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1、ArcGIS软件操作与使用,应用基础,主讲：刘利东,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,主要内容小结,1、空间数据可视化与空间查询 2、空间数据预处理-投影变换 3、影像配准 4、矢量数据空间校准,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,空间数据可视化与空间查询,1、空间数据可视化 打开图层 显示图层 设置符号（形状、尺寸、图案） 设置颜色 图形显示 设置标注字段 制图,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,空间数据可视化与空间查询,2、空间数据可视化一般过程,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,空间数据可视化与
2、空间查询,3、空间查询 矢量数据查询 属性查图 （1）Find模糊查询 （2）打开属性表直接查询 （3）构建查询逻辑表达式 图查属性 （1）Identify点击查询 （2）选择查询 （3）空间图形要素查询 空间关系联合查询,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,空间关系联合查询 要素间的关系 （相邻关系）Proximity （包容关系）Containment （叠加关系）Overlap,空间数据可视化与空间查询,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,图层间要素素空间关系分析 Line-on-polygon selection (containment)
3、Polygon-on-line selection (overlap) Point-in-polygon selection (containment) Polygon-on-point selection (overlap) Polygon-on-polygon selection (overlap),空间数据可视化与空间查询,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,定义 目标层: 从其中查询满足条件的要素 选择层: 比较此图层中要素与目标层中的关系,我想从 中选择符合条件与中的要素符合 的要素,空间数据可视化与空间查询,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用
4、基础,空间关系,空间数据可视化与空间查询,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,实例操作 求相交与包含的要素 求临近一定距离内的要素 求完全包含的要素,我想从 中选择符合条件与中的要素符合 的要素,空间数据可视化与空间查询,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,地理坐标系（Geogrpahic Coordinate System） 地理坐标系使用基于经纬度坐标的坐标系统描述地球上某一
5、点所处的位置。某一个地理坐标系是基于一个基准面来定义的。,空间数据预处理-投影变换,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面 在ArcGIS中基于这三个椭球，建立了我国常用的三个基准面和地理坐标系： GCS_WGS1984(基于WGS84 基准面) GCS_BEIJING1954(基于北京1954基准面) GCS_XIAN1980(基于西安1980基准面),空间数据预处理-投影变换,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,地理坐标系不是平面直角坐标系,2018/12/6,Arc
6、GIS软件操作与使用之应用基础,投影坐标系（Projected Coordinate Systems）,投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。 投影坐标系由 以下参数确定 地理坐标系（由基准面确定，比如：北京54、西安80、WGS84） 投影方法（比如高斯克吕格、Lambert投影、Mercator投影）,空间数据预处理-投影变换,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,在ArcGIS中提供了几十种常用的投影方法 北京1954投影坐标系和西安1980坐标系都是应用高斯克吕格投影，只是
7、基准面、椭球、大地原点不同。,空间数据预处理-投影变换,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,我国所使用的地图投影：,我国的基本比例尺地形图(1:5千，1:1万，1:2.5万，1:5万，1:10万，1:25万，1:50万，1:100万)中， 大于等于50万的均采用高斯-克吕格投影(Gauss-Kruger)，又叫横轴墨卡托投影(Transverse Mercator)； 小于50万的地形图采用正轴等角割圆锥投影，又叫兰勃特投影(Lambert Conformal Conic)； 海上小于50万的地形图多用正轴等角圆柱
8、投影，又叫墨卡托投影(Mercator) 我国的GIS系统中应该采用与我国基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统。,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,通过ArcToolbox中数据管理工具中“投影及变换”工具定义及进行投影变换。 可以实现地理坐标系与投影坐标系的变换、地理坐标系间的转换（北京54WGS84，北京54西安80） 目前还不支持 WGS84-北京54和西安80的变换,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,地理变换,地理变换是一种在地理坐标系（基准面）间转换数据的方法，当将矢量数据从一个坐标系统变换到另一个坐标系统下时，如果矢量数据的变换涉及
