地图配准和地图投影解析

面上的经纬网投影到圆柱面上，然后再将圆柱面展开成平面而构成的一种投影。
※圆锥投影：以圆锥面作为辅助投影面，使球体与圆锥面相切或割，
将球面上的经纬网投影到圆锥面上，然后再将圆锥面展开成成平面而构
成的一种投影
2、非几何投影 (条件投影)
※伪方位投影：在正轴情况下，伪方位投影的纬线仍投影为同心圆，除
中央经线投影成直线外，其余经线均投影成对称于中央经线的曲线，且
x=f1(φ、λ)；y=f2(φ、λ)
式中f1、f2为函数。
目录
六种常见的地图投影
等角方位投影
等角方位投影指投影后
经线长度比与纬线长度比相 等(m=n),是以等角条件决定 ρ=f(ψ)函数形式的一种方 位投影，ρ代表纬圈半径。 该投影的长度比和面积比随 距投影中心愈远而变形愈大。 为使投影区域变形能够得到 改善，故采用正轴等角割方 位投影。例如美国UPS投影、 我国设计的全球百万分一分 幅地图，在极区均采用正轴 等角方位投影。
20世纪50年代以来中国提出了双重方位投影、双标准经线等角圆柱投影 等新方法。20世纪60年代以来，美国学者对地图投影的研究结果，提出空间 投影、变比例尺地图投影和多交点地图投影，为人造地球卫星等提供了所 目录 需的投影。
地图投影的分类
按变形方式及性质
分等角投影、等(面)积投 影和任意投影三类。 (等角投 影无形状变形--在小范围内没 有，但面积变形较大；等积投 影反之；而任意投影两种变形 都较小。在任意投影为既不等 角也不等积的投影中还有一类 称等距投影”，在标准经纬线 上无长度变形。)
么
化成平面。然而，从几何意义上来说，球面是不
要
可展平的曲面。要把它展成平面，势必会产生破
地
裂与褶皱。这种不连续的、破裂的平面是不适合
图
制作地图的，所以必须采用特殊的方法来实现球
投
面到平面的转化。
影
什 么 是 地 图 投 影
目录
地图投影是利用一定数学方法则把地球表面的经、纬
线转换到平面上的理论和方法。由于地球是一个赤道略宽 两极略扁的不规则的梨形球体，故其表面是一个不可展平 的曲面，所以运用任何数学方法进行这种转换都会产生误 差和变形，为按照不同的需求缩小误差，就产生了各种投 影方法。
地图配准的意义
地图配准可以帮助用户将 外部的空间数据转换到ArcGis 认同的坐标；投影变换可以 帮助用户实现不同的坐标体 系之间的转换。坐标转换是 跨入GIS的第一道门槛。
如何进行地图配准
小知识~如何在ArcGis软件中进行地图配准
A rcG is软件地图配准可分为利用控制 点坐标配准栅格数据和利用控制点文件 配准矢量数据两种。影像配准的对象是 栅格数据，比如tiff格式数据。空间配准 的对象是矢量数据，比如shapfile格式数 据。
Coordinate System列表框中选择合适的坐标系统， 再点击【确定】按钮，完成坐标投影的定义。
启动配准环境
点击主菜单栏上的View\Toolbars，点击Georeferencing， 打开Georeferencing浮动工具条。
添加 控制点
找到地图上的控制点，通过建立控制点坐标与参考点坐标 之间的数学关系，从而确定坐标系之间的坐标转换关系。
地球仪般的球体，在其球心或球面、球外安置一个光源，将球面上的经纬线
投影到球外的一个投影平面上，即将球面经纬线转换成了平面上的经纬线。
几何透视法是一种比较原始的投影方法，有很大的局限性，难于纠正投影变
形，精度较低。绝大多数地图投影都采用数学解析法。
•
数学解析法是在球面与投影面之间建立点与点的函数关系，通过数
栅格配准
添加栅格图像
在ArcMap中，点击标准工具条上 的数据添加按钮，打开Add Data对话
框，添加扫描地形图。
定义投影
1).在ArcMap中，点击主菜单上的View/Data Frame Properties，打开Data Frame Properties对话框， 点击Coordinate System标签，进入Coordinate System选项卡，2).选择坐标投影：在Select a
地图投影的发展史
