空間分析的地理基礎(chǔ)坐標(biāo)系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換

第2章空間分析的地理根底

——坐標(biāo)系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換任何空間特征都表示為地球外表的一個(gè)特定位置，而位置依賴于既定的坐標(biāo)系來(lái)表示。1975319753111119753197531111x=a0+a1x’+a2y’y=b0+b1x’+b2y’Georeferencing過(guò)程〔幾何糾正〕屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)——物理坐標(biāo)系統(tǒng)平面坐標(biāo)系統(tǒng)——投影坐標(biāo)系統(tǒng)(projectedcoordinatesystem)球面坐標(biāo)系統(tǒng)——地理坐標(biāo)系統(tǒng)(geographiccoordinatesystem)投影變換地圖投影地理變換主要框架2.1屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學(xué)解析3ArcGIS中實(shí)現(xiàn)方式2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國(guó)常采用地理坐 標(biāo)系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標(biāo) 系統(tǒng)(GCS)參數(shù)設(shè)置2.3地圖投影1重要性2根本概念、根本知 識(shí)介紹2.4投影(平面)坐標(biāo) 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標(biāo)系統(tǒng)的 類型2我國(guó)常采用的地圖 投影及其參數(shù)設(shè)置3投影變換2.5ArcGIS中地理變換、地圖投影及投影變換等實(shí)現(xiàn)方式2.1屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)的幾何糾正1意義賦予掃描地圖或者數(shù)字化地圖地理信息,實(shí)現(xiàn) 空間化的過(guò)程，是GIS空間分析或制圖至關(guān)重 要的一步！2數(shù)學(xué)解析(屏幕物理坐標(biāo)向用戶空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換)3在ArcGIS中的實(shí)現(xiàn)方式1975319753111119753197531111x=a0+a1x’+a2y’y=b0+b1x’+b2y’Georeferencing過(guò)程〔幾何糾正〕2數(shù)學(xué)解析

(屏幕物理坐標(biāo)與用戶空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換)X=x’’’+a0Y=y’’’+b0x’’’～〔x’’，y’’〕y’’’～〔x’’，y’’〕1〕設(shè)物理坐標(biāo)系為x’o’y’，用戶坐標(biāo)系為XOY，那么XYx’’’x’’x’y’’’y’y’’O’(a0,b0)θO●PXYx’’’x’’y’’’y’’O’(a0,b0)θO●Pθ？ABA=x’’cosθB=y’’sinθx’’’=

x’’cosθ－y’’sinθx’’’～〔x’’，y’’〕x’’y’’XYx’’’x’’y’’’y’’O’(a0,b0)θO●Pθ？ABA=x’’sin

θB=y’’cosθy’’’=

x’’sinθ+y’’cosθy’’’～〔x’’，y’’〕x’’y’’XYx’’’x’’x’y’’’y’y’’O’(a0,b0)θO●PX=x’’’+a0Y=y’’’+b0x’’’=

x’’cosθ－y’’sinθy’’’=

x’’sinθ+y’’cosθX=a0+

x’’cosθ－y’’sinθY=b0

+

x’’sinθ+y’’cosθXYx’’’x’’x’y’’’y’y’’O’(a0,b0)θO●PX=a0+mx’’cosθ－ny’’sinθY=b0+mx’’sinθ+ny’’cosθ2〕考慮到比例尺因子x方向〔橫向〕實(shí)際比例尺為m；y方向〔縱向〕實(shí)際比例尺為nx=a0+ma1x’+na2y’y=b0+mb1x’+nb2y’x=a0+m*cos(θ)x’+n*sin(θ)y’y=b0+m*sin(θ)x’+n*cos(θ)y’affine仿射變換(m＝n)，假設(shè)地圖因變形而引起實(shí)際比例尺在x和y方向上不同，具有圖紙變形及其偏移、旋轉(zhuǎn)、縮放等的糾正功能，【常用】，是ArcGIS中的默認(rèn)功能similarity相似變換(m=n)，沒(méi)有圖形變形的糾正功能3〕仿射變換與相似變換x=a0+ma1x’+na2y’y=b0+mb1x’+nb2y’x=A0+A1x’+A2y’y=B0+B1x’+B2y’4〕最小二乘法求解方程x=A0+A1x’+A2y’y=B0+B1x’+B2y’X方向誤差為△X＝理論值X－計(jì)算值X＝x－〔a0+a1x’+a2y’〕Y方向誤差為△Y＝理論值Y－計(jì)算值Y＝y(tǒng)－〔b0+b1x’+b2y’〕那么距離誤差為△d＝△X2＋△Y2∑△d2

