實(shí)驗(yàn)二--投影變換與坐標(biāo)校正.ppt

1、實(shí)驗(yàn)二:投影變換坐標(biāo)校正,2009,內(nèi)容,坐標(biāo)系與投影變換 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 坐標(biāo)拉伸 接邊 影像配準(zhǔn),坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：對(duì)要素作平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、傾斜等處理。 仿射變換（Affine）:用于考慮4種因素對(duì)坐標(biāo)變換的影響：非等比例縮放、傾斜、旋轉(zhuǎn)、平移。在使用仿射變換時(shí)，至少要設(shè)3個(gè)移位連接線(xiàn)。 公式：x = Ax + By + C y = Dx + Ey + F,相似變換（Similarity）:用于考慮3種因素對(duì)坐標(biāo)變換的影響：縮放、旋轉(zhuǎn)和平移。使用此變換時(shí)，至少要設(shè)2個(gè)移位連接線(xiàn)。 公式：x = Ax + By + C y = -Bx + Ay + F A = s cost B = s sint C為x

2、方向的平移，F(xiàn)為y方向的平移；s為x和y方向相同的縮放因子，t為旋轉(zhuǎn)角度。,投影變換（Projective）: 較為復(fù)雜，至少要設(shè)4個(gè)移位連接線(xiàn)。 公式：x = （Ax + By + C）/ （Gx + Hy + 1） y = （Dx + Ey + F）/ （Gx + Hy + 1）,坐標(biāo)拉伸：適用于校正數(shù)字化過(guò)程中各個(gè)方向的不均勻伸縮、變形。 至少要3條移位連接線(xiàn),接邊 接邊是處理相鄰地圖之間的拼接誤差。地圖往往是分圖幅輸入，在圖幅相鄰之處，總會(huì)有少量錯(cuò)位。 以上幾種處理結(jié)果都改變了矢量要素的坐標(biāo)。,影像配準(zhǔn) 專(zhuān)門(mén)針對(duì)柵格空間數(shù)據(jù)。 配準(zhǔn)的結(jié)果不但使柵格單元的位置發(fā)生了變化，而且在有些地方插

3、入新單元，有些地方會(huì)合并相鄰單元。 對(duì)柵格坐標(biāo)的影響可以是臨時(shí)的，也可是永久的。 以上處理都不發(fā)生坐標(biāo)系變化。,軟件對(duì)殘差（Residual Error）的定義 軟件中的殘差定義為均方根（Root Mean Square, RMS）。,一、坐標(biāo)系與投影變換,全球經(jīng)緯格網(wǎng)顯示,啟動(dòng)ArcMap，打開(kāi)ex24ex24.mxd，激活Data frame1 觀察： 坐標(biāo)單位？ 鼠標(biāo)在圖上移動(dòng)時(shí)視窗底部狀態(tài)欄中的坐標(biāo)值，網(wǎng)格橫、縱坐標(biāo)的最大與最小值是多少？,鼠標(biāo)雙擊圖層World_grid ，彈出Layer Properties對(duì)話(huà)框，選擇Source標(biāo)簽，可以看出坐標(biāo)系統(tǒng)是GCS_WGS_1984。

4、觀察該坐標(biāo)系中經(jīng)緯線(xiàn)是否直線(xiàn)、相互平行？ 該坐標(biāo)系中變形最大的點(diǎn)在地球表面何處？,鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊Data framel，選擇Properties，在出現(xiàn)的菜單中選標(biāo)簽Coordinate System 數(shù)據(jù)框架的當(dāng)前坐標(biāo)有無(wú)變化？,再點(diǎn)擊按鈕Clear，在下面的坐標(biāo)選擇框中選擇Predefined/ Projected Coordinate System / Utm / Wgs 1984 / WGS 1984 UTM Zone 12N,按“確定”鍵關(guān)閉對(duì)話(huà)框。 經(jīng)線(xiàn)發(fā)生了什么變化？ World_grid數(shù)據(jù)源坐標(biāo)值是否發(fā)生變化？Why?,一、坐標(biāo)系與投影變換,全國(guó)分省地圖坐標(biāo)定義、顯示,啟動(dòng)Ar

