第四章空間數據的轉換與處理

1、為什么要進行空間數據的轉換與處理？為什么要進行空間數據的轉換與處理？為什么進行投影？為什么進行投影？u 1、地圖地圖 地圖是按一定的法則，以二維形式在平面上表示地理空間中的要素信息地圖是按一定的法則，以二維形式在平面上表示地理空間中的要素信息的圖形或圖像，包括位置及其上的特征的圖形或圖像，包括位置及其上的特征。地圖具有嚴格的數學基礎、符號地圖具有嚴格的數學基礎、符號系統(tǒng)、文字注記等系統(tǒng)、文字注記等 由于地圖本身的尺寸與其描述的地理空間范圍之間是不同由于地圖本身的尺寸與其描述的地理空間范圍之間是不同的，因此，通常說地圖具有某種的，因此，通常說地圖具有某種比例尺比例尺。所謂地圖比例尺，指。所謂地圖

2、比例尺，指的是地圖上的距離與地面上相應距離之比。的是地圖上的距離與地面上相應距離之比。 比例尺分類比例尺分類 大比例尺：大于和等于大比例尺：大于和等于1 1：1010萬的地圖萬的地圖 中比例尺：大于中比例尺：大于1 1：100100萬和小于萬和小于1 1：1010萬的地圖萬的地圖 小比例尺：小比例尺： 1 1：100100萬和更小比例的地圖萬和更小比例的地圖 地球橢面是曲面，但地圖是平面，因此需要用一定的數地球橢面是曲面，但地圖是平面，因此需要用一定的數學方法把大地坐標系轉化為某投影面上的平面直角坐標系。學方法把大地坐標系轉化為某投影面上的平面直角坐標系。GISGIS用各種平面坐標系統(tǒng)去描繪地

3、球，而每種平面坐標均基于用各種平面坐標系統(tǒng)去描繪地球，而每種平面坐標均基于特殊的地圖投影。特殊的地圖投影。 雖然由于地球表面形態(tài)發(fā)生了變化，但在一定的空間范圍雖然由于地球表面形態(tài)發(fā)生了變化，但在一定的空間范圍內卻提供了很好的近似，可以幫助人們對地理空間建立一個內卻提供了很好的近似，可以幫助人們對地理空間建立一個良好的視覺感，進行各種量算以及進一步的空間數據處理和良好的視覺感，進行各種量算以及進一步的空間數據處理和分析。分析。u 2、投影概念 投影指的是在兩個點集之間建立一一映射關系。因為地球是投影指的是在兩個點集之間建立一一映射關系。因為地球是一個不規(guī)則的球體，將地球表面的地理坐標轉換為平面坐

4、標的一個不規(guī)則的球體，將地球表面的地理坐標轉換為平面坐標的過程稱為過程稱為地圖投影地圖投影?？臻g信息系統(tǒng)不能僅依靠地理坐標，必須。空間信息系統(tǒng)不能僅依靠地理坐標，必須要有平面坐標，地圖投影對空間信息系統(tǒng)來說是不可缺少的。要有平面坐標，地圖投影對空間信息系統(tǒng)來說是不可缺少的。地圖投影的使用保證了空間信息從地理坐標變換為平面坐標后地圖投影的使用保證了空間信息從地理坐標變換為平面坐標后能夠保持在地域上的聯系和完整性。能夠保持在地域上的聯系和完整性。 地圖投影之后的結果記錄是以地圖作為保存形式的。地圖投影之后的結果記錄是以地圖作為保存形式的。 投影原理：設想的地球是透明體，在球心有設想的地球是透明體，

5、在球心有一點光源一點光源S S（投影中心），向四周輻射投影射線，（投影中心），向四周輻射投影射線，通過球表面（各點通過球表面（各點A A、B B、C C、D D）射到可展面）射到可展面（投影面）上，得到投影點（投影面）上，得到投影點a a、b b、c c，然后再，然后再將投影面展開鋪平，又將其比例尺縮小到可見程將投影面展開鋪平，又將其比例尺縮小到可見程度，從而制成地圖。度，從而制成地圖。 用地圖投影的方法將球面展開為平面，雖然用地圖投影的方法將球面展開為平面，雖然可以保持地域上的聯系和完整性，但它們與球可以保持地域上的聯系和完整性，但它們與球面上的經緯度網線形狀并不一致。即投影后，面上的經緯度

6、網線形狀并不一致。即投影后，地圖上的經緯度網線發(fā)生了變形，同樣根據地地圖上的經緯度網線發(fā)生了變形，同樣根據地理坐標展繪在地圖上的各種要素，也必然隨著理坐標展繪在地圖上的各種要素，也必然隨著變形。變形。這種變形使得地理要素的幾何特性受到破壞：這種變形使得地理要素的幾何特性受到破壞：q 長度變形：地球儀上，緯線長度不等；同一緯長度變形：地球儀上，緯線長度不等；同一緯線上，經差相同，緯線長度相同；同一經線上，線上，經差相同，緯線長度相同；同一經線上，緯差相同而經線長度不同；所有經線長度相等。緯差相同而經線長度不同；所有經線長度相等。q 面積變形：地球儀上，同一緯度帶內，經差相面積變形：地球儀上，同一

