栅格矢量化培训教程

遥感图像处理和栅格矢量化培训教程Version:3.0Confidential艾森卫星导航系统（成都）有限公司,2002Page1of44遥感图像处理和栅格矢量化培训教程栅格矢量化培训手册版本1.0遥感图像处理和栅格矢量化培训教程Version:3.0Confidential艾森卫星导航系统（成都）有限公司,2002Page2of44目录1.简介41.1目的41.2使用范围41.3适用对象41.4准备工作41.5概述42.引言43.基本原理和概念43．1数字化线划数据43．2属性数据43．3空间数据的转换43．4空间数据质量53．5空间数据的表达54.栅格矢量化流程讲解54．1数字化主要原理和概念54.1.1栅格图像和栅格文件54.1.2矢量图或矢量文件54.1.3矢量化的目的64.1.4数字化子系统64．2软件界面主要功能74.1.5新建工程74.1.6栅格处理84．3数字化策略134.1.7跟踪模式134.1.8跟踪控制134.1.9跟踪策略154．4数字化工具164.1.10线性对象的跟踪164．5点对象跟踪器174．6软件其它模式和命令174.1.11导航174.1.12编辑174．7拓扑化184.1.13自动化拓扑创建错误!未定义书签。4.1.14手工拓扑创建184.1.15对创建拓扑有用的子菜单194.1.16拓扑检查194．8输入属性数据204．9数据导入和导出204.1.17DXF数据导出204.1.18DXF数据导入234.1.19SHP数据导出254.1.20SHP数据导入29遥感图像处理和栅格矢量化培训教程Version:3.0Confidential艾森卫星导航系统（成都）有限公司,2002Page3of445.培训总结315．1实例讲解315.1.1栅格图像处理315.1.2建立数字化工程文件345.1.3分层组织355.1.4设置数字化拓扑规则375.1.5设置跟踪器参数385.1.6设置跟踪策略385.1.7开始跟踪数字化385.1.8数据拓扑检查和创建多边形395.1.9输出矢量数据405．2总结错误!未定义书签。遥感图像处理和栅格矢量化培训教程Version:3.0Confidential艾森卫星导航系统（成都）有限公司,2002Page4of44栅格矢量化培训教程1.简介1.1目的作为龙滩水电站水库移民GIS综合决策支持系统（以下简称龙滩GIS系统）栅格矢量化操作员的培训的指导手册，同时也可以作为用户使用操作过程中的参考手册。希望借助本培训手册及现场培训，能够使用户对本手册内容所涉及的相关的操作处理有个较全面的了解，并能够解决实际的问题。1.2使用范围本手册适用于要进行栅格矢量化的数字化工作人员，使用本手册大致可以掌握本系统数字化软件的使用技巧和方法，可以使操作人员在较短时间内初步掌握如何使用，另外本手册提供了原型工程的讲解和操作演示，并配有相关的图示说明。1.3适用对象本手册适用于初步做过和没有做过栅格矢量化的人员，本手册中对基础知识进行了详细的讲解，并有原型工程对其加以解释。1.4准备工作1.5概述本手册共分为三个主要部分：一、原理概述；二、栅格数字化流程讲解；三、示例原型工程讲解。2.引言本培训教程着重培训数字化人员使用本系统失量化软件，全文分为俩大部分，第一部分主要讲解数字化基本原理和基本概念；第二部分主要讲解使用本软件进行栅格图象矢量化的基本流程。用户在学习本教程时，希望先从基本原理学起，只有先懂得了数字化的概念，才能在数字化过程中，更好的使用本数字化软件进行工作，而本教程的第二部分主要是针对本软件的特点，根据本文作者在数字化工作中的经验，讲解了本软件中各种功能的具体特点和使用技巧，这部分的学习过程需要的时间要多一些，希望学习人员能够领会本软件的具体使用方式和内涵，快速的进行生产和生活活动。3.基本原理和概念3．1数字化线划数据地表现象异常复杂。各种各样的自然地理景观和人文景观相互交织在一起，关系错综复杂。