arcgis数据栅格化_栅格数据配准的意义「建议收藏」

一、矢量数据和栅格数据

GIS 空间数据按照数据结构划分可分为矢量数据和栅格数据。

矢量数据：用欧氏空间的点、线、面等几何元素来表达空间实体的几何特征的数据（如 ESRI的 Shapefile 文件）；
栅格数据：将空间分割成有规则的网格（栅格单元），在各个网格上给出相应的属性值来表达地理空间实体的一种数据组织形式。我们常见的栅格数据格式包括：tif、img、jpg、png、bmp 等格式。

二、栅格数据集、栅格目录、镶嵌数据集

栅格数据集RasterDataset：是ArcGIS对栅格数据模型的抽象，任何一种物理栅格文件（如ErdasImagine文件、ArcGISAsciiGrid文件，Tiff文件等）经过ArcGIS的栅格数据模型抽象在内存中都是以RasterDataset形式存在的。

RasterDatset一般由至少一个波段的RasterBand组成，如简单的灰度图像就是由一个波段的数据组成，普通的彩色合成影像就由三个或者三个以上波段组成，其中多光谱由多个波段组成。由于计算机显示器一般提供三个通道的显示信道，分别为R(红)、G(绿)、B(蓝)，因此即使我们手头有一个多波段的影像数据，我们也只能同时显示其三个波段数据，如对于TM影像的5、4、3波段分别用红、绿、蓝进行显示。

我们也可以这么理解栅格数据模型，RasterDatset由多个波段组成，我们把波段理解为“层”的概念，那么这样每个RasterDatset就是由多个“层”叠加组合而成，每个层又是由具有行列属性的二维数组组成，为了将内部实现抽象起来，ArcGIS利用RasterBand类包装了这个二维数组，并且其提供了各种方法操作其内部二维数组。一般存储地理背景数据，其要求是数据不经常变化(如经常更新背景数据就不适合利用RasterDataset进行存储)。

栅格目录RasterCatalog：可以简单的理解为一种普通表格数据模型，“栅格目录”中的每条记录就是由“栅格数据集”和描述该“栅格数据集”的多种元数据信息组成。通过这种定义我们可以看出对于构建一个基础数据库，利用“栅格目录”管理分幅影像数据具有很大的优势，因为分幅影像数据经常具有很多元数据属性。“栅格目录”管理也为我们开发基础数据系统提供了很方便的入口。一般用于管理具有属性信息的影像数据，如分幅数据或者同一地区多期数据，需要注意的是，同一个“栅格目录”必须具有相同的空间参考。

镶嵌数据集：用于存储、管理、查看和查询各种大小的栅格和影像数据集。镶嵌数据集是地理数据库中的数据模型，用于管理一组以目录形式存储并以镶嵌影像方式查看的栅格数据集（影像）。镶嵌数据集具有高级栅格查询功能和处理函数，还可用作提供影像服务的源。

三、加载栅格数据和构建金字塔

加载栅格数据：

加载栅格数据和加载矢量数据一样，点击标准工具条上的添加数据按钮选择栅格数据集。一般栅格数据集为多波段数据，可选择单波段数据加载，也可选择多波段数据加载。

构建金字塔：

若第一次加入或者之前没有构建金字塔，加载时会提示构建金字塔。每个栅格数据集只需构建一次金字塔，之后每次查看栅格数据集时都会访问这些金字塔。构建金字塔用于加快栅格数据的操作速度，构建金字塔后栅格数据集文件会增大，并增加金字塔文件(.ovr)和分辨率降低数据集(.rrd)。栅格数据集越大，创建金字塔集所花费的时间就越长。但是，这也就意味着可以为将来节省更多的时间。

金字塔通过仅检索使用指定分辨率（取决于显示要求）的数据，可以加快栅格数据的显示速度。利用金字塔，可在绘制整个数据集时快速显示较低分辨率的数据副本。而随着放大操作的进行，各个更精细的分辨率等级将逐渐得到绘制但性能将保持不变，因为您在连续绘制更小的各个区域。数据库服务器会根据用户的显示比例自动选择最适合的金字塔等级。如果不使用金字塔(pyramid)，则必须从磁盘中读取整个数据集，然后将其重采样为更小的大小，这便称为“显示重采样”，发生在刷新ArcGIS显示内容时。

