實(shí)驗(yàn)八空間數(shù)據(jù)投影變換

實(shí)驗(yàn)八空間數(shù)據(jù)投影變換第一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求

1．掌握?qǐng)D框生成和坐標(biāo)換算方法。

2．掌握用戶(hù)數(shù)據(jù)投影變換方法。

3．掌握?qǐng)D形投影變換方法。第二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保存于文件夾Exercise-08中。2．預(yù)備知識(shí)：地圖投影的基本原理和方法，特別應(yīng)復(fù)習(xí)高斯—克呂格投影的相關(guān)知識(shí)。第三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六

投影基礎(chǔ)知識(shí)地圖投影的基本問(wèn)題：

地圖投影是如何將地球橢球面表示在地圖平面上，由于地球橢球面或圓球面是不可展開(kāi)的曲面，即不可能展開(kāi)成平面，而地圖又必須是一個(gè)平面，所以需要將地球橢球面上的點(diǎn)投影到平面上，不同的投影方法，形成不同的投影坐標(biāo)。第四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六

投影基礎(chǔ)知識(shí)——投影投影：

就是建立地球橢球面上點(diǎn)（λ，φ

）和平面上的點(diǎn)（ｘ，ｙ）之間的函數(shù)關(guān)系式的過(guò)程；第五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六投影的實(shí)質(zhì)第六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六投影基礎(chǔ)知識(shí)——投影變形將不可展的地球橢球面展開(kāi)成平面，并且不能有斷裂，則圖形必將在某些地方被拉伸，某些地方被壓縮，故投影變形是不可避免的。長(zhǎng)度變形面積變形角度變形第七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六地圖投影變形的圖解示例

（摩爾維特投影－等積偽圓柱投影）第八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六地圖投影變形的圖解示例

（UTM－橫軸等角割圓柱投影）第九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六

投影基礎(chǔ)知識(shí)地圖投影的分類(lèi)：

⑴、按地圖投影的構(gòu)成方法分：

a、幾何投影：①、方位投影（見(jiàn)下一頁(yè)示意圖）②、圓柱投影（見(jiàn)下一頁(yè)示意圖）③、圓錐投影（見(jiàn)下一頁(yè)示意圖）

b、非幾何投影：用數(shù)學(xué)解析方法，求出投影公式，確定平面和球面之間點(diǎn)與點(diǎn)間的函數(shù)關(guān)系；（2）、按地圖投影的變形性質(zhì)分：

a、等角投影

b、等積投影

c、任意投影第十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六正、橫、斜軸方位投影正、橫、斜軸圓柱投影正、橫、斜軸圓錐投影正軸投影經(jīng)緯線(xiàn)形狀第十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六

投影基礎(chǔ)知識(shí)——投影變換投影變換：就是將不同的地圖投影函數(shù)關(guān)系式變換的過(guò)程；MAPGIS中的投影變換的定義：將當(dāng)前地圖投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為另一種投影坐標(biāo)，它包括坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換、不同投影系之間的變換以及同一投影系下不同坐標(biāo)的變換等多種變換；第十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六地理坐標(biāo)系用經(jīng)（λ）緯度（φ）表示，記作M（λ，φ

）

投影基礎(chǔ)知識(shí)——坐標(biāo)系第十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六平面坐標(biāo)系通過(guò)投影方式將橢球面投影到平面上。由曲變平平面直角坐標(biāo)系采用直角坐標(biāo)(笛卡爾坐標(biāo))來(lái)確定地面點(diǎn)的平面位置。可以通過(guò)投影將地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo)。

投影基礎(chǔ)知識(shí)——坐標(biāo)系第十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六

投影基礎(chǔ)知識(shí)——坐標(biāo)系北京54坐標(biāo)系：

解放后，為建立我國(guó)天文大地網(wǎng)，鑒于當(dāng)時(shí)歷史條件，在東北黑龍江邊境上同蘇聯(lián)大地網(wǎng)聯(lián)測(cè)，推算出其坐標(biāo)作為我國(guó)天文大地網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)；隨后，通過(guò)鎖網(wǎng)的大地坐標(biāo)計(jì)算，推算出北京點(diǎn)的坐標(biāo)，并定名為1954年北京坐標(biāo)系。因此，1954年北京坐標(biāo)系是蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系的延伸，其原點(diǎn)不在北京，而在蘇聯(lián)普爾科沃。該坐標(biāo)系采用克拉索夫斯基橢球作為參考橢球，高程系統(tǒng)采用正常高，以1956年黃海平均海水面為基準(zhǔn)；

缺點(diǎn)：誤差累計(jì)較大、參考橢球和國(guó)際不一致；西安80坐標(biāo)系：

1978年4月召開(kāi)的“全國(guó)天文大地網(wǎng)平差會(huì)議”上決定建立我國(guó)新的坐標(biāo)系，稱(chēng)為1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系。其大地原點(diǎn)設(shè)在西安西北的永樂(lè)鎮(zhèn)，簡(jiǎn)稱(chēng)西安原點(diǎn)。橢球參數(shù)選用1975年國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)第16界大會(huì)的推薦值。簡(jiǎn)稱(chēng)IUUG-75地球橢球參數(shù)或IAG-75地球橢球；第十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六

投影基礎(chǔ)知識(shí)——高斯投影?