＝∑△X2＋∑

△Y2

控制點(diǎn)的中誤差為Mp＝±[(△X2＋△Y2)/n]1/2N表示數(shù)字化控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)2.1屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)的幾何糾正1意義賦予掃描地圖或者數(shù)字化地圖地理信息,實(shí)現(xiàn) 空間化的過(guò)程，是GIS空間分析或制圖至關(guān)重 要的一步！2數(shù)學(xué)解析(屏幕物理坐標(biāo)向用戶空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換)3在ArcGIS中的實(shí)現(xiàn)方式1)ArcMAP中的地圖空間化2)workstation中采集數(shù)據(jù)的空間化3在ArcGIS中的實(shí)現(xiàn)方式TRANSFORM<in_cover><out_cover>{AFFINE|PROJECTIVE|SIMILARITY}說(shuō)明：Affine－可以糾正扭曲、偏移、縮放和旋轉(zhuǎn)等，最常用，至少需要4組控制點(diǎn)來(lái)求解6個(gè)待定系數(shù)；Similarity－只糾正偏移、縮放和旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，至少需要3組TICS來(lái)求解4個(gè)待定系數(shù)；Projective－需要5組tics，適用于較高拍攝或者相比照較平坦區(qū)域的航片糾正；具體可以參考ArcDOC中transform的幫助文檔1)ArcMap中地圖空間化——對(duì)底圖進(jìn)行糾正，然后 shapefile數(shù)字化123452)Workstation中采集coverage數(shù)據(jù)的空間化具有相同的tics，bnd的屏幕坐標(biāo)系下coverages12342)Workstation中采集數(shù)據(jù)的空間化

具體步驟及其arc環(huán)境下的命令〔1〕創(chuàng)立含有相同tics，bnd的ticoriginal[備份用]和 ticcov[變換用]兩個(gè)新圖層；命令：create、copy〔2〕修改ticcov中的坐標(biāo)為空間坐標(biāo)；why不能在已經(jīng)采集的coverage根底上修改？命令：tables環(huán)境下：directory、list、update〔3〕根據(jù)ticgeo創(chuàng)立新圖層；命令：create、copy〔4〕仿射變換操作transform命令：transform2)Workstation中采集數(shù)據(jù)的空間化圖示ResidentRiverRoadRegionResident.patRiver.aatRoad.aatRegion.patTiccov.tic屏幕坐標(biāo)下的數(shù)字化圖層所有圖層tic點(diǎn)為屏幕坐標(biāo)ResidenttransRivertransRoadtransRegiontransTiccovtrans.tic所有圖層tic點(diǎn)為空間坐標(biāo)Resident.patRiver.aatRoad.aatRegion.patHavearest！主要框架2.1屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學(xué)解析3ArcGIS中實(shí)現(xiàn)方式2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國(guó)常采用地理坐 標(biāo)系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標(biāo) 系統(tǒng)(GCS)參數(shù)設(shè)置2.3地圖投影1重要性2根本概念、根本知 識(shí)介紹2.4投影(平面)坐標(biāo) 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標(biāo)系統(tǒng)的 類型2我國(guó)常采用的地圖 投影及其參數(shù)設(shè)置3投影變換2.5ArcGIS中地理變換、地圖投影及投影變換等實(shí)現(xiàn)方式2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其地理變換1根本概念(地球的表達(dá))水準(zhǔn)面、水平面、大地水準(zhǔn)面、大地體、 地球橢球體、參考橢球體、基準(zhǔn)面2我國(guó)常采用地理坐標(biāo)系統(tǒng)3地理變換AB大地水準(zhǔn)面黃海平均海水面鉛垂線鉛垂線鉛垂線鉛垂線1)水準(zhǔn)面:地球上自由靜止的水面，水準(zhǔn)面上任意一點(diǎn)的鉛垂線都垂直于該點(diǎn)的曲面，有無(wú)數(shù)多個(gè)。2)水平面:與水準(zhǔn)面相切的平面稱為水平面。3)大地水準(zhǔn)面:與平均海水面相吻合的水準(zhǔn)面，是測(cè)量工作的基準(zhǔn)面。4)大地體：大地水準(zhǔn)面所包圍的形體，代表了地球的自然形狀和大小。鉛垂線是測(cè)量工作的基準(zhǔn)線。NSWE地球橢球體大地水準(zhǔn)面大地體(地球的一級(jí)逼近)與地球橢球體NSEWOaba地球橢球體(spheroid)(地球形狀二級(jí)逼近〕ellipsoid長(zhǎng)半徑a(赤道半徑)短半徑b〔極半徑〕扁率f=(a-b)/a5)地球橢球體：橢圓NWSE繞其短軸NS旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢球體國(guó)際主要參考橢球名稱年代長(zhǎng)半徑/m扁率附注德蘭勃〔Delambre〕180063756531：334.0法國(guó)埃弗瑞斯〔Everest〕183063772761：300.801法國(guó)貝塞爾〔Bessel〕184163773971：299.152英國(guó)克拉克〔Clarke〕186663782061：294.978英國(guó)克拉克〔Clarke〕188063782491：293.459英國(guó)海福特〔Hayford〕191063783881：297.01942年國(guó)際第一個(gè)推薦值克拉索夫斯基194063782451：298.3蘇聯(lián)1967年大地坐標(biāo)系196763781601：298.2471971年國(guó)際第二個(gè)推薦值1975年大地坐標(biāo)系197563781401：298.2571975年國(guó)際第三個(gè)推薦值1980年大地坐標(biāo)系197963781371：298.2571979年國(guó)際第四個(gè)推薦值我國(guó)使用的橢球海福特Hayford(1952年前)克拉索夫斯基橢球體(krasovsky)IAG75橢球體WGS84橢球體

我國(guó)的大地坐標(biāo)系1954年北京坐標(biāo)系1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系(西安原點(diǎn))GPS測(cè)量數(shù)據(jù)地心橢球體名稱[worldgeodeticsystem]84