7、緯度帶內，經差相同的網格面積相等；同一經度帶內，緯度越高，同的網格面積相等；同一經度帶內，緯度越高，面積越小。面積越小。q 角度變形：地球儀上，經線與緯線處處呈直角角度變形：地球儀上，經線與緯線處處呈直角相交。相交。地圖投影的變形示意地圖投影的變形示意u按變形性質分類：按變形性質分類：q 等角投影：角度變形為零。等角投影：角度變形為零。q 等積投影：面積變形為零。等積投影：面積變形為零。q 任意投影：長度、角度和面積都存在變形。任意投影：長度、角度和面積都存在變形。 經投影后地圖上所產生的長度變形、角度變形和經投影后地圖上所產生的長度變形、角度變形和面積變形是相互聯系相互影響的：等積與等角互斥

8、；面積變形是相互聯系相互影響的：等積與等角互斥；任意投影不能等角和等積；等積投影角度變形大，等任意投影不能等角和等積；等積投影角度變形大，等角投影面積變形大。角投影面積變形大。關于地圖投影的幾點結論：關于地圖投影的幾點結論：實現等角、等面積、等距離同時做到的投影不存在。實現等角、等面積、等距離同時做到的投影不存在。投影方式有多種多樣，一個國家或地區(qū)依據自己所處在投影方式有多種多樣，一個國家或地區(qū)依據自己所處在的經緯度、幅員大小以及圖件用途選擇投影方式。的經緯度、幅員大小以及圖件用途選擇投影方式。 在大于在大于1 1：1010萬的大比例尺圖件中，各種投影帶來的誤萬的大比例尺圖件中，各種投影帶來的

9、誤差可以忽略。差可以忽略。u從投影面（從投影面（可展曲面）可展曲面）類型劃分為：圓錐、圓柱、類型劃分為：圓錐、圓柱、平面（方位投影）平面（方位投影）u從投影面與地球位置關系劃分為：正軸、橫軸、從投影面與地球位置關系劃分為：正軸、橫軸、斜軸，切、割斜軸，切、割圓柱投影方位投影圓錐投影正軸切圓錐投影 正軸割圓錐投影橫軸切圓錐投影 橫軸割圓錐投影橫軸切圓柱投影 橫方位投影正軸割圓柱投影 斜軸切圓柱投影斜軸切圓錐投影 正軸切圓柱投影正方位投影 斜方位投影在開始在開始GIS建庫之前搞清所采用的地圖投影非常重要。原因：建庫之前搞清所采用的地圖投影非常重要。原因： 存在投影變形，或是形狀、面積、方向存在投影

10、變形，或是形狀、面積、方向 不同的投影有不同的變形不同的投影有不同的變形 某種投影決定了它適宜某種應用。某種投影決定了它適宜某種應用。對我國來講，除對我國來講，除1：1000000（及小于此比例尺）（及小于此比例尺）采用采用Lambert（正軸等角割圓錐）投影外，其余（正軸等角割圓錐）投影外，其余基本采用高斯基本采用高斯-克呂格投影（橫軸等角切圓柱）克呂格投影（橫軸等角切圓柱）比例尺表明了地圖數據的詳細（精確）程度，因此不比例尺表明了地圖數據的詳細（精確）程度，因此不同比例尺地圖往往需要采用不同的地圖投影方式。同比例尺地圖往往需要采用不同的地圖投影方式。 高斯克呂格投影是由高斯于19世紀20年

11、代擬定，后經克呂格補充而形成的一種地圖投影方式。 屬于。這種投影是將橢圓柱面套在地球橢球的外面，并與某一子午線相切（此子午線叫中央子午線或中央經線），橢圓柱的中心軸通過地球橢球的中心，然后用等角條件將中央子午線東西兩側各一定經差范圍內的地區(qū)投影到柱面上，并將此柱面展成平面，即獲得高斯投影橫軸圓柱投影橫軸圓柱投影xy高斯-克呂格投影原理圖高斯投影特征：高斯投影特征： 中央經線和赤道投影為互相垂直的直線，且為投影中央經線和赤道投影為互相垂直的直線，且為投影的對稱軸的對稱軸 投影后無角度變形，即保角投影投影后無角度變形，即保角投影 中央經線無長度變形中央經線無長度變形 同一條經線上，緯度越低，變形越