由德國(guó)數(shù)學(xué)家高斯提出，后經(jīng)克呂格擴(kuò)充并推導(dǎo)出計(jì)算公式，故稱(chēng)為高斯-克呂格投影，簡(jiǎn)稱(chēng)高斯投影，為了控制變形，本投影采用分帶的方法。6度分帶從格林威治零度經(jīng)線(xiàn)起，每6度分為一個(gè)投影帶，全球共分為60個(gè)投影帶；3度分帶法從東經(jīng)1度30分算起，每3度為一帶。這樣分帶的方法在于使6度帶的中央經(jīng)線(xiàn)均為3度帶的中央經(jīng)線(xiàn)；我國(guó)1:2.5-1:50萬(wàn)地形圖均采用6度分帶；1:1萬(wàn)及更大比例尺地形圖采用3度分帶；第十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六

高斯投影采用分帶投影。將橢球面按一定經(jīng)差分帶，分別進(jìn)行投影。NSc中央子午線(xiàn)赤道高斯投影平面赤道中央子午線(xiàn)高斯—克呂格投影第十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六赤道中央子午線(xiàn)平行圈子午線(xiàn)Oxy高斯投影的特性（等角橫切橢圓柱投影）中央子午線(xiàn)投影后為直線(xiàn)，且長(zhǎng)度不變。除中央子午線(xiàn)外，其余子午線(xiàn)的投影均為凹向中央子午線(xiàn)的曲線(xiàn)，并以中央子午線(xiàn)為對(duì)稱(chēng)軸。投影后有長(zhǎng)度變形。赤道線(xiàn)投影后為直線(xiàn)，但有長(zhǎng)度變形。第十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六赤道中央子午線(xiàn)平行圈子午線(xiàn)Oxy高斯投影的特性除赤道外的其余緯線(xiàn)，投影后為凸向赤道的曲線(xiàn)，并以赤道為對(duì)稱(chēng)軸。經(jīng)線(xiàn)與緯線(xiàn)投影后仍然保持正交，其他角度投影后也保持不變。所有長(zhǎng)度變形的線(xiàn)段，其長(zhǎng)度變形比均大于l。離中央子午線(xiàn)愈遠(yuǎn)，長(zhǎng)度變形愈大。第十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六高斯投影帶劃分我國(guó)規(guī)定按經(jīng)差6°和3°進(jìn)行投影分帶。6°帶格林威治零度經(jīng)線(xiàn)開(kāi)始，按6°的經(jīng)差自西向東分成60個(gè)帶。3°帶自1.5°開(kāi)始，按3°的經(jīng)差自西向東分成120個(gè)帶。高斯投影——投影帶的劃分第二十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六高斯投影——投影帶的劃分6°帶與3°帶中央經(jīng)線(xiàn)之間的關(guān)系如圖:這樣分帶的方法在于3°帶中央經(jīng)線(xiàn)在奇數(shù)帶時(shí)與6°帶中央經(jīng)線(xiàn)重合；偶數(shù)為6°帶分帶經(jīng)線(xiàn)第二十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六高斯投影——投影帶的劃分6°帶與3°帶中央經(jīng)線(xiàn)之間的關(guān)系如圖:由于高斯-克呂格投影每一個(gè)投影帶的坐標(biāo)都是對(duì)本帶坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)值，所以各帶的坐標(biāo)完全相同，使用時(shí)只需變一個(gè)帶號(hào)即可；第二十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六高斯投影——投影帶的劃分6°帶與3°帶中央經(jīng)線(xiàn)之間的關(guān)系如圖:1:2.5-1:50萬(wàn)的地形圖均采用6°分帶1:1萬(wàn)及更大比例尺地形圖采用3°分帶第二十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第二十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六MAPGIS投影變換為滿(mǎn)足不同的投影方法實(shí)現(xiàn)不同圖件的需要，在進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)處理中很可能要從一個(gè)地圖投影坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)投影坐標(biāo)系統(tǒng)，MAPGIS投影變換是為實(shí)現(xiàn)這一功能服務(wù)的，該系統(tǒng)共提供了20種不同投影間的相互轉(zhuǎn)換及經(jīng)緯網(wǎng)生成功能。第二十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容1．?dāng)?shù)據(jù)準(zhǔn)備 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)復(fù)制，粘貼至各自文件夾內(nèi)。啟動(dòng)MAPGIS主程序。在主菜單界面中，點(diǎn)擊參數(shù)按鈕，在彈出的對(duì)話(huà)框中，設(shè)置工作目錄最終指向Exercise-08（盤(pán)符依據(jù)各人具體情況設(shè)置）。第二十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容2．標(biāo)準(zhǔn)圖框生成 執(zhí)行如下命令：實(shí)用服務(wù)投影變換系列標(biāo)準(zhǔn)圖框生成1：10萬(wàn)圖框（或者點(diǎn)擊圖框工具欄中的10按鈕）。第二十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第二十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第二十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第三十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容3．非標(biāo)準(zhǔn)圖框生成 執(zhí)行如下命令：系列標(biāo)準(zhǔn)圖框生成1：1000圖框（或者點(diǎn)擊圖框工具欄中的1000千按鈕）。第三十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第三十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容4．單點(diǎn)數(shù)據(jù)投影變換 執(zhí)行如下命令：投影轉(zhuǎn)換輸入單點(diǎn)投影轉(zhuǎn)換。第三十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第三十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第三十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第三十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第三十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容依據(jù)上述方法，完成下表空白單元格坐標(biāo)值的輸入。原始數(shù)據(jù)投影結(jié)果說(shuō)明103°25′00″E25°30′00″N轉(zhuǎn)換為6度帶平面直角坐標(biāo)Y=17460kmX=2758km轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)，直角平面坐標(biāo)為6度帶坐標(biāo)Y=17460kmX=2758km轉(zhuǎn)換為3度帶平面直角坐標(biāo)Y=35580kmX=3460km轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)，直角平面坐標(biāo)為3度帶坐標(biāo)第三十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六高斯投影——投影帶的計(jì)算6°帶中央經(jīng)線(xiàn)經(jīng)度:L0=6°N-3°某點(diǎn)大地經(jīng)度為L(zhǎng)，該點(diǎn)6°帶帶號(hào)：N=[L/6](取整數(shù))+13°帶中央經(jīng)線(xiàn)經(jīng)度:L0=3°n式中n為3°帶帶號(hào)第三十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六高斯投影我國(guó)幅員遼闊，南從北緯4°，北至北緯54°，西從東經(jīng)75°，東至東經(jīng)135°。中央經(jīng)度從75°起共計(jì)11個(gè)六度帶，21個(gè)3度帶。第四十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六高斯投影由于我國(guó)領(lǐng)土全部位于赤道以北，因此x值為正值，y值有正有負(fù)。Oxy500km為使y坐標(biāo)為正，講坐標(biāo)軸西移500km，并在坐標(biāo)前冠以代號(hào)。m點(diǎn)m的坐標(biāo)：Xm=4346216.985mYm=19634527.165m其中19表示第19帶xO第四十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5．空間數(shù)據(jù)投影變換

