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关于投影地理信息系统中地图投影配置的一般原则为： 1所配置的投影系统应与相应比例尺的国家基本图(基本比例尺地形图、基本省区图等)投影系统一致；2系统一般最多只采用两种投影系统，一种服务于大比例尺的数据处理，另一种服务于中小比例尺； 3所用投影以等角投影为宜； 4所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所用的网格系统在投影带中应保持完整。我国的各种GIS中都采用了与我国基本比例尺地形图一致的地图投影系统，这就是大于等于150万时采用高斯克吕格投影，1100万采用正轴等角割圆锥投影。这种坐标系统的配置与设计是因为：1我国基本比例尺地形图(15千，11万，12.5万，15万，110万，125万，150万和1100万)中大于等于150万的图均采用高斯克吕格投影为地理基础； 2我国1100万地形图采用正轴等角割圆锥投影，其分幅与国际百万分之一所采用的分幅一致； 3我国大部分省区图多采用正轴等角割圆锥投影和属于同一投影系统的正轴等面积割圆锥投影；4正轴等角圆锥投影中，地球表面上两点间的最短距离(即大圆航线)表现为近于直线。一、高斯克吕格投影（等角横切椭圆柱投影）, 又叫横轴墨卡托投影(Transverse Mercator)。高斯克吕格投影是等角横切椭圆柱投影，没有角度变形，面积变形是通过长度变形来表达的。如图所示，我们把地球看成是地球椭球体，假想用一个椭圆筒横套在其上，使筒与地球椭球体的某一经线相切，椭圆筒的中心轴位于赤道上，按等角条件将地球表面投影到椭圆筒上，然后将椭圆筒展开成平面。 高斯投影的基本条件(性质) 1中央经线(椭圆筒和地球椭球体的切线)和赤道投影成垂直相交的直线； 2投影后没有角度变形(即经纬线投影后仍正交)，即同一地点各方向的长度比不变； 3中央经线上没有长度变形；4沿纬线方向，离中央经线越远变形越大；沿经线方向，纬度越低变形越大。二、Lambert等角圆锥投影（等角正轴割圆锥投影） 假想一个圆锥其轴与地球椭球旋转轴重合地套在椭球上，按等角的条件把地球椭球上经纬线投影到圆锥面上，然后沿一条母线(经线)将圆锥面切开展成平面，这就是正轴等角圆锥投影。这种投影最适合于中纬度地区，为世界上许多国家制作地图所使用。 我国新编的1100万地图采用双标准纬线正轴等角圆锥投影，其投影变形小而均匀。圆锥面与椭球面相割的两条纬线圈，称之为标准纬线(1,2)。 图3-3-4正等角割圆锥投影及其经纬线图形正等角割圆锥投影变形的分布规律是： 1 角度没有变形，即投影前后对应的微分面积保持图形相似，故亦可称为正形投影。2 等变形线和纬线一致，同一条纬线上的变形处处相等； 3 两条标准纬线上没有任何变形； 4 同一纬线上等经差的线段长度相等，两条纬线间的经纬线长度处处相等。三、通用横轴墨卡托投影(UTM投影:universal transverse Mercator)（等角正圆柱投影） 墨卡托投影是荷兰制图学者墨卡托在1560年推算的，这种投影是一种等角正圆柱投影。这种投影的特点是：经线是平行直线，并且间隔相等：纬线也是平行直线，并与经线垂直；纬线随纬度的增高而向两极逐渐伸长；投影后角度无变形。因此，能满足航海的要求。对舰船在航行中定位，确定航向都具有有利条件，给航海者带来很大方便。四、Albers投影（正轴等面积割圆锥投影）一些定义1 “拓扑”（topology）一词来源于希腊文，它的原意是“形状的研究”。拓扑学是几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性拓扑属性（拓扑属性：一个点在一个弧段的端点，一个点在一个区域的边界上；非拓扑属性：两点之间的距离，弧段的长度，区域的周长、面积）。这种结构应包括：唯一标识，多边形标识，外包多边形指针，邻接多边形指针，边界链接，范围（最大和最小x、y坐标值）。地理空间研究中三个重要的拓扑概念（1）连接性：弧段在结点处的相互联接关系；（2）多边形区域定义：多个弧段首尾相连构成了多边形的内部区域；（3）邻接性：通过定义弧段的左右边及其方向性来判断弧段左右多边形的邻接性。2 空间分析方法1、空间信息的测量：线与多边形的测量、距离测量、形状测量；2、空间信息分类：范围分级分类、邻域功能、漫游窗口、缓冲区；3、叠加分析：多边形叠加、点与多边形、线与多边形； 4、网络分析：路径分析、地址匹配、资源匹配； 5、空间统计分析：插值、趋势分析、结构分析；6、表面分析：坡度分析、坡向分析、可见度和相互可见度分析。3 空间插值空间插值常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，以便与其它空间现象的分布模式进行比较，它包括了空间内插和外推两种算法。空间内插算法：通过已知点的数据推求同一区域未知点数据。空间外推算法：通过已知区域的数据，推求其它区域数据。4 小数度值度值（分值/60）（秒值/3600）如40度30分就等于40（30/60）+(0/3600)=40.5度5 地球椭球与参考椭球由于地球是不规则的椭球，因此在定义大地坐标系时必须按某种标准将其规则化，地球椭球与参考椭球是定义大地坐标系所采用的球体。