《实验八 空间数据投影变换讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验八 空间数据投影变换讲解（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验八 空间数据投影变换 一、实验目的与要求 n1掌握图框生成和坐标换算方法。 n2掌握用户数据投影变换方法。 n3掌握图形投影变换方法。 二、实验准备 n1实验数据：本实验数据保存于文件夹 Exercise-08中。 n2预备知识：地图投影的基本原理和方法， 特别应复习高斯克吕格投影的相关知识。 投影基础知识 n地图投影的基本问题： 地图投影是如何将地球椭球面表示在地图平面 上，由于地球椭球面或圆球面是不可展开的曲面 ，即不可能展开成平面，而地图又必须是一个平 面，所以需要将地球椭球面上的点投影到平面上 ，不同的投影方法，形成不同的投影坐标。 投影基础知识投影 n投影： 就是建立地球椭球面上
2、点（ ， ）和平面上 的点（，）之间的函数关系式的过程； 投影的实质 投影基础知识投影变形 n将不可展的地球椭球面展开成平面，并且不能 有断裂，则图形必将在某些地方被拉伸，某些 地方被压缩，故投影变形是不可避免的。 n长度变形 n面积变形 n角度变形 地图投影变形的图解示例 （摩尔维特投影等积伪圆柱投 影） 地图投影变形的图解示例 （UTM横轴等角割圆柱投影） 投影基础知识 n地图投影的分类： 、按地图投影的构成方法分： a、几何投影： 、方位投影（见下一页示意图） 、圆柱投影（见下一页示意图） 、圆锥投影（见下一页示意图） b、非几何投影：用数学解析方法，求出投影公式，确定平 面和球面之间点
3、与点间的函数关系； （2）、按地图投影的变形性质分 ： a、等角投影 b、等积投影 c、任意投影 正、横、斜轴方位投影正、横、斜轴圆柱投影 正、横、斜轴圆锥投影正轴投影经纬线形状 投影基础知识投影变换 n投影变换：就是将不同的地图投影函数关系式 变换的过程； nMAPGIS中的投影变换的定义：将当前地图投 影坐标转换为另一种投影坐标，它包括坐标系的 转换、不同投影系之间的变换以及同一投影系下 不同坐标的变换等多种变换； 地理坐标系 q用经（ ）纬度（）表示，记记作M（， ） 投影基础知识坐标系 n平面坐标系 q通过投影方式将椭球面投影到平面上。由曲变平 q平面直角坐标系采用直角坐标(笛卡尔坐标
4、)来确定 地面点的平面位置。可以通过投影将地理坐标转换 成平面坐标 。 投影基础知识坐标系 投影基础知识坐标系 n北京54坐标系： 解放后，为建立我国天文大地网，鉴于当时历史条件，在东北 黑龙江边境上同苏联大地网联测，推算出其坐标作为我国天文大 地网的起算数据；随后，通过锁网的大地坐标计算，推算出北京 点的坐标，并定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标 系是苏联1942年坐标系的延伸，其原点不在北京，而在苏联普尔 科沃。该坐标系采用克拉索夫斯基椭球作为参考椭球，高程系统 采用正常高，以1956年黄海平均海水面为基准； 缺点：误差累计较大、参考椭球和国际不一致； n西安80坐标系：
5、 1978年4月召开的“全国天文大地网平差会议”上决定建立我国 新的坐标系，称为1980年国家大地坐标系。其大地原点设在西安 西北的永乐镇，简称西安原点。椭球参数选用1975年国际大地测 量与地球物理联合会第16界大会的推荐值。简称IUUG-75地球椭球 参数或IAG-75地球椭球； 投影基础知识高斯投影 由德国数学家高斯提出，后经克吕格扩充并推导出计算公式，故称 为高斯-克吕格投影，简称高斯投影，为了控制变形，本投影采用 分带的方法。 n6度分带从格林威治零度经线起，每6度分为一个投影带，全球共分 为60个投影带； n3度分带法从东经1度30分算起，每3度为一带。这样分带的方法在 于使6度带
6、的中央经线均为3度带的中央经线； n我国1:2.5-1:50万地形图均采用6度分带；1:1万及更大比例尺地形 图采用3度分带； n 高斯投影采用分带投影。将椭球面按一定经 差分带，分别进行投影。 N S c 中央中央 子子 午线午线 赤道 高斯投影平面 赤道 中央子午线 高斯克吕格投影 赤道 中央子午线 平行圈 子午线 O x y 高斯投影的特性（等角横切椭圆柱投影） n中央子午线投影后为直线 ，且长度不变。 n除中央子午线外，其余子 午线的投影均为凹向中央 子午线的曲线，并以中央 子午线为对称轴。投影后 有长度变形。 n赤道线投影后为直线，但 有长度变形。 赤道 中央子午线 平行圈 子午线
7、O x y 高斯投影的特性 n除赤道外的其余纬线，投 影后为凸向赤道的曲线， 并以赤道为对称轴。 n经线与纬线投影后仍然保 持正交，其他角度投影后 也保持不变。 n所有长度变形的线段，其 长度变形比均大于l。 n离中央子午线愈远，长度 变形愈大。 高斯投影带划分 n我国规定按经差6和 3进行投影分带。 n6带格林威治零度经 线开始，按6的经差 自西向东分成60个带 。 n3带自1.5开始， 按3的经差自西向东 分成120个带。 高斯投影投影带的划分 高斯投影投影带的划分 n6带与3带中央经线之间的关系如图: 这样分带的方法在于3带中央经线在奇数带时与6带中央 经线重合；偶数为6带分带经线 高斯
8、投影投影带的划分 n6带与3带中央经线之间的关系如图: 由于高斯-克吕格投影每一个投影带的坐标都是对本带 坐标原点的相对值，所以各带的坐标完全相同，使用 时只需变一个带号即可； 高斯投影投影带的划分 n6带与3带中央经线之间的关系如图: n1:2.5-1:50万的地形图均采用6分带 n1:1万及更大比例尺地形图采用3分带 MAPGIS投影变换 n为满足不同的投影方法实现不同图件的需要， 在进行图形数据处理中很可能要从一个地图投 影坐标系统转换到另一个投影坐标系统， MAPGIS投影变换是为实现这一功能服务的， 该系统共提供了20种不同投影间的相互转换及 经纬网生成功能。 三、实验步骤与内容 n
