《地理信息系統應用》-地圖數據的幾何校正和配準課件

1、地理信息系統課程資源庫單元10 地圖數據的幾何校正和配準聯合全國28家校企單位共同建設負責院校: 內蒙古建筑職業(yè)技術學院地理信息系統課程資源庫單元10 地圖數據的幾何校正和配課 程 大 綱為何實施幾何校正和配準幾何校正和配準的基本概念幾何校正和配準實施的具體步驟思 考 題課 程 大 綱為何實施幾何校正和配準幾何校正和配準的基本概念為何要實施幾何校正和配準？地圖數據是GIS的主要數據來源，對紙質地圖進行掃描矢量化是空間數據獲取廣泛采用的手段。1受地圖介質及存放條件的影響，造成紙質地圖的不均勻伸縮變形。導致矢量化坐標與實際地圖坐標的不一致。2為了獲得與實際地圖坐標系一致的空間數據，必須采取一定的方

2、法最大程度地降低地圖變形誤差。3為何要實施幾何校正和配準？地圖數據是GIS的主要數據來源，對“對紙質地圖進行掃描矢量化信息提取 “的步驟有哪些？為何實施幾何校正和配準？提問：“對紙質地圖進行掃描矢量化信息提取 “的步驟有哪些？為何實施幾何校正在掃描矢量化中的意義原圖用掃描儀原圖掃描圖像校正拼接子圖塊讀圖分層裝入光柵數據設置當前層和缺省參數設置矢量化參數交互矢量化矢量圖合成保存文件先將掃描圖進行校正，然后矢量化。（或者 先矢量化，然后對矢量圖形數據進行校正。見視頻2）地圖數據的幾何校正是極為重要的數據處理工作！幾何校正在掃描矢量化中的意義原圖用掃描儀原圖掃描圖像校正拼接幾何校正和配準的基本概念基

3、本原理：幾何校正：通過一種數學變換方法，消除或改正圖像幾何誤差并生成一幅符合實際地圖坐標系的新的圖像的過程。借助一組地面控制點，計算校正模型中的未知參數。根據校正模型對原始圖像進行幾何校正。 配準：用同一區(qū)域里的基準數據（圖像）對另一種數據（圖像）的校準，以使兩種數據（圖像）中的同名像元在位置上和方位上完全疊合的操作。幾何校正和配準的原理是一樣的。幾何校正和配準的基本概念基本原理：幾何校正：通過一種數學變幾何校正和配準實施步驟精度分析數據準備選擇校正方法 選取控制點幾何校正并重采樣 幾何校正和配準實施步驟精度分析數據準備選擇校正方法 選取數據準備參照數據文件的準備： 1按要求在投影變換子系統中

4、生成標準圖框文件。（或者是標準的地面控制點，和含有地面控制點的畸變圖像數據。）原始畸變圖像數據文件的準備： 1.就是需要進行幾何校正的圖像文件。包括：參照數據文件和原始畸變圖像數據文件的準備。數據準備參照數據文件的準備：包括：參照數據文件和原始畸變圖像選取控制點 采集控制點，即先在原始畸變圖像中采集實際值，再在參照文件中采集理論值。 控制點一般選擇：方里網的十字交叉點中心，其對應的理論值可以在地圖中查到。 控制點應當均勻地分布在整幅圖像內，且要具有一定的數量保證。控制點的數量、分布和精度直接影響幾何校正的效果。選取控制點 采集控制點，即先在原始畸變圖像中采集實際值選擇校正方法 幾何校正的模型采

5、用多項式擬合法。 不同階的多項式幾何校正變換最少控制點數在理論上為:一階多項式幾何校正(理論最小值)：3個控制點；二階多項式幾何校正(理論最小值)：6個控制點；三階多項式幾何校正(理論最小值)：10個控制點；四階多項式幾何校正(理論最小值)：15個控制點；五階多項式幾何校正(理論最小值)：21個控制點； 為了保證較高的校正精度，實際選擇的控制點至少為理論數的3倍。 就是選擇合適的坐標變換函數（數學校正模型） ，建立畸變圖像坐標與其參考坐標之間的關系式。選擇校正方法 幾何校正的模型采用多項式擬合法。 幾何校正并重采樣 經過對地圖數據進行重采樣，生成一幅新的地圖。 重采樣方式：重采樣的方法，包括最

6、鄰近法，雙線性法，雙立方法。幾何校正并重采樣 經過對地圖數據進行重采樣，生成一幅新優(yōu)點：輸出圖像仍然保持原來的像元值，簡單，處理速度快。重采樣方法的選擇最鄰近法最鄰近法:是將最鄰近的像元值賦予新像元。缺點：此方法最大可以產生半個像元的位置偏移，可能造成輸出圖像中某些地物的不連貫。優(yōu)點：輸出圖像仍然保持原來的像元值，簡單，處理速度快。重采樣定義：使用鄰近4個點的像元值，按照其距內插點的距離賦予不同的權重，進行線性內插。缺點：破壞了原來的像元值。重采樣方法的選擇雙線性法優(yōu)點：該方法具有平均化的濾波效果，邊緣受到平滑作用，而產生一個比較連貫的輸出圖像。定義：使用鄰近4個點的像元值，按照其距內插點的距

7、離賦予不同的精度分析 如果控制點對選擇不精確、控制點對數目過少、控制點對分布不合理以及選擇的畸變數學模型不能很好地反映幾何畸變過程，都會造成幾何校正精度的下降。 因此，必須通過精度分析，找出精度下降的原因，并針對問題進行改正，然后返回去再進行幾何校正，重復這個過程直到滿足精度要求為止。精度分析 如果控制點對選擇不精確、控制點對數目過少在MapGIS軟件中的具體操作 在工作中，常見的地圖數據分為兩類：標準分幅的地圖和非標準分幅的地圖。 重點介紹標準分幅地圖的校正。在MapGIS軟件中的具體操作 在工作中，常見的地圖數標準分幅地圖的校正 第一步： a. 在“實用服務”模塊下的“投影變換”子系統下，

8、“系列標準圖框”菜單下的“根據圖幅號生成圖框”，在彈出的對話框中輸入圖像的圖幅號，然后確定。 b.在彈出的對話框中定義投影參數，設置網格間距，確定后，彈出圖框參數輸入對話框，設置如下圖。標準分幅地圖的校正 第一步： b.在彈出的對話框中標準分幅地圖的校正標準分幅地圖的校正標準分幅地圖的校正 第二步： 在“P 投影變換”菜單下用“P 進行投影變換”對新生成的圖框文件進行投影變換，得到1:1 的圖框。標準分幅地圖的校正 第二步：標準分幅地圖的校正 第三步： “鑲嵌融合” 菜單下“打開參照文件”“參照線文件”（上一步生成的圖框），最后兩點選中控制點信息控制點瀏覽（目的是將控制點信息顯示）,然后點擊刪除所有控制點（目的是刪除自動生成的四個角坐標）。標準分幅地圖的校正 第三步：標準分幅地圖的校正第四步： “鑲嵌融合”菜單下“添加控制點”，分別在影像和方里網內選中對應的十字交叉點中心并點擊，按空格鍵，得到精度準確的控制點。標準分幅地圖的校正第四步： 標準分幅地圖的校正第五步： a. 在“鑲嵌融合”菜單下點擊“校正參數”，選擇校正模型。b.選完控制點后，（殘差在要求內），在“鑲嵌融合”菜單下點擊 “校正預覽”，如果校正精度符合要求，則可