WGS84橢球體19846378137國(guó)際參考橢球體位置推算橢球6)參考橢球體,基準(zhǔn)面Datum

【橢球體定義了形狀，大地原點(diǎn)定義了球體的位置】此橢球適合歐洲此橢球適合北美大地水準(zhǔn)面WGS84在天文大地測(cè)量中首先選取一個(gè)對(duì)一個(gè)國(guó)家比較適中的大地測(cè)量原點(diǎn)，并從此點(diǎn)出發(fā)通過(guò)事先布設(shè)的三角網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行幾何測(cè)量和大地經(jīng)緯度測(cè)量，再以測(cè)量結(jié)果將事先設(shè)置的地球橢球面位置調(diào)整到最理想的位置上。這種定位和定向相對(duì)于全球而言只能是局部，所得到的橢球體叫做參考橢球體本地基準(zhǔn)面用于局部地區(qū)更大比例尺〔1：20，000〕更好地?cái)M合地球外表精度較高通過(guò)相對(duì)于地心的位置來(lái)定義；定位地球上的點(diǎn)的參照系統(tǒng)；定義該區(qū)域全部大地坐標(biāo)計(jì)算的起算點(diǎn)。大地基準(zhǔn)面都通過(guò)當(dāng)?shù)鼗鶞?zhǔn)面向WGS84的轉(zhuǎn)換7參數(shù)來(lái)定義，即三個(gè)平移參數(shù)ΔX、ΔY、ΔZ表示兩坐標(biāo)原點(diǎn)的平移值；三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)εx、εy、εz表示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系旋轉(zhuǎn)至與地心坐標(biāo)系平行時(shí)，分別繞Xt、Yt、Zt的旋轉(zhuǎn)角；比例校正因子，用于調(diào)整橢球大小相關(guān)概念小結(jié)地球的自然外表水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面地球橢球體外表基準(zhǔn)面[參考橢球體]大地體地球橢球體＋大地原點(diǎn)定位和定向地球形狀的一級(jí)逼近地球形狀的二級(jí)逼近大地測(cè)量基準(zhǔn)面和大地起算數(shù)據(jù)大地高程起算面思考沒(méi)有定義坐標(biāo)系統(tǒng)與屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)是否一個(gè)概念？橢球體與基準(zhǔn)面〔參考橢球體〕的異同？怎樣定義基準(zhǔn)面？Coverage、掃描地圖或者影像數(shù)據(jù)的幾何糾正步驟一樣么？為什么？分別是什么？掃描矢量化的圖層〔coverages〕，可以不可以進(jìn)行幾何糾正后，再添加底圖進(jìn)行屬性的編輯？參加coverages喪失了*.tic文件，能否進(jìn)行幾何糾正？2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其地理變換1根本概念(地球的表達(dá))水準(zhǔn)面、水平面、大地水準(zhǔn)面、大地體、 地球橢球體、參考橢球體、基準(zhǔn)面2我國(guó)常采用地理坐標(biāo)系統(tǒng)1〕地理坐標(biāo)系統(tǒng)2〕常用大地坐標(biāo)系統(tǒng)(GeographicCoordinateSystem)3地理變換地理坐標(biāo)：用經(jīng)緯度表示地面點(diǎn)位的球面坐標(biāo)1：天文緯度2：大地緯度3：地心緯度1〕地理坐標(biāo)系統(tǒng)附：各種不同地理坐標(biāo)系下經(jīng)緯度的表達(dá)經(jīng)度：本初子午面與觀測(cè)點(diǎn)所在子午面之間的夾角；東經(jīng)為正，西經(jīng)為負(fù)。緯度：北緯：正，南緯：負(fù)天文緯度：赤緯，指參考橢球面上某一點(diǎn)鉛垂線與赤道平面間的夾角；大地緯度：參考橢球面上某一點(diǎn)的法線與赤道面的夾角；地心緯度：參考橢球面上某一點(diǎn)和橢球中心連線與赤道面之間的夾角。大地坐標(biāo)系(球面坐標(biāo)系)是一種在三維球面(基準(zhǔn)面)上的定位方法位置表示:(經(jīng)度，緯度)單位：弧度或度不是投影度量不均勻(非線性)緯線在兩極收斂1經(jīng)度赤道上0=111KM

緯度60＝55.8KM

緯度90＝0km缺點(diǎn):大地坐標(biāo)是球面坐標(biāo)，對(duì)測(cè)量計(jì)算和繪圖來(lái)說(shuō)，不便于直接進(jìn)行各種計(jì)算。2〕我國(guó)常用的地理坐標(biāo)系統(tǒng)(大地坐標(biāo)系統(tǒng))

簡(jiǎn)稱:(GCS)單位:(經(jīng)度,緯度)1.北京54坐標(biāo)系(局部平差)datumface坐標(biāo)原點(diǎn)：前蘇聯(lián)玻爾可夫天文臺(tái)Spheroid:1940年克拉索夫斯基(krasovsky)2.西安80坐標(biāo)系(整體平差)坐標(biāo)原點(diǎn):陜西涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)北洪流村Spheroid:GRS1975〔國(guó)際大地測(cè)量與地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)IUGG1975推薦〕新參考橢球體3.WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)地心坐標(biāo)系,尤其在GPS機(jī)中通用

