地图配准与投影说明(含示例)

地图配准与投影说明(含示例)
地图配准与投影说明(含示例)

地图配准与投影说明

本文采用的实例为四川省小鱼洞地区地形图,该图跨越了1:5万标准图幅中的中坝,大宝山等四幅,情况较为特殊。实际操作时,应该生成地图所涉及到图幅的全部标准图框,以将整个地形图涵盖进去,并在误差校正过程中尽可能取多的控制点,确保地图配准的精度。

由于本文旨在演示配准与投影的步骤与方法,简明起见,只生成中坝一幅标准图框,并只选取少量控制点,故必然会有一定误差。特此说明。

一.生成标准图框

操作步骤:实用服务--投影变换--系列标准图框--生成1:5万图框(中坝)

生成的标准图框:

二误差校正(多种方法)

误差校正的关键是采集控制点,实际工作中为了提高精度,往往需要采集很多控制点,这时可以选择自动采集“T”型点的方法,将公里网的交点全部选为控制点。在控制点选取比较少的情况下,可以采用手工屏幕采点,自动生成控制点文件,这正是本文将要演示的方法:

1 选取原图与标准图框中对应的点为参考点。

参考点可根据原图和图框中公里网对应的坐标值选取。每个参考点对应控制点文件中的一条记录,参考点选择越多,地图配准越准确。

本例选取5个参考点,依次为:(75,69)(76,68)(77,67)(78,66)(76,66)。

2 取原图中点的屏幕坐标为实际值

在MapGis误差校正子系统中打开原图文件,选择菜单控制点――设置控制点参数

选择“选择采集文件”。选择原图文件

选择“添加校正控制点”。根据选定的参考点在原图上添加控制点

3 取图框中点的屏幕坐标为理论值

打开标准图框文件,在其上面对应的参考点上选取理论值。步骤与选取实际值相似。

先选择“设置控制点参数”

选择“选择采集文件”。选择标准图框文件。

*注意:此时视图中可能仍然显示的是原图,这时点击右键,选择“复位窗口”,然后只选

择图框文件,图框就会在视图中居中显示。

选择“添加校正控制点”。根据选定的参考点在图框上添加控制点

4 形成控制点文件

选择“控制点”――“编辑校正控制点”

5 进行误差校正

检查控制点生成无误后,选择“校正”

选择原图文件进行校正

三套合原图与图框

目的是将误差校正后的原图的参数配准为图框参数,即实现原图与图框的套合,具体步骤如下:

1 打开mapgis主菜单选择“输入编辑”—“新建工程”—“从文件导入”

2 任意打开标准图框的一个文件,目的是将工程的参数设为标准图框的参数

3 在工程中添加项目,将校正后的原图文件全部添加,系统会提示修改参数,选择确定

4 在工程中添加标准图框,可以看到,标准图框(中坝)中的部分地图已经校正,而图框以外的部分还没有进行校正。这就要求我们在生成标准图框时必须要将全部地图涵盖其中。

四投影变换

此时原图文件的参数已与标准图框的参数一致。再将原图文件进行投影变换,主要目的是将单位“毫米”转化成“米”,步骤如下:

1 打开mapgis主菜单选择投影变换--投影转换--成批文件投影转换

2 选择“当前投影参数”,按照如下配置(实际上就是标准图框的参数):

选择“目的投影参数”,按照如下配置:

3 进行投影转换。

这时的地图就可以作为“数字填图”系统中的背景图层使用了。

在“数字填图”系统中,新建1:5万中坝图幅工程,以投影好的地图为背景图层。

小结:此配准过程的精要在于先将误差校正后的原图与标准图框进行套合(实际上是将原图的参数配准为图框参数),再对原图进行投影,两

过程不可颠倒。

在Arcgis中配准遥感图像

图像 在ArcGIS中配准(TIF、JPEG)栅格图像 在ArcGIS中配准(TIF、JPEG)栅格图像最好不要压缩,越精确地图的矢量化原精确,使用ArcGIS 9.2 Desktop完成。 栅格图像的校正和坐标系确定 启动ArcMap,新建一个新工程,右键Layers选择Add Data…添加TIF图像,将出现如下提示(如果提示无法加载rester data时请安装ArcGIS Desktop SP3补丁),单击Yes确定,加载图像后提示图像没有进行配准,确定然后配准图像。 图像加载后即可看到图像内容,右键工具栏打开Georeferencing工具条,进行图像的配准工作,在配准之前最好先保存工程。 在File菜单下打开Map Properties编辑地图属性,Data Source Options可设置保存地图文件的相对路径和绝对路径。(这里选择相对路径以确保将工程复制到其他机器可用)。 配准前要先读懂地图,望都县土地利用现状图采用1954北京坐标系,比例尺1:40000,查阅河北省地图发现望都县位于东经115度附近,那么按6度分带属于20带中央经线117度,按3度分带属于38带。从图框看到的公里数发现没有带号,应该是公里数。 这里只找了4个点进行配置(可以找更多的点),从左到右从下到上,逆时针编号为1、2、3、4;在ArcMap中单击Georefercning工具条上的Add Control Ponit工具(先掉Auto Adjuest 选项),添加4个点控制点。 然后编辑Link Table中的4个控制点的代表的公里数,然后单击“Georeferecning下拉菜单的Auto Adjuest”图像即进行校正这时可看到参差值这里是0.00175(Total RMS)非常小说明配准较为精确。单击Save按钮可将控制点信息保存到文件,单击Load按钮可从文件加载控制点坐标。 给校准后的地图选择适合的坐标系,右键Layers打开Properties对话框属性对话框选择投影坐标系,(Prokected Coordinate Systems)展开Predefined/ Prokected Coordinate Systems/Gauss Kruger/Beijing 1954下找Beijing 1954 GK Zone 20坐标系(高斯克里克投影20带无带号),单击确定保存工程;这时配准工作即完成,在状态栏就可以看到正确的坐标单位了。 最后保存校正重新生成采样数据,单击“Georeferencing”工具条的“Rectify”菜单矫正并

