下载文档原格式
地图配准—影像配准和空间配准2010-01-22 10:31地图配准可分为影像配准和空间配准。
影像配准的对象是raster图，譬如TIFF图。
配准后的图可以保存为ESRI GRID, TIFF,或ERDAS IMAGINE格式。
空间配准（Spatial Adjustment)是对矢量数据配准。
一、影像配准在ArcGIS中配准：1.打开ArcMap，增加Georeferencing工具条。
2. 把需要进行纠正的影像增加到ArcMap中，会发现Georeferencing工具条中的工具被激活。
在view/data frame properties的coordinate properties中选择坐标系。
如果是大地（投影）坐标系选择predefined中的Projected coordinate system，坐标单位一般为米。
如果是地理坐标系（坐标用经纬度表示）表示则选择Geographic coordinate system。
3.纠正前可以去掉“auto adjust”前的勾。
在校正中我们需要知道一些特殊点的坐标。
如公里网格的交点，我们从图中均匀的取几个点，不少于7个。
在实际中，这些点要能够均匀分布在图中。
4.首先将Georeferencing工具条的Georeferencing菜单下Auto Adjust不选择。
5.在Georeferencing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，Input X and Y输入该点实际的坐标位置。
采用地理坐标系时应输入经纬度，经纬度用小数表示，如110°30′30′应写成 110.508(=110+30.5/60)。
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。
实验三、栅格地图的镶嵌配准及投影定义一、实验目的1.掌握栅格数据校正方法，校正的原理。
2.掌握ArcGIS中的矢量数据基本格式，并掌握利用ArcCatalog建立和管理数据。
二、实验准备预备知识：矢量数据的录入方法有多种，包括数字化仪数字化、扫描矢量化、GPS数据录入、数字测图数据和其他的录入方式。
扫描矢量化由于成本相对低，精度相对可以，因此成为矢量数据获取的重要的方式。
但扫描得到的地形图和遥感影像。
由于一些原因，使扫描得到的地形图数据和遥感数据存在变形，必须加以纠正。
因此在矢量化前必须对扫描后的图像数据进行镶嵌配准。
三、实验内容及步骤步骤：第1步添加扫描的地形图及添加地理配准工具条●在ArcMap中，添数据GISDATA\曼滩.jpg，提示是否为“曼滩”建立影像金字塔，点击是。
●在菜单空白处点击鼠标右键，在弹出工具条选项中，勾选上“地理配准”工具，如图3-1。
图3-1勾选“地理配准”工具第2步设置地理配准图层，确定坐标系●地理配准工具条上将配准目标图层设置为“曼滩”。
●放大观察曼滩幅地形图，发现该图比例尺为1:5万，坐标系为北京54坐标系，高程系统为1956年黄海高程系。
第3步添加校正控制点和确定校正后的坐标●在地理配准工具条上的地理配准下来菜单中将“自动校正”选项勾去（图3-2）。
●点击地理配准工具条上的工具，在曼滩幅左上角公里格网处单击鼠标左键，然后再单击鼠标右键，弹出输入X和Y选项对话框（图3-3），输入相对的X和Y坐标（图3-4）。
同样方法在右上角等多处公里网交叉处输入校正控制点，至少添加7个控制点。
图3-2 勾去自动校正图3-3 输入X和Y右键菜单图3-4输入坐标对话框第4步设置校正方式和重采样（或接执行校正）●在地理配准工具条上点击查看链接表按钮，查看定好的控制点，如果某点误差较大可以删除，重新输入，若坐标输入错误可以在该点上点击修改（图3-5）●点击地理配准工具条下的地里配准变换中的二次多项式（图3-6），然后再打开连接表查看均方根误差大小（图3-7）。
地图配准与投影说明本文采用的实例为四川省小鱼洞地区地形图，该图跨越了1:5万标准图幅中的中坝，大宝山等四幅，情况较为特殊。
实际操作时，应该生成地图所涉及到图幅的全部标准图框，以将整个地形图涵盖进去，并在误差校正过程中尽可能取多的控制点，确保地图配准的精度。
