《地理信息系统应用》-地图数据的几何校正和配准课件.ppt

1、单元单元10 地图数据的几地图数据的几何校正和配准何校正和配准负责院校:内蒙古建筑职业技术学院地理信息系统课程资源库单元1 0 地图数据的几何校正和配为何实施几何校正和配准为何实施几何校正和配准几何校正和配准的基本概念几何校正和配准的基本概念几何校正和配准实施的具体步骤几何校正和配准实施的具体步骤思思 考考 题题课 程 大 纲为何实施几何校正和配准几何校正和配准的基本概念为何要实施几何校正和配准？为何要实施几何校正和配准？地图数据是地图数据是GIS的主要数据来源，的主要数据来源，对纸质地图进行对纸质地图进行扫描矢量化是空扫描矢量化是空间数据获取广泛间数据获取广泛采用的手段。采用的手段。1受地图

2、介质及存受地图介质及存放条件的影响，放条件的影响，造成纸质地图的造成纸质地图的不均匀伸缩变形。不均匀伸缩变形。导致矢量化坐标导致矢量化坐标与实际地图坐标与实际地图坐标的不一致的不一致。2为了获得与实际为了获得与实际地图坐标系一致地图坐标系一致的空间数据，必的空间数据，必须采取一定的方须采取一定的方法最大程度地降法最大程度地降低地图变形误差。低地图变形误差。3为何要实施几何校正和配准？地图数据是G I S 的主要数据来源，对“对纸质地图进行扫描矢量化信息提取对纸质地图进行扫描矢量化信息提取 “的步骤有哪些的步骤有哪些？为何实施几何校正和配准？为何实施几何校正和配准？提问提问：“对纸质地图进行扫描

3、矢量化信息提取“的步骤有哪些？为何实施原原图图用用扫扫描描仪仪原原图图扫扫描描图图像像校校正正拼拼接接子子图图块块读读图图分分层层装装入入光光栅栅数数据据设置当前层和缺省参数设置当前层和缺省参数设置矢量化参数设置矢量化参数交交互互矢矢量量化化矢矢量量图图合合成成保保存存文文件件先将扫描图进行校正，然后先将扫描图进行校正，然后矢量化。矢量化。（或者（或者 先矢量化，然后对矢量图形数据先矢量化，然后对矢量图形数据进行校正。见视频进行校正。见视频2）地图数据的几何校正是极为地图数据的几何校正是极为重要的数据处理工作！重要的数据处理工作！几何校正在扫描矢量化中的意义原图用扫描仪原图扫描图像校正拼接几何

4、校正和配准的基本概念几何校正和配准的基本概念基本原理：基本原理：几何校正几何校正：通过一种数学变换方法，消除或改正图像几何误差并生成一幅符合实际地图坐标系的新的图像的过程。借助一组地面控制点，计算校正模型中的未知参数。根据校正模型对原始图像进行几何校正。配准配准：用同一区域里的基准数据（图像）对另一种数据（图像）的校准，以使两种数据（图像）中的同名像元在位置上和方位上完全叠合的操作。几何校正和配准的原理是一样的。几何校正和配准的原理是一样的。几何校正和配准的基本概念基本原理：几何校正：通过一种数学变几何校正和配准几何校正和配准实施步骤实施步骤精精度度分分析析数数据据准准备备选选择择校校正正方方

5、法法选选取取控控制制点点几几何何校校正正并并重重采采样样几何校正和配准实施步骤精度分析数据准备选择校正方法 选取数据准备数据准备参照数据文件的准备：参照数据文件的准备：1按要求在投影变换子系统中生成标准图框文件。（或者是标准的地面控制点，和含有地面控制点的畸变图像数据。）原始畸变图像数据文件的准备：原始畸变图像数据文件的准备：1.就是需要进行几何校正的图像文件。就是需要进行几何校正的图像文件。包括：参照数据文件和原始畸变图像数据文件的准备。包括：参照数据文件和原始畸变图像数据文件的准备。数据准备参照数据文件的准备：包括：参照数据文件和原始畸变图像选取控制点选取控制点 采集控制点，即先在原始畸变

6、图像中采集实际值，再在参照文件中采集理论值。控制点一般选择：方里网的十字交叉点中心，其对应的理论值可以在地图中查到。控制点应当均匀地分布在整幅图像内，且要具有一定的数量保证。控制点的数量、分布和精度直接影响几何校正的效果。选取控制点 采集控制点，即先在原始畸变图像中采集实际值选择校正方法选择校正方法 几何校正的模型采用多项式拟合法。不同阶的多项式几何校正变换最少控制点数在理论上为:一阶多项式几何校正(理论最小值)：3个控制点；二阶多项式几何校正(理论最小值)：6个控制点；三阶多项式几何校正(理论最小值)：10个控制点；四阶多项式几何校正(理论最小值)：15个控制点；五阶多项式几何校正(理论最小

