空間分析的地理基礎(chǔ)坐標系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換

第2章空間分析的地理根底

——坐標系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換任何空間特征都表示為地球外表的一個特定位置，而位置依賴于既定的坐標系來表示。1975319753111119753197531111x=a0+a1x’+a2y’y=b0+b1x’+b2y’Georeferencing過程〔幾何糾正〕屏幕坐標系統(tǒng)——物理坐標系統(tǒng)平面坐標系統(tǒng)——投影坐標系統(tǒng)(projectedcoordinatesystem)球面坐標系統(tǒng)——地理坐標系統(tǒng)(geographiccoordinatesystem)投影變換地圖投影地理變換主要框架2.1屏幕坐標系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學解析3ArcGIS中實現(xiàn)方式2.2地理坐標系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國常采用地理坐 標系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標 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 識介紹2.4投影(平面)坐標 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標系統(tǒng)的 類型2我國常采用的地圖 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現(xiàn)方式2.1屏幕坐標系統(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,實現(xiàn) 空間化的過程，是GIS空間分析或制圖至關(guān)重 要的一步！2數(shù)學解析(屏幕物理坐標向用戶空間坐標的轉(zhuǎn)換)3在ArcGIS中的實現(xiàn)方式1975319753111119753197531111x=a0+a1x’+a2y’y=b0+b1x’+b2y’Georeferencing過程〔幾何糾正〕2數(shù)學解析

(屏幕物理坐標與用戶空間坐標的轉(zhuǎn)換)X=x’’’+a0Y=y’’’+b0x’’’～〔x’’，y’’〕y’’’～〔x’’，y’’〕1〕設(shè)物理坐標系為x’o’y’，用戶坐標系為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〕實際比例尺為m；y方向〔縱向〕實際比例尺為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中的默認功能similarity相似變換(m=n)，沒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－計算值X＝x－〔a0+a1x’+a2y’〕Y方向誤差為△Y＝理論值Y－計算值Y＝y(tǒng)－〔b0+b1x’+b2y’〕那么距離誤差為△d＝△X2＋△Y2∑△d2

＝∑△X2＋∑

△Y2

控制點的中誤差為Mp＝±[(△X2＋△Y2)/n]1/2N表示數(shù)字化控制點的個數(shù)2.1屏幕坐標系統(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,實現(xiàn) 空間化的過程，是GIS空間分析或制圖至關(guān)重 要的一步！2數(shù)學解析(屏幕物理坐標向用戶空間坐標的轉(zhuǎn)換)3在ArcGIS中的實現(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中的實現(xiàn)方式TRANSFORM<in_cover><out_cover>{AFFINE|PROJECTIVE|SIMILARITY}說明：Affine－可以糾正扭曲、偏移、縮放和旋轉(zhuǎn)等，最常用，至少需要4組控制點來求解6個待定系數(shù)；Similarity－只糾正偏移、縮放和旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，至少需要3組TICS來求解4個待定系數(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——對底圖進行糾正，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]兩個新圖層；命令：create、copy〔2〕修改ticcov中的坐標為空間坐標；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屏幕坐標下的數(shù)字化圖層所有圖層tic點為屏幕坐標ResidenttransRivertransRoadtransRegiontransTiccovtrans.tic所有圖層tic點為空間坐標Resident.patRiver.aatRoad.aatRegion.patHavearest！主要框架2.1屏幕坐標系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學解析3ArcGIS中實現(xiàn)方式2.2地理坐標系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國常采用地理坐 標系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標 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 識介紹2.4投影(平面)坐標 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標系統(tǒng)的 類型2我國常采用的地圖 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現(xiàn)方式2.2地理坐標系統(tǒng)及其地理變換1根本概念(地球的表達)水準面、水平面、大地水準面、大地體、 地球橢球體、參考橢球體、基準面2我國常采用地理坐標系統(tǒng)3地理變換AB大地水準面黃海平均海水面鉛垂線鉛垂線鉛垂線鉛垂線1)水準面:地球上自由靜止的水面，水準面上任意一點的鉛垂線都垂直于該點的曲面，有無數(shù)多個。2)水平面:與水準面相切的平面稱為水平面。3)大地水準面:與平均海水面相吻合的水準面，是測量工作的基準面。4)大地體：大地水準面所包圍的形體，代表了地球的自然形狀和大小。鉛垂線是測量工作的基準線。NSWE地球橢球體大地水準面大地體(地球的一級逼近)與地球橢球體NSEWOaba地球橢球體(spheroid)(地球形狀二級逼近〕ellipsoid長半徑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)橢球體國際主要參考橢球名稱年代長半徑/m扁率附注德蘭勃〔Delambre〕180063756531：334.0法國埃弗瑞斯〔Everest〕183063772761：300.801法國貝塞爾〔Bessel〕184163773971：299.152英國克拉克〔Clarke〕186663782061：294.978英國克拉克〔Clarke〕188063782491：293.459英國海福特〔Hayford〕191063783881：297.01942年國際第一個推薦值克拉索夫斯基194063782451：298.3蘇聯(lián)1967年大地坐標系196763781601：298.2471971年國際第二個推薦值1975年大地坐標系197563781401：298.2571975年國際第三個推薦值1980年大地坐標系197963781371：298.2571979年國際第四個推薦值我國使用的橢球海福特Hayford(1952年前)克拉索夫斯基橢球體(krasovsky)IAG75橢球體WGS84橢球體

