地圖配準(zhǔn)及矢量化

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1、第四章地圖配準(zhǔn)及矢量化教學(xué)目標(biāo)：1、GIS中的地圖投影2、地圖配準(zhǔn)3、要素矢量化1、GIS中的地圖投影1.1地理坐標(biāo)系（GeogrpahicCoordinateSystem）地理坐標(biāo)系使用基于經(jīng)緯度坐標(biāo)的坐標(biāo)系統(tǒng)描述地球上某一點(diǎn)所處的位置。某一個(gè)地理坐標(biāo)系是基于一個(gè)基準(zhǔn)面來(lái)定義的?；鶞?zhǔn)面是利用特定橢球體對(duì)特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個(gè)國(guó)家或地區(qū)均有各自的基準(zhǔn)面在ArcGIS中基于這三個(gè)橢球，建立了我國(guó)常用的三個(gè)基準(zhǔn)面和地理坐標(biāo)系：GCS_WGS1984(基于WGS84基準(zhǔn)面)GCS_BEIJING1954(

2、基于北京1954基準(zhǔn)面)GCS_XIAN1980(基于西安1980基準(zhǔn)面)橢球體長(zhǎng)半軸a（米）短半軸b（米）Krassovsky（北京54采用）63782456356863.0188IAG75（西安80采用）63781406356755.2882WGS8463781376356752.3142地理坐標(biāo)系不是平面直角坐標(biāo)系1.2投影坐標(biāo)系（ProjectedCoordinateSystems）投影坐標(biāo)系使用基于X,Y值的坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)描述地球上某個(gè)點(diǎn)所處的位置。這個(gè)坐標(biāo)系是從地球的近似橢球體投影得到的，它對(duì)應(yīng)于某個(gè)

3、地理坐標(biāo)系。投影坐標(biāo)系由以下參數(shù)確定地理坐標(biāo)系（由基準(zhǔn)面確定，比如：北京54、西安80、WGS84）投影方法（比如高斯－克呂格、Lambert投影、Mercator投影）在ArcGIS中提供了幾十種常用的投影方法北京1954投影坐標(biāo)系和西安1980坐標(biāo)系都是應(yīng)用高斯－克呂格投影，只是基準(zhǔn)面、橢球、大地原點(diǎn)不同。我國(guó)所使用的地圖投影：我國(guó)的基本比例尺地形圖(1:5千，1:1萬(wàn)，1:2.5萬(wàn)，1:5萬(wàn)，1:10萬(wàn)，1:25萬(wàn)，1:50萬(wàn)，1:100萬(wàn))中，大于等于50萬(wàn)的均采用高斯-克呂格投影(Gauss-Kru

4、ger)，又叫橫軸墨卡托投影(TransverseMercator)；小于50萬(wàn)的地形圖采用正軸等角割園錐投影，又叫蘭勃特投影(LambertConformalConic)；海上小于50萬(wàn)的地形圖多用正軸等角園柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)我國(guó)的GIS系統(tǒng)中應(yīng)該采用與我國(guó)基本比例尺地形圖系列一致的地圖投影系統(tǒng)。通過(guò)ArcToolbox中數(shù)據(jù)管理工具中“投影及變換”工具定義及進(jìn)行投影變換?？梢詫?shí)現(xiàn)地理坐標(biāo)系與投影坐標(biāo)系的變換、地理坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換（北京54－>WGS84，北京54<->西安80）目前還

5、不支持WGS84->北京54和西安80的變換2、地圖配準(zhǔn)1.配準(zhǔn)影像2.新建要素類(lèi)3.在ArcMap中加載已配準(zhǔn)的影像和新建的圖層（要素類(lèi)）4.在ArcMap中使用“編輯器”，分層提取要素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換輸入到計(jì)算機(jī)中的圖形，實(shí)際上都是通過(guò)其位置坐標(biāo)(x,y)來(lái)表示，因此校正過(guò)程實(shí)質(zhì)上是找一種數(shù)學(xué)關(guān)系(或函數(shù)關(guān)系)，描述變換前圖形坐標(biāo)(x,y)與變換后圖形坐標(biāo)(x′,y′)之間的換算，其數(shù)學(xué)關(guān)系一般描述為x’=f1(x,y)y’=f2(x,y)仿射變換（1次多項(xiàng)式）仿射變換是使用最多的一種幾何糾正方式，只考慮到x和y

6、方向上的變形，仿射變換的特性是：直線變換后仍為直線；平行線變換后仍為平行線；不同方向上的長(zhǎng)度比發(fā)生變化。對(duì)于仿射變換，只需知道不在同一直線上的三對(duì)控制點(diǎn)的坐標(biāo)及其理論值，就可求得待定系數(shù)。但在實(shí)際使用時(shí)，往往利用4個(gè)以上的點(diǎn)進(jìn)行糾正，利用最小二乘法處理，以提高變換的精度。多項(xiàng)式變換(Polynomial)這個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系常表示為二元多項(xiàng)式一次、二次或三次及更高次表達(dá)式.其中A、B代表二次以上高次項(xiàng)之和。當(dāng)不考慮高次變換方程中的A和B時(shí)，則變成二次變換方程，稱(chēng)為二次變換。二次變換適用于原圖有非線性變形的情況，至少需

7、要6對(duì)控制點(diǎn)的坐標(biāo)及其理論值，才能求出待定系數(shù)。名詞：Georeference地理配準(zhǔn)：是為了使得影像數(shù)據(jù)可以和GIS矢量數(shù)據(jù)集成在一起，而為影像數(shù)據(jù)指定一個(gè)參考坐標(biāo)系的過(guò)程。影像配準(zhǔn)的步驟（Register－Rectify）校準(zhǔn)柵格數(shù)據(jù)（選擇控制點(diǎn)）坐標(biāo)變換（求解二元多項(xiàng)式n次方程）檢查均方差（計(jì)算控制點(diǎn)誤差）重采樣－矯正（Rectify）：生成新的影像文件（三種重采樣算法）校準(zhǔn)柵格數(shù)據(jù)通常,你會(huì)將柵格數(shù)據(jù)校準(zhǔn)到已經(jīng)存在具有坐標(biāo)信息的空間數(shù)據(jù)（矢量數(shù)據(jù)）。首先假定矢量化數(shù)據(jù)中的一些空間要素(目標(biāo)數(shù)據(jù))也同

8、時(shí)存在于要進(jìn)行配準(zhǔn)的柵格圖像上比如：街道、建筑物、河流.地理配準(zhǔn)的基本過(guò)程是在柵格圖像中選取一定數(shù)據(jù)的控制點(diǎn)，將它們的坐標(biāo)指定為矢量數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)（在空間數(shù)據(jù)中，這些點(diǎn)的坐標(biāo)是已知的，坐標(biāo)系統(tǒng)為地圖坐標(biāo)系）控制點(diǎn)在配準(zhǔn)中我們需要知道一些特殊點(diǎn)的坐標(biāo)，即控制點(diǎn)。控制點(diǎn)可以是經(jīng)緯線網(wǎng)格的交點(diǎn)、公里網(wǎng)格的交點(diǎn)或者一些典型地物的坐標(biāo)。我們可以從圖中均勻的取幾個(gè)點(diǎn)。如果我們知道這些點(diǎn)在我們矢量坐標(biāo)系內(nèi)坐標(biāo)