但是，GIS世界中，人们将它们进行抽象化和数字化表示，其中以数字线划数据最为重要。数字线划数据是将空间地物直接抽象为点、线、面的实体，用坐标描述它的位置和形状，比如，一条道路虽然有自己一定的宽度，并且弯弯曲曲，但是在抽象划时，就把它当作是一条线，而在数字化这条路时，以每个数字化点的坐标描述道路的形状。3．2属性数据属性数据也成为统计数据或专题数据。属性数据是对目标的空间特段以外的目标特性的详细描述。属性数据包含了对目标类型的描述和目标的具体说明与描述。属性数据一般采用键盘输入。输入的方式有俩种：一种是对照图形直接输入；另一种是预先建立属性表输入属性，或从其他统计数据库中导入属性，然后根据关键字与徒刑数据自动联接。3．3空间数据的转换空间数据转换的内容的主要包括三个方面的信息：其一是空间定位信息（实体的坐标）；其二是空间关系（如一条弧段的起结点、终结点、左多边形、右多边形等）；其三是属性数据。遥感图像处理和栅格矢量化培训教程Version:3.0Confidential艾森卫星导航系统（成都）有限公司,2002Page5of44空间数据转换目前主要是通过外部数据交换文件进行。大部分商用GIS软件定义了外部数据交换文件格式，一般为ASCII文件，如EOO、DXF等。3．4空间数据质量数据质量可以从下列几个方面来考虑：（1）准确度：即测量值与真值之间的接近程度，可用误差来衡量。（2）精度：即对现象描述的详细程度。（3）不确定性：指某现象不能精确测得，当真值不可测或无法知道时，我们就无法确定误差，因而用不确定性取代误差。（4）相容性：指俩个来源的数据在同一个应用中使用的难易程度。（5）一致性：指对同一现象或同类现象的表达的一致程度。（6）完整性：指具有同一准确度和精度的数据在特定空间范围内是否完整的程度。3．5空间数据的表达对于同一地区的地理现象，由于人们对事物的兴趣点不同，观察视点和尺度不同，进行分析和取舍的结果也不相同。例如一栋建筑物，在小比例尺的GIS中可能被忽略，与整个城市一起作为一个点，而在大比例尺GIS中则作为一个建筑物描述。一般来说，总是把各种地理现象归为几种类型，如点、线、面。（1）呈点状分布的地理现象此分布的现象如城镇、乡村居民地、交通枢纽、车站、工厂、学校、医院、机关、山峰等等。如果我们从较小的空间尺度上来观察这些地理现象，或者说观察它们在实地上的真实状态，它们中的极大多数将可以用线状或面状特征来进一步描述。例如，作为一个点在小比例尺图上描述的一个城市，在大比例尺图上则表示了十分详细的城市道路分布状况，一个火车站描述了详细的路轨分布和站台管理设施大呢感；因此它们的空间位置数据将包括许多线状地物和面状地物。（2）呈线状分布的地理现象此分布现象如河流、海岸、铁路、公路、地下管网、行政边界等，它们也有单线、双线和网状之分。在实际地面上，其水面、路面都可能是狭长的或区域的面状。（3）呈面状分布的地理现象此分布现象如土壤、耕地、森林、草原、沙漠等等，它们具有大范围连续分布现象。有些面状分布现象有确切的边界，如建筑物、水塘等，有些现象它们的分布范围从宏观上观察好像具有一条确切的边界，但是在实地上并没有明显的边界，如土壤类型边界只能说是专家们研究的结果。4.栅格矢量化流程讲解4．1数字化主要原理和概念4.1.1栅格图像和栅格文件栅格图像被表示为二维像素矩阵，每个像素都有自身的颜色信息。而对于二进制栅格图像中的每个像素仅仅由俩个颜色组成—黑或白。这些像素就被叫做栅格像素。当输出栅格图像时，需要处理输出比例的概念。如果输出为1：1，即屏幕坐标系的一个像素对应着栅格图像的一个像素。如果要输出一个4：1的屏幕图像，那么就需要每16个屏幕像素对应1个像素的栅格图像。栅格图像的数据结构比较简单，但是它也存在很多缺点，因为栅格图像中所表示的信息都被看作为一系列的点集，而没有关于几何和对象大小的简单数据。而要直接操作图形对象就需要使用矢量图。