我國的大地坐標系1954年北京坐標系1980年國家大地坐標系(西安原點)GPS測量數(shù)據(jù)地心橢球體名稱[worldgeodeticsystem]84

WGS84橢球體19846378137國際參考橢球體位置推算橢球6)參考橢球體,基準面Datum

【橢球體定義了形狀，大地原點定義了球體的位置】此橢球適合歐洲此橢球適合北美大地水準面WGS84在天文大地測量中首先選取一個對一個國家比較適中的大地測量原點，并從此點出發(fā)通過事先布設(shè)的三角網(wǎng)點進行幾何測量和大地經(jīng)緯度測量，再以測量結(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面用于局部地區(qū)更大比例尺〔1：20，000〕更好地擬合地球外表精度較高通過相對于地心的位置來定義；定位地球上的點的參照系統(tǒng)；定義該區(qū)域全部大地坐標計算的起算點。大地基準面都通過當?shù)鼗鶞拭嫦騑GS84的轉(zhuǎn)換7參數(shù)來定義，即三個平移參數(shù)ΔX、ΔY、ΔZ表示兩坐標原點的平移值；三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)εx、εy、εz表示當?shù)刈鴺讼敌D(zhuǎn)至與地心坐標系平行時，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面大地水準面地球橢球體外表基準面[參考橢球體]大地體地球橢球體＋大地原點定位和定向地球形狀的一級逼近地球形狀的二級逼近大地測量基準面和大地起算數(shù)據(jù)大地高程起算面思考沒有定義坐標系統(tǒng)與屏幕坐標系統(tǒng)是否一個概念？橢球體與基準面〔參考橢球體〕的異同？怎樣定義基準面？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〕，可以不可以進行幾何糾正后，再添加底圖進行屬性的編輯？參加coverages喪失了*.tic文件，能否進行幾何糾正？2.2地理坐標系統(tǒng)及其地理變換1根本概念(地球的表達)水準面、水平面、大地水準面、大地體、 地球橢球體、參考橢球體、基準面2我國常采用地理坐標系統(tǒng)1〕地理坐標系統(tǒng)2〕常用大地坐標系統(tǒng)(GeographicCoordinateSystem)3地理變換地理坐標：用經(jīng)緯度表示地面點位的球面坐標1：天文緯度2：大地緯度3：地心緯度1〕地理坐標系統(tǒng)附：各種不同地理坐標系下經(jīng)緯度的表達經(jīng)度：本初子午面與觀測點所在子午面之間的夾角；東經(jīng)為正，西經(jīng)為負。緯度：北緯：正，南緯：負天文緯度：赤緯，指參考橢球面上某一點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的法線與赤道面的夾角；地心緯度：參考橢球面上某一點和橢球中心連線與赤道面之間的夾角。大地坐標系(球面坐標系)是一種在三維球面(基準面)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:大地坐標是球面坐標，對測量計算和繪圖來說，不便于直接進行各種計算。2〕我國常用的地理坐標系統(tǒng)(大地坐標系統(tǒng))

簡稱:(GCS)單位:(經(jīng)度,緯度)1.北京54坐標系(局部平差)datumface坐標原點：前蘇聯(lián)玻爾可夫天文臺Spheroid:1940年克拉索夫斯基(krasovsky)2.西安80坐標系(整體平差)坐標原點:陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)北洪流村Spheroid:GRS1975〔國際大地測量與地球物理學聯(lián)合會IUGG1975推薦〕新參考橢球體3.WGS84坐標系統(tǒng)地心坐標系,尤其在GPS機中通用