四、栅格地理配准

地理配准是指使用地图坐标为地图要素指定空间位置。一般通过扫描地图、收集航空像片和卫星影像等方法获取栅格数据通常不包含空间信息，需要通过地理配准来定义投影信息。地理配准通过地理配准工具条来完成。

在开始配准前，应先设定文档的坐标系：视图→数据框属性。

地理配准通过控制点的赋值，增加投影信息；增加控制点通过地理配准工具条的“添加控制点” 按钮，可以使用输入坐标值完成（如地形图）或者直接点击选取点完成。

控制点的添加要均匀分布，减少变形。
地形图一般配置 4-7 个控制点。

1、输入控制点

步骤：

使用前应先去掉”自动校正”选项，减少误差；
点击添加控制点，控制点一般选择地形图的四角的公里网格交点，此时选择左上角公里网格交点；
选择输入X和Y并输入正确的坐标点，确定即添加一个控制点。
控制点添加完成后可点击查看链接表按钮查看。

“链接表”按钮：

链接表可以查看和修改添加的控制点，控制点添加完成后，点击变换下拉框选择正确的变换方式，并查看残差，当残差一般大于1时表示此控制点误差较大，删除后重新添加。

当控制点小于4个时，无法产生残差；
当控制点小于6个时，使用一阶多项式；
当控制点大于6个时，可采用二阶多项式变换。

“链接表”按钮中的变换栅格：

如果已创建足够的连接，可对栅格数据集进行永久性的变换（或扭曲），以与目标数据的地图坐标相一致。可选择使用多项式变换、样条函数变换、纠正变换、投影变换来为栅格中的每个像元确定正确的地图坐标位置。

多项式变换使用最小二乘拟合(LSF)算法和控制点构建的多项式。它在全局精度方面得到优化，但并不保证局部精度。多项式变换会用到两个公式：一个用于为输入的(x,y)位置计算输出的x坐标，另一个用于为输入的(x,y)位置计算y坐标。最小二乘拟合算法的目标是获得可适用于所有点的通用公式，这通常以控制点的位置发生轻微移动为代价。此方法所需的非相关控制点数量必须为：零阶平移1个，一阶仿射变换3个，二阶变换6个和三阶变换10个。较低阶多项式容易出现随机型误差，而较高阶多项式容易出现外推误差。变换的阶次越高，可校正的畸变就越复杂。不过，极少会需要三阶以上的变换。高阶变换需要更多的链接，因此处理时间将逐渐增多。一般来说，如果栅格数据集需要进行拉伸、缩放和旋转，请使用一阶变换。而如果必须弯曲栅格数据集，请使用二阶或三阶变换。

零阶多项式用于平移数据。当数据已进行地理配准但通过微小的平移可以更好的排列数据时，通常使用该多项式。执行零阶多项式平移只需要一个连接线。最佳方法可能是创建一些链接，然后选择看似最准确链接。
一阶（或仿射）变换用来平移、缩放和旋转栅格数据集。这通常会在栅格数据集上得到直线，这些直线在扭曲的栅格数据集中映射为直线。因此，栅格数据集上的正方形和矩形通常会变为具有任意比例和角度方向的平行四边形；通过使用最少三个链接，采用一阶变换的数学方程可将每个栅格点准确映射至目标位置。任意三个以上的链接会都产生误差或残差，它们会遍布在所有的链接上。不过，应该添加三个以上的链接，因为如果某一个链接的定位出现错误，就会对变换造成更大的影响。所以，即使在创建更多链接时会产生更多的数学变换误差，变换的总体精度还是会提高。

“地理配准”下拉框的更新地理配准or校正：

查看链接表确定无误后点击更新显示预览，并通过下拉框下的更新地理配准或校正完成栅格数据的投影。