9、1数据准备 n将实验数据复制，粘贴至各自文件夹内。 n启动MAPGIS主程序。在主菜单界面中，点击 参数按钮，在弹出的对话框中，设置工作目录 最终指向Exercise-08（盘符依据各人具体情 况设置）。 三、实验步骤与内容 n2标准图框生成 n执行如下命令：实用服务投影变换系 列标准图框生成1：10万图框（或者点击图 框工具栏中的10按钮）。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n3非标准图框生成 n执行如下命令：系列标准图框生成1： 1000图框（或者点击图框工具栏中的1000千 按钮）。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n4单点数据投影
10、变换 n执行如下命令：投影转换输入单点投影 转换。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n依据上述方法，完成下表空白单元格坐标值的输入。 原始数据投影结果说 明 1032500E253000N 转换为 6度带平面直角坐 标 Y=17460kmX=2758km 转换为 地理坐标，直角 平面坐标为 6度带坐 标 Y=17460kmX=2758km 转换为 3度带平面直角坐 标 Y=35580kmX=3460km 转换为 地理坐标，直角 平面坐标为 3度带坐 标 高斯投影投影带的计算 6带中央经线经度:L0= 6N- 3 某点大地经度为
11、L，该点6带带号：N=L/6(取整数)+1 3带中央经线经度:L0= 3 n 式中n为3 带带号 高斯投影 我国幅员辽阔，南从北纬4 ，北至北纬54 ，西从东经75 ，东至东经135 。中央经度从75 起共计11个六度带，21 个3度带。 高斯投影 由于我国领土全部位于赤道以北，因 此x值为正值，y值有正有负。 O x y 500km 为使y坐标为正，讲坐标轴西移500km ，并在坐标前冠以代号。 m 点m的坐标： Xm=4346216.985m Ym=19634527.165m 其中19表示第19带 x O 三、实验步骤与内容 n5空间数据投影变换 n5.1数据加载 n执行如下命令：文件打开
12、文件，加载投 影变换所需数据。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n5.2采集控制点 n执行如下命令：投影变换MAPGIS文件 投影选择点文件，选择控制点数据文件。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n在视图窗口点击鼠标右键，选择复位窗口命令 。 三、实验步骤与内容 n执行如下命令：投影变换当前文件TIC点 输入TIC点，输入TIC点信息，在窗口中按顺 时针或逆时针方向依次采集四个控制点。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n5.3拷贝控制点信息 n执行如下命令：投影变换当前文件TIC点 浏览编辑TIC点，检查所采集
13、的TIC点的信息 是否有误。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n执行如下命令：投影变换文件间拷贝TIC点 输入TIC点，将所采集的控制点信息拷贝给 其他文件。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n5.4投影变换 n执行如下命令：投影变换进行投影变换 ，完成图形的投影变换。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n执行如下命令：文件另存文件，将投影变换 的结果文件换名保存。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n执行如下命令：投影变换文件间拷贝投影参 数，将投影变换的结果文件换
14、名保存。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n执行如下命令：投影变换进行投影变换，按 上述Step7和Step11的步骤依次完成大竹蓬组 .WT和大竹蓬组.WP的投影变换。投影结果文 件分别保存为大竹蓬组-1.WT和大竹蓬组- 1.WP。 三、实验步骤与内容 n5.5图框生成 n按3所示步骤完成非标准矩形图框的生成， 图框主要技术参数为： n左下角坐标：X2537.7km，Y18346km n右上角坐标：X2540.8km，Y18350.5km n方里网：实线公里坐标网，网间距为2km n图框名：演示用图框 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n5.6用户数据投影变换 n执行如下命令：投影变换用户文件投影 变换，将所提供的数据转换为图形。 n作用：用户具有坐标的数据文件投影转换成 MAPGIS点文件。 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 三、实验步骤与内容 n将用户数据投影变换生成的点文件另存，其文 件名命名为“用户数据”。 四、思考题 n1实验中用户数据投影变换生成的是图元，若 要生成线又应该怎样操作？ n2若要生成非标准的梯形图框，应该怎样操作 ？ n3若控制点坐标是地理坐标，应如何采集TIC 点？