9、基准面的改变时，需要通过地理变换来实现地理变换或基准面平移 在ArcGIS中预定义了我国常用的北京1954、西安1980基准面和WGS 1984基准面。,空间数据预处理-投影变换,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,三参数方法,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,七参数法：,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,投影变换,当系统所使用的数据是来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的地理数据转换成另一种投影的地理数据，这就需要进行地图投影变换。 地图投影变换的实质是建立两平面场之间点的一一对应关系。假定原图点的 坐标为 x , y
10、 (称为旧坐标)，新图点的坐标为 X，Y(称为新坐标)，则由旧坐标变 换为新坐标的基本方程式为：,空间数据预处理-投影变换,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,仿射变换（AFFINE） 投影变换(PROJECTIVE) 相似变换（SIMILARITY ）,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,影像配准,栅格数据通常是通过扫描纸质地图或采集航空及卫星照片获得 。 通过扫描获取的影像不包含定义其地理空间位置所需的信息。而航空及卫星照片所使用的坐标系统是相对于通用GIS平台软件所使用的坐标系统是独立的。 为了能够将这些影像数据与其它的数据集成，以便进行分析，
11、 就必须对其进行处理：用户需要事先将这些数据校准（配准）到一个指定的地图坐标系,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,扫描地图的误差来源,GIS中数据的来源主要是对地图图纸的数字化,扫描数字化过程中引起的误差主要决定于 要素对象 软件处理技术 扫描仪,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,扫描要素对象 要素本身的宽度、复杂程度、粘连以及图面的整洁和清晰程度都对扫描数字化误差有一定的影响。例如,线条的粘连,结合处易出现较大的误差;线条发虚,会得到多个实体;图面不整洁引入了噪声,易引起软件误判;线条不光滑,易出现毛刺等。,2018/12/6,ArcGIS软件
12、操作与使用之应用基础,软件处理技术 在扫描数字化过程中,三个主要参数:分辨率、门槛值(灰度值或对比度值)和滤波值的确定将对扫描图的质量产生重大的影响;而图像处理、几何校正和矢量化等后处理技术,其功能的强弱、模型的优化将直接影响扫描数字化的精度。如采用合适的校正模型(仿射变换、双线形变换、多项式变换等)、定向点的自动对中、采样点的自动对中等,将有效的提高扫描数字化的精度。,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,扫描仪 在扫描过程中,由于使用CCD扫描仪,会引入一些误差。主要包含有:扫描仪的分辨率;光学误差;电信号传输过程中造成的辐射误差;沿导轨扫描过程中,由于机械运动、速度不
13、均或其它原因所造成的直线性误差;线阵方向与扫描方向不垂直所引起的CCD线阵的直线性误差;外界因素影响产生的误差;随机性误差等等。,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,所有以上这些扫描的误差引起的几何变形,可看成平移、旋转、缩放、仿射、弯曲以及各种更高变形的综合作用结果。在实际操作过程中,很难对这些误差一一进行变形改正,只能综合考虑它们的影响,综合校正。,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,输入到计算机中的图形，实际上都是通过其位置坐标(x,y)来表示，因此校正过程实质上是找一种数学关系(或函数关系)，描述变换前图形坐标(x,y)与变换后图形坐标(x,
14、y)之间的换算，其数学关系一般描述为 x=f1(x,y) y=f2(x,y),2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,多项式变换(Polynomial),这个数学关系常表示为二元多项式一次、二次或三次及更高次表达式. 其中A、B代表二次以上高次项之和。上式是高次变换方程，符合上式的变换称为高次变换。在进行高次变换时，需要有6对以上控制点的坐标和理论值，才能求出待定系数。,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,当不考虑高次变换方程中的A和B时，则变成二次变换方程，称为二次变换。二次变换适用于原图有非线性变形的情况，至少需要5对控制点的坐标及其理论值，才能求出
15、待定系数。,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,仿射变换（1次多项式）,仿射变换是使用最多的一种几何纠正方式，只考虑到x和y方向上的变形，仿射变换的特性是： 直线变换后仍为直线； 平行线变换后仍为平行线； 不同方向上的长度比发生变化。,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,对于仿射变换，只需知道不在同一直线上的三对控制点的坐标及其理论值，就可求得待定系数。但在实际使用时，往往利用4个以上的点进行纠正，利用最小二乘法处理，以提高变换的精度。,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,名词：Georeference,地理配准：是为了使得影像
16、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。,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,将扫描地图配准到坐标系下,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,影像配准的步骤 （RegisterRectify）,校准栅格数据 （选择控制点） 坐标变换 （求解二元多项式n次方程） 检查均方差（计算控制点误差） 重采样矫正（Rectify）：生成新的影像文件 （三种重采样算法）,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,2018/12/6,ArcGIS软件操作与使用之应用基础,校准栅格数据,通常,你会将栅格数据校准到已经存在具有坐标信息的空间数据 （矢量数据） 。首先假定矢量化数据中的一些空间要素 (目标数据)也同时存在于要进行配准的栅格图像上 比如： 街道、建筑物、河流. 地理配准的基本过程是在栅格图像中选取一定数据的控制点，将它们的坐标指定为矢量数据中对应点的坐标（在空间数据中，这些点的坐标是已知的，坐标系统为地图坐标系）,2018/12/6,A