由于本文旨在演示配准与投影的步骤与方法，简明起见，只生成中坝一幅标准图框，并只选取少量控制点，故必然会有一定误差。
特此说明。
一．生成标准图框操作步骤：实用服务--投影变换--系列标准图框--生成1:5万图框（中坝）生成的标准图框：二误差校正（多种方法）误差校正的关键是采集控制点，实际工作中为了提高精度，往往需要采集很多控制点，这时可以选择自动采集“T”型点的方法，将公里网的交点全部选为控制点。
在控制点选取比较少的情况下，可以采用手工屏幕采点，自动生成控制点文件，这正是本文将要演示的方法：1 选取原图与标准图框中对应的点为参考点。
参考点可根据原图和图框中公里网对应的坐标值选取。
每个参考点对应控制点文件中的一条记录，参考点选择越多，地图配准越准确。
本例选取5个参考点，依次为：（75,69）（76,68）（77,67）（78,66）（76,66）。
2 取原图中点的屏幕坐标为实际值在MapGis误差校正子系统中打开原图文件，选择菜单控制点――设置控制点参数选择“选择采集文件”。
选择原图文件选择“添加校正控制点”。
根据选定的参考点在原图上添加控制点3 取图框中点的屏幕坐标为理论值打开标准图框文件，在其上面对应的参考点上选取理论值。
步骤与选取实际值相似。
先选择“设置控制点参数”选择“选择采集文件”。
选择标准图框文件。
*注意：此时视图中可能仍然显示的是原图，这时点击右键，选择“复位窗口”，然后只选择图框文件，图框就会在视图中居中显示。
选择“添加校正控制点”。
根据选定的参考点在图框上添加控制点4 形成控制点文件选择“控制点”――“编辑校正控制点”5 进行误差校正检查控制点生成无误后，选择“校正”选择原图文件进行校正三套合原图与图框目的是将误差校正后的原图的参数配准为图框参数，即实现原图与图框的套合，具体步骤如下：1 打开mapgis主菜单选择“输入编辑”—“新建工程”—“从文件导入”2 任意打开标准图框的一个文件，目的是将工程的参数设为标准图框的参数3 在工程中添加项目，将校正后的原图文件全部添加，系统会提示修改参数，选择确定4 在工程中添加标准图框，可以看到，标准图框（中坝）中的部分地图已经校正，而图框以外的部分还没有进行校正。
实验：扫描图（栅格图）的配准与投影系统的设置一、实验目的：1.加深对地图投影的理解，掌握扫描图（栅格图）的配准与投影系统的设置。
2.为扫描图设置投影和地图单位。
3.对扫描图进行配准。
二、实验准备：1.软件准备：扫描软件、MapInfo2.资料准备：数字化底图（中国地理底图、长安集1：10万地形图、小区域平面图）三、实验内容：当把对象从球形世界转变到相对平坦的计算机屏幕上时，必须有一些改变。
投影是减少曲面地区特性在平面纸张地图或计算机屏幕上的变形方法。
使用不同的投影可以展示地图的不同特性。
投影与坐标系有着密切的关系，两者之间经常可以交换使用，但它们又有不同的意义。
投影是包含一组参数的一个或一组公式，参数的个数和性质取决于投影。
当每一个参数被赋予特定值时，结果便成了坐标系。
坐标系是描述坐标参数的集合，其参数之一就是投影。
可以通过改变一个预定系统的参数或者通过重新开始定义新的坐标系统来创建另外的坐标系，以期获得所需的投影效果。
（一）扫描原始图件在MapInfo中栅格图像不能进行修改，支持BMP、GIF、JPEG、PCX、SPOT、TARGA和TIFF等多种栅格图像文件格式。
为了保证数据精度扫描分辨率一般在300dpi以上。
将上述三幅图扫描成图片。
（二）图像配准在MapInfo中按照统一坐标系配准栅格图像，是录入地图数据的基础，这样分区存储的矢量数据可实现在大地理区域环境中进行地图目标的显示和分析。
1．采用相应投影（正轴等积割圆锥投影）对中国地理底图进行配准（1）导入栅格图像：点击菜单栏“文件”－>“打开表”或者点击常用工具条上的打开表图标。
在“文件类型”下拉式列表框中选择“栅格图像”(Raster Image :*.bil,*.bmp等)，打开中国地理底图。