2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其地理變換1根本概念(地球的表達(dá))水準(zhǔn)面、水平面、大地水準(zhǔn)面、大地體、 地球橢球體、參考橢球體、基準(zhǔn)面2我國(guó)常采用地理坐標(biāo)系統(tǒng)1〕地理坐標(biāo)系統(tǒng)2〕常用大地坐標(biāo)系統(tǒng)(GeographicCoordinateSystem)3地理變換1〕定義2〕方法1〕地理變換是一種在地理坐標(biāo)系〔基準(zhǔn)面〕間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的方法，其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)地理變換或基準(zhǔn)面平移。

2〕主要的地理變換方法三參數(shù)和七參數(shù)法2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其地理變換1根本概念(地球的表達(dá))水準(zhǔn)面、水平面、大地水準(zhǔn)面、大地體、 地球橢球體、參考橢球體、基準(zhǔn)面2我國(guó)常采用地理坐標(biāo)系統(tǒng)1〕地理坐標(biāo)系統(tǒng)2〕常用大地坐標(biāo)系統(tǒng)(GeographicCoordinateSystem)3地理變換1〕定義2〕方法4ArcGIS中地理坐標(biāo)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置4ArcMap(ArcGIS)中地理坐標(biāo)系統(tǒng)(GCS)的參數(shù)設(shè)置GeographicCoordinateSystem:GCS_WGS_1984Datum(基準(zhǔn)面):D_WGS_1984PrimeMeridian(本初子午線):0AngularUnit(角度單位):DecimalDegreeArc:projectProject:projectiongeographicProject:unitsddProject:spheroidkrasovskyProject:datumkrasovskyProject:parametersProject:endArc:Workstation(ArcGIS)中地理坐標(biāo)系統(tǒng)(GCS)的參數(shù)設(shè)置主要框架2.1屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學(xué)解析3ArcGIS中實(shí)現(xiàn)方式2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國(guó)常采用地理坐 標(biāo)系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標(biāo) 系統(tǒng)(GCS)參數(shù)設(shè)置2.3地圖投影1重要性2根本概念、根本知 識(shí)介紹2.4投影(平面)坐標(biāo) 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標(biāo)系統(tǒng)的 類型2我國(guó)常采用的地圖 投影及其參數(shù)設(shè)置3投影變換2.5ArcGIS中地理變換、地圖投影及投影變換等實(shí)現(xiàn)方式回憶坐標(biāo)系統(tǒng)的類型？彼此之間如何實(shí)現(xiàn)？仿射變換、相似變換等的實(shí)現(xiàn)方法？在ArcMap和Workstation下如何實(shí)現(xiàn)？地理坐標(biāo)有哪些類型？我國(guó)常用的大地坐標(biāo)系統(tǒng)有哪些？在ArcMap和Workstation下如何實(shí)現(xiàn)？大地坐標(biāo)之間如何變換？1975319753111119753197531111x=a0+a1x’+a2y’y=b0+b1x’+b2y’Georeferencing過(guò)程〔幾何糾正〕屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)——物理坐標(biāo)系統(tǒng)平面坐標(biāo)系統(tǒng)——投影坐標(biāo)系統(tǒng)(projectedcoordinatesystem)球面坐標(biāo)系統(tǒng)——地理坐標(biāo)系統(tǒng)(geographiccoordinatesystem)投影變換地圖投影地理變換在ArcGIS中的實(shí)現(xiàn)方式TRANSFORM<in_cover><out_cover>{AFFINE|PROJECTIVE|SIMILARITY}說(shuō)明：Affine－可以糾正扭曲、偏移、縮放和旋轉(zhuǎn)等，最常用，至少需要4組控制點(diǎn)來(lái)求解6個(gè)待定系數(shù)；Similarity－只糾正偏移、縮放和旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，至少需要3組TICS來(lái)求解4個(gè)待定系數(shù)；Projective－需要5組tics，適用于較高拍攝或者相比照較平坦區(qū)域的航片糾正；具體可以參考ArcDOC中transform的幫助文檔ArcMap中地圖空間化——對(duì)底圖進(jìn)行糾正，然后 shapefile數(shù)字化12345Workstation中采集數(shù)據(jù)的空間化

具體步驟及其arc環(huán)境下的命令〔1〕創(chuàng)立含有相同tics，bnd的ticoriginal[備份用]和 ticcov[變換用]兩個(gè)新圖層；命令：create、copy〔2〕修改ticcov中的坐標(biāo)為空間坐標(biāo)；why不能在已經(jīng)采集的coverage根底上修改？命令：tables環(huán)境下：directory、list、update〔3〕根據(jù)ticgeo創(chuàng)立新圖層；命令：create、copy〔4〕仿射變換操作transform命令：transform地理坐標(biāo)：用經(jīng)緯度表示地面點(diǎn)位的球面坐標(biāo)1：天文緯度2：大地緯度3：地心緯度地理坐標(biāo)系統(tǒng)我國(guó)常用的地理坐標(biāo)系統(tǒng)(大地坐標(biāo)系統(tǒng))

簡(jiǎn)稱:(GCS)單位:(經(jīng)度,緯度)1.北京54坐標(biāo)系(局部平差)datumface坐標(biāo)原點(diǎn)：前蘇聯(lián)玻爾可夫天文臺(tái)Spheroid:1940年克拉索夫斯基(krasovsky)2.西安80坐標(biāo)系(整體平差)坐標(biāo)原點(diǎn):陜西涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)北洪流村Spheroid:GRS1975〔國(guó)際大地測(cè)量與地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì)IUGG1975推薦〕新參考橢球體3.WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)地心坐標(biāo)系,尤其在GPS機(jī)中通用