12、大，赤道處最同一條經線上，緯度越低，變形越大，赤道處最大大同一條緯線上，離中央經線越遠，變形越大；同一條緯線上，離中央經線越遠，變形越大；為了保證地圖的精度，采用分帶投影方法，即將投為了保證地圖的精度，采用分帶投影方法，即將投影范圍的東西界加以限制，使其變形不超過一定的限影范圍的東西界加以限制，使其變形不超過一定的限度，這樣把許多帶結合起來，可成為整個區(qū)域的投影度，這樣把許多帶結合起來，可成為整個區(qū)域的投影 在在6 6帶帶范圍內，長度變形線最大不超過范圍內，長度變形線最大不超過0.14%0.14%3度帶和度帶和6度帶度帶從從0 0度開始，自西向東每度開始，自西向東每6 6度分為一個投影帶。度分

13、為一個投影帶。從東經從東經1 1度度3030分開始，自西向東每分開始，自西向東每3 3度分為一個投影帶。度分為一個投影帶。 高斯高斯克呂格投影克呂格投影 我國我國1:11:1萬至萬至1:501:50萬的地形圖全部采用高斯克萬的地形圖全部采用高斯克呂格投影。呂格投影。1:2.51:2.5萬至萬至1:501:50萬的地形圖，采用萬的地形圖，采用6 6分帶方案，全球共分為分帶方案，全球共分為6060個投影帶；我國位于東個投影帶；我國位于東經經7272到到136136間，共含間，共含1111個投影帶；個投影帶；1:11:1萬比例萬比例尺圖采用尺圖采用3 3分帶方案，全球共分帶方案，全球共120120個

14、帶。個帶。 分割條帶號規(guī)定：從分割條帶號規(guī)定：從0 0子午線開始分子午線開始分6 6經度為一帶，東經度為一帶，東半球東經半球東經3 3、9 9、1515177177分別是分別是1 1、2 2、3 33030條條6 6帶的帶的中央子午線，然后繼續(xù)自西向東旋轉，每轉中央子午線，然后繼續(xù)自西向東旋轉，每轉6 6增加帶號增加帶號1 1。 分割分割3 3帶原則上與帶原則上與6 6帶相同，只是從東經帶相同，只是從東經1 13030 （即（即1.51.5E E）起，每隔）起，每隔3 3帶為帶為1 1個投影帶。個投影帶。 高斯高斯克呂格投影克呂格投影 在高斯克呂格投影上，規(guī)定以中央經線為在高斯克呂格投影上，規(guī)

15、定以中央經線為X X軸，軸，赤道為赤道為Y Y軸，兩軸的交點為坐標原點。軸，兩軸的交點為坐標原點。 X X坐標值在赤道以北為正，以南為負；坐標值在赤道以北為正，以南為負；Y Y坐標坐標值在中央經線以東為正，以西為負。我國在北半值在中央經線以東為正，以西為負。我國在北半球，球，X X坐標皆為正值。坐標皆為正值。Y Y坐標在中央經線以西為負坐標在中央經線以西為負值，運用起來很不方便。為了避免值，運用起來很不方便。為了避免Y Y坐標出現負坐標出現負值，通常將各帶的坐標縱軸西移值，通常將各帶的坐標縱軸西移500500公里，即將公里，即將所有所有Y Y值都加值都加500500公里。公里。 高斯高斯克呂格

16、投影克呂格投影 這種投影是將一圓錐面套在地球橢球外面，將地球表面上的要素投影到圓錐面上，然后將圓錐面沿某一母線（經線）展開，即獲得Lambert投影。這種投影中，經線為交于一點的直這種投影中，經線為交于一點的直線束，緯線為同心圓圓弧，圓心即線束，緯線為同心圓圓弧，圓心即直線束的交點直線束的交點經線呈輻射狀，為縱經線呈輻射狀，為縱向直線，緯線近似于弧形，與經線向直線，緯線近似于弧形，與經線正交正交適用于適用于1 1：100100萬（包括萬（包括1 1：100100萬）萬）以上地形圖以上地形圖誤差情況： 圓錐與地球相交處為北緯25與北緯47 ，距離誤差隨地點緯度不同而不同，在成圖范圍內北部最大達+

17、4%，南部達3%，中部為-1.8%，面積變形相對誤差相比距離相對誤差要大一倍。 一幅圖可覆蓋大片中緯度地區(qū)，可整幅覆蓋我國一幅圖可覆蓋大片中緯度地區(qū)，可整幅覆蓋我國境內領土境內領土 地圖投影將直接影響地圖的精度和使用價值。地圖投影將直接影響地圖的精度和使用價值。通常地圖投影對中小比例尺地圖影響很大，對于通常地圖投影對中小比例尺地圖影響很大，對于大比例尺地圖，則影響很小。一般國家基本比例大比例尺地圖，則影響很小。一般國家基本比例尺地形圖的地圖投影選擇是由國家測繪部門制訂，尺地形圖的地圖投影選擇是由國家測繪部門制訂，不允許隨便更改。不允許隨便更改。 地圖投影的選擇主要考慮以下因素：制圖區(qū)地圖投影的