水处于静止时的表面称为水平面。设想将处于静止平衡状态的海洋延伸到地球的大陆内部的水准面来表示地球的形状，这个水准面称为大地水准面，它所围的形体称为大地体。大地体接近于一个规则的、扁形的旋转椭球。在大地测量中，这种旋转椭球常常被选来代表地球，并称为地球椭球。旋转椭球是可以通过两个参数确定的规则球体，这两个参数是椭球的长半径和扁率。应该指出，为了使地球椭球能够与自己国家和地区局部的大地水准面吻合的更密切，常常采用不同大小的地球椭球，这种地球椭球称为参考椭球，以参考椭球为基准建立的坐标系统称为参心坐标系。而和整个大地体吻合最密切的地球椭球称为总地球椭球，以总地球椭球为基准建立的坐标系统称为地心坐标系。6 空间直角坐标系以椭球中心为空间直角坐标系的原点O，以起始子午面与赤道面的交线为X轴，以椭球的短轴为Z轴，北向为正，在赤道面上于X轴正交的方向为Y轴，就构成的右手空间直角坐标系O-XYZ。地面上的点与椭球中心之间的连线在三个坐标轴上的投影即为改点的空间直角坐标（X，Y，Z）它们是与大地坐标系相对应的，二者可以相互转化。7 WGS-84坐标（即WGS 84基准面，同北京54基准面或西安80基准面性质一样）GPS的定位结果属于WGS-84坐标系，它是由美国国防部制图局所建立并公布的。WGS-84坐标系是一个一地球质心为坐标原点的固地直角坐标系。其坐标系原点定义与地球的质心，Z轴指向国际时间局（BIH1984.0）协议地极（CTP），X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP相应赤道的交点，Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。世界大地测量系统（World geotetic system,WGS84）是大地测量参考系统（geothectic reference system,GRS80）的修正版，1984年由美国军方开发。8 大地坐标系 geodetic coordinate system 大地坐标系是以参考椭球面为基准面，用以表示地面点位置的参考系。以大地纬度B、大地经度L和大地高度H（俗称海拔）表示空间一点的位置。如1954年北京坐标系（1954年我国决定采用的国家大地坐标系）。9 大地坐标 Geodetic Coordinate 大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。地面点P的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高H表示。当点在参考椭球面上时，仅用大地经度和大地纬度表示。大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角，大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角，大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离。 10 地理坐标 Geograptlic Coordinate 用经度（） 纬度（j ）所表示的地面点位置的球面坐标。本地子午面与本初子午面之间的夹角为该点的经度，由本初子午面向东为东经，向西为西经，东、西各180。地面点在参考椭球的法线与地球赤道平面的交角为该点的纬度。赤道面向北为北纬，向南为南纬，南、北各90。11 栅格数据 Raster Data 按格网单元的行和列排列的、具有不同灰度值或颜色的阵列数据。栅格数据的每个元素可用行和列唯一地标识，而行和列的数目则取决于栅格的分辨率（或大小）和实体的特性。 12 属性数据 attribute data 描述地理实体质量和数量特征的数据土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部存活种子的总和（simpson，1989）。13 LUT：直方图查找表 PCT：伪彩色表14 模糊容差（fuzzy tolerance）考虑到微小的数字化错误，用户定义的误差范围。arcgis改变投影1 打开arctoolbox，选择projections目录下的define projection wizard,双击打开要重新投影的文件，选择一个coordinate system，一般选择geographic coordinate systems中的world中的WGS1984。2 完成第一步后，继续选择projections目录下的project wizard，双击打开该文件，选择一个coordinate system，一般选择projected coordinate systems中的UTM中的Wgs 1984中的WGS 1984 UTM Zone 50N（所在地区的带），即完成改变。PCI按地区边界挖区域前提：边界（一般为shape文件）与图像的投影完全一致。1 打开图像，4个通道，可选TM的2、3、4、5波段，然后选File菜单下的load vectors,打开要挖地区的边界文件（一般为shape文件）。