫正之前,先对数据框定义投影

    • 问题3:数字化过程:导出的tif文件无法直接二值化,若要用全ArcScan半动跟踪或全自动跟踪,则需通过重采样等操作实现
    1. 解决办法:使用编辑器手动数字化

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    1.自定义点击空间校正

    2.启动编辑器

    3空间校正设置校正数据

    4.单击编辑器设置捕捉-折点捕捉

    5 点击.建立位移连接。rms要在0.01

    6.从被校正点击到正确图层,一一建立至少4对连接

    7.点击连接表查看误差,过大继续调整

    8.点击预览校正

    9.校正

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    一、介绍

    一般的仿射变换是下面五种变换的组合:旋转,平移,缩放,错切,翻转。

    仿射变换能够保持图像的平直性和平行性。平直性是指:图像经过仿射变换后,直线仍然是直线。平行性是指:图像经过仿射变换后,平行线仍然是平行线。

     

     

    二、实现

    opencv提供了cv2.getAffineTransform()来生成仿射变换所使用的矩阵M。

     

    步骤一:通过cv2.getAffineTransform()来生成仿射变换所使用的矩阵M。

     

    M = cv2.getAffineTransform(src, dst)

     

    src为输入图像中的三个点,分别是图像的左上角、右上角、左下角。

    dst分别为生成的图像对应的三个点的位置。

     

    步骤二:通过cv2.warpAffine()函数进行仿射变换。

     

     

     

    三、代码

     

    例:

     

    (0,0)点 转换后变到位置(0, height*0.5)      ,即左上角的点变到左边中间的地方。

    (width-1, 0) 变到位置(width*0.85, height*0.1) , 即右上角的点变到考里一点。

     

     

    结果:

     

     

     

     

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仿射变换的步骤