2.2地理坐標系統(tǒng)及其地理變換1根本概念(地球的表達)水準面、水平面、大地水準面、大地體、 地球橢球體、參考橢球體、基準面2我國常采用地理坐標系統(tǒng)1〕地理坐標系統(tǒng)2〕常用大地坐標系統(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系〔基準面〕間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的方法，其實質(zhì)是實現(xiàn)地理變換或基準面平移。

2〕主要的地理變換方法三參數(shù)和七參數(shù)法2.2地理坐標系統(tǒng)及其地理變換1根本概念(地球的表達)水準面、水平面、大地水準面、大地體、 地球橢球體、參考橢球體、基準面2我國常采用地理坐標系統(tǒng)1〕地理坐標系統(tǒng)2〕常用大地坐標系統(tǒng)(GeographicCoordinateSystem)3地理變換1〕定義2〕方法4ArcGIS中地理坐標系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置4ArcMap(ArcGIS)中地理坐標系統(tǒng)(GCS)的參數(shù)設(shè)置GeographicCoordinateSystem:GCS_WGS_1984Datum(基準面):D_WGS_1984PrimeMeridian(本初子午線):0AngularUnit(角度單位):DecimalDegreeArc:projectProject:projectiongeographicProject:unitsddProject:spheroidkrasovskyProject:datumkrasovskyProject:parametersProject:endArc:Workstation(ArcGIS)中地理坐標系統(tǒng)(GCS)的參數(shù)設(shè)置主要框架2.1屏幕坐標系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學解析3ArcGIS中實現(xiàn)方式2.2地理坐標系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國常采用地理坐 標系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標 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 識介紹2.4投影(平面)坐標 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標系統(tǒng)的 類型2我國常采用的地圖 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現(xiàn)方式回憶坐標系統(tǒng)的類型？彼此之間如何實現(xiàn)？仿射變換、相似變換等的實現(xiàn)方法？在ArcMap和Workstation下如何實現(xiàn)？地理坐標有哪些類型？我國常用的大地坐標系統(tǒng)有哪些？在ArcMap和Workstation下如何實現(xiàn)？大地坐標之間如何變換？1975319753111119753197531111x=a0+a1x’+a2y’y=b0+b1x’+b2y’Georeferencing過程〔幾何糾正〕屏幕坐標系統(tǒng)——物理坐標系統(tǒng)平面坐標系統(tǒng)——投影坐標系統(tǒng)(projectedcoordinatesystem)球面坐標系統(tǒng)——地理坐標系統(tǒng)(geographiccoordinatesystem)投影變換地圖投影地理變換在ArcGIS中的實現(xiàn)方式TRANSFORM<in_cover><out_cover>{AFFINE|PROJECTIVE|SIMILARITY}說明：Affine－可以糾正扭曲、偏移、縮放和旋轉(zhuǎn)等，最常用，至少需要4組控制點來求解6個待定系數(shù)；Similarity－只糾正偏移、縮放和旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，至少需要3組TICS來求解4個待定系數(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——對底圖進行糾正，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]兩個新圖層；命令：create、copy〔2〕修改ticcov中的坐標為空間坐標；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：用經(jīng)緯度表示地面點位的球面坐標1：天文緯度2：大地緯度3：地心緯度地理坐標系統(tǒng)我國常用的地理坐標系統(tǒng)(大地坐標系統(tǒng))

簡稱:(GCS)單位:(經(jīng)度,緯度)1.北京54坐標系(局部平差)datumface坐標原點：前蘇聯(lián)玻爾可夫天文臺Spheroid:1940年克拉索夫斯基(krasovsky)2.西安80坐標系(整體平差)坐標原點:陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)北洪流村Spheroid:GRS1975〔國際大地測量與地球物理學聯(lián)合會IUGG1975推薦〕新參考橢球體3.WGS84坐標系統(tǒng)地心坐標系,尤其在GPS機中通用