ArcMap(ArcGIS)中地理坐標(biāo)系統(tǒng)(GCS)的參數(shù)設(shè)置GeographicCoordinateSystem:GCS_WGS_1984Datum(基準(zhǔn)面):D_WGS_1984PrimeMeridian(本初子午線):0AngularUnit(角度單位):DecimalDegreeArc:projectProject:projectiongeographicProject:unitsddProject:spheroidkrasovskyProject:datumkrasovskyProject:parametersProject:endArc:Workstation(ArcGIS)中地理坐標(biāo)系統(tǒng)(GCS)的參數(shù)設(shè)置1〕地理變換是一種在地理坐標(biāo)系〔基準(zhǔn)面〕間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的方法，其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)地理變換或基準(zhǔn)面平移。

2〕主要的地理變換方法三參數(shù)和七參數(shù)法思考沒(méi)有定義坐標(biāo)系統(tǒng)與屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)是否一個(gè)概念？橢球體與基準(zhǔn)面〔參考橢球體〕的異同？怎樣定義基準(zhǔn)面？Coverage、掃描地圖或者影像數(shù)據(jù)的幾何糾正步驟一樣么？為什么？分別是什么？掃描矢量化的圖層〔coverages〕，可以不可以進(jìn)行幾何糾正后，再添加底圖進(jìn)行屬性的編輯？參加coverages喪失了*.tic文件，能否進(jìn)行幾何糾正？主要框架2.1屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學(xué)解析3ArcGIS中實(shí)現(xiàn)方式2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國(guó)常采用地理坐 標(biāo)系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標(biāo) 系統(tǒng)(GCS)參數(shù)設(shè)置2.3地圖投影1重要性2根本概念、根本知 識(shí)介紹2.4投影(平面)坐標(biāo) 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標(biāo)系統(tǒng)的 類型2我國(guó)常采用的地圖 投影及其參數(shù)設(shè)置3投影變換2.5ArcGIS中地理變換、地圖投影及投影變換等實(shí)現(xiàn)方式2.3地圖投影1地圖投影的重要性1〕GIS與地圖投影2〕重要性2根本概念、根本知識(shí)介紹1)GIS與地圖投影2〕地圖投影的重要性3.研究區(qū)內(nèi)多副圖的拼接及其多個(gè)圖層的疊加1.球面平面化的過(guò)程2.長(zhǎng)度，面積和方位等參數(shù)的量算和基于距離和面積的空間信息查詢和空間分析的需要度量不均勻(非線性)緯線在兩極收斂1經(jīng)度赤道上0=111KM

緯度60＝55.8KM

緯度90＝0kmlayerstilesGPS實(shí)測(cè)點(diǎn)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地形圖匹配狀況不同坐標(biāo)系地形圖鄰接狀況〔中間局部為54、80兩個(gè)坐標(biāo)系鄰接“真空〞帶〕2.3地圖投影1地圖投影的重要性1〕GIS與地圖投影2〕重要性2根本概念、根本知識(shí)介紹1〕地圖投影定義(掌握)2〕地圖投影的變形3〕地圖投影的類型4〕地圖投影的選擇197531975311111〕地圖投影的定義地圖投影：指按照一定數(shù)學(xué)法那么，使地球橢球面點(diǎn)位的地理坐標(biāo)與平面地圖上相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位的平面直角坐標(biāo)或平面極坐標(biāo)間，建立起一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。各種投影方式/類型Mapprojection:Concept2〕地圖投影的類型變形角度：等角投影：投影前后角度不變；等面積投影：投影前后面積不變；任意投影：角度、面積、長(zhǎng)度、均有變形投影面：橫圓柱投影圓錐投影方位投影：投影面是平面投影面位置正軸投影:投影面中心軸與地軸相互重合斜軸投影：投影面中心軸與地軸斜向相交橫軸投影：投影面中心軸與地軸相互垂直相切投影：投影面與橢球體相切相割投影：投影面與橢球體相割3)地圖投影的變形長(zhǎng)度變形形狀變形角度變形面積變形地圖投影變形的圖解例如

〔摩爾維特投影－等積偽圓柱投影〕長(zhǎng)度變形角度變形地圖投影變形的圖解例如

〔UTM－橫軸等角割圓柱投影〕面積變形和長(zhǎng)度變形4〕地圖投影的選擇地圖投影將直接影響地圖的精度和使用價(jià)值。通常地圖投影對(duì)中小比例尺地圖影響很大，對(duì)于大比例尺地圖，那么影響很小。一般國(guó)家根本比例尺地形圖的地圖投影選擇是由國(guó)家測(cè)繪部門(mén)制訂，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)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。主要框架2.1屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學(xué)解析3ArcGIS中實(shí)現(xiàn)方式2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國(guó)常采用地理坐 標(biāo)系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標(biāo) 系統(tǒng)(GCS)參數(shù)設(shè)置2.3地圖投影1重要性2根本概念、根本知 識(shí)介紹2.4投影(平面)坐標(biāo) 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標(biāo)系統(tǒng)的 類型2我國(guó)常采用的地圖 投影及其參數(shù)設(shè)置3投影變換2.5ArcGIS中地理變換、地圖投影及投影變換等實(shí)現(xiàn)方式2.4投影(平面)坐標(biāo)系統(tǒng)及其投影變換投影坐標(biāo)系統(tǒng)1〕投影坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)源與表示2〕投影坐標(biāo)系統(tǒng)2我國(guó)常采用的地圖投影及其ArcGIS中參數(shù)的設(shè)置3投影變換地面點(diǎn)的位置基準(zhǔn)面〔大地水準(zhǔn)面〕

