實(shí)驗(yàn)八空間數(shù)據(jù)投影變換

1、關(guān)于實(shí)驗(yàn)八空間數(shù)據(jù)投影變換第1頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1掌握?qǐng)D框生成和坐標(biāo)換算方法。2掌握用戶數(shù)據(jù)投影變換方法。3掌握?qǐng)D形投影變換方法。第2頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保存于文件夾Exercise-08中。2預(yù)備知識(shí)：地圖投影的基本原理和方法，特別應(yīng)復(fù)習(xí)高斯克呂格投影的相關(guān)知識(shí)。第3頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四 投影基礎(chǔ)知識(shí)地圖投影的基本問題： 地圖投影是如何將地球橢球面表示在地圖平面上，由于地球橢球面或圓球面是不可展開的曲面，即不可能展開成平面，而地圖又

2、必須是一個(gè)平面，所以需要將地球橢球面上的點(diǎn)投影到平面上，不同的投影方法，形成不同的投影坐標(biāo)。第4頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四 投影基礎(chǔ)知識(shí)投影投影： 就是建立地球橢球面上點(diǎn)（ ， ）和平面上的點(diǎn)（，）之間的函數(shù)關(guān)系式的過程；第5頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四投影的實(shí)質(zhì)第6頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四投影基礎(chǔ)知識(shí)投影變形將不可展的地球橢球面展開成平面，并且不能有斷裂，則圖形必將在某些地方被拉伸，某些地方被壓縮，故投影變形是不可避免的。長(zhǎng)度變形面積變形角度變形第7頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期

3、四地圖投影變形的圖解示例（摩爾維特投影等積偽圓柱投影）第8頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四地圖投影變形的圖解示例（UTM橫軸等角割圓柱投影）第9頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四 投影基礎(chǔ)知識(shí)地圖投影的分類： 、按地圖投影的構(gòu)成方法分： a、幾何投影： 、方位投影（見下一頁示意圖） 、圓柱投影（見下一頁示意圖） 、圓錐投影（見下一頁示意圖） b、非幾何投影：用數(shù)學(xué)解析方法，求出投影公式，確定平面和球面之間點(diǎn)與點(diǎn)間的函數(shù)關(guān)系； （2）、按地圖投影的變形性質(zhì)分 ： a、等角投影 b、等積投影 c、任意投影 第10頁，共79頁，2022年，5月20日，0

4、點(diǎn)53分，星期四正、橫、斜軸方位投影正、橫、斜軸圓柱投影正、橫、斜軸圓錐投影正軸投影經(jīng)緯線形狀第11頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四 投影基礎(chǔ)知識(shí)投影變換投影變換：就是將不同的地圖投影函數(shù)關(guān)系式變換的過程；MAPGIS中的投影變換的定義：將當(dāng)前地圖投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為另一種投影坐標(biāo)，它包括坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換、不同投影系之間的變換以及同一投影系下不同坐標(biāo)的變換等多種變換；第12頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四地理坐標(biāo)系用經(jīng)（ ）緯度（）表示，記作M（， ） 投影基礎(chǔ)知識(shí)坐標(biāo)系第13頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四平面坐標(biāo)系通過投影方式將

5、橢球面投影到平面上。由曲變平平面直角坐標(biāo)系采用直角坐標(biāo)(笛卡爾坐標(biāo))來確定地面點(diǎn)的平面位置?？梢酝ㄟ^投影將地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo) 。 投影基礎(chǔ)知識(shí)坐標(biāo)系第14頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四 投影基礎(chǔ)知識(shí)坐標(biāo)系北京54坐標(biāo)系： 解放后，為建立我國(guó)天文大地網(wǎng)，鑒于當(dāng)時(shí)歷史條件，在東北黑龍江邊境上同蘇聯(lián)大地網(wǎng)聯(lián)測(cè)，推算出其坐標(biāo)作為我國(guó)天文大地網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)；隨后，通過鎖網(wǎng)的大地坐標(biāo)計(jì)算，推算出北京點(diǎn)的坐標(biāo)，并定名為1954年北京坐標(biāo)系。因此，1954年北京坐標(biāo)系是蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系的延伸，其原點(diǎn)不在北京，而在蘇聯(lián)普爾科沃。該坐標(biāo)系采用克拉索夫斯基橢球作為參考橢球，高程系統(tǒng)采