图1打开栅格图像（2）出现如下对话框，询问是简单的显示图像还是要配准图像，如果选择简单显示，则MapInfo自动生成一个与该栅格文件同名的.TAB文件，并在地图窗口中显示，此时的图层称为栅格图层。
如何进行地图投影的变换与配准地图投影的变换与配准是地理信息系统（GIS）中一个重要的环节。
地球是一个三维的球体，而我们的地图是平面的二维表示，因此需要将地球的曲面投影到平面上，以便于我们更好地理解和分析地理信息。
本文将探讨如何进行地图投影的变换与配准，以及其在GIS中的应用。
一、地图投影的基本原理地理表面的投影是将地球上的点和区域映射到平面上去，以便于呈现和分析。
在投影的过程中，我们需要选择合适的投影方法和参数，以保证地图的准确性和可视性。
1. 大地测量学与投影大地测量学是测量地球形状、尺寸和重力场的学科，它提供了地图投影的基础。
投影的目标是将地球表面的点映射到平面上，这需要选择适当的地理坐标系统和投影方法。
2. 坐标系统地理坐标系统是用于确定位置的标准，它由水平和垂直坐标组成。
水平坐标通常使用经度和纬度来表示，而垂直坐标则表示高程。
3. 投影方法地图投影的方法有很多种，常用的有等角、等积和等距投影等。
每种方法都有其适用的情况和缺点，选择合适的投影方法是确保地图准确性的关键。
二、地图投影的变换与配准地图投影的变换与配准是将不同投影坐标系统的地图进行转换和对齐的过程。
在GIS中，常常需要将不同尺度、不同投影和不同时间的地图配准在一起，以获得一致性的地理信息。
1. 变换地图投影的变换是将一个投影坐标系统转换为另一个投影坐标系统的过程。
变换通常涉及到坐标的缩放、旋转和平移等操作，以保证地图的几何特征一致。
2. 配准地图配准是将不同地图的空间参考对齐的过程。
在配准过程中，需要确定共同的地物特征或控制点，并通过地物匹配或空间变换的方式来实现对其的调整和对齐。
三、地图投影的应用地图投影在GIS中有着广泛的应用，它不仅仅是为了美化地图，更是提供准确地理信息的基础。
1. 地图显示与可视化地图投影可以改变地图的外观和形状，使得地理信息更加直观和可视化。
选择合适的投影方法和参数对于地图的可读性和信息表达至关重要。
2. 空间分析与决策支持地图投影的变换与配准为GIS的空间分析和决策支持提供了基础。
实验三、栅格地图的镶嵌配准及投影定义一、实验目的1.掌握栅格数据校正方法，校正的原理。
2.掌握ArcGIS中的矢量数据基本格式，并掌握利用ArcCatalog建立和管理数据。
二、实验准备预备知识：矢量数据的录入方法有多种，包括数字化仪数字化、扫描矢量化、GPS数据录入、数字测图数据和其他的录入方式。
扫描矢量化由于成本相对低，精度相对可以，因此成为矢量数据获取的重要的方式。
但扫描得到的地形图和遥感影像。
由于一些原因，使扫描得到的地形图数据和遥感数据存在变形，必须加以纠正。
因此在矢量化前必须对扫描后的图像数据进行镶嵌配准。
三、实验内容及步骤步骤：第1步添加扫描的地形图及添加地理配准工具条●在ArcMap中，添数据GISDATA\曼滩.jpg，提示是否为“曼滩”建立影像金字塔，点击是。
●在菜单空白处点击鼠标右键，在弹出工具条选项中，勾选上“地理配准”工具，如图3-1。
图3-1勾选“地理配准”工具第2步设置地理配准图层，确定坐标系●地理配准工具条上将配准目标图层设置为“曼滩”。
●放大观察曼滩幅地形图，发现该图比例尺为1:5万，坐标系为北京54坐标系，高程系统为1956年黄海高程系。
第3步添加校正控制点和确定校正后的坐标●在地理配准工具条上的地理配准下来菜单中将“自动校正”选项勾去（图3-2）。
●点击地理配准工具条上的工具，在曼滩幅左上角公里格网处单击鼠标左键，然后再单击鼠标右键，弹出输入X和Y选项对话框（图3-3），输入相对的X和Y坐标（图3-4）。
同样方法在右上角等多处公里网交叉处输入校正控制点，至少添加7个控制点。
图3-2 勾去自动校正图3-3 输入X和Y右键菜单图3-4输入坐标对话框第4步设置校正方式和重采样（或接执行校正）●在地理配准工具条上点击查看链接表按钮，查看定好的控制点，如果某点误差较大可以删除，重新输入，若坐标输入错误可以在该点上点击修改（图3-5）●点击地理配准工具条下的地里配准变换中的二次多项式（图3-6），然后再打开连接表查看均方根误差大小（图3-7）。