2 然后点edit菜单下的vector，查看此边界的属性(attributes),一般选*_ID=1的属性。3 点tools下的rasterization,将source vector layer 赋予destination raster layer 的1通道（即TM的2波段，留下所需要的3、4、5波段），然后algorithm type选polygons(closed lines), attributes选*_ID(=1的那个)。最后点rasterize。4 点tools下的modelling，输入(其中%1表示1通道)：if (%11) then %2 = 255; %3 = 255; %4 = 255; endif;因为所选区域的1通道已被替换*_ID(=1的那个)，故其TM的3、4、5波段特征（即2、3、4通道）不会变为255，其他区域基本全变为255（白色）。5 然后点file下的save image，新建一个3通道的*.pix文件存3、4、5波段（即2、3、4通道）即可。6 然后选file下的utility,点tools的subset将区域剪出来。从pci分类图到shape文件步骤1 分类时确保代表各类型的颜色的R、G、B通道的灰度值不能重复（主要是R通道的灰度值不能重复），因为在ARCinfo中对tif文件进行reclassify时主要依据第一个通道的灰度值（即R通道）进行划分。2 最大似然分类后，可在Geomatica Toolbar中选择Xpace的SIEVE进行滤波（合并过于破碎的区域），打开SIEVE对话框后，FILE选要滤波的图像文件，DBIC选要滤波的通道（即最大似然分类的通道），DBOC选滤波后要保存的通道（一般新建一个通道，保存滤波后的效果），STHRESH指滤波的阈值（5或10都可），KEEPVALU可不填，CONNECT中填4或8 ，具体意义参考数字图像处理。3 然后将滤波后的图像存为pix文件：首先选tools中的PCT to RGB,打开的对话框中的Input填当前显示滤波后图像的通道（而不是选滤波后保存图像的通道），Output RGB Image选另外三个通道即可（开始打开图像时就要多开几个通道，一般要4个）。然后点File 中的save image，新建一个3通道的pix文件保存这三个通道即可。4 打开这个新保存的pix文件，从file utility 中点file ，选export to产生一个tif文件即可。5 打开arcmap，加载这个tif文件，选spatial analyst中的reclassify，reclassify对话框中old values 即为R通道的灰度值，new values为重分类后文件的gridcode值，这些值都可以现在更改（免得以后还要通过geodatabase改），不想要的R通道的灰度值可以删去（别忘了在change missing values to NoD前打对号），需要合并的类可以将其new values输成一个值（这样可以保证同样的地类有同样的gridcode值）；更改完成后再选spatial analyst中的convert中的raster to features, 其中output features选择一个路径，即可转成一个矢量化的shape文件。Shapefile, Coverage, Geodatabase 数据格式解释Shapefile:一种基于文件方式存储GIS数据的文件格式。至少由.shp,.dbf,.shx三个文件作成，分别存储空间，属性和前两者的关系。是GIS中比较通用的一种数据格式。Coverage:一种拓扑数据结构，一般的GIS原理书中都有它的原理论述。数据结构复杂，属性缺省存储在Info表中。目前ArcGIS中仍然有一些分析操作只能基于这种数据格式进行操作。Geodatabase:ArcInfo发展到ArcGIS时候推出的一种数据格式，一种基于RDBMS存储的数据格式，其有两大类：1.Personal Geodatabse 用来存储小数据量数据，存储在Access的mdb格式中。2.ArcSDE Geodatabse 存储大型数据，存储在大型数据库中Oracle,Sql Server,DB2等。可以实现并发操作，不过需要单独的用户许可。如何更改Shapefile的属性（gridcode值）1 打开arccatalog，在contents中新建一个personal geodatabase（为mdb文件）。2 打开arctoolbox, 点击shapefile to geodatabase wizard, output到新建的那个personal geodatabase中，create a new output feature dataset, 一步一步完成。3 此时新建的geodatabase为access格式，打开它，更改gridcode的值（用查找替换操作）。4 然后在arctoolbox中选geodatabase to shapefile，改回shapefile即可。Arcmap叠置分析1 打开需要叠置的已分好类的两幅Shapefile，在tools里选geoprocess