地圖(dt)投影變換講解基礎(chǔ)知識第一頁，共112頁。地圖投影(d t tu yn)投影變換地圖配準(zhǔn)第二頁，共112頁。預(yù)備(ybi)知識（復(fù)習(xí)）第三頁，共112頁。既然GIS是解決地理位置(d l wi zh)（未知）怎樣從GIS的角度去認(rèn)識地球？第四頁，共112頁。GIS應(yīng)該是從坐標(biāo)系統(tǒng)開始的，然后帶領(lǐng)(dilng)我們一步步向前第五頁，共112頁。GIS中的坐標(biāo)系定義是GIS系統(tǒng)(xtng)的基礎(chǔ)，正確定義GIS系統(tǒng)(xtng)的坐標(biāo)系非常重要。GIS中的坐標(biāo)系定義由基準(zhǔn)面和地圖投影兩組參數(shù)確定，而基準(zhǔn)面的定義則由特定橢球體及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)確定，因此欲正確定義GIS系統(tǒng)(xtng)坐標(biāo)系，首先必須弄清地球橢球體(Ellipsoid)、大地基準(zhǔn)面(Datum)及地圖投影(Projection)三者的基本概念及它們之間的關(guān)系。第六頁，共112頁。第七頁，共112頁。大地水準(zhǔn)面是由靜止海水面并向大陸延伸所形成的不規(guī)則的封閉曲面。它是重力等位(dn wi)面，即物體沿該面運(yùn)動時，重力不做功（如水在這個面上是不會流動的）第八頁，共112頁。第九頁，共112頁。地球橢球體只不過是一個具有長半軸，短地球橢球體只不過是一個具有長半軸，短半軸和變率的橢球體，可以任意放置的，半軸和變率的橢球體，可以任意放置的，它沒有為我們它沒有為我們(w men)規(guī)定度量的起點(diǎn)，規(guī)定度量的起點(diǎn)，所以就有基準(zhǔn)面的產(chǎn)生，而基準(zhǔn)面就是規(guī)所以就有基準(zhǔn)面的產(chǎn)生，而基準(zhǔn)面就是規(guī)定了度量標(biāo)準(zhǔn)。定了度量標(biāo)準(zhǔn)。第十頁，共112頁。基準(zhǔn)面是利用特定橢球體對特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個國家或地區(qū)均有各自的基準(zhǔn)面，我們通常稱謂的北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系實(shí)際上指的是我國的兩個(lin)大地基準(zhǔn)面.橢球體與基準(zhǔn)面之間的關(guān)系是一對多的關(guān)系，也就是基準(zhǔn)面是在橢球體基礎(chǔ)上建立的，但橢球體不能代表基準(zhǔn)面，同樣的橢球體能定義不同的基準(zhǔn)面，一般意義上基準(zhǔn)面與參考橢球體是同一個概念。第十一頁，共112頁。地面上選一點(diǎn)地面上選一點(diǎn)P P，由，由P P點(diǎn)投影到大地水準(zhǔn)面點(diǎn)投影到大地水準(zhǔn)面P0P0點(diǎn)點(diǎn),使使P0P0上的橢球面與大地水準(zhǔn)面相切，上的橢球面與大地水準(zhǔn)面相切，此時過此時過P0P0點(diǎn)的鉛垂線與點(diǎn)的鉛垂線與P0P0點(diǎn)的橢球面法線重合，切點(diǎn)點(diǎn)的橢球面法線重合，切點(diǎn)P0P0稱為大地原點(diǎn)。同時要使旋轉(zhuǎn)橢稱為大地原點(diǎn)。同時要使旋轉(zhuǎn)橢球短軸與地球短軸相平行（不要求重合），達(dá)到球短軸與地球短軸相平行（不要求重合），達(dá)到(d do)(d do)本國范圍內(nèi)的大地水準(zhǔn)面與橢本國范圍內(nèi)的大地水準(zhǔn)面與橢球面十分接近，該橢球面稱為參考橢球面。我國大地原點(diǎn)選在我國中部陜西省涇陽縣永球面十分接近，該橢球面稱為參考橢球面。我國大地原點(diǎn)選在我國中部陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。樂鎮(zhèn)。P P P P地球表面地球表面地球表面地球表面大地大地大地大地(dd)(dd)水準(zhǔn)水準(zhǔn)水準(zhǔn)水準(zhǔn)面面面面 N NS SWWE EP P0 0垂線垂線垂線垂線(chu(chu xin)xin)與法線與法線與法線與法線重合重合重合重合參考橢球體參考橢球體參考橢球體參考橢球體參考橢球面與我國大地原點(diǎn)第十二頁，共112頁。地球橢球的參數(shù)地球橢球的參數(shù)(cnsh)可用可用a(長半徑長半徑)、b（短半徑）及（短半徑）及（扁率）表示。扁率（扁率）表示。扁率為為 1979年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會推薦年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會推薦(tujin)的地球橢球參數(shù)的地球橢球參數(shù)a=6378140m，b=6356755.3m,=1:298.257。