3、投影分類,1、基本概念,7、高斯-克呂格6分帶和3分帶方法,6、柵格投影變換、矢量投影變換,5、六種常見地圖投影,4、基本方法,1、基本概念,2、發(fā)展史,2、如何地圖配準,結束,地圖配準可以幫助用戶將外部的空間數(shù)據(jù)轉換到ArcGis認同的坐標；投影變換可以幫助用戶實現(xiàn)不同的坐標體系之間的轉換。坐標轉換是跨入GIS的第一道門檻。,(小常識)地圖配準用在數(shù)字化地圖之前，主要是對地圖進行坐標和投影的校正，使地圖坐標點和地圖拼接準確。,地圖配準的定義,地圖配準是指使用地圖坐標為地圖要素指定空間位置。地圖圖層中的所有元素都具有特定的地理位置和范圍，這使得它們能夠定位到地球表面或靠近地球表面的位置。精確定位地理要素的能力對于制圖和GIS來說都至關重要。,地圖配準的意義,地圖配準是將控制點配準為參考點的位置，從而建立兩個坐標系統(tǒng)之間一一對應的關系?？刂泣c就是當前沒有配準前的點的坐標，參考點就是希望配準后的坐標圖像之間的配準主要包括兩方面的內容：其一，是確定足夠數(shù)量的配準控制點；其二，是根據(jù)這些配準控制點確定兩幅或多幅圖像的像素之間的坐標對應關系。,目錄,如何進行地圖配準,小知識如何在ArcGis軟件中進行地圖配準,點擊主菜單欄上的ViewToolbars，點擊Georeferencing，打開Georeferencing浮動工具條。,在ArcMap中，點擊標準工具條上的數(shù)據(jù)添加按鈕，打開AddData對話框，添加掃描地形圖。,1).在ArcMap中，點擊主菜單上的View/DataFrameProperties，打開DataFrameProperties對話框，點擊CoordinateSystem標簽，進入CoordinateSystem選項卡，2).選擇坐標投影：在SelectaCoordinateSystem列表框中選擇合適的坐標系統(tǒng)，再點擊【確定】按鈕，完成坐標投影的定義。,找到地圖上的控制點，通過建立控制點坐標與參考點坐標之間的數(shù)學關系，從而確定坐標系之間的坐標轉換關系。,在Georeferencing工具條上點擊GeoreferencingRectify，打開SaveAs對話框，選擇校準后影像的存儲路徑，點擊【Save】按鈕，保存配準結果。,通過excel或記事本建立一個文本文件，輸入控制點的ID號及坐標值：第二列表示經(jīng)向坐標值，第三列表示緯向坐標值。,在ArcCatalog中，設置需要配準的矢量圖的投影方式（右鍵點擊圖層，在彈出的快捷菜單中點擊Properties，打開ShapefileProperties對話框，點擊X、YCoordinateSystem標簽，點擊【Select】或【Import】按鈕）,在ArcMap中，加載矢量數(shù)據(jù)。點擊主菜單上的ViewToolbars，點擊SpatialAdjustment，打開SpatialAdjustment工具條。在SpatialAdjustment工具條上點擊SpatialAdjustmentSetadjustdata，打開ChooseInputForAdjustment對話框，選擇需要進行配準的數(shù)據(jù)層，然后再在SpatialAdjustment工具條上點擊SpatialAdjustmentLinksOpenControlPointsFile，打開Open對話框，打開上面建立的控制點文件。,雙擊控制點文件中的坐標值，再在視圖窗口中找到對應的控制點雙擊，建立鏈接。,點擊SpatialAdjustment工具條上的SpatialAdjustmentAdjust，完成配準。,在做配準的時候控制點坐標數(shù)據(jù)與圖上控制點的對應關系不能出錯，否則無法進行正確的配準；地圖配準所需的控制點和參考點的信息，不僅可以從控制點文件中獲取還可從地圖（矢量或柵格地圖）上獲取。,目錄,地圖投影是利用一定數(shù)學方法則把地球表面的經(jīng)、緯線轉換到平面上的理論和方法。由于地球是一個赤道略寬兩極略扁的不規(guī)則的梨形球體，故其表面是一個不可展平的曲面，所以運用任何數(shù)學方法進行這種轉換都會產(chǎn)生誤差和變形，為按照不同的需求縮小誤差，就產(chǎn)生了各種投影方法。,地球橢球體表面是個曲面，而地圖通常是二維平面，因此在地圖制圖時首先要考慮把曲面轉化成平面。然而，從幾何意義上來說，球面是不可展平的曲面。要把它展成平面，勢必會產(chǎn)生破裂與褶皺。這種不連續(xù)的、破裂的平面是不適合制作地圖的，所以必須采用特殊的方法來實現(xiàn)球面到平面的轉化。,什么是地圖投影,目錄,最早使用投影法繪制地圖的是公元前3世紀古希臘地理學家埃拉托色尼。