实验二地图配准地图配准是地图数据采集的一个重要步骤，它是通过参考数据集（图层）对配准数据集（图层）进行空间位置纠正和变换的过程，是配准后地图数字化结果能够与其他现有数据进行叠加分析的关键。
本章首先简单介绍地图分幅、编号、地图投影、地图要素等基础知识，再以对扫描的地形图配准为实例，介绍SuperMap GIS 6R软件的配准的基本原理及操作方法。
通过本章的学习，使读者能够理解地图配准基本原理，掌握SuperMap GIS 6R进行地图配准的方法。
2.1 地图分幅与编号我国基本比例尺的地形图包括1：5000、1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万、1：100万共8种不同比例尺的图框。
基本比例尺地图以经纬线分幅制作，它们以1：100万地图为基础，按规定的经差和纬差采用逐次加密划分方法划分图幅。
这样不同比例尺的图幅将1：100万的图幅划分成若干行和列，使相邻比例尺地图的经纬差、行列数和图幅数成简单的倍数，如表3.1所示。
我国的1:100万地形图的分幅按照国际1:100万的地图分幅标准进行。
每幅1:100万地图包括的范围为纬差4°、经差6°。
从地球赤道起，向两极每纬度4°为一行，依次以拉丁字母A，B，C，…，V表示；从经度180°起，自西向东每经度6°为一列，依次以阿拉伯数字1，2，3，…，60表示。
每幅1：100万地图的编号由该图幅所在的行号（字符妈）2.2 地图投影地图配准是为了使得影像数据可以和GIS矢量数据集成在一起，而为影像数据指定一个参考坐标系的过程，因此在学习如何进行地图配准之前，本节有必要对我国常用的地图投影及SuperMap GIS 6R中坐标系类型、投影设置等内容进行介绍。
2.2.1 我国常用地图投影1、高斯—克吕格投影（1）基本概念如图3.1所示，假想有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并与某一条子午线（此子午线称为中央子午线或轴子午线）相切，椭圆柱的中心轴通过椭球体中心，然后用一定投影方法，将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面，如图3.2所示，此投影为高斯投影。
测绘技术地图配准方法介绍地图配准是测绘技术中一个重要的步骤，其目的是通过计算和调整地图上的点位以正确地显示地球表面的相应位置。
在地图配准的过程中，我们需要考虑到地球的形状、海平面的起伏以及地图上所使用的投影方式等因素。
本文将介绍几种常见的地图配准方法。
首先，最常见的地图配准方法之一是控制点法。
在这种方法中，我们需要在地图上选取一些已知地理位置的点，然后在实地进行测量。
通过将实地测量结果与地图上的坐标进行比对，可以计算出地图上各点的偏差。
然后，我们可以使用这些偏差值来进行地图配准的调整。
这种方法的优势在于其相对简单和直观，而且可在各种地形条件下使用。
然而，由于实地测量的成本和复杂性，控制点法适用性有一定限制。
其次，校正模型法也是一种常用的地图配准方法。
校正模型法利用地图投影过程中的数学模型，通过计算和调整地图上各点的投影坐标，来实现地图配准的目的。
这种方法既可以基于已有的地图底图，也可以基于已知地理位置的遥感影像。
校正模型法的优势在于其高度自动化和精确度可控，但需要相应的地图投影知识和专业软件的支持。
另外，基于图像匹配的地图配准方法也被广泛应用。
图像匹配方法主要通过对地图和遥感影像进行图像预处理、特征提取和匹配，从而实现地图与遥感影像之间的对应关系。
图像匹配方法的优势在于其高度自动化和适应性强，能够处理各种不同尺度和角度的影像。
但由于影像质量、特征提取和匹配算法等因素的影响，图像匹配方法的精度和可靠性存在一定的变动性。
最后，基于地面控制点和DEM（数字高程模型）的地图配准方法也是地图配准中的一种常见方式。
在这种方法中，我们首先需要获取地面控制点的坐标，并通过这些点进行地图上各点的坐标计算。
然后，通过DEM的引入，可以对地图高程进行配准调整。
这种方法在山地、河流等地形复杂的地区，尤其是进行三维地图配准时，具有很高的适应性和精确性。