地图投影的基本问题

3.地图投影的基本问题 3.1地图投影的概念 在数学中,投影(Project)的含义是指建立两个点集间一一对应的映射关系。同样,在地图学中,地图投影就是指建立地球表面上的点与投影平面上点之间的一一对应关系。地图投影的基本问题就是利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到平面上。凡是地理信息系统就必然要考虑到地图投影,地图投影的使用保证了空间信息在地域上的联系和完整性,在各类地理信息系统的建立过程中,选择适当的地图投影系统是首先要考虑的问题。由于地球椭球体表面是曲面,而地图通常是要绘制在平面图纸上,因此制图时首先要把曲面展为平面,然而球面是个不可展的曲面,即把它直接展为平面时,不可能不发生破裂或褶皱。若用这种具有破裂或褶皱的平面绘制地图,显然是不实际的,所以必须采用特殊的方法将曲面展开,使其成为没有破裂或褶皱的平面。 3.2地图投影的变形 3.2.1变形的种类 地图投影的方法很多,用不同的投影方法得到的经纬线网形式不同。用地图投影的方法将球面展为平面,虽然可以保持图形的完整和连续,但它们与球面上的经纬线网形状并不完全相似。这表明投影之后,地图上的经纬线网发生了变形,因而根据地理坐标展绘在地图上的各种地面事物,也必然随之发生变形。这种变形使地面事物的几何特性(长度、方向、面积)受到破坏。把地图上的经纬线网与地球仪上的经纬线网进行比较,可以发现变形表现在长度、面积和角度三个方面,分别用长度比、面积比的变化显示投影中长度变形和面积变形。如果长度变形或面积变形为零,则没有长度变形或没有面积变形。角度变形即某一角度投影后角值与它在地球表面上固有角值之差。 1)长度变形 即地图上的经纬线长度与地球仪上的经纬线长度特点并不完全相同,地图上的经纬线长度并非都是按照同一比例缩小的,这表明地图上具有长度变形。 在地球仪上经纬线的长度具有下列特点:第一,纬线长度不等,其中赤道最长,纬度越高,纬线越短,极地的纬线长度为零;第二,在同一条纬线上,经差相同的纬线弧长相等;第三,所有的经线长度都相等。长度变形的情况因投影而异。在同一投影上,长度变形不仅随地点而改变,在同一点上还因方向不同而不同。 2)面积变形 即由于地图上经纬线网格面积与地球仪经纬线网格面积的特点不同,在地图上经纬线网格面积不是按照同一比例缩小的,这表明地图上具有面积变形。 在地球仪上经纬线网格的面积具有下列特点:第一,在同一纬度带内,经差相同的网络面积相等。第二,在同一经度带内,纬线越高,网络面积越小。然而地图上却并非完全如此。如在图4-9-a上,同一纬度带内,纬差相等的网格面积相等,这些面积不是按照同一比例缩

地理信息系统软件与应用实验报告-影像配准及矢量化

本科实验报告 课程名称:地理信息系统软件与应用 实验项目:影像配准及矢量化 实验地点:地学楼测绘科学与技术系实验中心专业班级:地信1201学号:201200 学生姓名: 指导教师:侯莉琴 2014年11月10日

一、实验目的 1、利用影像配准(Georeferencing) 工具进行影像数据的地理配准 2、编辑器的使用(点要素、线要素、多边形要素的数字化)。 3、熟悉GRAMIN GPS手持机的基本使用方法。 二、实验原理 影像配准工具用于栅格数据的空间位置匹配。栅格数据一般来源于扫描地图、航摄及卫星影像。地图坐标系通过地图投影来定义。对栅格数据集进行地理匹配时,将使用地图坐标确定其位置并指定数据框的坐标系。 三、实验数据 昆明市西山区普吉地形图1:10000 地形图――70011-1.Tif 昆明市旅游休闲图.jpg (扫描图) 四、实验步骤 1、打开ArcMap,添加“影像配准”工具栏。 2、把需要进行配准的影像—70011-1.TIF增加到ArcMap中

3、在”Georeferencing”工具栏上,点击“添加控制点”按钮, 使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击,然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置,用相同的方法,在影像上增加多个控制点,输入它们的实际坐标。点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮,检查控制点的残差和RMS,删除残差特别大的控制点并重新选取控制点,转换方式设定为“二次多项式,保存控制点 4、在“Georeferencing”菜单下,点击“Update”。执行菜单命令“视图”-“数据框属 性”,设定数据框属性

更新后显示

几种常见地图投影各自的特点及其分带方法

高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影,是一种“等角横切圆柱投影”。德国数学家、物理学家、天文学家高斯(Carl Friedrich Gauss,1777一 1855)于十九世纪二十年代拟定,后经德国大地测量学家克吕格(Johannes Kruger,1857~1928)于 1912年对投影公式加以补充,故名。设想用一个圆柱横切于球面上投影带的中央经线,按照投影带中央经线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件,将中央经线两侧一定经差范围内的球面正形投影于圆柱面。然后将圆柱面沿过南北极的母线剪开展平,即获高斯一克吕格投影平面。 一、只谈比较常用的几种:“墨卡托投影”、“高斯-克吕格投影”、“UTM 投影”、“兰勃特等角投影” 1.墨卡托(Mercator)投影 1.1 墨卡托投影简介 墨卡托(Mercator)投影,是一种" 等角正切圆柱投影”,荷兰地图学家墨卡托(Gerhardus Mercator 1512-1594)在1569年拟定,假设地球被围在一中空的圆柱里,其标准纬线与圆柱相切接触,然后再假想地球中心有一盏灯,把球面上的图形投影到圆柱体上,再把圆柱体展开,这就是一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图。 墨卡托投影没有角度变形,由每一点向各方向的长度比相等,它的经纬线都是平行直线,且相交成直角,经线间隔相等,纬线间隔从标准纬线向两极逐渐增大。墨卡托投影的地图上长度和面积变形明显,但标准纬线无变形,从标准纬线向两极变形逐渐增大,但因为它具有各个方向均等扩大的特性,保持了方向和相互位置关系的正确。 在地图上保持方向和角度的正确是墨卡托投影的优点,墨卡托投影地图常用作航海图和航空图,如果循着墨卡托投影图上两点间的直线航行,方向不变可以一直到达目的地,因此它对船舰在航行中定位、确定航向都具有有利条件,给航海者带来很大方便。 “海底地形图编绘规范”(GB/T 17834-1999,海军航保部起草)中规定1:25万及更小比例尺的海图采用墨卡托投影,其中基本比例尺海底地形图(1:5万,1:25万,1:100万)采用统一基准纬线30°,非基本比例尺图以制图区域中纬为基准纬线。基准纬线取至整度或整分。 1.2 墨卡托投影坐标系 取零子午线或自定义原点经线(L0)与赤道交点的投影为原点,零子午线或自定义原点经线的投影为纵坐标X轴,赤道的投影为横坐标Y轴,构成墨卡托平面直角坐标系。 2.高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影和UTM(Universal

