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實(shí)驗(yàn)八空間數(shù)據(jù)投影變換一、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.掌握用戶數(shù)據(jù)投影變換方法。 3.掌握?qǐng)D形投影變換方法。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)。投影基礎(chǔ)知識(shí)地圖投影的基本問題:

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的曲面,即不可能展開成平面,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)。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)系式的過程;投影的實(shí)質(zhì)投影基礎(chǔ)知識(shí)——投影變形將不可展的地球橢球面展開成平面,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地圖投影變形的圖解示例

(摩爾維特投影-等積偽圓柱投影)地圖投影變形的圖解示例

(UTM-橫軸等角割圓柱投影)投影基礎(chǔ)知識(shí)地圖投影的分類:

⑴、按地圖投影的構(gòu)成方法分:

a、幾何投影:①、方位投影(見下一頁示意圖)②、圓柱投影(見下一頁示意圖)③、圓錐投影(見下一頁示意圖)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)緯線形狀投影基礎(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;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)系平面坐標(biāo)系通過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))來確定地面點(diǎn)的平面位置。可以通過投影將地理坐標(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)作為我國天文大地網(wǎng)的起算數(shù)據(jù);隨后,通過鎖網(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、參考橢球和國際不一致;西安80坐標(biāo)系:

1978年4月召開的“全國天文大地網(wǎng)平差會(huì)議”上決定建立我國新的坐標(biāo)系,稱為1980年國家大地坐標(biāo)系。其大地原點(diǎn)設(shè)在西安西北的永樂鎮(zhèn),簡(jiǎn)稱西安原點(diǎn)。橢球參數(shù)選用1975年國際大地測(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IUUG-75地球橢球參數(shù)或IAG-75地球橢球;投影基礎(chǔ)知識(shí)——高斯投影?由德國數(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,故稱為高斯-克呂格投影,簡(jiǎn)稱高斯投影,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)線均為3度帶的中央經(jīng)線;我國1:2.5-1:50萬地形圖均采用6度分帶;1:1萬及更大比例尺地形圖采用3度分帶;

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中央子午線赤道高斯投影平面赤道中央子午線高斯—克呂格投影赤道中央子午線平行圈子午線Oxy高斯投影的特性(等角橫切橢圓柱投影)中央子午線投影后為直線,且長(zhǎng)度不變。除中央子午線外,其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線,并以中央子午線為對(duì)稱軸。投影后有長(zhǎng)度變形。赤道線投影后為直線,但有長(zhǎng)度變形。赤道中央子午線平行圈子午線Oxy高斯投影的特性除赤道外的其余緯線,投影后為凸向赤道的曲線,并以赤道為對(duì)稱軸。經(jīng)線與緯線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)度變形的線段,其長(zhǎng)度變形比均大于l。離中央子午線愈遠(yuǎn),長(zhǎng)度變形愈大。高斯投影帶劃分我國規(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)線開始,按6°的經(jīng)差自西向東分成60個(gè)帶。3°帶自1.5°開始,按3°的經(jīng)差自西向東分成120個(gè)帶。高斯投影——投影帶的劃分高斯投影——投影帶的劃分6°帶與3°帶中央經(jīng)線之間的關(guān)系如圖:這樣分帶的方法在于3°帶中央經(jīng)線在奇數(shù)帶時(shí)與6°帶中央經(jīng)線重合;偶數(shù)為6°帶分帶經(jīng)線高斯投影——投影帶的劃分6°帶與3°帶中央經(jīng)線之間的關(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;高斯投影——投影帶的劃分6°帶與3°帶中央經(jīng)線之間的關(guān)系如圖:1:2.5-1:50萬的地形圖均采用6°分帶1:1萬及更大比例尺地形圖采用3°分帶MAPGIS投影變換為滿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。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)話框中,設(shè)置工作目錄最終指向Exercise-08(盤符依據(jù)各人具體情況設(shè)置)。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1:10萬圖框(或者點(diǎn)擊圖框工具欄中的10按鈕)。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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)。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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)高斯投影——投影帶的計(jì)算6°帶中央經(jīng)線經(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)線經(jīng)度:L0=3°n式中n為3°帶帶號(hào)高斯投影我國幅員遼闊,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。高斯投影由于我國領(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:文件打開文件,加載投影變換所需數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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。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)針方向依次采集四個(gè)控制點(diǎn)。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、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。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令:投影變換進(jìn)行投影變換,按上述Step7和Step11的步驟依次完成大竹蓬組.WT和大竹蓬組.WP的投影變換。投影結(jié)果文件分別保存為大竹蓬組-1.WT和大竹蓬組-1.WP。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5.5.圖框生成 按3所示步驟完成非標(biāo)準(zhǔn)矩形圖框的生成,圖框主要技術(shù)參數(shù)為:左下角坐標(biāo):X=2537.7km,Y=18346km右上角坐標(biāo):X=2540.8km,Y=18350.5km 方里網(wǎng):實(shí)線公里坐標(biāo)網(wǎng),網(wǎng)間距為2km 圖框名:演示用圖框三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5.6.用戶數(shù)據(jù)投影變換 執(zhí)行如下命令:投影變換用戶文件投影變換,將所提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形

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