4.1.2矢量图或矢量文件矢量形式的地图表示是以主要的图形对象为基础，这些对象包括：线、弧、圆和其它矢量实体。每个实体被它们内在的特征所表示。拿个例子来说明，移动地图上的一个圆，可以直接改变圆的中心坐标就可以，而改变它的半径将扩大这个对象。在改变地图比例时，矢量图形不会跟着发生改变和扭曲，隶属于实体的参数数值仅仅随着屏幕输出成比例地扩大和缩小。遥感图像处理和栅格矢量化培训教程Version:3.0Confidential艾森卫星导航系统（成都）有限公司,2002Page6of444.1.3矢量化的目的鉴于栅格图像和矢量地图之间的根本差别，在数字化栅格之前，一定要先熟悉矢量化的本质内涵。事实上，矢量化是栅格像素总体替代它们的几何对应物体—矢量实体。除了琐碎的栅格转换矢量过程外，矢量化能够解决其它的问题，在处理过程中，你能够：（1）使矢量对象数目最小化—属于不同图层的俩跟线应该在相互交叉后还保留为俩跟线，而不是相交于一点的四跟线。（2）恢复在扫描图纸或其它方面损失的和丢失的信息。（3）使栅格分层表示—例如，可以创建地形图层、铁路图层、地块边界图层和其它地理特征图层。（4）给地理特征输入属性—例如，电线的电压、管道半径地块面积等等。（5）创建信息拓扑模型。4.1.4数字化子系统本子系统是运行在Windows9x/NT下并被用于半自动化黑/白图像和彩色图像交互式矢量化软件。它是简单的和便利的工具，可以用来做以下的工作：（1）黑/白栅格图像矢量化。（2）任何彩色栅格图像矢量化。（3）真彩色栅格矢量化。（4）直接连接扫描仪对栅格图像进行矢量化。（5）栅格分片矢量化，其中拥有一些简单操作：旋转、合并、滤波、排列、剪切等等。（6）对栅格图像进行简单处理操作，包括：投影变换、放射变换和正方形转换。这些集成在一起的转换方法允许你纠正图像中的非线性拉伸。（7）自动跟踪矢量化。（8）设置任何类型的跟踪线，包括：实线、虚线、点线、断线、正交线等）。（9）创建复杂等级图层。（10）拓扑验证，可以对相交和自相交、悬挂和伪结点、未封闭多边形等情况进行检验。（11）数据输入验证。（12）半自动化的指定多段线的Z坐标数值。（13）创建点、线图层属性数据库结构。遥感图像处理和栅格矢量化培训教程Version:3.0Confidential艾森卫星导航系统（成都）有限公司,2002Page7of444．2软件界面主要功能数字化软件主窗体界面（1）—工作区窗体：这个部分用于栅格图像和矢量对象的输出和编辑。（2）—滚动条：光标放在滚动条上，可以使窗体高亮显示和移动。（3）—菜单条：列出了本软件所有的命令，只需要连接下拉菜单选择相应功能就可以。（4）—文件工具条：主要包括了新建工程、打开工程和保存工程的命令按钮。（5）—数字化工具条：包括了绝大部分的栅格矢量化工具命令按钮。（6）—浏览工具条：用于在数字化过程中，辅助数字化操作。（7）—当前图层工具条：用于显示当前正在编辑的图层。（8）—光标坐标状态条：显示光标所在位置处的坐标信息。（9）—显示比例状态条：显示当前地图主窗口内的地图比例范围。（10）—模式状态条：显示矢量化编辑方式的设置。4.1.5新建工程1．新建工程方式遥感图像处理和栅格矢量化培训教程Version:3.0Confidential艾森卫星导航系统（成都）有限公司,2002Page8of44图。新建工程对话框（1）以栅格底图创建工程创建以栅格图像为基础的工程，在新建工程时，要连接栅格底图所在的位置，设置工程名称。（2）以已有原型工程创建工程使用已经存在的工程作为模板，你可以创建与已经存在工程具有同样矢量区域扩展和矢量图层设置的新工程，这个新工程也随之继承了策略和其它用户定义的特征。（3）使用矫正数据表文件创建工程根据工作方式，一般选择第一种以栅格底图方式创建数字化工程文件。以下为选择以栅格底图作为创建工程文件后，需要设置的参数信息。a.设置栅格底图基本参数在如上图所示的界面内1所示，可以指定扫描栅格图像的分辨率（DPI）。如图上2所示，设置地图的比例。b．