(整理)实验二 地图配准.

实验二地图配准 地图配准是地图数据采集的一个重要步骤,它是通过参考数据集(图层)对配准数据集(图层)进行空间位置纠正和变换的过程,是配准后地图数字化结果能够与其他现有数据进行叠加分析的关键。 本章首先简单介绍地图分幅、编号、地图投影、地图要素等基础知识,再以对扫描的地形图配准为实例,介绍SuperMap GIS 6R软件的配准的基本原理及操作方法。通过本章的学习,使读者能够理解地图配准基本原理,掌握SuperMap GIS 6R进行地图配准的方法。 2.1 地图分幅与编号 我国基本比例尺的地形图包括1:5000、1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万、1:100万共8种不同比例尺的图框。基本比例尺地图以经纬线分幅制作,它们以1:100万地图为基础,按规定的经差和纬差采用逐次加密划分方法划分图幅。这样不同比例尺的图幅将1:100万的图幅划分成若干行和列,使相邻比例尺地图的经纬差、行列数和图幅数成简单的倍数,如表3.1所示。 我国的1:100万地形图的分幅按照国际1:100万的地图分幅标准进行。每幅1:100万地图包括的范围为纬差4°、经差6°。从地球赤道起,向两极每纬度4°为一行,依次以拉丁字母A,B,C,…,V表示;从经度180°起,自西向东每经度6°为一列,依次以阿拉伯数字1,2,3,…,60表示。每幅1:100万地图的编号由该图幅所在的行号(字符妈)

2.2 地图投影 地图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,因此在学习如何进行地图配准之前,本节有必要对我国常用的地图投影及SuperMap GIS 6R中坐标系类型、投影设置等内容进行介绍。 2.2.1 我国常用地图投影 1、高斯—克吕格投影 (1)基本概念 如图3.1所示,假想有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面,并与某一条子午线(此子午线称为中央子午线或轴子午线)相切,椭圆柱的中心轴通过椭球体中心,然后用一定投影方法,将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上,再将此柱面展开即成为投影面,如图3.2所示,此投影为高斯投影。高斯投影是正形投影的一种。 图3.1 高斯投影示意图3.2 中央子午线附近投影示意(2)分带投影 由于高斯—克吕格投影中变形随着离中央经线的距离增大而递增,为了使投影的变形不致过大,所以采用分带投影。我国的1:2.5万~1:50万地形图采用6°分带;1:1万及更大比例尺图采用3°分带。6°分带是从零子午线起,每隔6°为一带,全球共分为60个6°带。3°分带是从1°30′起,每隔3°为一带,全球共分为120个3°带。 高斯投影6°带:自0°子午线起每隔经差6°自西向东分带,依次编号1,2,3….。我国6°带中央子午线的经度,由75°起每隔6°至135°,共计11带(13~23带),带号用n 表示,中央子午线的经度用L0表示,它们的关系式L0=6n-3。 高斯投影3°带:它的中央子午线一部分同6°带中央子午线重合,一部分同6°带的分界子线重合,如用nˊ表示3°带的带号,L表示3°带中央子午线经度,它们的关系L=3n ˊ,我国3°带共计22带(24~45带)。如图3.3所示为6°带与3°带投影示意图。

2 地球体与地图投影

第 2 章 地球体与地图投影 第1节 地球体 一、地球体的基本特征 (一)地球体的量度 公元前3世纪 ● 希腊学者亚里士多德认为大地是个球体。 ● 埃拉托色尼对地球大小作了第一次估算。 ● 这个角度约是圆周的1/50 ● 这个角度约是圆周的1/50 (这个角度约是圆周的1/50) 公元724—725年 张遂(一行)组织测量计算得子午线上的纬度1°的地面距离约132 km ,比现代测量值约长21 km 公元827年 ● 阿拉伯回教主Al Mamum (阿尔曼孟)推算出1°子午线弧长,比现代测量值只差1%。 17世纪后 ● 牛顿论证地球是一个椭球体。 ● 清康熙年间天文–大地测量,实证地球不是正圆球。 ● 法国1735年测量论证地球是椭球。 现代天文测量 ● 地球是一个极半径略短、赤道半径略长,北极略突出、南极略扁平,近于梨形的椭球体。 圆周长 圆周角 = 弧长弧度50 赛伊尼的子午线长地球周长=亚历山大到

——地球体的自然表面 地球的自然表面并不光滑平顺,珠穆朗玛峰(8 844.43 m)与马里亚纳海沟(11 034 m)之间的高差约达20 km。 由于地球的自然表面凸凹不平,形态极为复杂,难以成为测量与制图的基准面。应寻求一种与地球自然表面非常接近的规则曲面,来代替这种不规则的曲面。

