地图配准及矢量化

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1、第四章地图配准及矢量化教学目标：1、GIS中的地图投影2、地图配准3、要素矢量化1、GIS中的地图投影1.1地理坐标系（GeogrpahicCoordinateSystem）地理坐标系使用基于经纬度坐标的坐标系统描述地球上某一点所处的位置。某一个地理坐标系是基于一个基准面来定义的。基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面在ArcGIS中基于这三个椭球，建立了我国常用的三个基准面和地理坐标系：GCS_WGS1984(基于WGS84基准面)GCS_BEIJING1954(

2、基于北京1954基准面)GCS_XIAN1980(基于西安1980基准面)椭球体长半轴a（米）短半轴b（米）Krassovsky（北京54采用）63782456356863.0188IAG75（西安80采用）63781406356755.2882WGS8463781376356752.3142地理坐标系不是平面直角坐标系1.2投影坐标系（ProjectedCoordinateSystems）投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个

3、地理坐标系。投影坐标系由以下参数确定地理坐标系（由基准面确定，比如：北京54、西安80、WGS84）投影方法（比如高斯－克吕格、Lambert投影、Mercator投影）在ArcGIS中提供了几十种常用的投影方法北京1954投影坐标系和西安1980坐标系都是应用高斯－克吕格投影，只是基准面、椭球、大地原点不同。我国所使用的地图投影：我国的基本比例尺地形图(1:5千，1:1万，1:2.5万，1:5万，1:10万，1:25万，1:50万，1:100万)中，大于等于50万的均采用高斯-克吕格投影(Gauss-Kru

4、ger)，又叫横轴墨卡托投影(TransverseMercator)；小于50万的地形图采用正轴等角割园锥投影，又叫兰勃特投影(LambertConformalConic)；海上小于50万的地形图多用正轴等角园柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)我国的GIS系统中应该采用与我国基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统。通过ArcToolbox中数据管理工具中“投影及变换”工具定义及进行投影变换。可以实现地理坐标系与投影坐标系的变换、地理坐标系间的转换（北京54－>WGS84，北京54<->西安80）目前还

5、不支持WGS84->北京54和西安80的变换2、地图配准1.配准影像2.新建要素类3.在ArcMap中加载已配准的影像和新建的图层（要素类）4.在ArcMap中使用“编辑器”，分层提取要素坐标转换输入到计算机中的图形，实际上都是通过其位置坐标(x,y)来表示，因此校正过程实质上是找一种数学关系(或函数关系)，描述变换前图形坐标(x,y)与变换后图形坐标(x′,y′)之间的换算，其数学关系一般描述为x’=f1(x,y)y’=f2(x,y)仿射变换（1次多项式）仿射变换是使用最多的一种几何纠正方式，只考虑到x和y

6、方向上的变形，仿射变换的特性是：直线变换后仍为直线；平行线变换后仍为平行线；不同方向上的长度比发生变化。对于仿射变换，只需知道不在同一直线上的三对控制点的坐标及其理论值，就可求得待定系数。但在实际使用时，往往利用4个以上的点进行纠正，利用最小二乘法处理，以提高变换的精度。多项式变换(Polynomial)这个数学关系常表示为二元多项式一次、二次或三次及更高次表达式.其中A、B代表二次以上高次项之和。当不考虑高次变换方程中的A和B时，则变成二次变换方程，称为二次变换。二次变换适用于原图有非线性变形的情况，至少需

7、要6对控制点的坐标及其理论值，才能求出待定系数。名词：Georeference地理配准：是为了使得影像数据可以和GIS矢量数据集成在一起，而为影像数据指定一个参考坐标系的过程。影像配准的步骤（Register－Rectify）校准栅格数据（选择控制点）坐标变换（求解二元多项式n次方程）检查均方差（计算控制点误差）重采样－矫正（Rectify）：生成新的影像文件（三种重采样算法）校准栅格数据通常,你会将栅格数据校准到已经存在具有坐标信息的空间数据（矢量数据）。首先假定矢量化数据中的一些空间要素(目标数据)也同

8、时存在于要进行配准的栅格图像上比如：街道、建筑物、河流.地理配准的基本过程是在栅格图像中选取一定数据的控制点，将它们的坐标指定为矢量数据中对应点的坐标（在空间数据中，这些点的坐标是已知的，坐标系统为地图坐标系）控制点在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标，即控制点。控制点可以是经纬线网格的交点、公里网格的交点或者一些典型地物的坐标。我们可以从图中均匀的取几个点。如果我们知道这些点在我们矢量坐标系内坐标