6、用正常高，以1956年黃海平均海水面為基準(zhǔn)； 缺點(diǎn)：誤差累計(jì)較大、參考橢球和國(guó)際不一致；西安80坐標(biāo)系： 1978年4月召開的“全國(guó)天文大地網(wǎng)平差會(huì)議”上決定建立我國(guó)新的坐標(biāo)系，稱為1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系。其大地原點(diǎn)設(shè)在西安西北的永樂鎮(zhèn)，簡(jiǎn)稱西安原點(diǎn)。橢球參數(shù)選用1975年國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)第16界大會(huì)的推薦值。簡(jiǎn)稱IUUG-75地球橢球參數(shù)或IAG-75地球橢球；第15頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四 投影基礎(chǔ)知識(shí)高斯投影 由德國(guó)數(shù)學(xué)家高斯提出，后經(jīng)克呂格擴(kuò)充并推導(dǎo)出計(jì)算公式，故稱為高斯-克呂格投影，簡(jiǎn)稱高斯投影，為了控制變形，本投影采用分帶的方法。6度分

7、帶從格林威治零度經(jīng)線起，每6度分為一個(gè)投影帶，全球共分為60個(gè)投影帶；3度分帶法從東經(jīng)1度30分算起，每3度為一帶。這樣分帶的方法在于使6度帶的中央經(jīng)線均為3度帶的中央經(jīng)線；我國(guó)1:2.5-1:50萬地形圖均采用6度分帶；1:1萬及更大比例尺地形圖采用3度分帶； 第16頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四 高斯投影采用分帶投影。將橢球面按一定經(jīng)差分帶，分別進(jìn)行投影。NSc中央子午線赤道高斯投影平面赤道中央子午線高斯克呂格投影第17頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四赤道中央子午線平行圈子午線Oxy高斯投影的特性（等角橫切橢圓柱投影）中央子午線投影后為直線

8、，且長(zhǎng)度不變。除中央子午線外，其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線，并以中央子午線為對(duì)稱軸。投影后有長(zhǎng)度變形。赤道線投影后為直線，但有長(zhǎng)度變形。第18頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四赤道中央子午線平行圈子午線Oxy高斯投影的特性除赤道外的其余緯線，投影后為凸向赤道的曲線，并以赤道為對(duì)稱軸。經(jīng)線與緯線投影后仍然保持正交，其他角度投影后也保持不變。 所有長(zhǎng)度變形的線段，其長(zhǎng)度變形比均大于l。離中央子午線愈遠(yuǎn)，長(zhǎng)度變形愈大。第19頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四高斯投影帶劃分我國(guó)規(guī)定按經(jīng)差6和3進(jìn)行投影分帶。6帶格林威治零度經(jīng)線開始，按6的經(jīng)差自西

9、向東分成60個(gè)帶。3帶自1.5開始，按3的經(jīng)差自西向東分成120個(gè)帶。高斯投影投影帶的劃分第20頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四高斯投影投影帶的劃分6帶與3帶中央經(jīng)線之間的關(guān)系如圖:這樣分帶的方法在于3帶中央經(jīng)線在奇數(shù)帶時(shí)與6帶中央經(jīng)線重合；偶數(shù)為6帶分帶經(jīng)線第21頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四高斯投影投影帶的劃分6帶與3帶中央經(jīng)線之間的關(guān)系如圖:由于高斯-克呂格投影每一個(gè)投影帶的坐標(biāo)都是對(duì)本帶坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)值，所以各帶的坐標(biāo)完全相同，使用時(shí)只需變一個(gè)帶號(hào)即可；第22頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四高斯投影投影帶的劃分6

10、帶與3帶中央經(jīng)線之間的關(guān)系如圖:1:2.5-1:50萬的地形圖均采用6分帶1:1萬及更大比例尺地形圖采用3分帶第23頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四第24頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四MAPGIS投影變換為滿足不同的投影方法實(shí)現(xiàn)不同圖件的需要，在進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)處理中很可能要從一個(gè)地圖投影坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)投影坐標(biāo)系統(tǒng)， MAPGIS投影變換是為實(shí)現(xiàn)這一功能服務(wù)的，該系統(tǒng)共提供了20種不同投影間的相互轉(zhuǎn)換及經(jīng)緯網(wǎng)生成功能。 第25頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)復(fù)制，粘貼至各自文件夾內(nèi)

11、。啟動(dòng)MAPGIS主程序。在主菜單界面中，點(diǎn)擊參數(shù)按鈕，在彈出的對(duì)話框中，設(shè)置工作目錄最終指向Exercise-08（盤符依據(jù)各人具體情況設(shè)置）。第26頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容2標(biāo)準(zhǔn)圖框生成執(zhí)行如下命令：實(shí)用服務(wù)投影變換系列標(biāo)準(zhǔn)圖框生成1：10萬圖框（或者點(diǎn)擊圖框工具欄中的10按鈕）。第27頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第28頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第29頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第30頁，共79頁，20