(二)地球体的物理表面 地球不是一个正球体,而是一个极半径略短、赤道半径略长,北极略突出、南极略扁平,近似的不规则椭球体。 寻找一种与地球自然表面非常接近的规则曲面,来代替这种不规则的地球面 与重力方向相垂直,可有无数个曲面,每个曲面上重力位相等,重力位相 等的面被称为重力等位面,即水准面。 理想水准面:它是一个无波浪、无潮汐、无水流、无大气压变化,处于流体平衡状态的静止海平面。它没有棱角,没有褶皱 大地水准面:以理想水准面作为基准面向大陆延伸,穿过陆地、岛屿,最终形成的封闭曲面。 ( 它实际上是一个起伏不平的重力等位面,是逼近于地球本身形状的一种形体,称大地体) 在实际测量中以似大地水准面代替大地水准面,两者在海洋上完全重合,在陆地上只在山区有2~4 m的差异。 各国也往往选择一个平均海水面代替大地水准面,以其作为统一的高程基准面。 大地水准面的意义: ●地球形体的一级逼近 ●可用重力学理论进行研究 ●可使用仪器测得海拔 (三)地球体的数学表面 地球椭球体:假想将大地体绕短轴(地轴)飞速旋转,以形成一个表面光滑的球体表面。 它是一个规则的数学表面,所以人们视其为地球体的数学表面,也是对地球形体的二级逼近,用于测量计算的基准面。

地图投影

世界地图常用地图投影知识大全 在不同的场合和用途下使用不同的地图投影,地图投影方法及分类名目众多,象:墨卡托投影,空间斜轴墨卡托投影,桑逊投影,摩尔维特投影,古德投影,等差分纬线多圆锥投影,横轴等积方位投影,横轴等角方位投影,正轴等距方位投影,斜轴等积方位投影,正轴等角圆锥投影,彭纳投影,高斯-克吕格投影,等角圆锥投影等等。 一、世界地图常用投影 1、等差分纬线多圆锥投影(Polyconic Projection With Meridional Interval on Same Parallel Decrease Away From Central Meridian by Equal Difference) 普通多圆锥投影的经纬线网具有很强的球形感,但由于同一纬线上的经线间隔相等,在编制世界地图时,会导致图形边缘具有较大面积变形。1963年中国地图出版社在普通多圆锥投影的基础上,设计出了等差分纬线多圆锥投影。 等差分纬线多圆锥投影的赤道和中央经线是相互垂直的直线,中央经线长度比等于1;其它纬线为凸向对称于赤道的同轴圆弧,其圆心位于中央经线的延长线上,中央经线上的纬线间隔从赤道向高纬略有放大;其它经线为凹向对称于中央经线的曲线,其经线间隔随离中央经线距离的增加而按等差级数递减;极点投影成圆弧(一般被图廓截掉),其长度等于赤道的一半(图2-30)。 通过对大陆的合理配置,该投影能完整地表现太平洋及其沿岸国家,突出显示我国与邻近国家的水陆关系。从变形性质上看,等差分纬线多圆锥投影属于面积变形不大的任意投影。我国绝大部分地区的面积变形在10%以内。中央经线和±44o纬线的交点处没有角度变形,随远离该点变形愈大。全国大部分地区的最大角度变形在10o以内。等差分纬线多圆锥投影是我国编制各种世界政区图和其它类型世界地图的最主要的投影之一。

人教版地理高二选修7第二章第一节地图和地图投影A卷

人教版地理高二选修7第二章第一节地图和地图投影A卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、单选题 (共15题;共36分) 1. (2分) GIS中,不同类型的地理空间信息储存在不同的图层上。叠加不同的图层可以分析不同要素间的相互关系。 城市交通图层与城市人口分布图层的叠加,可以()。 A . 为商业网点选址 B . 分析建筑设计的合理性 C . 计算城市水域面积 D . 估算工农业生产总值 【考点】 2. (2分)湖水、长江水、黄河水三种含沙量水体反射光谱曲线图,关于图示信息的叙述,正确的是()。 A . 分析使用的地理信息技术是GIS B . ①②曲线对应的是湖水、黄河水 C . 0.7波长λ/μm的反射率区分度最大 D . 含沙量与反射率呈正相关 【考点】 3. (2分)两颗卫星同时运行,每隔九天可以覆盖地球一遍,说明遥感技术 A . 受地面限制条件少 B . 测量范围小、距离远 C . 手段多,获得信息量大 D . 获得资料速度快、周期短 【考点】 4. (2分)有关遥感技术的叙述,不正确的是()。

A . 遥感的关键装置是传感器 B . 遥感技术的主要环节是目标物→传感器→成果 C . 飞机遥感图像分辨率比卫星对地物的分辨率高 D . 遥感技术能在短时间内获得全面资料,以便及时安全安排防灾、救灾工作 【考点】 5. (2分)下列说法不正确的是否()。 A . GIS技术是地图的延伸 B . RS技术是地图的延伸 C . GPS技术可为用户提供精确的三维坐标 D . GIS技术可分析、处理GPS技术及GPS技术提供的图像和数据 【考点】 6. (2分) GIS是用于空间分析的计算机系统,某中学地理小组将它作于课题研究。据此回答: 华北平原地势平坦开阔,土壤深厚肥沃,夏季高温多雨,适宜冬小麦和玉米轮作。若该结论是通过GIS而得到的,那么这属于下列GIS能解决的哪一类问题() A . 趋势分析 B . 模式分析 C . 与分布、位置有关的基本问题 D . 模拟问题 【考点】 7. (2分)下列关于电子地图的说法,正确的是() A . 制作所有地图都需要电子地图作底图 B . 外出学习或旅行,可以先在电子地图上查找出行路线 C . 电子地图可以完全代替纸质地图 D . 电子地图就是分层设色地形图 【考点】 8. (4分)在遥感技术中,可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况。