18、選擇主要考慮以下因素：制圖區(qū)域的范圍、形狀和地理位置；地圖的用途、出版域的范圍、形狀和地理位置；地圖的用途、出版方式及其他要求等。方式及其他要求等。 地圖投影的選擇一般遵循以下地圖投影的選擇一般遵循以下：q 使制圖區(qū)域與投影平面上變形小的地方匹配；使制圖區(qū)域與投影平面上變形小的地方匹配；q 編制系列圖時，經線與緯線正交較好；編制系列圖時，經線與緯線正交較好；q 許多地圖對投影的要求，不僅是一個或一些專許多地圖對投影的要求，不僅是一個或一些專門特征，如等積和方位，其他一些投影特性如平門特征，如等積和方位，其他一些投影特性如平行緯線、局部面積變形和直角坐標，也很重要。行緯線、局部面積變形和直角坐標

19、，也很重要。q 世界地圖的投影：保證全球整體變形不大，多圓錐投影，世界地圖的投影：保證全球整體變形不大，多圓錐投影，任意偽圓柱投影等。任意偽圓柱投影等。q 半球地圖的投影：東西半球有橫軸等面積（等角）方位投半球地圖的投影：東西半球有橫軸等面積（等角）方位投影；南北半球有正軸等面積（等角、等距離）方位投影。影；南北半球有正軸等面積（等角、等距離）方位投影。q 各大洲地圖的投影：各洲都選用了斜軸等面積方位投影，各大洲地圖的投影：各洲都選用了斜軸等面積方位投影，此外，亞洲和北美洲（此外，亞洲和北美洲（ 彭納投影）、歐洲和大洋州（正軸等彭納投影）、歐洲和大洋州（正軸等圓錐投影）、南美洲（桑遜投影）。圓

20、錐投影）、南美洲（桑遜投影）。q 我國各種地圖投影：全國地圖（各種投影，我國各種地圖投影：全國地圖（各種投影，lambert投影居投影居多）、分省區(qū)地圖（各種投影，高斯克呂格投影最多）、大多）、分省區(qū)地圖（各種投影，高斯克呂格投影最多）、大比例尺地形圖（高斯克呂格投影）。比例尺地形圖（高斯克呂格投影）。 地理信息系統(tǒng)的處理對象地理信息系統(tǒng)的處理對象空間信息需要空間信息需要有共同的地理坐標和平面系統(tǒng)；對于不同來源有共同的地理坐標和平面系統(tǒng)；對于不同來源的地理信息，需要統(tǒng)一在同一個地理定位框架的地理信息，需要統(tǒng)一在同一個地理定位框架內。內。 6、地圖投影的選擇、地圖投影的選擇 地理信息系統(tǒng)中地理信

21、息系統(tǒng)中地圖投影配置的一般原則地圖投影配置的一般原則q 所配置的投影系統(tǒng)應與相應比例尺的國家基本圖所配置的投影系統(tǒng)應與相應比例尺的國家基本圖（基本比例尺地形圖、基本省區(qū)圖或國家大地圖集）（基本比例尺地形圖、基本省區(qū)圖或國家大地圖集）投影系統(tǒng)一致；投影系統(tǒng)一致；q 系統(tǒng)一般只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種系統(tǒng)一般只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種服務于大比例尺的數據處理與輸入輸出，另一種服服務于大比例尺的數據處理與輸入輸出，另一種服務于中小比例尺；務于中小比例尺；q所用投影應能與網格坐標系統(tǒng)相適應，即所采用所用投影應能與網格坐標系統(tǒng)相適應，即所采用的網格系統(tǒng)的網格系統(tǒng)( (特別是一級網格特別是一級

22、網格) )在投影帶中應保持完在投影帶中應保持完整。整。6、地圖投影的選擇、地圖投影的選擇 我國基本比例尺地形圖有我國基本比例尺地形圖有1:11:1萬、萬、 1:2.51:2.5萬、萬、 1:51:5萬、萬、 1:101:10萬、萬、 1:201:20萬、萬、 1:501:50萬和萬和1:1001:100萬七萬七種。大于等于種。大于等于1:101:10萬的稱為大比例尺地圖；萬的稱為大比例尺地圖； 1:101:10萬至萬至1:1001:100萬地稱為中比例尺地圖；小于萬地稱為中比例尺地圖；小于1:1001:100萬萬的稱為小比例尺地圖。的稱為小比例尺地圖。 由于一個國家范圍很大，因此不可能用一幅地

23、由于一個國家范圍很大，因此不可能用一幅地圖來描述，因此地圖的分幅和編號就非常重要。圖來描述，因此地圖的分幅和編號就非常重要。 目前，我國采用的地形圖分幅方案是以目前，我國采用的地形圖分幅方案是以1:1001:100萬地形圖為基準的，按照相同的經差和緯差定義萬地形圖為基準的，按照相同的經差和緯差定義其他更大比例尺地形圖的分幅。其他更大比例尺地形圖的分幅。 1:1001:100萬地形圖分幅：萬地形圖分幅：q 緯度在緯度在0 06060之間，經差之間，經差6 6，緯差，緯差4 4q 緯度在緯度在60607676之間，經差之間，經差1212，緯差，緯差4 4q 緯度在緯度在76768080之間，經差之