5、cCatalog，在左側(cè)目錄窗口展開(kāi)路徑ex24，可以看到其中有一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)CN_prv是Shapefile 該數(shù)據(jù)項(xiàng)是否有空間參考坐標(biāo)系？ 展開(kāi)Projected Coordinate Systems,加載或更改為Asia Lambert Conformal Conic坐標(biāo)系。(How?) 按Modify鍵, 修改該坐標(biāo)系的參數(shù)為:,False_Easting: 0.00 False_Northing: 0.00 Central_Meridian: 106.00 Standard_Parallel_1: 25.00 Standard_Parallel_1: 47.00 Latitude_Of_

6、Origin: 0.00,Linear Units 的Name:項(xiàng)下拉選擇Meters. 以上設(shè)置的意思是什么?,該對(duì)話(huà)框下側(cè)還有Geographic Coordinate System參數(shù)框,再按右下側(cè)的Select鍵,在坐標(biāo)系瀏覽對(duì)話(huà)框內(nèi)選擇Geographic Coordinate System /Asia /Beijing 1954. prj,按Add鍵加載. 觀察Geographic Coordinate System框內(nèi)的相關(guān)默認(rèn)參數(shù). 再到對(duì)話(huà)框第一行Name:項(xiàng)內(nèi)輸入名稱(chēng)CN_prv,按”確定”返回,觀察Details框內(nèi)的參數(shù).,按”確定”鍵返回Shapefile Prope

7、rties對(duì)話(huà)框.,觀察Spatial Reference項(xiàng)對(duì)應(yīng)的設(shè)置名是否為CN_prv? 觀察空間參照系的內(nèi)容. 按”確定”退出. 關(guān)閉ArcCatalog.,啟動(dòng)ArcMap,打開(kāi)地圖文檔ex24 ex24.mxd,激活Data frame2,設(shè)置該數(shù)據(jù)框單位為meters. 加載剛才操作過(guò)的圖層,CN_prv.用鼠標(biāo)在數(shù)據(jù)視窗內(nèi)隨意滑動(dòng),觀察底部坐標(biāo)單位及值的變化.,鼠標(biāo)右鍵選擇Data frame2/Properties, 進(jìn)入數(shù)據(jù)框架特征設(shè)置對(duì)話(huà)框,選擇標(biāo)簽Coordinate System, 點(diǎn)擊Layers/ CN_prv / CN_prv, 有關(guān)參數(shù)出現(xiàn)在Current co

8、ordinate system文本框內(nèi).,選用數(shù)據(jù)源的預(yù)先定義,按”確定”鍵關(guān)閉數(shù)據(jù)框架特征設(shè)置對(duì)話(huà)框. 鼠標(biāo)在地圖上隨意滑動(dòng),窗口底部顯示的坐標(biāo),要素形狀發(fā)生了什么變化?,再進(jìn)入Data frame Properties, 選擇General, 下拉修改Units / Display, 從Meters 改為Degree Minutes Seconds, 按”確定”關(guān)閉對(duì)話(huà)框. 鼠標(biāo)在地圖上隨意滑動(dòng),窗口底部顯示的坐標(biāo),要素形狀發(fā)生了什么變化?,改變顯示坐標(biāo),再進(jìn)入Data frame Properties, 按標(biāo)簽Grids. 按New Grid鍵,進(jìn)入Grids and Graticule

9、s Wizard對(duì)話(huà)框: 點(diǎn)選Graticule: divides map by meridians and parallels 點(diǎn)選 在Grid欄中輸入名稱(chēng)Graticule,按”下一步”, Graticule and labels 點(diǎn)選,為地圖布局添加打印用的格網(wǎng),在Intervals框內(nèi)輸入: Deg Min Sec place parallels 5 0 0 latitude place meridims 5 0 0 longitude 按”下一步”,在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框內(nèi)勾選 Major division ticks Minor division ticks Number of ticks