地图投影的基本理论

第一节地图投影的概念与若干定义 一、地图投影的产生 我们了解地球上的各种信息并加以分析研究,最理想的方法是将庞大的地球缩小,制成地球仪,直接进行观察研究。这样,其上各点的几何关系——距离、方位、各种特性曲线以及面积等可以保持不变。 一个直径30厘米的地球仪,相当于地球的五千万分之一;即使直径1米的地球仪,也只有相当于地球的一千三百万分之一。在这一小的球面上是无法表示庞大地球上的复杂事物。并且,地球仪难于制作,成本高,也不便于量测使用和携带保管。 通过测量的方法获得地形图,这一过程,可以理解为将测图地区按一定比例缩小成一个地形模型,然后将其上的一些特征点(测量控制点、地形点、地物点)用垂直投影的方法投影到图纸(图4-1)。因为测量的可观测范围是个很小的区域,此范围内的地表面可视为平面,所以投影没有变形;但对于较大区域范围,甚至是半球、全球,这种投影就不适合了。 由于地球(或地球仪)面是不可展的曲面,而地图是连续的平面。因此,用地图表示地球的一部分或全部,这就产生了一种不可克服的矛盾——球面与平面的矛盾,如强行将地球表面展成平面,那就如同将桔子皮剥下铺成平面一样,不可避免地要产生不规则的裂口和褶皱,而且其分布又是毫无规律可循。为了解决将不可展球面上的图形变换到一个连续的地图平面上,就诞生了“地图投影”这一学科。 二、地图投影的定义 鉴于球面上任意一点的位置是用地理坐标()表示,而平面上点的位置是用直角坐标(X,Y)或极坐标()表示,因此要想将地球表面上的点转移到平面上去,则必须采用一定的数学方法来确定其地理坐标与平面直角坐标或极坐标之间的关系。这种在球面与平面之间建立点与点之间对应函数关系的数学方法,称为地图投影。 三、地图投影的实质 球面上任一点的位置均是由它的经纬度所确定的,因此实施投影时,是先将球面上一些经纬线的交点展绘在平面上,并将相同经度、纬度的点分别连成经线和纬线,构成经纬网;然后再将球面上的点,按其经纬度转绘在平面上相应位置处。由此可见,地图投影的实质就是将地球椭球体面上的经纬网按照一定的数学法则转移到平面上,建立球面上点()与平面上对应点之间的函数关系。 这是地图投影的一般方程式,当给定不同的具体条件时,就可得到不同种类的投影公式,依据各自公式将一系列的经纬线交点()计算成平面直角坐标系(X,Y),并展绘在平面上,连各点得经纬线得平面表象(图4-2)。经纬网是绘制地图的“基础”,是地图的主要数学要素。 四、地图投影的基本方法 (一)几何透视法 系利用透视关系,将地球表面上的点投影到投影面上的一种投影方法。例如,我们假设地球按比例缩小成一个透明的地球仪般球体,在其球心、球面或球外安置光源,将透明球体上的经纬线、地物和地貌投影到球外的一个平面上,所形成的图形,即为地图。 图4-3即是将地球体面分别投影在平面和圆柱体面上的透视投影示意图。几何透视法只能解决一些简单的变换问题,具有很大的局限性,例如,往往不能将全球投影下来。随着数学分析这一学科的出现,人们就普遍采用数学分析方法来解决地图投影问题了。(二)数学解析法 在球面与投影平面之间建立点与点的函数关系(数学投影公式),已知球面上点位的地理坐标,根据坐标转换公式确定在平面上的对应坐标的一种投影方法。

地图配准与投影说明含示例

地图配准与投影说明 本文采用的实例为四川省小鱼洞地区地形图,该图跨越了1:5万标准图幅中的中坝,大宝山等四幅,情况较为特殊。实际操作时,应该生成地图所涉及到图幅的全部标准图框,以将整个地形图涵盖进去,并在误差校正过程中尽可能取多的控制点,确保地图配准的精度。 由于本文旨在演示配准与投影的步骤与方法,简明起见,只生成中坝一幅标准图框,并只选取少量控制点,故必然会有一定误差。特此说明。 一.生成标准图框 操作步骤:实用服务--投影变换--系列标准图框--生成1:5万图框(中坝)

生成的标准图框:

二误差校正(多种方法) 误差校正的关键是采集控制点,实际工作中为了提高精度,往往需要采集很多控制点,这时可以选择自动采集“T”型点的方法,将公里网的交点全部选为控制点。在控制点选取比较少的情况下,可以采用手工屏幕采点,自动生成控制点文件,这正是本文将要演示的方法: 1 选取原图与标准图框中对应的点为参考点。 参考点可根据原图和图框中公里网对应的坐标值选取。每个参考点对应控制点文件中的一条记录,参考点选择越多,地图配准越准确。 本例选取5个参考点,依次为:(75,69)(76,68)(77,67)(78,66)(76,66)。 2 取原图中点的屏幕坐标为实际值 在MapGis误差校正子系统中打开原图文件,选择菜单控制点――设置控制点参数

选择“选择采集文件”。选择原图文件 选择“添加校正控制点”。根据选定的参考点在原图上添加控制点

3 取图框中点的屏幕坐标为理论值 打开标准图框文件,在其上面对应的参考点上选取理论值。步骤与选取实际值相似。 先选择“设置控制点参数” 选择“选择采集文件”。选择标准图框文件。 *注意:此时视图中可能仍然显示的是原图,这时点击右键,选择“复位窗口”,然后只选 择图框文件,图框就会在视图中居中显示。