最早使用投影法绘制地图的是公元前3世纪古希腊地理学家埃拉托色尼。 在这之前地图投影曾用来编制天体图（不过天体图的投影是从天球投影到 平面，而不是地球；但两者原理相同）。埃拉托色泥在编制以地中海为中 心的当时已知世界地图时，应用了经纬线互相垂直的等距离圆柱投影。
1569年，比利时的地图学家墨卡托首次采用正轴等角圆柱投影编制航海 图，使航海者可以不转换罗盘方向，而采用大圆直线导航。
地图配准和地图投影
何美辰、刘露诗、赵妍冰、宋楠、张诗妍
一、地图配准
目录
1、基本概念
2、如何地图配准
二、地图投影
1、基本概念 2、发展史 3、投影分类 4、基本方法 5、六种常见地图投影 6、栅格投影变换、矢量投影变换
7、高斯-克吕格6°分带和3°分带方法
结束
地图配准
地图配准的定义
地图配准是指使用地图坐标 为地图要素指定空间位置。地图 图层中的所有元素都具有特定的 地理位置和范围，这使得它们能 够定位到地球表面或靠近地球表 面的位置。精确定位地理要素的 能力对于制图和 GIS 来说都至 关重要。
交于纬线的共同圆心。
※伪圆柱投影：在圆柱投影基础上，规定纬线仍为同心圆弧，除中央经
线仍为直线外，其余经线则投影成对称于中央经线的曲线。
※伪圆锥投影 ※多圆锥投影
按转换方式
目录
地图投影的基本方法
•
几何透视法是利用透视的关系，将地球体面上的点投影到投影面
（借助的几何面）上的一种投影方法。如假设地球按比例缩小成一个透明的
进行空间链接
双击控制点文件中的坐标值，再在视图窗口中找到对应的控制点双击，建立链接。
地图配准
点击Spatial Adjustment工具条上的Spatial Adjustment \ Adjust，完成配准。 目录
地图投影
为
地球椭球体表面是个曲面，而地图通常是二
什
维平面，因此在地图制图时首先要考虑把曲面转
系(斜分交按正)、投轴横影(重轴轴合(与垂)、地直斜轴) 轴关
1、几何投影 （ 利用透视的关系，将地球体面上的经纬网投影到平面上或可
展位平面的圆柱面和圆锥面等几何面上。）
※方位投影：以平面作为辅助投影面，使球面与平面相切或相割，将
球面上的经纬网投影到平面而构成的一种投影。
※圆柱投影：以圆柱面作为辅助投影面，使球体与圆柱面相切或相割，将球
正切差分纬线多圆锥投影
多圆锥投影经纬线除中央经 线和赤道以外均投影成曲线， 因此有较好的球形感。同时角 度变形和面积变形都比较适中， 尤其中纬度地区变形更小。正 切差分纬线多圆锥投影属于角 度变形不大的任意投影。角度 无变形点位于中央经线与纬度 ±44º交点处，愈向高纬度角度 变形递增愈快。面积等变形线 大致与纬线方向一致，纬度 ±30°以内面积变形为10%— 20%，愈向高纬面积变形愈大， 在纬度±60°处增至200%，到纬 度±80°以上区域可增至400%— 500%。总体看来，世界的大陆 轮廓形ห้องสมุดไป่ตู้无明显变形。
启动配准环境
在ArcMap中，加载矢量数据。点击主菜单上的View\Toolbars，点击Spatial Adjustment， 打开Spatial Adjustment工具条。在Spatial Adjustment工具条上点击Spatial Adjustment\ Set adjust data，打开Choose Input For Adjustment对话框，选择需要进行配准的数据层，然后再在Spatial Adjustment工具条上点击Spatial Adjustment\ Links\Open Control Points File，打开Open对话框， 打开上面建立的控制点文件。
圆锥投影
圆锥投影的各种变形
都是纬度ψ的函数，随纬度 变化而变化，而与经度λ无 关。圆锥面与球面相切的切 线，或圆锥表面与球面相割 的两条割线，即标准纬线。 距标准纬线愈远，其变形愈 大。标准纬线外的变形分布 规律均为正变形，而标准纬 线之间呈负变形。由于圆锥 投影具有上述的变形分布规 律，因此该投影适于编制处 于中纬地区沿纬线方向东西 延伸地域的地图，同时，圆 锥投影的经纬网又比较简单， 所以在中纬度的国家广泛应 用。
卡西尼父子设计的用于三角测量的投影及兰勃特提出的等角投影理论和 设计出的等角圆锥、等面积方位和等面积圆柱投影，使得17-18世纪的地图 投影具有了时代的特点。
