地图投影与ArcGIS坐标系转换

By admin in 亚洲必赢官网app on 2019年2月18日

 

1. 经常GIS项目涉及到的坐标系

(1)面向局地区域的大比例尺二维平面:高斯投影(横轴墨卡托)

 表达:在市拔尖的小范围区域的GIS系统,比如规划局、国土局、建设局的连串,大都使用高斯投影,以便与地点地形图测绘、工程报建一向使用的坐标系相平等。高斯投影的性状是影子分带,适合小范围部分,不相符采取于大省、全国等大范围使用,如果强制按某带投影,则离家核去除风湿静痛线的区域的角度、距离、面积全体变形严重。

(2)省级、国家级范围:兰Bert投影(圆锥投影)

(3)国际级、世界地图:经纬度等间隔直投

注脚:“经纬度等间隔直投”的天性是一律的中纬度间隔在显示器上的间隔相等,没有复杂的坐标变换。不过只是在低纬度地处长度、角度、面积、形状变化相比较小,越向高湛度,水平距离变长越大,很小的纬圈都变得和赤道一样长。同时要素本人会变形,圆锥形会化为上宽下窄的倒梯形。

(4)网络电子地图:Web墨卡托(墨卡托,正轴圆柱投影)

 

经纬度直投与Web墨卡托差别

解析“Web墨卡托”的影子形式,它与“原生”墨卡托的分歧紧假诺以圆球代替椭球(那不是本文的座谈重点),他的具有经纬线也是如同“经纬度直投”一样互相垂直,北齐废帝度地区横向也是变得不短,但他与“经纬度直投”的关键不相同在于,他的纵向距离也是随着纬度增大而变长。
横向变大,同时纵向也变大,而且转移比例接近,结果就是只把壹个图片“原样放大”了,而造型却没有变化。

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经纬度直投

① 、WGS84采纳的是经纬度球面坐标系,不过也能在ArcMap(平面坐标系)中显示,原因是ArcMap对数码进行了“经纬度直投”的显示情势,即把经度当X,纬度当Y直接在笛Carl坐标系(右手坐标系)中突显,那样一直由曲面到平面会招致地物变形。

② 、“经纬度等间隔直投”的性状是一模一样的中纬度间隔在显示器上的间隔相等,没有复杂的坐标变换。然则该种“投影”突显格局在低纬度地村长度、角度、面积、形状变化相比较小,越向北周静帝度,水平距离变长越大,很小的纬圈都变得和赤道一样长。同时要素自个儿会变形,纺锤形会成为上宽下窄的倒梯形。

③ 、WGS84数据在平面上浮现出来未来,也足以揭发成地图服务并切片。此时切片的Tiling
scheme
origin平常是-400,-400(为何?)。切片是在平面坐标系下进展,就是说WGS84数据运用“经纬度直投”到平面上的坐标原点是XOrigin=-400,YOrigin=-400。

四 、关于经纬度直投还没找到有关出处,先猜想一下,早先时期验证:经过“投影”,赤道变成X轴(向右为正),因为赤道周长为40075016.685578488,所以X轴坐标变换范围是(-20007508.3427892,20017508.3427892);本初子午线成为Y轴(向上为正);投影得到的七个象限对应经纬度的八个象限(-180,-90)—(180,90);经纬度距离与平面距离之间的折算关系,赤道一周是360度,赤道周长是40075016.685578488,所以1度对应平面距离长度是111319.4907932722

 

 

2. 地图投影的定义

在数学中,投影(Project)的意义是指建立多少个点集间一一对应的投射关系。同样,在地形图学中,地图投影就是指建立地球表面上的点与阴影平面上点之间的
一一对应提到。地图投影的中坚难点就是利用早晚的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到平面上。凡是地理音讯种类就一定要考虑到地图投影,地图投影的使用
保险了空间音信在地点上的关系和完整性,在各项地理新闻连串的树立进度中,拔取合适的地图投影系统是第二要考虑的难点。由于地球椭球体表面是曲面,而地图
寻常是要绘制在平面图纸上,由此制图时首先要把曲面展为平面,可是球面是个不可展的曲面,即把它间接展为平面时,不容许不爆发不一样或褶皱。若用那种颇具破
裂或褶皱的平面绘制地图,显明是不实际的,所以必须使用十一分规的法子将曲面展开,使其成为没有破裂或褶皱的平面。