地图分幅与标准

三、高斯-克吕格直角坐标 高斯-克吕格投影是设想用一个椭圆柱横套在地球椭球的外面,并与设定的中央经线相切。 高斯-克吕格投影分带规定:该投影是国家基本比例尺地形图的数学基础,为控制变形,采用分带投影的方法,在比例尺 1:2.5万-1:50万图上采用6°分带,对比例尺为 1:1万及大于1:1万的图采用3°分带。 6°分带法:从格林威治零度经线起,每6°分为一个投影带,全球共分为60个投影带,东半球从东经0°-6°为第一带,中央经线为3°,依此类推,投影带号为1-30。其投影代号n和中央经线经度L0的计算公式为:L0=(6n-3)°;西半球投影带从180°回算到0°,编号为31-60,投影代号n和中央经线经度L0的计算公式为L0=360-(6n-3)°。 3°分带法:从东经1°30′起,每3°为一带,将全球划分为120个投影带,东经1°30′-4°30′,...178°30′-西经178°30′,...1°30′-东经1°30′。 东半球有60个投影带,编号1-60,各带中央经线计算公式:L0=3°n ,中央经线为3°、6°...180°。 西半球有60个投影带,编号1-60,各带中央经线计算公式:L0=360°-3°n ,中央经线为西经177°、...3°、0°。 我国规定将各带纵坐标轴西移500公里,即将所有y值加上500公里,坐标值前再加各带带号以18带为例,原坐标值为y=243353.5m,西移后为y=743353.5,加带号通用坐标为y=18743353.5 四、我国地形图分幅与编号 我国基本比例尺地形图分幅与编号,以1:100万地形图为基础,延伸出1:50万、1:25万1:10万,再以1:10万为基础,延伸出1:5万、1:2.5万及1:1万三种比例尺。 1:100万从赤道起向两极每纬差4°为一行,至88°,南北半球各分为22横列,依次编号A、B、... V;由精度180°西向东每6°一列,全球60列,以1-60表示,如海南所在1:100万图在第5行,第49列,其编号为 E-49 在1:100万图上,按经差3°纬差2°分成四幅1:50万地形图,编为A、B、C、D,如 E-49-A 按经差1°30′纬差1°分成16幅1:25万地形图,编为[1]、...[16],如 E-49-[1]。按经差30′纬差20′分成144幅1:10万地形图,编为1、...144,如 E-49-1。既后三种比例尺各自独立地与1:100万地图的图号联系。 1:10万图上每经差15′纬差10′分成四幅1:5万地形图,编为A、B、C、D,如 E-49-1-A 1:5万图上每经差7′30″纬差5′分成四幅1:2.5万,编为1、2、3、4,如 E-49-1-A-1 1:10万图上每经差3′45″纬差2′30″分成64幅1:1万地形图,编为(1)、...(64),如E-49-1-(1) 1:1万图上每经差1′52″纬差1′15″分成四幅1:5000地形图,编为a、b、c、d,如E-49-1-(1)-a 4.地图符号 一、地图符号的意义 地图符号是地图上各种形状、大小和颜色的图形和文字的总称。它是地图内容体现的一种主要手段。是地图的基本特征之一。 二、地图符号的分类 按几何精确性分类,分为:依比例符号、不依比例符号、半依比例符号。 依比例符号是实地占有较大面积的物体,比例尺缩小后,仍能显示其轮廓,如大面积街区、大湖等。通常以线划表示其外轮廓,并填绘符号或普染颜色。 不依比例符号实地上面积较小一般具有方位意义的物体,缩至图上只能显示一个点。这类符号仅以其定位点表示物体的位臵。 半依比例符号是实地上的狭长物体,其长度能依比例表示,而宽度则需夸大,如狭长街区、铁路、公路、土堤等符号,其宽度在图上均已扩大。在图上只能测其长度,不能测其宽度。 三、地图符号表示地物的原则 符号的“比例”概念:地面物体与符号图形的缩小比率并非总是一致,同一物体在较大比例尺图上能依比例表示,而在较小比例尺图上则为半依比例号和非依比例符号。符号的比例关系具有一定的相对性。 符号的定位:不依比例符号都是扩大了的图形,一般在设计时就已规定了符号的哪一部分代表地物的真实位臵,这些规定的点和线,就叫定位点和定位线。 关于MAPGIS的符号请看功能演示栏目下的编辑子系统中编辑符号库的功能菜单 5.普通地图的内容要素及表示方法: 一、普通地图上的内容要素-数学要素、地理要素和图廓外要素 数学要素——坐标网、地图比例尺、地图定向等 地理要素——包括自然地理要素、社会经济要素和其他标志 自然地理要素有水系、地貌和图质植被; 社会经济要素有居民地、交通网、境界和行政中心; 其他标志为方位物、经济标志、科学文化标志等。 图廓外要素——图名、图号、接图表、图例、图廓、分度带、比例尺、坡度尺及坐标系统等 二、水系及其在图上表示 水系是指海洋、江河、湖泊、水库、水渠、井泉各种自然的人工的水文物体的总称。 关于河流及沟渠的表示:我国1971年《图式》中规定河流单双线的分界宽为0.4mm,即凡双线河就表示真实的河宽。 对中小比例尺地形图(如1:5万)补充规定“实地宽100m以上的合理就扩大绘为双线”(从0.2扩大到0.4)实地河宽100米到200米这段成为符号性双线河(或称记号双线河),它不表示真宽,要注明河宽注记。 对小比例尺图上的河流有两种表示方法,其一,单线配合不依比例尺双线(又称过度性符号)和依比例双线的表示方法;其二,是单线配合单线真形符号表示。 所谓单线真形符号是将河流全部填满与水涯线相同的普染色。 三、居民地及其在图上表示 居民地是指各种建筑物组成的城市、集镇、农村或其他居住区的总称。 当居民地受比例尺限制不能用真形表示时,可用圈形符号来表示居民地的位臵,符号的定位点表示居民地的中心区域,符号与地物的相对关系表示居民地中心区域与地物的相对关系。 四、交通及其在图上表示 交通网是各种运输的总称。它包括陆地交通、水陆交通和空中交通及管线运输几类。 道路符号是线状的,但在比例尺缩小后,它的宽度是夸大的,以我国地形图为例,铁路宽0.6mm,在1:10万图上等于实地60m,在1:50万图上为300m。 五、地貌及其在图上表示 晕渲法,假定光源在固定的方向上,用浓淡渐变的半色调(墨和颜色)在图上显示地貌主体形态,其实质是光彩立体感在地图上的应用。