19世纪，地图投影主要保证大比例尺的数学基础，以适应军事制图发展 和地形测量扩大的需要。19世纪还出现了高斯投影，它是德国高斯设计提出 的横轴等角椭圆柱投影，这种投影法经德国克吕格尔加以补充，成为高斯克吕格尔投影。19世纪末期以后俄国一些学者对投影作了较深入地研究，对 圆锥投影常数的确定提出了新见解，又提出了根据已知变形分布推求新投 影和利用数值法求出投影坐标的新方法。
正轴等面积切圆柱投影
正轴等面积切圆柱 投影又称“兰勃特等积 圆柱投影”。设将圆柱 投影面与球面上赤道相 切，按等面积条件，用 数学方法将经纬线网投 影到圆柱面上。经线为 等距平行直线，纬线为 垂直经线的平行直线， 纬线间隔随纬度增加而 缩小。角度与长度变形 在高纬度地带很显著。 适用于赤道附近地区的 地图。
学的方法确定经纬线交点位置的一种投影方法。大多数的数学解析法往往是
在透视投影的基础上，发展建立球面与投影面之间点与点的函数关系的，因
此两种投影方法有一定联系。 地图投影的建立系假定有一个投影面(平面、
可展的圆锥面或圆柱面)与投影原面（地球椭球面）相切、相割或多面相切,如
图1 所示。用某种投影条件将投影原面上的地理坐标点一一投影到平面坐标 系内，即构成某种地图投影。其实质是将地球椭球面上地理坐标(φ、λ)转化 为平面直角坐标(x、y)。它们之间的数学关系式为：
地图配准
在Georeferencing工具条上点击Georeferencing\Rectify，打开Save As对话框，选择校准后影像的存储路 径，点击【Save】按钮，保存配准结果。
矢量数据配准
定义投影
特别小提示 在做配准的时候控制点坐标数据与图上控制点的对
应关系不能出错，否则无法进行正确的配准；地图配准所 需的控制点和参考点的信息，不仅可以从控制点文件中获 取还可从地图（矢量或栅格地图）上获取。
等角圆柱墨卡托投影
在等角圆柱投影中，
球面上微分圆投影后的图 形保持圆形，即一点上的 长度比向任何方向均相等。 墨卡托投影之所以被广泛 应用于航海和航空方面， 是因为它具有等角航线 (或称恒向线、斜航线)的 重要特征。等角航线是地 球上两点之间的一条等方 位线。就是说，用墨卡托 投影的图，在航海中起、 终两点之间，船只按等角 航线航行，则理论上可不 改航线的方位角而到达终 点。墨卡托投影常用来编 制海图外，还常用来编制 世界地图的赤道附近的区 域图。
目录
栅格投影变换
定
义
投
影
在ArcMap中，打开ArcToolbox，在其窗口目录树上点击Data Management Tool\ Projections and Transformations\Raster，双击Define Projection工具，打开Define Projection对话框；在Input dataset or Feature Class下拉列表框中选择要定义的栅格数据，点击Coordinate System文本框右侧的按钮，打开Spatial Reference Properties对话框， 点击Select按钮，打开Browse for Coordinate System对话框，选择合适 的投影坐标系，点击【Ok】按钮，完成栅格数据投影的定义。
(小常识)地图配准用在数 字化地图之前，主要是对 地图进行坐标和投影的校 正，使地图坐标点和地图 拼接准确。
目录
地图配准的基本原理
地图配准是将控制点配准为参 考点的位置，从而建立两个坐标系 统之间一一对应的关系。控制点就 是当前没有配准前的点的坐标，参 考点就是希望配准后的坐标图像之 间的配准主要包括两方面的内容： 其一，是确定足够数量的配准控制 点；其二，是根据这些配准控制点 确定两幅或多幅图像的像素之间的 坐标对应关系。
在ArcCatalog中，设置需要配准的矢量图的投影方式（右键点击图层，在弹 出的快捷菜单中点击Properties，打开Shapefile Properties对话框，点击X、Y Coordinate System标签，点击【Select】或【Import】按钮）
建立控制点文件
通过excel或记事本建立一个文本文件，输入控制点的ID号及坐标值：第二列 表示经向坐标值，第三列表示纬向坐标值。