將地面點(diǎn)投影在大地水準(zhǔn)面上根據(jù)需求進(jìn)行不同投影方式的結(jié)果,所以運(yùn)用投影方式及其相應(yīng)的特征進(jìn)行描述.必須說(shuō)明原地理坐標(biāo)系統(tǒng)e.g.Beijing_1954_GK_Zone_18N1〕投影坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)源與表示？平面坐標(biāo)（x、y）2)平面坐標(biāo)系統(tǒng)(投影坐標(biāo)系)

(ProjectedCoordinateSystem)

即：法國(guó)笛卡兒創(chuàng)造的平面直角坐標(biāo)系必須基于地理坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行投影坐標(biāo)系統(tǒng)線性單位：米(我國(guó)常用)，或英尺等便于角度，長(zhǎng)度和面積的測(cè)量在投影坐標(biāo)系統(tǒng)中包含投影方式和參數(shù)2.4投影(平面)坐標(biāo)系統(tǒng)及其投影變換投影坐標(biāo)系統(tǒng)1〕投影框架？2〕投影坐標(biāo)系統(tǒng)2我國(guó)常采用的地圖投影及其ArcGIS中參數(shù)的設(shè)置3投影變換1〕中國(guó)常用的地圖投影〔要求掌握〕a、蘭勃特(Lambert)投影：1：100萬(wàn)地形圖b、Lambert或者Albers投影：大局部分省圖、大多數(shù)同級(jí)別比例尺也采用c、高斯－克呂格投影(Gauss_Kruger)(又稱橫軸墨卡托投影(TansverseMercator)6度分帶：1：50萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：10萬(wàn)、1：5萬(wàn)、1：2.5萬(wàn)3度分帶：1：1萬(wàn)、1：5000采用d、UTM投影a、蘭勃特(Lambert)投影

我國(guó)1:100萬(wàn)地形圖采用定義：假想一個(gè)圓錐其軸與地球橢球旋轉(zhuǎn)軸重合地套在橢球上，按等角的條件把地球橢球上的經(jīng)緯線投影到圓錐面上，然后沿一條母線〔經(jīng)線〕將圓錐面切開(kāi)展成平面。適于中緯度地區(qū)正軸等角割圓錐投影雙標(biāo)準(zhǔn)緯線蘭勃特(Lambert)投影圓錐的中心軸橢球體——正軸等角割圓錐投影相關(guān)參數(shù)ArcGIS中參數(shù)的設(shè)置相關(guān)參數(shù)：CentralMeridian〔中央經(jīng)線〕:ReferenceLatitude〔參考緯度〕:StandardParallel1〔1st標(biāo)準(zhǔn)緯線〕:StandardParallel2〔2nd標(biāo)準(zhǔn)緯線〕：FalseEasting〔假東〕:FalseNorthing〔假北〕:參數(shù)確定：雙標(biāo)準(zhǔn)緯線確定邊緯±0.2×緯線的幅度b、艾尓勃斯〔Albers〕投影

我國(guó)大局部省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用和Lambert投影屬于同一投影系統(tǒng)的Albers投影〔正軸等積割圓錐投影〕——正軸等積割圓錐投影相關(guān)參數(shù)c、高斯—克呂格投影〔Gauss－Kruger)，簡(jiǎn)稱高斯投影

又稱橫軸墨卡托投影〔TransverseMercator〕

——橫軸等角切橢圓柱投影NSO中央子午線KK′LL′母線母線定義：以橢圓柱面作為投影面，使地球橢球體的某條經(jīng)線與橢圓柱相切，該經(jīng)線即為中央經(jīng)線，然后按照等角條件，將中央經(jīng)線東西兩側(cè)各一定范圍內(nèi)的區(qū)域投影到橢圓柱面上，再將其展成平面。該投影由德國(guó)高斯于19世紀(jì)20年代擬定，經(jīng)克呂格1912年對(duì)投影公式加以補(bǔ)充，稱為高斯－克呂格投影。橫軸墨卡托投影—橫軸等角切橢圓柱投影墨卡托投影—正軸等角切圓柱投影，適于航海，交通等中國(guó)國(guó)家1∶2.5萬(wàn)、1∶5萬(wàn)、1∶10萬(wàn)、1∶25萬(wàn)、1∶50萬(wàn)根本比例尺地形圖采用高斯-克呂格6°分帶投影；

