坐標(biāo)系統(tǒng)與投影變換及在arcgis中的應(yīng)用論文-wenkub
2023-07-04 06:37:29 本頁面
【正文】 、b、f被稱為地球橢球體的三要素。因此就有了地球橢球體的概念。GIS中的坐標(biāo)系定義由基準(zhǔn)面和地圖投影兩組參數(shù)確定，而基準(zhǔn)面的定義則由特定橢球體及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)確定，因此欲正確定義GIS系統(tǒng)坐標(biāo)系，首先必須弄清地球橢球體(Ellipsoid)、大地基準(zhǔn)面(Datum)及地圖投影(Projection)三者的基本概念及它們之間的關(guān)系。坐標(biāo)系統(tǒng)與投影變換及在ARCGIS中的應(yīng)用概述：本文共可分為如下幾個部分組成：地球橢球體(Ellipsoid)大地基準(zhǔn)面（Geodetic datum）投影坐標(biāo)系統(tǒng)（Projected Coordinate Systems ）坐標(biāo)系統(tǒng)和投影變換在桌面產(chǎn)品中的應(yīng)用一、World files文件GIS處 理的是空間信息，而所有對空間信息的量算都是基于某個坐標(biāo)系統(tǒng)的，因此GIS中坐標(biāo)系統(tǒng)的定義是GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，正確理解GIS中的坐標(biāo)系統(tǒng)就變得尤為 重要。二、地球橢球體(Ellipsoid) 眾所周知我們的地球表面是一個凸凹不平的表面，而對 于地球測量而言，地表是一個無法用數(shù)學(xué)公式表達(dá)的曲面，這樣的曲面不能作為測量和制圖的基準(zhǔn)面。地球橢球體有長半徑和短半徑之分，長半徑(a)即赤道半徑，短半徑(b)即極半徑。ArcGIS(ArcInfo)桌面軟件中提供了30種地球橢球體模型；常見的地球橢球體數(shù)據(jù)見下表：圖1 常見的地球橢球體數(shù)據(jù)表對地球橢球體而言，其圍繞旋轉(zhuǎn)的軸叫地軸。地理坐標(biāo)系統(tǒng)以本初子午線為基準(zhǔn)（向東，向西各分了1800）之東為東經(jīng)其值為正，之西為西經(jīng)其值為負(fù)；以赤道為基準(zhǔn)（向南、向北各分了900）之北為北緯其值為正，之南為南緯其值為負(fù)。先拋開測繪學(xué)上這個晦澀難懂的概念，看看GIS系統(tǒng)中的基準(zhǔn)面是如何定義的，GIS中的基準(zhǔn)面通過當(dāng)?shù)鼗鶞?zhǔn)面向WGS1984的轉(zhuǎn)換7參數(shù)來定義，轉(zhuǎn)換通過相似變換方法實現(xiàn)，具體算法可參考科學(xué)出版社1999年出版的《城市地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化指南》第76至86頁。我國參照前蘇聯(lián)從1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)橢球體建立了我國的北京54坐標(biāo)系，1978年采用國際大地測量協(xié)會推薦的1975地球橢球體（IAG75）建立了我國新的大地坐標(biāo)系西安80坐標(biāo)系，目前大地測量基本上仍以北京54坐標(biāo)系作為參照，北京54與西安80坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換可查閱國家測繪局公布的對照表。地球橢球體和基準(zhǔn)面之間的關(guān)系以及基準(zhǔn)面是如何結(jié)合地球橢球體從而實現(xiàn)來逼近地球表面的可以通過圖3一目了然。接下來首先讓我們來看看ArcGIS產(chǎn)品中對于北京54投影坐標(biāo)系統(tǒng)的定義參數(shù)：Projection: Gauss_Kruger Parameters: False_Easting: False_Northing: Central_Meridian: Scale_Factor: Latitude_Of_Origin: Linear Unit: Meter () Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954 Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree () Prime Meridian: Greenwich () Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: Semiminor Axis: Inverse Flattening: 從參數(shù)中可以看出，每一個投影坐標(biāo)系統(tǒng)都必定會有Geographic Coordinate System（地理坐標(biāo)系統(tǒng)）。如假設(shè)地球按比例縮小成一個透明的地球儀般的球體，在其球心或球面、球外安置一個光源，將球面上的經(jīng)緯線投影到球外的一個投影平面上。每種投影根據(jù)其名稱就可以知道其方法保證了數(shù)據(jù)的那些幾何屬性，在實際應(yīng)用過程中應(yīng)根據(jù)需求來選取某種投影。設(shè)想用一個圓柱橫切于球面上投影帶的中央經(jīng)線，按照投影帶中央經(jīng)線投影為直線且長度不變和赤道投影為直線的條件，將中央經(jīng)線兩 側(cè)一定經(jīng)差范圍內(nèi)的球面正形投影于圓柱面。按一定經(jīng)差將地球橢球面劃分成若干投影帶,這是高斯投影中限制長度變形的最有效方法。三度帶是在六度帶的基礎(chǔ)上分成的，它的中央子午線與六度帶的中央子午線和分帶子午線重合，即自 ，帶號依次編為三度帶第 2…120帶。、81176。、129176。高斯—克呂格投影按分帶方法各自進行投影，故各帶坐標(biāo)成獨立系統(tǒng)。高斯—克呂格投影及分帶示意圖如下：圖8 高斯—克呂格投影及分帶示意圖五、坐標(biāo)系統(tǒng)和投影變換在桌面產(chǎn)品中的應(yīng)用動態(tài)投影(ArcMap) 所謂動態(tài)投影指：改變ArcMap中的Data Frame（工作區(qū)）的空間參考或是對后加入到ArcMap工作區(qū)中數(shù)據(jù)的投影變換。關(guān)于ArcMap的這種動態(tài)投影機制，我們可以利用一個北京54投影坐標(biāo)系數(shù)據(jù)（）和ArcGIS Installation Directory\DeveloperKit\SamepleCom\\data\World\。反之在ArcMap中先加載WGS84坐標(biāo)系數(shù)據(jù)后再加入北京54坐標(biāo)系數(shù)據(jù)，讓ArcMap對北京54坐標(biāo)系數(shù)據(jù)進行動態(tài)投影后兩數(shù)據(jù)疊加顯示效果如圖12所示：圖12 ArcMap對北京54坐標(biāo)系數(shù)據(jù)進行動態(tài)投影后的顯示狀態(tài)將在圖11中動態(tài)投影后的WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)按系統(tǒng)框架坐標(biāo)系統(tǒng)導(dǎo)出后，單獨加載或預(yù)覽的數(shù)據(jù)幾何形態(tài)如圖13：圖13 按北京54坐標(biāo)系統(tǒng)框架導(dǎo)出WGS84數(shù)據(jù)后的數(shù)據(jù)幾何形態(tài)顯示坐標(biāo)系統(tǒng)描述(
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