2.1 地图投影的变形

变形的体系

图投影的措施很多,用差距的影子方法得到的经纬线网格局各异。用地图投影的不二法门将球面展为平面,即便可以保持图形的一体化和接二连三,但它们与球面上的经纬线网
形状并不完全相似。那申明投影之后,地图上的经纬线网暴发了变形,由此依据地理坐标展绘在地形图上的各类地点事物,也必将随之发生变形。那种变形使当地事物
的几何特征(长度、方向、面积)受到磨损。把地图上的经纬线网与地球仪上的经纬线网进行相比较,能够发现变形表今后尺寸、面积和角度多少个方面,分别用长度
比、面积比的变通突显投影中长度变形和面积变形。假使长度变形或面积变形为零,则从未长度变形或尚未面积变形。角度变形即某一角度投最佳女主角角值与它在地球表
面上固有角值之差。
1)长度变形
即地图上的经纬线长度与地球仪上的经纬线长度特点并大相径庭,地图上的经纬线长度并非都以安份守己同等比例缩短的,这标志地图上独具长度变形。

地球仪上经纬线的尺寸具有下列特征:第3,纬线长度不等,其中赤道最长,纬度越高,纬线越短,极地的纬线长度为零;第3,在平等条纬线上,经差相同的纬线
弧长相等;第②,全体的经线长度都等于。长度变形的气象因投影而异。在同一投影上,长度变形不仅随地点而改变,在同一些上还因方向不一致而不一致。
2)面积变形
即由于地图上经纬线网格面积与地球仪经纬线网格面积的特点各异,在地图上经纬线网格面积不是根据同等比例减弱的,那标志地图上有着面积变形。

地球仪上经纬线网格的面积有所下列特征:第贰,在同一纬度带内,经差相同的网络面积相当于。第贰,在同等经度带内,纬线越高,网络面积越小。但是地图上却并
非完全如此。如在图4-9-a上,同一纬度带内,纬差相等的网格面积也等于,这一个面积不是比照同样比例缩短的。纬度越高,面积比例越大。在图4-9-b上,
同一纬度带内,经差相同的网格面积不等,这声明面积比重随经度的更动而变更了。由于地图上经纬线网格面积与地球仪上经纬线网格面积的性状各异,在地形图上经
纬线网格面积不是遵从同样比例裁减的,这表明地图上存有面积变形。面积变形的动静因投影而异。在同样投影上,面积变形因地址的例外而差异。
3)角度变形

指地图上两条所夹的角度不对等球面上相应的角度,如在图4-9-b和图4-9-c上,唯有中利水通淋线和各纬线相交成直角,其他的经线和纬线均不呈直角相交,
而在地球仪上经线和纬线各处都呈直角相交,那注脚地图上有了角度变形。角度变形的意况因投影而异。在同样投影图上,角度变形因地址而变。
地图投影的变形处处方的变更而变更,由此在一幅地图上,就很难笼统地说它有啥样变形,变形有多大。

2.2 变形椭圆


形椭圆是体现变形的几何图形,从图4-9可以看来,实地上同样大小的经纬线在投影面上改为形状和尺寸都不平等的图片(相比较图4-9中两个格网)。实际中每一个投影的变形各不同,通过考察地球表面上3个细微的圆形(称为微分圆)在阴影中的表象——变形椭圆的形象和尺寸,就足以反映出投影中变形的出入(图
4-10)。

3 不相同投影的挑三拣四

世界地图的黑影
世界地图的黑影主要考虑要确保举世一体化变形不大,依照不一样的渴求,必要具有等角或等积性质,紧要包含:等差分纬线多圆锥投影、正切差分纬线多圆锥投影(一九七六年方案)、任意伪圆柱投影、正轴等角割圆柱投影。
半球地图的黑影
东、西半球有横轴等面积方位投影、横轴等角方位投影;南、北半球有正轴等面积方位投影、正轴等角方位投影、正轴等距离方位投影。
各大洲地图投影
1)南美洲地形图的黑影:斜轴等面积方位投影、彭纳投影。
2)亚洲地形图的影子:斜轴等面积方位投影、正轴等角圆锥投影。
3)亚洲地图的影子:斜轴等面积方位投影、彭纳投影。
4)南美洲地形图的影子:斜轴等面积方位投影、桑逊投影。
5)澳大利亚(Australia)地图的影子:斜轴等面积方位投影、正轴等角圆锥投影。
6)拉丁美洲地形图的阴影:斜轴等面积方位投影。
中华各样地图投影
1)中国举国上下地图投影:斜轴等面积方位投影、斜轴等角方位投影、彭纳投影、伪方位投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角割圆锥投影。
2)中国分省(区)地图的影子:正轴等角割圆锥投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角圆柱投影、高斯-克吕格投影(宽带)。
3)中国大比例尺地形图的影子:多面体投影(北洋军阀时期)、等角割圆锥投影(兰勃特投影)(解放前)、高斯-克吕格投影(解放现在)。