ArcGis中进行地形图的配准

ArcGis中进行地形图的配准 地形图配准 1.1.1 方法简介  1.1.1.1 方法0  所有图件扫描后都必须经过扫描纠正,对扫描后的栅格图进行检查,以确保矢量化工作顺利进行。 对影像的配准有很多方法,下面介绍一种常用方法。 (1)打开 ArcMap,增加 Georeferncing 工具条。 (2)把需要进行纠正的影像增加到 ArcMap 中,会发现 Georeferncing 工具条中的工具被激活。 (3)在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标,即控制点。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,则用以下方法输入点的坐标值,如果不知道它们的坐标,则可以采用间接方法获取。 (4)首先将 Georeferncing 工具条的 Georeferncing 菜单下 Auto Adjust 不选择。 (5)在 Georeferncing 工具条上,点击 Add Control Point 按钮。 (6)使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击,然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置: (7)用相同的方法,在影像上增加多个控制点,输入它们的实际坐标。

(8)增加所有控制点后,在 Georeferencing 菜单下,点击 Update Display。 (9)更新后,就变成真实的坐标。 (10)在 Georeferencing 菜单下,点击 Rectify,将校准后的影像另存。 后面我们的数字化工作是对这个校准后的影像进行操作的。 1.1.1.2 说法1  在配准前,先在arctoolbox下的date management tool下的projections and transformations进行投影系统的定义;然后在arcmap中,利用georeferening工具,进行控制点的输入。增加所有控制点后在georeferening工具下点击updatedisplay,最后rectify保存影像。重新打开配准后的影像在界面的下方即可看到配准后显示的坐标。 1.1.1.3 说法  在利用ArcGIS进行数字化,或者把栅格图像加载到已有坐标系的地图中时,首先的工作就是进行地图的空间配准。 对栅格图像进行配准时,可以用Georeferencing工具。对已有GIS图与其它坐标系或者地图进行配准时,可以利用Spatial Adjustment工具。 1.利用Georeferencing工具配准栅格图像

地图投影和坐标系

地球坐标系与投影方式的理解(关于北京54,西安80,WGS84;高斯,兰勃特,墨卡托投影) 一、地球模型 地球是一个近似椭球体,测绘时用椭球模型逼近,这个模型叫做参考椭球,如下图: 赤道是一个半径为a的近似圆,任一圈经线是一个半径为b的近似圆。a称为椭球的长轴半径,b称为椭球的短轴半径。 a≈6378.137千米,b≈6356.752千米。(实际上,a也不是恒定的,最长处和最短处相差72米,b的最长处和最短处相差42米,算很小了) 地球参考椭球基本参数: 长轴:a 短轴:b 扁率:α=(a-b) / a 第一偏心率:e=√(a2-b2) / a 第二偏心率:e'=√(a2-b2) / b 这几个参数定了,参考椭球的数学模型就定了。 什么是大地坐标系? 大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示:(L, B, H)。

空间直角坐标系是以参考椭球中心为原点,以原点到0度经线与赤道交点的射线为x轴,原点到90度经线与赤道交点的射线为y轴,以地球旋转轴向北为z 轴:(x, y, z) 共同点:显然,这两种坐标系都必须基于一个参考椭球。 不同点:大地坐标系以面为基准,所以还需要确定一个标准海平面。而空间直角坐标系则以一个点为基准,所以还需要确定一个中心点。 只要确定了椭球基本参数,则大地坐标系和空间直角坐标系就相对确定了,只是两种不同的表达而矣,这两个坐标系的点是一一对应的。 二、北京54,西安80,WGS84 网上的解释大都互相复制,语焉不详,隔靴搔痒,说不清楚本质区别。为什么在同一点三者算出来的经纬度不同?难道只是不认同对方的测量精度吗?为什么WGS84选地球质心作原点,而西安80选地表上的一个点作原点?中国选的大地原点有什么作用?为什么选在泾阳县永乐镇?既然作为原点,为什么经纬度不是0?下面是我个人的理解。 首先,三者采用了不同的参考椭球建立模型,即长短轴扁率这组参数是不同的。北京54:长轴6378245m,短轴6356863,扁率1/298.2997381 西安80:长轴6378140m,短轴6356755,扁率1/298.25722101 WGS84:长轴6378137.000m,短轴6356752.314,扁率 1/298.257223563,第一偏心率0.0818********,第二偏心率 0.082095040121 这些参数不同,决定了椭球模型的几何中心是不同的。那么为什么这三种坐标系的参数有这么大差别呢?除了测量精度不同之外,还有一个原因,就是侧重点不一样。 WGS84是面向全球的,所以它尽量逼近整个地球表面,优点是范围大,缺点是局部不够精确。 北京54用的是前苏联的参数,它是面向苏联的,所以它在前苏联区域这个曲面尽量逼近,而其它国家地区偏多少它不管。它以苏联的普尔科沃为中心,离那越远,误差就越大。 西安80是面向中国的,所以它在中国区域这个曲面尽量逼近,而其它国家地区偏多少它不管。而且这个逼近是以西安附近的大地原点为中心的,也就是说,在西安大地原点处,模型和真实地表参考海平面重合,误差为0,而离大地原点越远的地方,误差越大。所谓的大地原点就是这么来的,它是人为去定的,而不是必须在那里,它要尽量放在中国的中间,使得总的误差尽量小而分布均匀。然后,我国在自已境内进行的建筑,测绘,勘探什么的所绘制的图,都以这个大地原点为基准,去建立各种用途的地表坐标系,就能统一起来了。