1∶1萬(wàn)、1：5000采用3°分帶。從0°經(jīng)線起，由西向東按經(jīng)差6°〔3°〕分為一個(gè)投影帶，將全球分為60〔120〕個(gè)投影帶，每個(gè)投影帶的有一條中央經(jīng)線。帶號(hào)和中央經(jīng)線的定義y(E)赤道OABxAyAxByBx(N)中央子午線投影500kmyAyB規(guī)定：①中央子午線的投影為該坐標(biāo)系的縱軸x，向北為正。②赤道的投影為橫軸y，向東為正。③兩軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O。高斯平面坐標(biāo)表達(dá)？國(guó)家高斯平面點(diǎn)P(2433586.693，38514366.157)所表示的意義？國(guó)家高斯平面點(diǎn)P〔2433586.693，38514366.157〕所表示的意義:(1)表示點(diǎn)P在高斯平面上至赤道的距離;X=2433586.693m(2)其投影帶的帶號(hào)為38、P點(diǎn)離38帶的縱軸X軸的實(shí)際坐標(biāo)Y=514366.157-500000=14366.157mWhy?根據(jù)概念:y=y*+500km將坐標(biāo)代入可得:514366.157=y*+500000y*=14366.157m〔結(jié)果為正表示該點(diǎn)在中央子午線東側(cè)，假設(shè)結(jié)果為負(fù)表示該點(diǎn)在中央子午線西側(cè)〕。ArcGIS中高斯投影坐標(biāo)系參數(shù)確實(shí)定

6度分帶東偏移(FalseEasting)=500000m〔或者帶號(hào)X1,000,000+500,000)假北(FalseNorthing)＝0，因?yàn)槲覈?guó)都在北半球中央經(jīng)線的比例因子(Scalefactoratcentralmeridian)=1中央經(jīng)線經(jīng)度(Longitudeofcentralmeridian)=(N×6-3)[N為帶號(hào)]原點(diǎn)緯度(Latitudeoforigin)=0yA=245863.7myB

=-168474.8myA通=20745863.7myB通=20331525.2mArcGIS中高斯投影坐標(biāo)系格式

(ProjectedCoordinateSystem)e.g.Beijing_1954_GK_Zone_18N(原地理坐標(biāo)系統(tǒng))Projection(投影方式):Gauss_KrugerFalse_Easting(假東):500000.000000False_Northing(假北):0.000000Central_Meridian(中央經(jīng)線):105.000000Scale_Factor(比例尺):1.000000Latitude_Of_Origin(原點(diǎn)緯度):0.000000d、UTM投影〔UniversalTransverseMecator〕又稱通用橫軸墨卡托投影——橫軸等角割橢圓柱投影高斯—克呂格適合于緯度較高的地區(qū)。對(duì)中低緯度變形較大，所以目前許多國(guó)家采用與之相近的橫軸墨卡托(UTM)投影，該投影是一種橫軸等角割圓柱投影，它和高期—克呂格投影同屬一類，不同的是，中央經(jīng)線的長(zhǎng)度比小于1(0.9996)，即產(chǎn)生一個(gè)負(fù)變形區(qū)，距中央經(jīng)線約±180km處的兩條割線上無(wú)變形。亦采用經(jīng)差6°或3°分帶投影方法，長(zhǎng)度變形<0.04%，這樣整個(gè)投影的變形就得到很大改善以橫軸橢圓柱面割于地球橢球體的兩條等高圈，按等角條件，將中央經(jīng)線兩側(cè)各一定范圍內(nèi)的地區(qū)投影到橢圓柱面上，再將其展成平面而得。又稱UniversalTransverseMercator——UTM投影。2.4投影(平面)坐標(biāo)系統(tǒng)及其投影變換投影坐標(biāo)系統(tǒng)1〕投影坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)源及表示2〕投影坐標(biāo)系統(tǒng)2我國(guó)常采用的地圖投影及其ArcGIS中參數(shù)的設(shè)置投影變換當(dāng)所使用的數(shù)據(jù)是來(lái)自不同地圖投影的圖幅時(shí)，需要將一種投影的地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種投影的地理數(shù)據(jù)的方式主要框架2.1屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學(xué)解析3ArcGIS中實(shí)現(xiàn)方式2.2地理坐標(biāo)系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國(guó)常采用地理坐 標(biāo)系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標(biāo) 系統(tǒng)(GCS)參數(shù)設(shè)置2.3地圖投影1重要性2根本概念、根本知 識(shí)介紹2.4投影(平面)坐標(biāo) 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標(biāo)系統(tǒng)的 類型2我國(guó)常采用的地圖 投影及其參數(shù)設(shè)置3投影變換2.5ArcGIS地理變換、地圖投影及投影變換等實(shí)現(xiàn)方式2.5ArcGIS地理變換、地圖投影及投影變換實(shí)現(xiàn)方式ArcMap中的實(shí)現(xiàn)方式1〕本卷須知2〕查閱、修改和保存顯示數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)3〕定義投影、投影轉(zhuǎn)換2Workstation下的實(shí)現(xiàn)方式1〕ArcMap軟件添加數(shù)據(jù)本卷須知在ArcMap中，創(chuàng)立新圖并向其中加載數(shù)據(jù)層時(shí)，第1個(gè)被加載的數(shù)據(jù)層的坐標(biāo)系統(tǒng)就作為該數(shù)據(jù)組默認(rèn)的坐標(biāo)系統(tǒng)，隨后加載的數(shù)據(jù)層，無(wú)論其坐標(biāo)系統(tǒng)如何，只要含有坐標(biāo)信息，滿足坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的需要，都將被自動(dòng)的轉(zhuǎn)換成該數(shù)據(jù)組的坐標(biāo)系統(tǒng)。當(dāng)然，這種轉(zhuǎn)換不影響數(shù)據(jù)層所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)文件本身。