7、值)：21个控制点；为了保证较高的校正精度，实际选择的控制点至少为理论数的3倍。就是选择合适的坐标变换函数（数学校正模型），建立畸变图像坐标与其参考坐标之间的关系式。选择校正方法 几何校正的模型采用多项式拟合法。几何校正并重采样几何校正并重采样 经过对地图数据进行重采样，生成一幅新的地图。经过对地图数据进行重采样，生成一幅新的地图。重采样方式：重采样的方法，包括最邻近法，双线性法，双重采样方式：重采样的方法，包括最邻近法，双线性法，双立方法。立方法。几何校正并重采样 经过对地图数据进行重采样，生成一幅新优点：输出图像仍然保持原来的像元值，简单，处理速度快。优点：输出图像仍然保持原来的像元值，简

8、单，处理速度快。重采样方法的选择重采样方法的选择最邻近法最邻近法最邻近法:是将最邻近的像元值赋予新像元。缺点：此方法最大可以产生半个像元的位置偏移，可能造成输缺点：此方法最大可以产生半个像元的位置偏移，可能造成输出图像中某些地物的不连贯。出图像中某些地物的不连贯。优点：输出图像仍然保持原来的像元值，简单，处理速度快。重采样定义：定义：使用邻近4个点的像元值，按照其距内插点的距离赋予不同的权重，进行线性内插。缺点：破坏了原来的像元值。缺点：破坏了原来的像元值。重采样方法的选择重采样方法的选择双线性法双线性法优点：该方法具有平均化的滤波效果，边缘受到平滑作用，而产生优点：该方法具有平均化的滤波效果

9、，边缘受到平滑作用，而产生一个比较连贯的输出图像。一个比较连贯的输出图像。定义：使用邻近4 个点的像元值，按照其距内插点的距离赋予不同的精度分析 如果控制点对选择不精确、控制点对数目过少、控制点对分布不合理以及选择的畸变数学模型不能很好地反映几何畸变过程，都会造成几何校正精度的下降。因此，必须通过精度分析，找出精度下降的原因，并针对问题进行改正，然后返回去再进行几何校正，重复这个过程直到满足精度要求为止。精度分析 如果控制点对选择不精确、控制点对数目过少在在MapGIS软件中的具体操作软件中的具体操作 在工作中，常见的地图数据分为两类：标准分在工作中，常见的地图数据分为两类：标准分幅的地图和非

10、标准分幅的地图。幅的地图和非标准分幅的地图。重点介绍标准分幅地图的校正。重点介绍标准分幅地图的校正。在Ma p G I S 软件中的具体操作 在工作中，常见的地图数标准分幅地图的校正标准分幅地图的校正 第一步：第一步：a.在“实用服务”模块下的“投影变换”子系统下，“系列标准图框”菜单下的“根据图幅号生成图框”，在弹出的对话框中输入图像的图幅号，然后确定。b.在弹出的对话框中定义投影参数，设置网格间距，确定后，弹出图框参数输入对话框，设置如下图。标准分幅地图的校正 第一步：b.在弹出的对话框中标准分幅地图的校正标准分幅地图的校正标准分幅地图的校正标准分幅地图的校正标准分幅地图的校正 第二步：第

11、二步：在“P 投影变换”菜单下用“P 进行投影变换”对新生成的图框文件进行投影变换，得到1:1 的图框。标准分幅地图的校正 第二步：标准分幅地图的校正标准分幅地图的校正 第三步：第三步：“镶嵌融合”菜单下“打开参照文件”“参照线文件”（上一步生成的图框），最后两点选中控制点信息控制点浏览（目的是将控制点信息显示）,然后点击删除所有控制点（目的是删除自动生成的四个角坐标）。标准分幅地图的校正 第三步：标准分幅地图的校正标准分幅地图的校正第四步：第四步：“镶嵌融合”菜单下“添加控制点”，分别在影像和方里网内选中对应的十字交叉点中心并点击，按空格键，得到精度准确的控制点。标准分幅地图的校正第四步：标准分幅地图的校正标准分幅地图的校正第五步：第五步：a.在“镶嵌融合”菜单下点击“校正参数”，选择校正模型。b.选完控制点后，（残差在要求内），在“镶嵌融合”菜单下点击“校正预览”，如果校正精度符合要求，则可输出，点击“影像校正”，确定输出路径和文件名，选择重采样的方法，OK！标准分幅地图的校正第五步：b.选完控制点后，（残差在要求内）思考题思考题1.1.为什么要对地图进行几何校正和配准？为什么要对地图进行几何校正和配准？2.2.什么是几何校正？什么是几何校正？3.3.地图几何校正的方法步骤有哪些？地图几何校正的方法步骤有哪些？思考题1.为什么要对地图进行几何校正和配准？