在這之前地圖投影曾用來編制天體圖（不過天體圖的投影是從天球投影到平面，而不是地球；但兩者原理相同）。埃拉托色泥在編制以地中海為中心的當時已知世界地圖時，應用了經(jīng)緯線互相垂直的等距離圓柱投影。1569年，比利時的地圖學家墨卡托首次采用正軸等角圓柱投影編制航海圖，使航海者可以不轉換羅盤方向，而采用大圓直線導航?？ㄎ髂岣缸釉O計的用于三角測量的投影及蘭勃特提出的等角投影理論和設計出的等角圓錐、等面積方位和等面積圓柱投影，使得17-18世紀的地圖投影具有了時代的特點。19世紀，地圖投影主要保證大比例尺的數(shù)學基礎，以適應軍事制圖發(fā)展和地形測量擴大的需要。19世紀還出現(xiàn)了高斯投影，它是德國高斯設計提出的橫軸等角橢圓柱投影，這種投影法經(jīng)德國克呂格爾加以補充，成為高斯-克呂格爾投影。19世紀末期以后俄國一些學者對投影作了較深入地研究，對圓錐投影常數(shù)的確定提出了新見解，又提出了根據(jù)已知變形分布推求新投影和利用數(shù)值法求出投影坐標的新方法。20世紀50年代以來中國提出了雙重方位投影、雙標準經(jīng)線等角圓柱投影等新方法。20世紀60年代以來，美國學者對地圖投影的研究結果，提出空間投影、變比例尺地圖投影和多交點地圖投影，為人造地球衛(wèi)星等提供了所需的投影。,目錄,地圖投影的分類,分等角投影、等(面)積投影和任意投影三類。(等角投影無形狀變形-在小范圍內沒有，但面積變形較大；等積投影反之；而任意投影兩種變形都較小。在任意投影為既不等角也不等積的投影中還有一類稱等距投影”，在標準經(jīng)緯線上無長度變形。),按投影面與地球表面的關系分為切投影和割投影,按變形方式及性質,1、幾何投影（利用透視的關系，將地球體面上的經(jīng)緯網(wǎng)投影到平面上或可展位平面的圓柱面和圓錐面等幾何面上。）方位投影：以平面作為輔助投影面，使球面與平面相切或相割，將球面上的經(jīng)緯網(wǎng)投影到平面而構成的一種投影。圓柱投影：以圓柱面作為輔助投影面，使球體與圓柱面相切或相割，將球面上的經(jīng)緯網(wǎng)投影到圓柱面上，然后再將圓柱面展開成平面而構成的一種投影。圓錐投影：以圓錐面作為輔助投影面，使球體與圓錐面相切或割，將球面上的經(jīng)緯網(wǎng)投影到圓錐面上，然后再將圓錐面展開成成平面而構成的一種投影2、非幾何投影(條件投影)偽方位投影：在正軸情況下，偽方位投影的緯線仍投影為同心圓，除中央經(jīng)線投影成直線外，其余經(jīng)線均投影成對稱于中央經(jīng)線的曲線，且交于緯線的共同圓心。偽圓柱投影：在圓柱投影基礎上，規(guī)定緯線仍為同心圓弧，除中央經(jīng)線仍為直線外，其余經(jīng)線則投影成對稱于中央經(jīng)線的曲線。偽圓錐投影多圓錐投影,目錄,幾何透視法是利用透視的關系，將地球體面上的點投影到投影面（借助的幾何面）上的一種投影方法。如假設地球按比例縮小成一個透明的地球儀般的球體，在其球心或球面、球外安置一個光源，將球面上的經(jīng)緯線投影到球外的一個投影平面上，即將球面經(jīng)緯線轉換成了平面上的經(jīng)緯線。幾何透視法是一種比較原始的投影方法，有很大的局限性，難于糾正投影變形，精度較低。絕大多數(shù)地圖投影都采用數(shù)學解析法。數(shù)學解析法是在球面與投影面之間建立點與點的函數(shù)關系，通過數(shù)學的方法確定經(jīng)緯線交點位置的一種投影方法。大多數(shù)的數(shù)學解析法往往是在透視投影的基礎上，發(fā)展建立球面與投影面之間點與點的函數(shù)關系的，因此兩種投影方法有一定聯(lián)系。地圖投影的建立系假定有一個投影面(平面、可展的圓錐面或圓柱面)與投影原面（地球橢球面）相切、相割或多面相切,如圖1所示。用某種投影條件將投影原面上的地理坐標點一一投影到平面坐標系內，即構成某種地圖投影。其實質是將地球橢球面上地理坐標(、)轉化為平面直角坐標(x、y)。它們之間的數(shù)學關系式為：x=f1(、)；y=f2(、)式中f1、f2為函數(shù)。,目錄,等角方位投影指投影后經(jīng)線長度比與緯線長度比相等(m=n),是以等角條件決定=f()函數(shù)形式的一種方位投影，代表緯圈半徑。該投影的長度比和面積比隨距投影中心愈遠而變形愈大。為使投影區(qū)域變形能夠得到改善，故采用正軸等角割方位投影。例如美國UPS投影、我國設計的全球百萬分一分幅地圖，在極區(qū)均采用正軸等角方位投影。,圓錐投影,圓錐投影的各種變形都是緯度的函數(shù)，隨緯度變化而變化，而與經(jīng)度無關。圓錐面與球面相切的切線，或圓錐表面與球面相割的兩條割線，即標準緯線。距標準緯線愈遠，其變形愈大。標準緯線外的變形分布規(guī)律均為正變形，而標準緯線之間呈負變形。