5.1．?dāng)?shù)據(jù)加載 執(zhí)行如下命令：文件打開(kāi)文件，加載投影變換所需數(shù)據(jù)。第四十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第四十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5.2．采集控制點(diǎn) 執(zhí)行如下命令：投影變換MAPGIS文件投影選擇點(diǎn)文件，選擇控制點(diǎn)數(shù)據(jù)文件。第四十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第四十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容在視圖窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇復(fù)位窗口命令。第四十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：投影變換當(dāng)前文件TIC點(diǎn)輸入TIC點(diǎn)，輸入TIC點(diǎn)信息，在窗口中按順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛞来尾杉膫€(gè)控制點(diǎn)。第四十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第四十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第四十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第五十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第五十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5.3．拷貝控制點(diǎn)信息 執(zhí)行如下命令：投影變換當(dāng)前文件TIC點(diǎn)瀏覽編輯TIC點(diǎn)，檢查所采集的TIC點(diǎn)的信息是否有誤。第五十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第五十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：投影變換文件間拷貝TIC點(diǎn)輸入TIC點(diǎn)，將所采集的控制點(diǎn)信息拷貝給其他文件。第五十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第五十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容 5.4．投影變換 執(zhí)行如下命令：投影變換進(jìn)行投影變換，完成圖形的投影變換。第五十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第五十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第五十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第五十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第六十頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第六十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：文件另存文件，將投影變換的結(jié)果文件換名保存。第六十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第六十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第六十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：投影變換文件間拷貝投影參數(shù)，將投影變換的結(jié)果文件換名保存。第六十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第六十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：投影變