世界地图常用地图投影知识大全

世界地图常用地图投影知识大全 2009-09-30 13:20 在不同的场合和用途下使用不同的地图投影,地图投影方法及分类名目众多,象:墨卡托投影,空间斜轴墨卡托投影,桑逊投影,摩尔维特投影,古德投影,等差分纬线多圆锥投影,横轴等积方位投影,横轴等角方位投影,正轴等距方位投影,斜轴等积方位投影,正轴等 角圆锥投影,彭纳投影,高斯-克吕格投影,等角圆锥投影等等。 一、世界地图常用投影 1、等差分纬线多圆锥投影(Polyconic Projection With Meridional Interval o nSame Parallel Decrease AwayFrom Central Meridian by E qual Difference) 普通多圆锥投影的经纬线网具有很强的球形感,但由于同一纬线上的经线间隔相等,在编制世界地图时,会导致图形边缘具有较大面积变形。1963年中国地图出版社在普通多圆锥投影的基础上,设计出了等差分纬线多圆锥投影。 等差分纬线多圆锥投影的赤道和中央经线是相互垂直的直线,中央经线长度比等于1;其它纬线为凸向对称于赤道的同轴圆弧,其圆心位于中央经线的延长线上,中央经线上的纬线间隔从赤道向高纬略有放大;其它经线为凹向对称于中央经线的曲线,其经线间隔随离中央经线距离的增加而按等差级数递减;极点投影成圆弧(一般被图廓截掉),其长度等于赤道的一半(图2-30)。 通过对大陆的合理配置,该投影能完整地表现太平洋及其沿岸国家,突出显示我国与邻近国家的水陆关系。从变形性质上看,等差分纬线多圆锥投影属于面积变形不大的任意投影。我国绝大部分地区的面积变形在10%以内。中央经线和±44o纬线的交点处没有角度变形,随远离该点变形愈大。全国大部分地区的最大角度变形在10o以内。等差分纬线多圆锥投影是我国编制各种世界政区图和其它类型世界地图的最主要的投影之一。

坐标系统与地图投影--基础知识

空间参照系统和地图投影 导读:正如上一章所描述的,一个要素要进行定位,必须嵌入到一个空间参照系中,因为GIS所描述是位于地球表面的信息,所以根据地球椭球体建立的地理坐标(经纬网)可以作为所有要素的参照系统。因为地球是一个不规则的球体,为了能够将其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上,必须进行坐标变换。 本章讲述了地球椭球体参数、常见的投影类型。考虑到目前使用的1:100万以上地形图都是采用高斯——克吕格投影,本章最后又对该种投影类型和相关的地形图分幅标准做了简单介绍。 1.地球椭球体基本要素 1.1地球椭球体 1.1.1地球的形状 为了从数学上定义地球,必须建立一个地球表面的几何模型。这个模型由地球的形状决定的。它是一个较为接近地球形状的几何模型,即椭球体,是由一个椭圆绕着其短轴旋转而成。 地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面,有高山、丘陵和平原,又有江河湖海。地球表面约有71%的面积为海洋所占用,29%的面积是大陆与岛屿。陆地上最高点与海洋中最深处相差近20公里。这个高低不平的表面无法用数学公式表达,也无法进行运算。所以在量测与制图时,必须找一个规则的曲面来代替地球的自然表面。当海洋静止时,它的自由水面必定与该面上各点的重力方向(铅垂线方向)成正交,我们把这个面叫做水准面。但水准面有无数多个,其中有一个与静止的平均海水面相重合。可以设想这个静止的平均海水面穿过大陆和岛屿形成一个闭合的曲面,这就是大地水准面(图4-1)。 图4-1:大地水准面

大地水准面所包围的形体,叫大地球体。由于地球体内部质量分布的不均匀,引起重力方向的变化,导致处处和重力方向成正交的大地水准面成为一个不规则的,仍然是不能用数学表达的曲面。大地水准面形状虽然十分复杂,但从整体来看,起伏是微小的。它是一个很接近于绕自转轴(短轴)旋转的椭球体。所以在测量和制图中就用旋转椭球来代替大地球体,这个旋转球体通常称地球椭球体,简称椭球体。 1.1.2地球的大小 关于地球椭球体的大小,由于采用不同的资料推算,椭球体的元素值是不同的。现将世界各国常用的地球椭球体的数据列表如下: 表4-1:各种地球椭球体模型 椭球体名称年代长半轴(米)短半轴(米)扁率 白塞尔(Bessel) 1841 6377397 6356079 1:299.15 克拉克(Clarke) 1880 6378249 6356515 1:293.5 克拉克(Clarke) 1866 6378206 6356584 1:295.0 海福特(Hayford) 1910 6378388 6356912 1:297 克拉索夫斯基1940 6378245 6356863 1:298.3 I.U.G.G 1967 6378160 6356775 1:298.25 埃维尔斯特(Everest) 1830 6377276 6356075 1:300.8 1.1.3椭球体的半径 地球椭球体表面是一个规则的数学表面。椭球体的大小,通常用两个半径:长半径a和短半径b,或由一个半径和扁率来决定。扁率α表示椭球的扁平程度。扁率的计算公式为:α=(a-b)/a。这些地球椭球体的基本元素a、b、α等,由于推求它的年代、使用的方法以及测定的地区不同,其结果并不一致,故地球椭球体的参数值有很多种。中国在1952年以前采用海福特(Hayford)椭球体,从1953-1980年采用克拉索夫斯基椭球体。随着人造地球卫星的发射,有了更精密的测算地球形体的条件。1975年第16届国际大地测量及地球物理联合会上通过国际大地测量协会第一号决议中公布的地球椭球体,称为GRS(1975),中国自1980年开始采用GRS(1975)新参考椭球体系。由于地球椭球长半径与短半径的差值很小,所以当制作小比例尺地图时,往往把它当作球体看待,这个球体的半径为6371公里。 1.1.4高程 地面点到大地水准面的高程,称为绝对高程。如图2所示,P0P0'为大地水准面,地面点A和B到P0P0'的垂直距离H A和H B为A、B两点的绝对高程。地面点到任一水准面的高程,称为相对高程。如图2中,A、B两点至任一水准面P1P1'的垂直距离H A'和H B'为A、B两点的相对高程。

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