实验二--投影变换与坐标校正.ppt

1、实验二:投影变换坐标校正,2009,内容,坐标系与投影变换 坐标转换 坐标拉伸 接边 影像配准,坐标转换：对要素作平移、旋转、缩放、倾斜等处理。 仿射变换（Affine）:用于考虑4种因素对坐标变换的影响：非等比例缩放、倾斜、旋转、平移。在使用仿射变换时，至少要设3个移位连接线。 公式：x = Ax + By + C y = Dx + Ey + F,相似变换（Similarity）:用于考虑3种因素对坐标变换的影响：缩放、旋转和平移。使用此变换时，至少要设2个移位连接线。 公式：x = Ax + By + C y = -Bx + Ay + F A = s cost B = s sint C为x

2、方向的平移，F为y方向的平移；s为x和y方向相同的缩放因子，t为旋转角度。,投影变换（Projective）: 较为复杂，至少要设4个移位连接线。 公式：x = （Ax + By + C）/ （Gx + Hy + 1） y = （Dx + Ey + F）/ （Gx + Hy + 1）,坐标拉伸：适用于校正数字化过程中各个方向的不均匀伸缩、变形。 至少要3条移位连接线,接边 接边是处理相邻地图之间的拼接误差。地图往往是分图幅输入，在图幅相邻之处，总会有少量错位。 以上几种处理结果都改变了矢量要素的坐标。,影像配准 专门针对栅格空间数据。 配准的结果不但使栅格单元的位置发生了变化，而且在有些地方插

3、入新单元，有些地方会合并相邻单元。 对栅格坐标的影响可以是临时的，也可是永久的。 以上处理都不发生坐标系变化。,软件对残差（Residual Error）的定义 软件中的残差定义为均方根（Root Mean Square, RMS）。,一、坐标系与投影变换,全球经纬格网显示,启动ArcMap，打开ex24ex24.mxd，激活Data frame1 观察： 坐标单位？ 鼠标在图上移动时视窗底部状态栏中的坐标值，网格横、纵坐标的最大与最小值是多少？,鼠标双击图层World_grid ，弹出Layer Properties对话框，选择Source标签，可以看出坐标系统是GCS_WGS_1984。

4、观察该坐标系中经纬线是否直线、相互平行？ 该坐标系中变形最大的点在地球表面何处？,鼠标右键点击Data framel，选择Properties，在出现的菜单中选标签Coordinate System 数据框架的当前坐标有无变化？,再点击按钮Clear，在下面的坐标选择框中选择Predefined/ Projected Coordinate System / Utm / Wgs 1984 / WGS 1984 UTM Zone 12N,按“确定”键关闭对话框。 经线发生了什么变化？ World_grid数据源坐标值是否发生变化？Why?,一、坐标系与投影变换,全国分省地图坐标定义、显示,启动Ar

5、cCatalog，在左侧目录窗口展开路径ex24，可以看到其中有一个数据项CN_prv是Shapefile 该数据项是否有空间参考坐标系？ 展开Projected Coordinate Systems,加载或更改为Asia Lambert Conformal Conic坐标系。(How?) 按Modify键, 修改该坐标系的参数为:,False_Easting: 0.00 False_Northing: 0.00 Central_Meridian: 106.00 Standard_Parallel_1: 25.00 Standard_Parallel_1: 47.00 Latitude_Of_

6、Origin: 0.00,Linear Units 的Name:项下拉选择Meters. 以上设置的意思是什么?,该对话框下侧还有Geographic Coordinate System参数框,再按右下侧的Select键,在坐标系浏览对话框内选择Geographic Coordinate System /Asia /Beijing 1954. prj,按Add键加载. 观察Geographic Coordinate System框内的相关默认参数. 再到对话框第一行Name:项内输入名称CN_prv,按”确定”返回,观察Details框内的参数.,按”确定”键返回Shapefile Prope

7、rties对话框.,观察Spatial Reference项对应的设置名是否为CN_prv? 观察空间参照系的内容. 按”确定”退出. 关闭ArcCatalog.,启动ArcMap,打开地图文档ex24 ex24.mxd,激活Data frame2,设置该数据框单位为meters. 加载刚才操作过的图层,CN_prv.用鼠标在数据视窗内随意滑动,观察底部坐标单位及值的变化.,鼠标右键选择Data frame2/Properties, 进入数据框架特征设置对话框,选择标签Coordinate System, 点击Layers/ CN_prv / CN_prv, 有关参数出现在Current co

8、ordinate system文本框内.,选用数据源的预先定义,按”确定”键关闭数据框架特征设置对话框. 鼠标在地图上随意滑动,窗口底部显示的坐标,要素形状发生了什么变化?,再进入Data frame Properties, 选择General, 下拉修改Units / Display, 从Meters 改为Degree Minutes Seconds, 按”确定”关闭对话框. 鼠标在地图上随意滑动,窗口底部显示的坐标,要素形状发生了什么变化?,改变显示坐标,再进入Data frame Properties, 按标签Grids. 按New Grid键,进入Grids and Graticule

9、s Wizard对话框: 点选Graticule: divides map by meridians and parallels 点选 在Grid栏中输入名称Graticule,按”下一步”, Graticule and labels 点选,为地图布局添加打印用的格网,在Intervals框内输入: Deg Min Sec place parallels 5 0 0 latitude place meridims 5 0 0 longitude 按”下一步”,在出现的对话框内勾选 Major division ticks Minor division ticks Number of ticks