旋轉(zhuǎn)橢球面是數(shù)學(xué)表面，可用如下的公式旋轉(zhuǎn)橢球面是數(shù)學(xué)表面，可用如下的公式(gngsh)表示：表示：按一定的規(guī)則將旋轉(zhuǎn)橢球與大地體套合在一起，這項工作稱按一定的規(guī)則將旋轉(zhuǎn)橢球與大地體套合在一起，這項工作稱橢球定位橢球定位。定位時采用橢球中心與地球質(zhì)心重合，橢球短軸與地球短軸。定位時采用橢球中心與地球質(zhì)心重合，橢球短軸與地球短軸重合，橢球與全球大地水準(zhǔn)面差距的平方和最小，這樣的橢球稱重合，橢球與全球大地水準(zhǔn)面差距的平方和最小，這樣的橢球稱總地球總地球橢球橢球。第十三頁，共112頁。第十四頁，共112頁?？偟厍蚩偟厍?dqi)橢球與參考橢球（水準(zhǔn)面）橢球與參考橢球（水準(zhǔn)面）的區(qū)別的區(qū)別第十五頁，共112頁。第十六頁，共112頁。對于地理坐標(biāo)，只需要確定兩個參數(shù)(cnsh)，即橢球體和大地基準(zhǔn)面。（為什么？）第十七頁，共112頁。有了基準(zhǔn)面我們就可以操作了，我們的一切都是基于(jy)基準(zhǔn)面的，為了說明這個，我還看了一下相關(guān)資料。ENVI中的坐標(biāo)定義文件存放在HOMEITTIDL70productsenvi45map_proj 文件夾下，三個文件記錄了坐標(biāo)信息：ellipse.txt橢球體參數(shù)文件 datum.txt基準(zhǔn)面參數(shù)文件 map_proj.txt坐標(biāo)系參數(shù)文件 在ENVI中自定義坐標(biāo)系分三步：定義橢球體、基準(zhǔn)面和定義坐標(biāo)參數(shù)第十八頁，共112頁。第十九頁，共112頁。第一步、添加橢球體 語法為,。這里將“Krassovsky，6378245.0，6356863.0”因為Envi下面有這個橢球體，我沒有加。第二步、添加基準(zhǔn)面 語法為,。這里將“Beijing-54,Krassovsky,-12,-113,-41”datum.txt末端。第二十頁，共112頁。第二十一頁，共112頁。第二十二頁，共112頁。第三步、定義坐標(biāo) 在ENVI任何用到投影坐標(biāo)的功能模塊中都可以新建坐標(biāo)系(在任何地圖投影選擇對話框中，點(diǎn)擊(din j)“New”按鈕。)，這里我們選擇Map-Customize Map Projection，如圖所示，將相應(yīng)的參數(shù)添加，這里添加的參數(shù)如圖所示。注：投影類型選擇Transverse Mercator，Scale factor填寫0.9996，與Gauss-Kruger等同。False easting中如果把帶號，即39500000，得到的坐標(biāo)就帶有帶號。第二十三頁，共112頁。第二十四頁，共112頁。第二十五頁，共112頁。填寫(tinxi)相關(guān)參數(shù)后，在map_proj.txt坐標(biāo)系參數(shù)文件中看到，完畢。第二十六頁，共112頁。ERDAS中添加(tin ji)橢球體和基準(zhǔn)面第二十七頁，共112頁。F:Program FilesLeica GeosystemsGeospatial Imaging 9.2etcspheroid.tab 第二十八頁，共112頁。第二十九頁，共112頁。記住一個(y)橢球體可以有多個基準(zhǔn)面第三十頁，共112頁?；菊Z法(yf)為：“橢球名稱”“橢球序號”橢球體長半軸 橢球體短半軸“橢球名稱”0 0 0 0 0 0 0“基準(zhǔn)面名稱1”dx1 dy1 dz1 rx1 rz1 ds1“基準(zhǔn)面名稱2”dx2 dy2 dz2 rx2 rz1 ds2.第三十一頁，共112頁。其中：“基準(zhǔn)面名稱”dx dy dz rx rz ds中，dx、dy、dz是x、y、z3個軸對于WGS84基準(zhǔn)點(diǎn)的平移參數(shù)，單位為m。rx、ry、rz是x、y、z、3個軸對于WGS84基準(zhǔn)點(diǎn)的旋 轉(zhuǎn)參數(shù)，單位為rad。Ds是對于WGS84基準(zhǔn)點(diǎn)的比例(bl)因子。第三十二頁，共112頁。在更多的情況(qngkung)下橢球的基準(zhǔn)面是基于它本身的。這時假定橢球的中心點(diǎn)是與沒有經(jīng)過任何平移或旋轉(zhuǎn)的WGS84的基準(zhǔn)面相重合，即這時橢球基準(zhǔn)面的7個參數(shù)均 為0，即這時橢球基準(zhǔn)面的7個參數(shù)均為0。我國在使用克拉索夫斯基橢球和IAG75橢球時就是用橢球體本身為基準(zhǔn) 第三十三頁，共112頁。在spheroid.tab文件末尾加入(jir)如下語句即可，IAG757563781406356755.2882“xian80”0000000第三十四頁，共112頁。第三十五頁，共112頁。在Viewer中打開圖像數(shù)據(jù)，Utility-layer info，在projection info 欄中可以看到目前的數(shù)據(jù)投影(tuyng)信息還不完整。點(diǎn)擊edit菜單中的change map model，在彈出窗口中將unite參數(shù)設(shè)為meters，projection，參數(shù)設(shè)為Tansverse Mercator。