地理信息系统原理与实践基于栅格图像的矢量数据生产与互联网数据获取
实验报告
姓名：王宁
班级：测绘1303
学号：130510317
指导教师：宋宏利
目录
一、实习目的 (1)
二、实验环境与数据准备 (1)
三、实习内容与步骤 (1)
1、栅格图像扫描获取 (1)
2、扫描栅格图像配准 (1)
3. 新建矢量数据文件 (4)
4、空间数据采集输入 (5)
4.1 、多边形要素数据采集输入 (5)
4.2 、线要素数据采集输入 (6)
4.3 、点要素数据采集输入 (7)
4.4、图形要素编辑修改 (8)
5、属性数据采集输入 (8)
6、基于遥感影像的数据矢量化 (9)
7、基于互联网的数据获取 (9)
8、成果图 (10)
四、实习心得 (10)
一、实习目的
掌握基于栅格数据（含遥感影像数据）生产矢量格式数据的方法和步骤，初步了解互联网空间可以获取的多种数据来源。具体实习内容如下：
(1) 掌握建立shapefile文件的基本流程与方法，理解数据文件、要素数据集与要素类的关系。
(2) 利用给定的河北地图栅格图像，进行栅格图像配准，并通过鼠标手工跟踪栅格图像，生产矢量地图要素；掌握矢量数据捕捉环境的设置与使用方法。
(3) 掌握shapefile文件属性结构定义域修改方法，掌握两种属性数据采集方法。
(4) 熟悉常见的国内外免费数据提供网站，及其提供的数据格式。
二、实验环境与数据准备
(1) 软件准备：ArcMap、ArcCatalog或Catalog Window（ArcGISDesktop 10.2）；
(2) 数据准备：河北地图栅格图像、某区域遥感卫星数据、河北省各地市社会经济数据。
三、实习内容与步骤
矢量数据生产的主要途径之一是根据栅格图像的纹理特征进行矢量化。栅格图像可以来自航空或航天遥感数据（未经分类、抽象和概括的原始地表影像或光谱反射结果），也可以是对已出版的纸质地图（经过要素分类、概括）等扫描获取。
矢量数据采集时，可以按照地理坐标（经纬度）进行采集，也可以按照投影之后的平面直角坐标进行采集，本练习采用地理坐标，等采集完成之后，再根据要求进行投影变换。
1、栅格图像扫描获取
图2-1缺少空间参考信息提示
通过工程扫描仪，将纸质的河北省行政区划简图扫描，以Tiff格式300dpi以上分辨率存储，文件名hbdt.tif。该文件是采集河北省地市级行政区划单元、铁路、水系、地级市等空间要素，和要素基本属性信息的基础底图。
2、扫描栅格图像配准
(1) 在ArcMap中，新建地图文档，用【Standard】工具条上的（Add Data）工具加载待配准的河北政区图栅格影像（hbdt.tif），或者通过Catalog Window找到栅格数据文件直接拖拽至ArcMap地图视图窗口。加
载栅格数据时，系统提示缺少空间参考信息（图2-1），忽略即可；如果系统提示是否建立图像金字塔，可以选择建立金字塔，以提高栅格影像显示与访问效率。原始图像打开后的效果如图2-2所示，状态条中显示的坐标信息是扫描仪软件自定义坐标，没有地理意义；
图2-2添加的
原始栅格数据（未进行栅格配准）
(2) 在工具条或菜单栏区域点击右键，选择【Georeferencing】工具，启用图像配准功能。点击Georeferencing 下拉菜单，去掉【Auto Adjust】选择项，并在Layer下拉框中选择新添加的影像图层（hbdt.tif）作为目标对象（图2-3左）。
(3) 选择【Georeferencing】工具条上的View Link Table命令，调出Link Table对话框（图2-3右），可以随时观察输入控制点的详细坐标信息。
图2-3Georeferencing工具条（左），尚未添加控制点的Link Table对话框（右）
(4) 利用Add Control Points工具添加控制点。在栅格底图上选择至少4个已知坐标的控制点用于图像配准。根据地图上的经纬网交叉点可以选择四个控制点，控制点最好分布在地图的四角。本实验中依次输入4个控制点：（114,42）、（119,42）、（114,36）、（117,36）。由于去掉了Auto Adjust功能，添加控制点时只保证原点位置准确即可，目标位置暂时可以任意放置，等待后续手工输入。输入控制点后，但未调整目标坐标值的图像如
图2-4初步添加4个配准控制
点后的地图，Link Table中的X Map、Y Map还未修改
(5) 手工修改每个Link的XMap、YMap坐标位置信息为理论上的地理坐标值，确认控制点Link添加无误后，勾选Link Table中的Auto Adjust选项，ArcMap自动计算配准误差。由于控制点目标坐标与原始坐标相距较
远超出了当前视图窗口的坐标范围，因此纠正后的图像被移出当前窗口，通过【Standard】工具条上的（Full
Extent）按钮，缩放地图到当前窗口即可看到配准结果。配准之后的栅格地图如图图2-5所示。点击OK按钮，关闭Link Table，初步配准完成。
(6) 确认配准成功后，可以选择【Georeferencing】工具中Georeferencing下拉菜单，选择【Update Georeferencing】，永久保存配准结果。
图2-5手工修改Link Table中的控制点信息，并自动校正后的地图结果
3. 新建矢量数据文件
本实习以shapefile文件格式存储各类矢量数据要素。Shapefile格式是ArcGIS支持的简单矢量数据文件格式，包括点、线、面（多边形）等不同的文件类型，每个shapefile数据是由一组相同名称但扩展名不同的文件组成的，在Catalog Window中只显示主文件（*.shp）。根据地图资料和数据生产主题要求，将建立地市行政区多边形文件（hb_district）、交通线文件（hb_traffic）、水系线文件（hb_river）、城市点文件（hb_city）等相关数据文件。
图2-6新建shapefile数据文件
(1) 创建各个shapefile数据文件：在ArcCatalogWindow中，
选择准备新建数据文件的文件夹点击右键，选择【New】
【Shapefile】菜单项，弹出Create New Shapefile对话框，
为行政区多边形创建shapefile。在Name文本框中输入数据文
件名称“hb_district”，选择要素类型（Feature Type）为
Polygon，
Spatial Reference暂时可不定义，点击OK按钮完成该文件的
创建（图2-6）。
(2) 完善shapefile文件的属性结构。右键选择新生成的
hb_district文件，选择【Properties】菜单项，弹出shapefile
Properties对话框。选择Fields选项卡，为该文件定义属性
字段：例如添加Name字段用于存储行政区名称，字段类型文
本型（Text），字段长度20；添加PopNum字段用于存储人口数
量，字段类型Long Integer，字段长度系统分配等（图2-7）。
(3) 其它shapefile文件的建立。按照上述流程，分别建立交
通线文件（hb_traffic）、水系线文件（hb_river）、地级城市