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

2〕主要的地理變換方法三參數(shù)和七參數(shù)法思考沒有定義坐標系統(tǒng)與屏幕坐標系統(tǒng)是否一個概念？橢球體與基準面〔參考橢球體〕的異同？怎樣定義基準面？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〕，可以不可以進行幾何糾正后，再添加底圖進行屬性的編輯？參加coverages喪失了*.tic文件，能否進行幾何糾正？主要框架2.1屏幕坐標系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學解析3ArcGIS中實現(xiàn)方式2.2地理坐標系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國常采用地理坐 標系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標 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 識介紹2.4投影(平面)坐標 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標系統(tǒng)的 類型2我國常采用的地圖 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圖層的疊加1.球面平面化的過程2.長度，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實測點與國家標準地形圖匹配狀況不同坐標系地形圖鄰接狀況〔中間局部為54、80兩個坐標系鄰接“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)學法那么，使地球橢球面點位的地理坐標與平面地圖上相對應(yīng)的點位的平面直角坐標或平面極坐標間，建立起一一對應(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值。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，那么影響很小。一般國家根本比例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。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屏幕坐標系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學解析3ArcGIS中實現(xiàn)方式2.2地理坐標系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國常采用地理坐 標系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標 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 識介紹2.4投影(平面)坐標 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標系統(tǒng)的 類型2我國常采用的地圖 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現(xiàn)方式2.4投影(平面)坐標系統(tǒng)及其投影變換投影坐標系統(tǒng)1〕投影坐標系統(tǒng)來源與表示2〕投影坐標系統(tǒng)2我國常采用的地圖投影及其ArcGIS中參數(shù)的設(shè)置3投影變換地面點的位置基準面〔大地水準面〕

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

(ProjectedCoordinateSystem)

即：法國笛卡兒創(chuàng)造的平面直角坐標系必須基于地理坐標系統(tǒng)進行投影坐標系統(tǒng)線性單位：米(我國常用)，或英尺等便于角度，長度和面積的測量在投影坐標系統(tǒng)中包含投影方式和參數(shù)2.4投影(平面)坐標系統(tǒng)及其投影變換投影坐標系統(tǒng)1〕投影框架？2〕投影坐標系統(tǒng)2我國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〕中國常用的地圖投影〔要求掌握〕a、蘭勃特(Lambert)投影：1：100萬地形圖b、Lambert或者Albers投影：大局部分省圖、大多數(shù)同級別比例尺也采用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、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5萬3度分帶：1：1萬、1：5000采用d、UTM投影a、蘭勃特(Lambert)投影

我國1:100萬地形圖采用定義：假想一個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〕將圓錐面切開展成平面。適于中緯度地區(qū)正軸等角割圓錐投影雙標準緯線蘭勃特(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標準緯線〕:StandardParallel2〔2nd標準緯線〕：FalseEasting〔假東〕:FalseNorthing〔假北〕:參數(shù)確定：雙標準緯線確定邊緯±0.2×緯線的幅度b、艾尓勃斯〔Albers〕投影

我國大局部省區(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。該投影由德國高斯于19世紀20年代擬定，經(jīng)克呂格1912年對投影公式加以補充，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，交通等中國國家1∶2.5萬、1∶5萬、1∶10萬、1∶25萬、1∶50萬根本比例尺地形圖采用高斯-克呂格6°分帶投影；

1∶1萬、1：5000采用3°分帶。從0°經(jīng)線起，由西向東按經(jīng)差6°〔3°〕分為一個投影帶，將全球分為60〔120〕個投影帶，每個投影帶的有一條中央經(jīng)線。帶號和中央經(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。③兩軸的交點為坐標原點O。高斯平面坐標表達？國家高斯平面點P(2433586.693，38514366.157)所表示的意義？國家高斯平面點P〔2433586.693，38514366.157〕所表示的意義:(1)表示點P在高斯平面上至赤道的距離;X=2433586.693m(2)其投影帶的帶號為38、P點離38帶的縱軸X軸的實際坐標Y=514366.157-500000=14366.157mWhy?根據(jù)概念:y=y*+500km將坐標代入可得:514366.157=y*+500000y*=14366.157m〔結(jié)果為正表示該點在中央子午線東側(cè)，假設(shè)結(jié)果為負表示該點在中央子午線西側(cè)〕。ArcGIS中高斯投影坐標系參數(shù)確實定

6度分帶東偏移(FalseEasting)=500000m〔或者帶號X1,000,000+500,000)假北(FalseNorthing)＝0，因為我國都在北半球中央經(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]原點緯度(Latitudeoforigin)=0yA=245863.7myB