接下來再點(diǎn)擊edit菜單中的Add/Change projection，在彈出對話框中將原始投影(tuyng)參數(shù)添加進(jìn)去。第三十六頁，共112頁。第三十七頁，共112頁。投影變換想想(xin xin)同一基準(zhǔn)面的投影變換？不同(btn)基準(zhǔn)面之間的變換？第三十八頁，共112頁。第三十九頁，共112頁。第四十頁，共112頁。第四十一頁，共112頁。第四十二頁，共112頁。第四十三頁，共112頁。第四十四頁，共112頁。在在ArcGIS Desktop中進(jìn)行三參數(shù)或七參數(shù)精確投影中進(jìn)行三參數(shù)或七參數(shù)精確投影轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 ArcGIS中定義的投影轉(zhuǎn)換方法，在對數(shù)據(jù)的空間信中定義的投影轉(zhuǎn)換方法，在對數(shù)據(jù)的空間信息要求息要求(yoqi)較高的工程中往往不能適用，有比較較高的工程中往往不能適用，有比較明顯的偏差。在項目的前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作中，需要進(jìn)明顯的偏差。在項目的前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作中，需要進(jìn)行更加精確的三參數(shù)或七參數(shù)投影轉(zhuǎn)換。下面介紹兩行更加精確的三參數(shù)或七參數(shù)投影轉(zhuǎn)換。下面介紹兩種辦法來在種辦法來在ArcGIS Desktop中進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換。中進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換。第四十五頁，共112頁。方法1：在ArcMap中進(jìn)行動態(tài)(dngti)轉(zhuǎn)換假設(shè)原投影坐標(biāo)系統(tǒng)為Xian80坐標(biāo)系統(tǒng)，本例選擇為系統(tǒng)預(yù)設(shè)的Projected Coordinate SystemsGauss KrugerXian 1980Xian 1980 GK Zone 20投影，中央經(jīng)線為117度，要轉(zhuǎn)換成Beijing 1954Beijing 1954 GK Zone 20N。在ArcMap中加載了圖層之后，打開View-Data Frame Properties對話框，顯示當(dāng)前的投影坐標(biāo)系統(tǒng)為Xian 1980 GK Zone 20，在下面的選擇坐標(biāo)系統(tǒng)框中選擇Beijing 1954 GK Zone 20N，在右邊有一個按鈕為Transformations.第四十六頁，共112頁。動態(tài)投影(ArcMap)所謂動態(tài)投影指，ArcMap中的Data 的空間參考或是說坐標(biāo)系統(tǒng)是默認(rèn)為第一加載到當(dāng)前工作區(qū)的那個文件的坐標(biāo)系統(tǒng)，后加入的數(shù)據(jù)，如果和當(dāng)前工作區(qū)坐標(biāo)系統(tǒng)不相同，則ArcMap會自動做投影變換，把后加入的數(shù)據(jù)投影變換到當(dāng)前坐標(biāo)系統(tǒng)下顯示！但此時數(shù)據(jù)文件所存儲的數(shù)據(jù)并沒有改變，只是顯示形態(tài)上的變化！因此叫動態(tài)投影！表現(xiàn)這一點(diǎn)最明顯的例子就是，在Export Data時，會讓你選擇是按this layers source data（數(shù)據(jù)源的坐標(biāo)系統(tǒng)導(dǎo)出），還是按照the Data（當(dāng)前數(shù)據(jù)框架(kun ji)的坐標(biāo)系統(tǒng)）導(dǎo)出數(shù)據(jù)?。ㄗ⒁庠谀承┋B加分析的時候會出錯？）第四十七頁，共112頁。返回(fnhu)第四十八頁，共112頁。第四十九頁，共112頁。首先理解地理(dl)坐標(biāo)系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直譯為 地理(dl)坐標(biāo)系統(tǒng)，是以經(jīng)緯度為地圖的存儲單位的。很明顯，Geographic coordinate syst em是球面坐標(biāo)系統(tǒng)。我們要將地球上的數(shù)字化信息存放到球面坐標(biāo)系統(tǒng)上，如何進(jìn)行操作 呢？地球是一個不規(guī)則的橢球，如何將數(shù)據(jù)信息以科學(xué)的方法存放到橢球上？這必然要求 我們找到這樣的一個橢球體。這樣的橢球體具有特點(diǎn)：可以量化計算的。具有長半軸，短 半軸，偏心率。以下幾行便是Krasovsky_1940橢球及其相應(yīng)參數(shù)。第五十頁，共112頁。Spheroid:Krasovsky_1940 Semimajor Axis:6378245.000000000000000000 Semiminor Axis:6356863.018773047300000000 Inverse Flatteni