4 典型的黑影介绍

4.1 高斯——克吕格投影

是因为这几个影子是由德国化学家、数学家、天翻译家高斯于19世纪20时代拟定,后经德意志天下测量学家克吕格于1914年对影子公式加以补充,故称为高斯——克吕格投影。

斯——克吕格投影在英United States家称为横轴墨卡托投影。美利坚合众国编撰世界省里军用地图和地球财富卫星盘片所使用的大地横轴墨卡托投影(UTM)是横轴墨卡托投影的一
种变型。高斯克吕格投影的中温中降逆线长度比对等1,UTM投影规定中秘精化痰线长度比为0.9996。在6度带内最大尺寸变形不当先0.04%。
高斯克
吕格投影的核祛风静痒线和赤道为彼此垂直的直线,其余经线均为凹向并对称于核秘精活血线的曲线,其他纬线均为以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线,经纬线成直角相
交。在这几个影子上,角度没有变形。中广谱抗菌线长度比对等1,没有长度变形,其他经线长度比均超出1,长度变形为正,距中美白祛黑线愈远变形愈大,最大变形在边缘
经线与赤道的交点上;面积变形也是距中开胃消肿线愈远,变形愈大。为了确保地图的精度,选取分带投影方法,即将投影范围的东西界加以限制,使其变形不超过一定
的无尽,那样把过多带结合起来,可成为全部区域的阴影(图4-12)。高斯——克吕格投影的变形特征是:在同一条经线上,长度变形随纬度的下降而增大,在
赤道处为最大;在一如既往条纬线上,长度变形随经差的增多而增大,且增大速度较快。在6度带范围内,长度最大变形不当先0.14%。

我国规定1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺地形图,均采取高斯克吕格投影。1:2.5至1:50万比例尺地形图使用经差6度分带,1:1万比例尺地形图使用经差3度分带。
6度带是从0度子午线起,自西向北每隔经差6为一投影带,全世界分为60带,各带的带号用自然序数1,2,3,…60表示。即以东经0-6为第①带,其核温中降逆线为3E,东经6-12为第叁带,其中清热凉血线为9E,其他类推(图4-13)。
3度带,是从东经1度三十多分的经线初始,每隔3度为前后,全世界划分为1二十个投影带。图4-13代表出6度带与3度带的核渗湿止痢线与带号的涉嫌。
在高斯克吕格投影上,规定以核祛风活血线为X轴,赤道为Y轴,两轴的交点为坐标原点。

X坐标值在赤道以北为正,以南为负;Y坐标值在中升阳举陷线以东为正,以西为负。小编国在北半球,X坐标皆为正在。Y坐标在中培清养阴线以西为负值,运用起来很不便宜。为了幸免Y坐标出现负值,将各带的坐标纵轴西移500英里,即将有所Y值都加500公里。
鉴于应用了分带方法,各带的阴影完全相同,某一坐标值(x,y),在每一投影带中均有3个,在全球则有伍拾捌个一样的坐标值,不可以恰到好处表示该点的岗位。由此,在Y值前,需冠以带号,那样的坐标称为通用坐标。
高斯克吕格投影各带是按相同经差划分的,只要统计出一带各点的坐标,其余各带都以适用的。那些影子的坐标值由国家测绘部门按照地形图比例尺系列,事先计算制成坐标表,供作业单位采取。

 

5 ArcGIS 几何对象和空间坐标系的变换

 空间数据都有3个坐标序列(即地理坐标系统或投影坐标系列),它定义了空间数据在地球上的职位。一幅地图上显得的空间数据地理坐标系是同样的,否则会促成数据不可以正确拼合。