24、間，經差2424，緯差，緯差4 4 分幅是根據不同比例尺對每一分幅圖編號，每一分幅是根據不同比例尺對每一分幅圖編號，每一分幅圖給一個固定的號碼，相互不能重復，以便確分幅圖給一個固定的號碼，相互不能重復，以便確認。分幅編號需要有一定的系統(tǒng)性，不能太任意。認。分幅編號需要有一定的系統(tǒng)性，不能太任意。 不同比例尺有不同的編號方法，請大家在課后參不同比例尺有不同的編號方法，請大家在課后參照參考書學習。照參考書學習。 閱讀地圖投影方面的材料如果你拿到一幅數字地形圖，如何了解地圖是否已經經過投影？是否可以忽略投影方式？ 在在GIS中，空間數據是一個重要的部分。整個中，空間數據是一個重要的部分。整個GIS都

25、是圍繞空間數據的采集、加工、存儲、分析和表現都是圍繞空間數據的采集、加工、存儲、分析和表現展開的。而原始空間數據本身通常在數據結構、數據展開的。而原始空間數據本身通常在數據結構、數據組織、數據表達上和用戶自己的信息系統(tǒng)不一致，就組織、數據表達上和用戶自己的信息系統(tǒng)不一致，就需要對原始數據進行轉換與處理，如投影變換，不同需要對原始數據進行轉換與處理，如投影變換，不同數據格式之間的相互轉換，以及數據的裁切、拼接等數據格式之間的相互轉換，以及數據的裁切、拼接等處理。以上所述的各種數據轉換與處理均可以利用處理。以上所述的各種數據轉換與處理均可以利用ArcToolbox中的工具實現。中的工具實現。 投影

26、變換投影變換數據格式轉換數據格式轉換數據處理數據處理 由于數據源的多樣性，當由于數據源的多樣性，當數據與所研究、分析問題的數據與所研究、分析問題的空間參考系統(tǒng)（坐標系統(tǒng)、空間參考系統(tǒng)（坐標系統(tǒng)、投影方式）不一致時，就需投影方式）不一致時，就需要對數據進行投影變換。同要對數據進行投影變換。同樣，在對本身有投影信息的樣，在對本身有投影信息的數據采集完成時，為了保證數據采集完成時，為了保證數據的完整性和易交換性，數據的完整性和易交換性，要對數據定義投影。要對數據定義投影。圖圖4.1 投影變換工具投影變換工具 18000 16000W 14000W 12000W 10000W 8000W4000N30

27、00N2000N1000N00090008000N7000N6000N5000N圖4.2（a）地理坐標系下的經緯網 18000 16000W 14000W 12000W 10000W 8000W8000N7000N6000N5000N4000N3000N2000N圖4.2（b）投影坐標系下的經緯網4.1.1 定義投影定義投影 定義投影（定義投影（Define Projection），指按照地），指按照地圖信息源原有的投影方式，為數據添加投影信圖信息源原有的投影方式，為數據添加投影信息。在息。在ArcGIS中利用中利用Data Management Tools工具箱工具箱, Projection

28、s and Transformations工具工具集中的集中的Define Projection命令，能夠為數據定命令，能夠為數據定義投影。義投影。圖圖4.4 Spatial Reference4.4 Spatial Reference屬性對話框屬性對話框圖圖4.3 Define Projection對話框對話框圖標 單擊將文件夾中的中國和世界地圖進行投影定義將文件夾中的中國和世界地圖進行投影定義:使用使用select為中國地圖選擇一個投影。比如：為中國地圖選擇一個投影。比如：北京北京54的某一個帶。的某一個帶。使用使用import為世界地圖導入中國地圖的投影為世界地圖導入中國地圖的投影坐標。

29、坐標。使用使用new為中國地圖新建一個坐標系統(tǒng)（如為中國地圖新建一個坐標系統(tǒng)（如下頁圖示）。下頁圖示）。4.1.2 投影變換投影變換 投影變換（投影變換（Project）是將一種地圖投影轉換為另一）是將一種地圖投影轉換為另一種地圖投影，主要包括投影類型、投影參數或橢球體種地圖投影，主要包括投影類型、投影參數或橢球體等的改變。在等的改變。在ArcToolbox的的Data Management Tools工工具箱具箱,Projections and Transformations工具集中分為柵工具集中分為柵格和要素類兩種類型的投影變換，其中對柵格數據進格和要素類兩種類型的投影變換，其中對柵格數據

30、進行投影變換時，要進行重采樣。行投影變換時，要進行重采樣。 1 . 柵格（柵格（Raster）數據的投影變換：利用）數據的投影變換：利用Data Management Tools工具箱工具箱, Projections and Transformations中中Raster工具集工具集,Project Raster命令對柵格數據進行投影變換。命令對柵格數據進行投影變換。圖圖4.5 Project 4.5 Project Raster對話框對話框2 . 要素類（要素類（Feature）數據的投影變換）數據的投影變換 ：利用：利用Data Management Tools工具箱工具箱, Projec