2〕ArcMap下查閱、修改和保存顯示數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)21對(duì)數(shù)據(jù)組dataframeproperties定義投影說(shuō)明：只是為當(dāng)前視圖〔View〕指定了投影，而數(shù)據(jù)并沒(méi)有發(fā)生改變。如果你要將數(shù)據(jù)真正進(jìn)行投影變換，就必須將數(shù)據(jù)重新存儲(chǔ)，并定義投影信息或者利用工具箱工具投影變換2〕ArcMap下查閱、修改和保存顯示數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)1.file\SaveAs\存儲(chǔ)格式有：.mxd工程文件和.mxt模板或者2.file\ExportMap\存儲(chǔ)格式：多種柵格格式2〕ArcMap下查閱、修改和保存顯示數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)3ArcMap下定義投影和投影變換的實(shí)現(xiàn)方式數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)行投影，但是投影文件喪失，無(wú)法顯示投影，必須按照地圖信息源原有的投影方式，為數(shù)據(jù)添加投影信息SpatialReference屬性對(duì)話框按鈕說(shuō)明：Select(選擇)：選擇一個(gè)定的坐標(biāo)系統(tǒng)Import(輸入)：從一個(gè)存在的數(shù)據(jù)中導(dǎo)入坐標(biāo)系統(tǒng)New(新建)：新建一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)Modify(修改)：編輯當(dāng)前所選擇的坐標(biāo)系統(tǒng)的屬性Clear(清空)：設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)到未知SaveAs(另存為)：保存坐標(biāo)系統(tǒng)到文件注意：要進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換的文件首先要有投影信息，否那么在輸入文件后出現(xiàn)×2.5ArcGIS地理變換、地圖投影及投影變換實(shí)現(xiàn)方式ArcMap中的實(shí)現(xiàn)方式1〕本卷須知2〕查閱、修改和保存顯示數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)3〕定義投影、投影轉(zhuǎn)換Workstation下的實(shí)現(xiàn)方式1〕投影命令及參數(shù)2〕投影思路及拓展

1〕workstation下的投影命令〔1〕查看投影信息命令DESCRIBE<geo_dataset> <geo_dataset>可以是coverage,grid,tin,或image〔2〕定義投影命令PROJECTDEFINE<COVER|GRID|FILE|TIN><target>Arc:projectdefinecoverstates//對(duì)states圖層進(jìn)行定義投影DefineProjection定義投影坐標(biāo)的方法：Project:projectiontransverse//定義輸出圖層為橫軸墨卡托投影Project:unitsmeters //坐標(biāo)單位為米Project:spheroidkrasovsky//定義橢球?yàn)閗rasovsky橢球Project:parameters scalefactoratcentralmeridian[1.00000000]:longitudeofcentralmeridian[000.000]:1050000latitudeoforigin[000.000]:falseeasting(meters)[0.00000]:5000000000falsenorthing(meters)[0.00000]:Project:end //命令結(jié)束定義地理坐標(biāo)的方法：Project:projectiongeographic//定義投影坐標(biāo)為地理坐標(biāo)系Project:unitsdd //坐標(biāo)單位為十進(jìn)制度小數(shù)Project:datumwgs84//基準(zhǔn)面是wgs84Project:spheroidclarke1866//定義橢球?yàn)閏larke1866橢球Project:parameters //定義投影參數(shù)〔因?yàn)榈乩碜鴺?biāo)系沒(méi)有其他參數(shù)，所以空缺〕Project:end //命令結(jié)束〔3〕投影變換命令

PROJECT<COVER|FILE><input><output>{projection_file}

PROJECT<GRID><input><output>{projection_file}{NEAREST|BILINEAR|CUBIC}{out_cellsize}{x_register}{y_register}

Arc:projectcoverstatesstates1//將圖層states投影變換至圖層states1***************************************************TheINPUTprojectionhasbeendefined.***************************************************UseOUTPUTtodefinetheoutputprojectionandENDtofinish.Project:output//定義輸出圖層投影信息Project:projectionALBERS //定義輸出圖層為等面積圓錐投影Project:unitsmeters //坐標(biāo)單位為米Project:datumwgs84//定義坐標(biāo)基準(zhǔn)為wgs84基準(zhǔn)Project:spheroidclarke1866 //定義橢球?yàn)閏larke1866橢球Project:parameters //定義等面積圓錐投影參數(shù)1ststandardparallel[000.000]:3230002ndstandardparallel[000.000]:423000centralmeridian[000.000]:-1000000latitudeofprojection'sorigin[000.000]:200000falseeasting(meters)[0.00000]:falsenorthing(meters)[0.00000]:Project:end//命令結(jié)束//這說(shuō)明輸入圖層即states已有投影信息Arc:projectcovercontourcontour2Pleasedefinetheinputandoutputmapprojections.UseINPUTtodefinetheinputprojection,OUTPUTtodefinetheoutputprojection,andENDtofinish.Project:inputProject:projectiongeographicProject:spheroidkrasovskyProject:unitddProject:parametersProject:outputProject:projectiontransverseProject:spheroidkrasovskyProject:unitmetersProject:parametersscalefact