综上所述，地图配准是测绘技术中一项重要的任务。
常见的地图配准方法包括控制点法、校正模型法、图像匹配法和基于地面控制点和DEM的配准方法。
测绘技术中的地图投影与配准方法解析地图是对地球表面的一种抽象表达，它通过将地球的三维实体投影到二维平面上，使得人们能够更方便地了解和使用地理信息。
然而，由于地球的曲面和地图的平面本质上是不一致的，因此地图投影和配准是测绘技术中的重要问题。
一、地图投影方法地图投影是将地球的球面表面投影到一个平面上，通常涉及到数学和几何的转换。
常见的地图投影方法包括圆柱投影、圆锥投影和平面投影。
1. 圆柱投影圆柱投影方法是将地球的曲面投影到一个切割开的圆柱面上，再将圆柱面展开为平面。
圆柱投影方法根据圆柱面的轴线和接触地球的圆面的位置可以分为等面积圆柱投影、等角圆柱投影和等距圆柱投影等。
不同的圆柱投影方法在保持某种性质的同时，会存在形变和失真的问题。
2. 圆锥投影圆锥投影方法是将地球的曲面投影到一个切割开的圆锥上，再将圆锥面展开为平面。
圆锥投影方法根据圆锥面的轴线和接触地球的圆面的位置可以分为等面积圆锥投影、等角圆锥投影和等距圆锥投影等。
圆锥投影方法在特定区域内能够保持比例和形状的性质，但会在其他地区产生形变和失真。
3. 平面投影平面投影方法是将地球的曲面投影到一个平面上。
由于地球是一个球体，所以无法将其整个投射到一个平面上，一般需要选择一个中心点和一个垂直于地球表面的平面作为投影面。
平面投影方法根据平面的位置和方向可以分为方位投影、兰伯托投影和墨卡托投影等。
平面投影方法能够在有限的区域内保持比例和形状的性质，但会在距离中心点越远的地区产生较大的形变和失真。
二、地图配准方法地图配准是将不同地图上的同一地点进行对应和拼接，以实现地图的整合和一致性。
地图配准方法主要包括控制点法、地理纠偏法和影像匹配法等。
1. 控制点法控制点法是通过标定已知位置的地物作为参考点，根据地物在不同地图上的位置进行对比和匹配。
通过测量和计算，确定不同地图之间的变换关系，从而实现地图的配准。
控制点法适用于有已知点位信息的地图，但对于缺乏明确地物标记的地图，需要使用其他方法辅助配准。
地图制图中的投影变换与校正地图是人们认识和理解地球的重要工具，而要制作准确的地图就需要进行投影变换与校正的处理。
投影变换是将地球的曲面投影到平面上的过程，而校正则是通过修正投影变换中的误差，使得地图更贴近真实地球的形貌和尺度。
一、投影变换在地图制图中，由于地球是一个凹凸不平的曲面，无法直接用平面表示，因此需要进行投影变换。
投影变换的目的是将地球的表面投影到平面上，并保持地面上的角度、形状和面积等特性。
不同的投影方法会导致地图上的形状、大小和方向产生变化。
常见的投影方法有圆柱投影、圆锥投影和平面投影。
圆柱投影是将地球的表面投影在圆柱体上，再展开成平面图，适用于赤道附近的地区；圆锥投影是将地球的表面投影在圆锥体上，再展开成平面图，适用于高纬度地区；平面投影则是将地球的表面直接投影到平面上，适用于局部地区的制图。
不同的投影方法有不同的优势和局限性。
比如，圆柱投影能够保持地面上的角度和形状特性，但在极地地区会出现严重的形变；圆锥投影则能够较好地保持地球的形状和面积特性，但在赤道附近会有较大的形变；平面投影具有保持局部地区地面特性的优势，但在远离中心点的地方会产生较大的形变。
二、校正由于投影变换会导致地图上的形状、大小和方向等产生变化，因此需要进行校正，使地图更符合实际地球的形貌和尺度。
校正的方法主要有拓扑校正和尺度校正。
拓扑校正是指通过修正地图上的形状和角度，使之与现实地球的形貌一致。
拓扑校正主要包括平移、旋转和形变等操作。
平移是将地图上的点移动到正确的位置，以修正地图的位置偏差；旋转则是将地图旋转到正确的方向，以修正地图的旋转偏差；形变是通过缩放地图上的特定区域，使其更符合真实地球的形貌。
尺度校正是指通过修正地图上的比例尺，使之与实际地球的尺度一致。
尺度校正主要包括线性校正和面积校正。
线性校正是通过拉伸或压缩地图上的线段，使其长度与实际距离一致；面积校正则是通过拉伸或压缩地图上的面积，使其面积与实际区域一致。