31、tions and Transformations中的中的Feature工具工具集集,Project命令，對矢量數據進行投影變換。命令，對矢量數據進行投影變換。圖圖4.6 Project對對話框話框柵格數據的重采樣主要基于三種方法：最鄰近采樣（柵格數據的重采樣主要基于三種方法：最鄰近采樣（NEAREST），雙線性），雙線性ILINEAR）和三次卷積采樣（）和三次卷積采樣（CUBIC）。）。（1）.最鄰近采樣：它用輸入柵格數據中最臨近柵格值作為輸出值。因此，在重采樣后的輸最鄰近采樣：它用輸入柵格數據中最臨近柵格值作為輸出值。因此，在重采樣后的輸出柵格中的每個柵格值出柵格中的每個柵格值, 都是輸入

32、柵格數據中真實存在而未加任何改變的值。這種方法簡單都是輸入柵格數據中真實存在而未加任何改變的值。這種方法簡單易用，計算量小，重采樣的速度最快。易用，計算量小，重采樣的速度最快。（2）.雙線性采樣：此重采樣法取待采樣點（雙線性采樣：此重采樣法取待采樣點（x，y）點周圍四個鄰點，在）點周圍四個鄰點，在y方向（或方向（或X方向）方向）內插兩次，再在內插兩次，再在x方向（或方向（或y方向）內插一次，得到（方向）內插一次，得到（x，y）點的柵格值。）點的柵格值。（3）.三次卷積采樣：這是進一步提高內插精度的一種方法。它的基本思想是增加鄰點來獲三次卷積采樣：這是進一步提高內插精度的一種方法。它的基本思想是

33、增加鄰點來獲得最佳插值函數。取待計算點周圍相鄰的得最佳插值函數。取待計算點周圍相鄰的16個點，與雙線性采樣類似，可先在某一方向上內個點，與雙線性采樣類似，可先在某一方向上內插，如先在插，如先在x方向上，每四個值依次內插四次，再根據四次的計算結果在方向上，每四個值依次內插四次，再根據四次的計算結果在y方上內插，最終得方上內插，最終得到內插結果。到內插結果。4.1.3 數據變換數據變換 數據變換是指對數據進行諸如放大、縮小、翻轉、移動、扭曲等數據變換是指對數據進行諸如放大、縮小、翻轉、移動、扭曲等幾何位置、形狀和方位的改變等的操作。對矢量數據的相應操作在幾何位置、形狀和方位的改變等的操作。對矢量數

34、據的相應操作在ArcMap中中Editor工具條的若干工具實現（詳見第三章）。而柵格數工具條的若干工具實現（詳見第三章）。而柵格數據的相應操作則集中于據的相應操作則集中于ArcToolbox的的Data Management Tools工具箱工具箱Projections and Transformations中的中的Raster工具集中，以下分別就工具集中，以下分別就柵格數據的翻轉（柵格數據的翻轉（Flip）、鏡像（）、鏡像（Mirror）、重設比例尺）、重設比例尺（Rescale）、旋轉（）、旋轉（Rotate）、移動（）、移動（Shift）和扭曲（）和扭曲（Warp）等分）等分別介紹。別介

35、紹。 1.翻轉（翻轉（Flip）：是指）：是指將柵格數據沿著通將柵格數據沿著通過數據中心點的水過數據中心點的水平軸線，將數據進平軸線，將數據進行上下翻轉。利用行上下翻轉。利用Flip命令，對數據命令，對數據進行翻轉。進行翻轉。圖圖4.7 FlipFlip對對話框話框翻轉圖圖4.8 翻轉（翻轉（FlipFlip）的圖解表達）的圖解表達2.鏡像（鏡像（Mirror）：）：是指將柵格數據沿是指將柵格數據沿著通過數據中心點著通過數據中心點的垂直軸線，將數的垂直軸線，將數據進行左右翻轉。據進行左右翻轉。利用利用Mirror命令，命令，對數據進行鏡像。對數據進行鏡像。圖圖4.10 鏡像（鏡像（Mirror

36、）的圖解表）的圖解表達達鏡像圖圖4.9 Mirror對對話框話框3.重設比例尺重設比例尺（Rescale）：是指）：是指將柵格數據按照指將柵格數據按照指定比例分別沿定比例分別沿X軸軸和和Y軸放大或縮小。軸放大或縮小。Rescale命令，對數命令，對數據重設比例尺。據重設比例尺。重設比例尺圖圖4.12 重設比例尺（重設比例尺（Rescale）的圖解表達）的圖解表達圖圖4.11 Rescale對對話框話框4.旋轉（旋轉（Rotate）：）：是指將柵格數據沿是指將柵格數據沿著指定的中心點旋著指定的中心點旋轉指定的角度。利轉指定的角度。利用用Rotate命令，對命令，對數據進行旋轉。數據進行旋轉。 圖