12、22年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容3非標(biāo)準(zhǔn)圖框生成執(zhí)行如下命令：系列標(biāo)準(zhǔn)圖框生成1：1000圖框（或者點(diǎn)擊圖框工具欄中的1000千按鈕）。第31頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第32頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容4單點(diǎn)數(shù)據(jù)投影變換執(zhí)行如下命令：投影轉(zhuǎn)換輸入單點(diǎn)投影轉(zhuǎn)換。第33頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第34頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第35頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四

13、三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第36頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第37頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容依據(jù)上述方法，完成下表空白單元格坐標(biāo)值的輸入。 原始數(shù)據(jù)投影結(jié)果說 明1032500E253000N轉(zhuǎn)換為6度帶平面直角坐標(biāo)Y=17460kmX=2758km轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)，直角平面坐標(biāo)為6度帶坐標(biāo)Y=17460kmX=2758km轉(zhuǎn)換為3度帶平面直角坐標(biāo)Y=35580kmX=3460km轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)，直角平面坐標(biāo)為3度帶坐標(biāo)第38頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四高斯投影投影帶的計(jì)算6帶中央經(jīng)

14、線經(jīng)度:L0= 6N- 3某點(diǎn)大地經(jīng)度為L(zhǎng)，該點(diǎn)6帶帶號(hào)：N=L/6(取整數(shù))+13帶中央經(jīng)線經(jīng)度:L0= 3 n式中n為3 帶帶號(hào)第39頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四高斯投影我國(guó)幅員遼闊，南從北緯4 ，北至北緯54 ，西從東經(jīng)75 ，東至東經(jīng)135 。中央經(jīng)度從75 起共計(jì)11個(gè)六度帶，21個(gè)3度帶。第40頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四高斯投影由于我國(guó)領(lǐng)土全部位于赤道以北，因此x值為正值，y值有正有負(fù)。Oxy500km為使y坐標(biāo)為正，講坐標(biāo)軸西移500km，并在坐標(biāo)前冠以代號(hào)。m點(diǎn)m的坐標(biāo)：Xm=4346216.985mYm=1963452

15、7.165m其中19表示第19帶xO第41頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5空間數(shù)據(jù)投影變換5.1數(shù)據(jù)加載執(zhí)行如下命令：文件打開文件，加載投影變換所需數(shù)據(jù)。第42頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第43頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5.2采集控制點(diǎn)執(zhí)行如下命令：投影變換MAPGIS文件投影選擇點(diǎn)文件，選擇控制點(diǎn)數(shù)據(jù)文件。第44頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第45頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步

16、驟與內(nèi)容在視圖窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇復(fù)位窗口命令。第46頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：投影變換當(dāng)前文件TIC點(diǎn)輸入TIC點(diǎn)，輸入TIC點(diǎn)信息，在窗口中按順時(shí)針或逆時(shí)針方向依次采集四個(gè)控制點(diǎn)。第47頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第48頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第49頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第50頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第51頁，共79頁，2022年，

17、5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5.3拷貝控制點(diǎn)信息執(zhí)行如下命令：投影變換當(dāng)前文件TIC點(diǎn)瀏覽編輯TIC點(diǎn)，檢查所采集的TIC點(diǎn)的信息是否有誤。第52頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第53頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：投影變換文件間拷貝TIC點(diǎn)輸入TIC點(diǎn)，將所采集的控制點(diǎn)信息拷貝給其他文件。第54頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第55頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5.4投影變換執(zhí)行如下命令：投

18、影變換進(jìn)行投影變換，完成圖形的投影變換。第56頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第57頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第58頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第59頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第60頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第61頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：文件另存文件，將投影變換的結(jié)果文件換名保存。 第62頁，共79頁，

19、2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第63頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第64頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：投影變換文件間拷貝投影參數(shù)，將投影變換的結(jié)果文件換名保存。 第65頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容第66頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容執(zhí)行如下命令：投影變換進(jìn)行投影變換，按上述Step7和Step11的步驟依次完成大竹蓬組.WT和大竹蓬組.WP的投影變換。投影結(jié)果文件分別保存為大竹蓬組-1.WT和大竹蓬組-1.WP。第67頁，共79頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)53分，星期四三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容5.5圖框生成按3所示步驟完成非標(biāo)準(zhǔn)矩形圖框的生成，圖框主要技術(shù)參數(shù)為：左下角坐標(biāo)：X2