10、 per major 項(xiàng)選0 按”下一步”,在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框內(nèi)勾選 Place a simple border at edge of graticule Store as a fixed grid that updates with changes to the data frame 按”完成”,再按”確定”.,選擇View / Layout,為突出Data frame2 ,其它數(shù)據(jù)框被拖動(dòng)到頁(yè)面外部,布局中央僅顯示Data frame2. 觀察: 蘭勃特等角割圓錐投影坐標(biāo)系的經(jīng)緯線(xiàn)特點(diǎn).,鼠標(biāo)右鍵選擇Data frame Properties, 選擇Coordinate System,展開(kāi)Pr

11、idefined / Geographic Coordinate System / Asia, 選擇Beijing 1954, 教育按OK,再按”確定”. 描述地圖布局有什么變化? 要素的地理坐標(biāo)顯示在哪里?地圖頁(yè)面坐標(biāo)又在哪里顯示,單位是什么?,投影變換,一、坐標(biāo)系與投影變換,小結(jié),地理坐標(biāo)系:用經(jīng)緯度表示事物、現(xiàn)象的空間位置。 投影坐標(biāo)系：用二維平均直角坐標(biāo)表示事物、現(xiàn)象的空間位置 實(shí)際中，數(shù)據(jù)已經(jīng)定義好坐標(biāo)系，不同來(lái)源、不同坐標(biāo)系的空間數(shù)據(jù)要一起使用時(shí)，需要作投影轉(zhuǎn)換。,兩大類(lèi)坐標(biāo),臨時(shí)變換：多數(shù)據(jù)一起參照使用，此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)文件中的要素坐標(biāo)仍然保持原來(lái)狀態(tài)。 永久轉(zhuǎn)換：空間要素按新的

12、坐標(biāo)系作轉(zhuǎn)換處理。,有三種情況需要轉(zhuǎn)換或重新定義坐標(biāo)系,修改坐標(biāo)系：用戶(hù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，沒(méi)有定義坐標(biāo)系或原來(lái)定義的不對(duì)，可調(diào)整坐標(biāo)系的名稱(chēng)和相關(guān)參數(shù)。修改后，要素在數(shù)據(jù)庫(kù)中的坐標(biāo)不發(fā)生變化，將來(lái)臨時(shí)變換、永久轉(zhuǎn)換時(shí)，按修改后的坐標(biāo)系名和相關(guān)參數(shù)起作用，對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。,二、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,ArcMap有空間校正（Spatial Adjustment）功能，坐標(biāo)系不變，校正要素的坐標(biāo)。對(duì)矢量型數(shù)據(jù)有3種校正：坐標(biāo)轉(zhuǎn)換（transform）、橡皮拉伸（Rubber Sheeting）、接邊（Edge Matching）。,添加Spatial Adjustment工具條。 激活Data fram

13、e3數(shù)據(jù)框，打開(kāi)其中3個(gè)圖層的顯示狀態(tài)：RoadCenter、Plan、Design。 點(diǎn)擊目標(biāo)表（TOC）欄下方的Source標(biāo)簽，可以看到各圖層的數(shù)據(jù)源有什么特征？幾個(gè)圖層之間有什么關(guān)系？,在Editor編輯工具條中，選擇菜單Editor / Start Editing, 進(jìn)入編輯狀態(tài)。 在Spatial Adjustment工具條中選擇菜單Spatial Adjustment /Set Adjust Data,進(jìn)入校正對(duì)象對(duì)話(huà)框，選擇All features in these layers, 再勾選Design，并OK。,選擇校正對(duì)象,在Spatial Adjustment工具條中選擇移

14、位連接工具（New Displacement Link），用光標(biāo)在屏幕上先用該工具確定校正圖層design上需要校正的某一特征點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)的左鍵確定，在roadcenter層上和plan層上找到正確位置的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)的左鍵確定，就繪出一條移位連接線(xiàn)（Displacement Link）。,設(shè)置移位連接(Displacement Link),設(shè)置移位連接時(shí)，盡可能使用捕捉模式。 配合使用捕捉方式，至少應(yīng)設(shè)3對(duì)移位連接，本練習(xí)要求設(shè)6對(duì)，而且都是在道路中心線(xiàn)的交叉點(diǎn)上。,如果輸入的移位連接線(xiàn)位置有差錯(cuò)，需要調(diào)整。方法是：先用Spatial Adjustment工具條中修改移位連接（Modiry