37、圖4.13 Rotate對對話框話框 旋轉圖圖4.14 旋轉（旋轉（Rotate）的圖解表達）的圖解表達5.移動（移動（Shift）：是）：是指將柵格數據分別指將柵格數據分別沿沿X軸和軸和Y軸移動指軸移動指定的距離。利用定的距離。利用Shift命令，對數據命令，對數據進行移動。進行移動。圖圖4.15 Shift對對話框話框移動圖圖4.16 移動（移動（Shift）的圖解表達）的圖解表達6.扭曲扭曲（Warp）：）：是指將柵格是指將柵格數據通過輸數據通過輸入的控制點入的控制點進行多項式進行多項式變換。利用變換。利用Warp命令，命令，對數據進行對數據進行扭曲變換。扭曲變換。圖圖4.17 Warp

38、對對話框話框 原數據一次多項式二次多項式三次多項式圖圖4.18 扭曲（扭曲（Warp）的圖解表達）的圖解表達翻轉，鏡像，重設比例尺，旋轉，移動，扭曲。 空間數據的來源有很多，如地空間數據的來源有很多，如地圖、工程圖、規(guī)劃圖、照片、航圖、工程圖、規(guī)劃圖、照片、航空與遙感影像等，因此空間數據空與遙感影像等，因此空間數據也有多種格式。根據應用需要，也有多種格式。根據應用需要，對數據的格式要進行轉換。轉換對數據的格式要進行轉換。轉換是數據結構之間的轉換，而數據是數據結構之間的轉換，而數據結構之間的轉化又包括同一數據結構之間的轉化又包括同一數據結構不同組織形式間的轉換和不結構不同組織形式間的轉換和不同數

39、據結構間的轉換。其中，不同數據結構間的轉換。其中，不同數據結構間的轉換主要包括矢同數據結構間的轉換主要包括矢量到柵格數據的轉換和柵格到矢量到柵格數據的轉換和柵格到矢量數據的轉換。量數據的轉換。圖圖4.19 數據格式轉換工具數據格式轉換工具 基于文件的空間數據類型包括對多種基于文件的空間數據類型包括對多種GIS數據格式的數據格式的支持，如支持，如coverage，shapefile，grid，image和和TIN。Geodatabase數據模型也可以在數據庫中管理同樣的空數據模型也可以在數據庫中管理同樣的空間數據類型。間數據類型。基于文件的空間數據基于文件的空間數據基于數據庫的空間數據基于數據庫

40、的空間數據CoveragesOracleShapefilesOracle with SpatialGridsDB2 with its Spatial TypeTINsInformix with its Spatial TypeImages（各種格式的）（各種格式的）SQL ServerVector Product Format (VPF) filesPersonal Geodatabases（微軟的（微軟的Access）CAD 文件文件 表（各種格式的）表（各種格式的） 表表1 ArcGIS 中的數據類型中的數據類型4.2.1 數據結構轉換數據結構轉換 地理信息系統(tǒng)的空間數據結構主要有柵格結構

41、和地理信息系統(tǒng)的空間數據結構主要有柵格結構和矢量結構，這兩種數據結構是模擬地理信息的兩種不矢量結構，這兩種數據結構是模擬地理信息的兩種不同的方法。在地理信息系統(tǒng)中柵格數據與矢量數據各同的方法。在地理信息系統(tǒng)中柵格數據與矢量數據各具特點與適用性，為了在一個系統(tǒng)中可以兼容這兩種具特點與適用性，為了在一個系統(tǒng)中可以兼容這兩種數據，以便有利于進一步的分析處理，常常需要實現數據，以便有利于進一步的分析處理，常常需要實現兩種結構的轉換。兩種結構的轉換。 1. 柵格數據向矢量數據的轉換柵格數據向矢量數據的轉換 柵格向矢量轉換處理的目的，是為了將柵格數據分析的柵格向矢量轉換處理的目的，是為了將柵格數據分析的結

42、果，通過矢量繪圖裝置輸出，或者為了數據壓縮的需要，結果，通過矢量繪圖裝置輸出，或者為了數據壓縮的需要，將大量的面狀柵格數據轉換為由少量數據表示的多邊形邊將大量的面狀柵格數據轉換為由少量數據表示的多邊形邊界，但是主要目的是為了能將自動掃描儀獲取的柵格數據界，但是主要目的是為了能將自動掃描儀獲取的柵格數據加入矢量形式的數據庫。加入矢量形式的數據庫。 由柵格數據可以轉換為由柵格數據可以轉換為3種不同的矢量數據，分為點狀、種不同的矢量數據，分為點狀、線狀和面狀的矢量數據線狀和面狀的矢量數據 。但轉換操作大同小異，例如利用。但轉換操作大同小異，例如利用Conversion Tools工具箱，工具箱，Fr