10、 per major 项选0 按”下一步”,在出现的对话框内勾选 Place a simple border at edge of graticule Store as a fixed grid that updates with changes to the data frame 按”完成”,再按”确定”.,选择View / Layout,为突出Data frame2 ,其它数据框被拖动到页面外部,布局中央仅显示Data frame2. 观察: 兰勃特等角割圆锥投影坐标系的经纬线特点.,鼠标右键选择Data frame Properties, 选择Coordinate System,展开Pr

11、idefined / Geographic Coordinate System / Asia, 选择Beijing 1954, 教育按OK,再按”确定”. 描述地图布局有什么变化? 要素的地理坐标显示在哪里?地图页面坐标又在哪里显示,单位是什么?,投影变换,一、坐标系与投影变换,小结,地理坐标系:用经纬度表示事物、现象的空间位置。 投影坐标系：用二维平均直角坐标表示事物、现象的空间位置 实际中，数据已经定义好坐标系，不同来源、不同坐标系的空间数据要一起使用时，需要作投影转换。,两大类坐标,临时变换：多数据一起参照使用，此时数据库、数据文件中的要素坐标仍然保持原来状态。 永久转换：空间要素按新的

12、坐标系作转换处理。,有三种情况需要转换或重新定义坐标系,修改坐标系：用户建立数据库时，没有定义坐标系或原来定义的不对，可调整坐标系的名称和相关参数。修改后，要素在数据库中的坐标不发生变化，将来临时变换、永久转换时，按修改后的坐标系名和相关参数起作用，对转换结果会产生实质性影响。,二、坐标转换,ArcMap有空间校正（Spatial Adjustment）功能，坐标系不变，校正要素的坐标。对矢量型数据有3种校正：坐标转换（transform）、橡皮拉伸（Rubber Sheeting）、接边（Edge Matching）。,添加Spatial Adjustment工具条。 激活Data fram

13、e3数据框，打开其中3个图层的显示状态：RoadCenter、Plan、Design。 点击目标表（TOC）栏下方的Source标签，可以看到各图层的数据源有什么特征？几个图层之间有什么关系？,在Editor编辑工具条中，选择菜单Editor / Start Editing, 进入编辑状态。 在Spatial Adjustment工具条中选择菜单Spatial Adjustment /Set Adjust Data,进入校正对象对话框，选择All features in these layers, 再勾选Design，并OK。,选择校正对象,在Spatial Adjustment工具条中选择移

14、位连接工具（New Displacement Link），用光标在屏幕上先用该工具确定校正图层design上需要校正的某一特征点，单击鼠标的左键确定，在roadcenter层上和plan层上找到正确位置的对应点，单击鼠标的左键确定，就绘出一条移位连接线（Displacement Link）。,设置移位连接(Displacement Link),设置移位连接时，尽可能使用捕捉模式。 配合使用捕捉方式，至少应设3对移位连接，本练习要求设6对，而且都是在道路中心线的交叉点上。,如果输入的移位连接线位置有差错，需要调整。方法是：先用Spatial Adjustment工具条中修改移位连接（Modiry

15、 Link）工具，再选中需要调整的移位连接线；用鼠标对准连接线的端点，按住鼠标左键不放，拖动鼠标微调。 或者用编辑工具条中的选择工具，点击某移位连接线，按Delete，删除该连接线。,在Spatial Adjustment工具条中选择察看移位连接表工具（View Link Table），弹出连接表对话框： 如果某些坐标点事先知道，可以用鼠标点击连接表中的坐标表，直接用键盘修改，实现精确控制。,在Spatial Adjustment工具条中选择Transform / Affine，即选用仿射变换的校正方式。 用Preview Window 预览校正后的效果，判断是否需要重新回到设置移位连接步骤。

16、 选用Adjust，完成Transform 选Editor, 并Stop Edition,结束编辑状态。,Transform的方式,三、坐标拉伸,坐标拉伸（Rubber Sheeting）俗称橡皮拉伸，主要针对图形的不均匀变形。,激活Data frame4数据框，其中有2个图层：roadplan、pipepline。 点击目标表（TOC）栏下方的Source标签，可以看到各图层的数据均存放在再一个Geodatabase Geo_DB24中，同属一个要素Dataset C2.,对这两个图层而言，存在的问题是什么？,在目录表中选择图层pipeline，Editor中使进入编辑状态。,在Spatia

17、l Adjustment工具条中选择菜单Spatial Adjustment /Set Adjust Data,进入校正对象对话框，选择All features in these layers, 再勾选pipeline，并OK。,选择校正对象,在Spatial Adjustment工具条中选择移位连接工具（New Displacement Link），用光标在屏幕上先用该工具确定校正图层pipeline上需要校正的某一特征点，单击鼠标的左键确定，在roadplan层上找到正确位置的对应点，单击鼠标的左键确定，就绘出一条移位连接线（Displacement Link）。其它设置类似于Transf

18、orm方式。,设置移位连接(Displacement Link),在Spatial Adjustment工具条中选择菜单Adjustment Methods / Rubber Sheet，采用橡皮拉伸（Rubber Sheeting）方式.，选择General标签： Adjustment Method： Rubbersheet 下拉选择，按右侧Options，继续选择：Method为Nature Neighbor。 其余操作类似Transform。,选择校正方式,四、接边,接边（Edge Matching）。,激活Data frame5数据框，其中有2个图层：Road1、Road2。 点击目标表（TOC）栏下方的Source标签，可以看到各图层的数据均存放在再一个Geodatabase Geo_DB24中，同属一个要素（Dataset）C3.,图幅边缘的拼接处，不严格对接，稍有错位。需要进行接边校正。,在Spatial Adjustment工具条中选择菜单Spatial Adjustment /Set Adjust Data,进入校正对象对话框，选择All features in these layers, 再勾选road2，并OK。,选择校正对象,在Spatial Adjustment工具条中选择菜单Adjustm