15、 Link）工具，再選中需要調(diào)整的移位連接線(xiàn)；用鼠標(biāo)對(duì)準(zhǔn)連接線(xiàn)的端點(diǎn)，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖動(dòng)鼠標(biāo)微調(diào)。 或者用編輯工具條中的選擇工具，點(diǎn)擊某移位連接線(xiàn)，按Delete，刪除該連接線(xiàn)。,在Spatial Adjustment工具條中選擇察看移位連接表工具（View Link Table），彈出連接表對(duì)話(huà)框： 如果某些坐標(biāo)點(diǎn)事先知道，可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊連接表中的坐標(biāo)表，直接用鍵盤(pán)修改，實(shí)現(xiàn)精確控制。,在Spatial Adjustment工具條中選擇Transform / Affine，即選用仿射變換的校正方式。 用Preview Window 預(yù)覽校正后的效果，判斷是否需要重新回到設(shè)置移位連接步驟。

16、 選用Adjust，完成Transform 選Editor, 并Stop Edition,結(jié)束編輯狀態(tài)。,Transform的方式,三、坐標(biāo)拉伸,坐標(biāo)拉伸（Rubber Sheeting）俗稱(chēng)橡皮拉伸，主要針對(duì)圖形的不均勻變形。,激活Data frame4數(shù)據(jù)框，其中有2個(gè)圖層：roadplan、pipepline。 點(diǎn)擊目標(biāo)表（TOC）欄下方的Source標(biāo)簽，可以看到各圖層的數(shù)據(jù)均存放在再一個(gè)Geodatabase Geo_DB24中，同屬一個(gè)要素Dataset C2.,對(duì)這兩個(gè)圖層而言，存在的問(wèn)題是什么？,在目錄表中選擇圖層pipeline，Editor中使進(jìn)入編輯狀態(tài)。,在Spatia

17、l Adjustment工具條中選擇菜單Spatial Adjustment /Set Adjust Data,進(jìn)入校正對(duì)象對(duì)話(huà)框，選擇All features in these layers, 再勾選pipeline，并OK。,選擇校正對(duì)象,在Spatial Adjustment工具條中選擇移位連接工具（New Displacement Link），用光標(biāo)在屏幕上先用該工具確定校正圖層pipeline上需要校正的某一特征點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)的左鍵確定，在roadplan層上找到正確位置的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)的左鍵確定，就繪出一條移位連接線(xiàn)（Displacement Link）。其它設(shè)置類(lèi)似于Transf

18、orm方式。,設(shè)置移位連接(Displacement Link),在Spatial Adjustment工具條中選擇菜單Adjustment Methods / Rubber Sheet，采用橡皮拉伸（Rubber Sheeting）方式.，選擇General標(biāo)簽： Adjustment Method： Rubbersheet 下拉選擇，按右側(cè)Options，繼續(xù)選擇：Method為Nature Neighbor。 其余操作類(lèi)似Transform。,選擇校正方式,四、接邊,接邊（Edge Matching）。,激活Data frame5數(shù)據(jù)框，其中有2個(gè)圖層：Road1、Road2。 點(diǎn)擊目標(biāo)表（TOC）欄下方的Source標(biāo)簽，可以看到各圖層的數(shù)據(jù)均存放在再一個(gè)Geodatabase Geo_DB24中，同屬一個(gè)要素（Dataset）C3.,圖幅邊緣的拼接處，不嚴(yán)格對(duì)接，稍有錯(cuò)位。需要進(jìn)行接邊校正。,在Spatial Adjustment工具條中選擇菜單Spatial Adjustment /Set Adjust Data,進(jìn)入校正對(duì)象對(duì)話(huà)框，選擇All features in these layers, 再勾選road2，并OK。,選擇校正對(duì)象,在Spatial Adjustment工具條中選擇菜單Adjustm