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

(ProjectedCoordinateSystem)e.g.Beijing_1954_GK_Zone_18N(原地理坐標系統(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)。對中低緯度變形較大，所以目前許多國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)線的長度比小于1(0.9996)，即產(chǎn)生一個負變形區(qū)，距中央經(jīng)線約±180km處的兩條割線上無變形。亦采用經(jīng)差6°或3°分帶投影方法，長度變形<0.04%，這樣整個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)坐標系統(tǒng)及其投影變換投影坐標系統(tǒng)1〕投影坐標系統(tǒng)來源及表示2〕投影坐標系統(tǒng)2我國常采用的地圖投影及其ArcGIS中參數(shù)的設(shè)置投影變換當所使用的數(shù)據(jù)是來自不同地圖投影的圖幅時，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屏幕坐標系統(tǒng)的 幾何糾正1意義2數(shù)學解析3ArcGIS中實現(xiàn)方式2.2地理坐標系統(tǒng)及其 地理變換1根本概念2我國常采用地理坐 標系統(tǒng)3地理變換4ArcGIS中地理坐標 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 識介紹2.4投影(平面)坐標 系統(tǒng)及其投影變換1投影坐標系統(tǒng)的 類型2我國常采用的地圖 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現(xiàn)方式2.5ArcGIS地理變換、地圖投影及投影變換實現(xiàn)方式ArcMap中的實現(xiàn)方式1〕本卷須知2〕查閱、修改和保存顯示數(shù)據(jù)的坐標系統(tǒng)3〕定義投影、投影轉(zhuǎn)換2Workstation下的實現(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，第1個被加載的數(shù)據(jù)層的坐標系統(tǒng)就作為該數(shù)據(jù)組默認的坐標系統(tǒng)，隨后加載的數(shù)據(jù)層，無論其坐標系統(tǒng)如何，只要含有坐標信息，滿足坐標轉(zhuǎn)換的需要，都將被自動的轉(zhuǎn)換成該數(shù)據(jù)組的坐標系統(tǒng)。當然，這種轉(zhuǎn)換不影響數(shù)據(jù)層所對應(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)的坐標系統(tǒng)21對數(shù)據(jù)組dataframeproperties定義投影說明：只是為當前視圖〔View〕指定了投影，而數(shù)據(jù)并沒有發(fā)生改變。如果你要將數(shù)據(jù)真正進行投影變換，就必須將數(shù)據(jù)重新存儲，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)的坐標系統(tǒng)1.file\SaveAs\存儲格式有：.mxd工程文件和.mxt模板或者2.file\ExportMap\存儲格式：多種柵格格式2〕ArcMap下查閱、修改和保存顯示數(shù)據(jù)的坐標系統(tǒng)3ArcMap下定義投影和投影變換的實現(xiàn)方式數(shù)據(jù)已經(jīng)進行投影，但是投影文件喪失，無法顯示投影，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屬性對話框按鈕說明：Select(選擇)：選擇一個定的坐標系統(tǒng)Import(輸入)：從一個存在的數(shù)據(jù)中導(dǎo)入坐標系統(tǒng)New(新建)：新建一個坐標系統(tǒng)Modify(修改)：編輯當前所選擇的坐標系統(tǒng)的屬性Clear(清空)：設(shè)置坐標系統(tǒng)到未知SaveAs(另存為)：保存坐標系統(tǒng)到文件注意：要進行投影轉(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現(xiàn)方式ArcMap中的實現(xiàn)方式1〕本卷須知2〕查閱、修改和保存顯示數(shù)據(jù)的坐標系統(tǒng)3〕定義投影、投影轉(zhuǎn)換Workstation下的實現(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states圖層進行定義投影DefineProjection定義投影坐標的方法：Project:projectiontransverse//定義輸出圖層為橫軸墨卡托投影Project:unitsmeters //坐標單位為米Project:spheroidkrasovsky//定義橢球為krasovsky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)束定義地理坐標的方法：Project:projectiongeographic//定義投影坐標為地理坐標系Project:unitsdd //坐標單位為十進制度小數(shù)Project:datumwgs84//基準面是wgs84Project:spheroidclarke1866//定義橢球為clarke1866橢球Project:parameters //定義投影參數(shù)〔因為地理坐標系沒有其他參數(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 //坐標單位為米Project:datumwgs84//定義坐標基準為wgs84基準Project:spheroidclarke1866 //定義橢球為clarke1866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