由于圓錐投影具有上述的變形分布規(guī)律，因此該投影適于編制處于中緯地區(qū)沿緯線方向東西延伸地域的地圖，同時，圓錐投影的經(jīng)緯網(wǎng)又比較簡單，所以在中緯度的國家廣泛應用。,正軸等面積切圓柱投影又稱“蘭勃特等積圓柱投影”。設將圓柱投影面與球面上赤道相切，按等面積條件，用數(shù)學方法將經(jīng)緯線網(wǎng)投影到圓柱面上。經(jīng)線為等距平行直線，緯線為垂直經(jīng)線的平行直線，緯線間隔隨緯度增加而縮小。角度與長度變形在高緯度地帶很顯著。適用于赤道附近地區(qū)的地圖。,正軸等面積切圓柱投影,在等角圓柱投影中，球面上微分圓投影后的圖形保持圓形，即一點上的長度比向任何方向均相等。墨卡托投影之所以被廣泛應用于航海和航空方面，是因為它具有等角航線(或稱恒向線、斜航線)的重要特征。等角航線是地球上兩點之間的一條等方位線。就是說，用墨卡托投影的圖，在航海中起、終兩點之間，船只按等角航線航行，則理論上可不改航線的方位角而到達終點。墨卡托投影常用來編制海圖外，還常用來編制世界地圖的赤道附近的區(qū)域圖。,等角圓柱墨卡托投影,多圓錐投影經(jīng)緯線除中央經(jīng)線和赤道以外均投影成曲線，因此有較好的球形感。同時角度變形和面積變形都比較適中，尤其中緯度地區(qū)變形更小。正切差分緯線多圓錐投影屬于角度變形不大的任意投影。角度無變形點位于中央經(jīng)線與緯度44交點處，愈向高緯度角度變形遞增愈快。面積等變形線大致與緯線方向一致，緯度30以內面積變形為10%20%，愈向高緯面積變形愈大，在緯度60處增至200%，到緯度80以上區(qū)域可增至400%500%?？傮w看來，世界的大陸輪廓形狀無明顯變形。,正切差分緯線多圓錐投影,目錄,柵格投影變換,在ArcCatalog中，右鍵點擊柵格數(shù)據(jù)，在彈出的快捷菜單中點擊Properties選項，打開RasterDatasetProperties對話框，查看該圖層的空間范圍、坐標投影、數(shù)據(jù)類型等屬性信息；在ArcMap中，加載柵格數(shù)據(jù)，右鍵點擊柵格數(shù)據(jù)，在彈出的快捷菜單中點擊Properties，打開LayerProperties對話框，點擊Source標簽，進入Source選項卡，查看該圖層的空間范圍、坐標投影、數(shù)據(jù)類型等屬性。,在ArcMap中，打開ArcToolbox，在其窗口目錄樹上點擊DataManagementToolProjectionsandTransformationsRaster，雙擊DefineProjection工具，打開DefineProjection對話框；在InputdatasetorFeatureClass下拉列表框中選擇要定義的柵格數(shù)據(jù)，點擊CoordinateSystem文本框右側的按鈕，打開SpatialReferenceProperties對話框，點擊Select按鈕，打開BrowseforCoordinateSystem對話框，選擇合適的投影坐標系，點擊【Ok】按鈕，完成柵格數(shù)據(jù)投影的定義。,打開ArcToolbox，點擊DataManagementToolProjectionsandTransformationsRasterProjectRaster。雙擊ProjectRaster，在Project對話框中，選擇投影變換的影像數(shù)據(jù)和變換后新的影像數(shù)據(jù)的路徑和名稱，投影變換后的地理坐標。,目錄,定義投影,查看投影,投影變換,在ArcMap中，打開ArcToolbox，在其窗口目錄樹上點擊DataManagementToolProjectionsandTransformationsRaster，雙擊DefineProjection工具，打開DefineProjection對話框；在InputdatasetorFeatureClass下拉列表框中選擇要定義的柵格數(shù)據(jù)，點擊CoordinateSystem文本框右側的按鈕，打開SpatialReferenceProperties對話框，點擊Select按鈕，打開BrowseforCoordinateSystem對話框，選擇合適的投影坐標系，點擊【Ok】按鈕，完成柵格數(shù)據(jù)投影的定義。,在ArcCatalog中右鍵點擊圖層，在彈出的快捷菜單中點擊Properties選項，打開ShapefileProperties對話框。點擊X/YCoordinateSystem標簽，進入X/YCoordinateSystem選項卡，查看數(shù)據(jù)的坐標投影信息；在ArcMap中加載圖層。右鍵點擊該圖層，在彈出的快捷菜單中點擊Properties，打開Laye