43、om Raster 工具集中的工具集中的 Raster to Polygon命令，可將柵格數據轉換成面狀矢量數據。命令，可將柵格數據轉換成面狀矢量數據。圖圖4.21 Raster to Polygon的圖解表達的圖解表達圖圖4.20 Raster to Polygon對話框對話框2. 矢量數據向柵格數據的轉換矢量數據向柵格數據的轉換 矢量數據直接用于多種數據的復合分析等處理將矢量數據直接用于多種數據的復合分析等處理將比較復雜，特別是不同數據要在位置上一一配準，比較復雜，特別是不同數據要在位置上一一配準，尋找交點并進行分析。相比之下利用柵格數據模式尋找交點并進行分析。相比之下利用柵格數據模式進行

44、處理則容易得多。加之土地覆蓋和土地利用等進行處理則容易得多。加之土地覆蓋和土地利用等數據常常從遙感圖像中獲得，這些數據都是柵格數數據常常從遙感圖像中獲得，這些數據都是柵格數據，因此矢量數據與它們的疊置復合分析更需要把據，因此矢量數據與它們的疊置復合分析更需要把其從矢量數據的形式轉變?yōu)闁鸥駭祿男问?。其從矢量數據的形式轉變?yōu)闁鸥駭祿男问健?利用利用Conversion Tools工具箱，工具箱，To Raster 工具集中工具集中的的Feature to Raster命令，可將矢量數據轉換成柵格命令，可將矢量數據轉換成柵格數據數據 。圖圖4.23 Feature to Raster圖解表達圖解

45、表達圖圖4.22 Feature to Raster對話框對話框4.2.2 數據格式轉換數據格式轉換1. CAD數據的轉換數據的轉換 CAD數據是一種常用的數據類型，例如大數據是一種常用的數據類型，例如大多數的工程圖、規(guī)劃圖都是多數的工程圖、規(guī)劃圖都是CAD格式。格式。ArcGIS中的要素類，中的要素類，Shapefile數據可以轉換數據可以轉換成成CAD數據，數據，CAD數據也可以轉換成要素類數據也可以轉換成要素類和地理數據庫。和地理數據庫。（1）數據輸出）數據輸出CAD格式：將要素類或者要素層轉換成格式：將要素類或者要素層轉換成CAD數據?？衫脭祿?。可利用Conversion Tools

46、工具箱，工具箱，To CAD 工具集中的工具集中的Export to CAD命令。命令。圖圖4.24 Export to CAD對話框對話框（2）CAD的輸入轉換：將的輸入轉換：將CAD數據轉換成要素類和數數據轉換成要素類和數據表?？衫脫??？衫肅onversion Tools工具箱，工具箱，To Geodatabase 工具集中的工具集中的Import to CAD命令。命令。圖圖4.25 Import to CAD對話框對話框2 柵格數據與柵格數據與ASCII文件之間的轉換文件之間的轉換（1）柵格數據向）柵格數據向ASCII文件的轉換文件的轉換 利用利用Conversion Tools

47、工具箱，工具箱，From Raster 工具集工具集中的中的Raster to ASCII 命令，可實現由柵格數據向命令，可實現由柵格數據向ASCII文件的轉換。文件的轉換。圖圖4.26 Raster to ASCII對話框對話框（2）ASCII文件向柵格數據的轉換文件向柵格數據的轉換 利用利用Conversion Tools工具箱，工具箱，To Raster 工具集，工具集，中的中的ASCII to Raster命令，可實現由命令，可實現由ASCII文件向柵文件向柵格數據的轉換。格數據的轉換。圖圖4.27 ASCII to Raster對話框對話框數據結構轉換：矢量數據結構轉換：矢量 柵格柵

48、格數據格式轉換：常用的數據格式轉換：常用的cad格式轉入轉出、格式轉入轉出、mapinfo格式與格式與arcgis格式的互轉格式的互轉.柵格柵格數據間不同格式的轉換。數據間不同格式的轉換。柵格轉矢量多邊形、點，線矢量轉柵格多邊形、點，線大部分時候數據轉換存在數據的丟失數據裁切數據裁切數據拼接數據拼接數據提取數據提取都是從矢量和柵格兩種數據結構上分別講。都是從矢量和柵格兩種數據結構上分別講。4.3.1數據裁切數據裁切 數據裁切是從整個空間數據中裁切出部分區(qū)域，以數據裁切是從整個空間數據中裁切出部分區(qū)域，以便獲取真正需要的數據作為研究區(qū)域，減少不必要數便獲取真正需要的數據作為研究區(qū)域，減少不必要數據參與運算。據參與運算。 1 矢量數據的裁切：可利用矢量數據的裁切：可利用Analysis Tools工具箱，工具箱，Extract工具集中的工具集中的Clip命令命令 圖圖4.29 Clip的圖解表達的圖解表達+圖圖4.28 ClipCli