 地理坐标系统也叫做真正世界的坐标系,是鲜明地物在地球上岗位的坐标系,以经纬度作为地图的储存单位。

 阴影坐标种类是将三纬地理坐标系统上的经纬网投影到二纬平面地图上应用的坐标种类,因而地理音讯种类必须要考虑地图投影,地图投影的利用保险了空间新闻在地域上的沟通和完整性,在各项地理音信连串的建设进度中,都要考虑选取何种地里投影系统。

   Arc
Engine提供了3种组件:ProjectedCoordinateSystem、GeographicCoordinateSystem和SpatialReferenceEnvironmentClass,那一个零件可以用来自定义坐标种类。

//改变一个图层的空间参考
ESRI.ArcGIS.Carto.IFeatureLayer player;
player = axMapControl1.Map.get_Layer(0) as ESRI.ArcGIS.Carto.IFeatureLayer;
ESRI.ArcGIS.Geodatabase.IFeatureClass pFeatureClass;
pFeatureClass = player.FeatureClass;
ESRI.ArcGIS.Geodatabase.IDataset pGeoDataset;
pGeoDataset = pFeatureClass as ESRI.ArcGIS.Geodatabase.IDataset;
ESRI.ArcGIS.Geodatabase.IGeoDatasetSchemaEdit pGeoDatasetEdit;
pGeoDatasetEdit = pGeoDataset as ESRI.ArcGIS.Geodatabase.IGeoDatasetSchemaEdit;
if (pGeoDatasetEdit.CanAlterSpatialReference == true)
{
    ESRI.ArcGIS.Geometry.ISpatialReferenceFactory2 pSpatRefFact;
    pSpatRefFact = new ESRI.ArcGIS.Geometry.SpatialReferenceEnvironmentClass();
    ESRI.ArcGIS.Geometry.IGeographicCoordinateSystem pGeoSys;
    pGeoSys = pSpatRefFact.CreateGeographicCoordinateSystem(4214);
    pGeoDatasetEdit.AlterSpatialReference(pGeoSys);
}
pActiveView.Refresh();

//得到一个图层的空间参考
ESRI.ArcGIS.Carto.IFeatureLayer player;
player = axMapControl1.Map.get_Layer(0) as ESRI.ArcGIS.Carto.IFeatureLayer;

ESRI.ArcGIS.Geodatabase.IGeoDataset pGeoDataset;
pGeoDataset = player as ESRI.ArcGIS.Geodatabase.IGeoDataset;
ESRI.ArcGIS.Geometry.ISpatialReference pSpat;
pSpat =pGeoDataset.SpatialReference;
MessageBox.Show(pSpat.Name)

//设置一个地图的空间参考,使用一个空间参考对话框
IProjectedCoordinateSystem pSpaticalReference;
ESRI.ArcGIS.CatalogUI.ISpatialReferenceDialog pDialog;
pDialog = new ESRI.ArcGIS.CatalogUI.SpatialReferenceDialogClass();
pSpaticalReference = pDialog.DoModalCreate(true, false, false, 0) as IProjectedCoordinateSystem;
pMap.SpatialReference = pSpaticalReference;
pActiveView.Refresh();

 

   Arc
Engine的上空参考对象模型中有2个零部件类:GeographicCoordinateSy(地理坐标系统)、ProjectedCoordinateSystem(投影坐标连串)和UnknownCoordinateSystem(未知坐标连串)。那三个零件类都都达成了ISpatialReference接口,该接口提供了操作方法和品质来安装数据集控件参考属性,如空间域和坐标精度等。如Changed是其一接口中最重大的一个方式,用于检查一个坐标连串中的参数是还是不是发生了变通;GetDomain和SetDomain方法分别用于获取和设置一个坐标连串的域范围。

   
IGeographicCoordinateSystem是GeographicCoordinateSystem类接口,提供了CoordinateUnit(坐标系的角度单位)、Datum(椭球体)和PrimeMeridian(本初子午线)等属性。

   
IProjectedCoordinateSystem是ProjectedCoordinateSystem类的接口,该接口提供了新建一个黑影坐标种类的方法。在2个新的阴影坐标系列中,须要设置projection(投影方式)、GeographicCoordinateSystem、CoordinateUnit和Parameters等。

 

 

参考文章

粗犷小生,
GIS基础:地图投影与坐标系

亚洲必赢官网app,樱木GIS项目事关到的坐标系总计

樱木,几何对象和空间坐标系

 

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