36地理信息系统

《地理信息系统》项目1.2：遥感影像配准项目1：地理信息系统概述及GIS项目工程建立工作任务：空间坐标参考系统和地图投影——土地利用现状图采用的坐标投影系统——土地利用1：1万遥感影像配准，在学生掌握地理空间参考坐标系统的基本理论基础上，结合影像图让学生上机进行影像图的坐标配准。知识目标：掌握地理空间参考系统和地图投影的常用类型，理解坐标系统各个参数含义，了解不同坐标系统间转换方法。技能目标：通过土地利用项目中遥感影像的配准项目使学生理解坐标投影系统的主要参数含义、掌握利用GIS软件进行栅格影像配准的基本操作。主要内容•地图的构成要素和分类•地图的坐标系统•地图的投影•利用MapGIS软件对1：1万遥感影像进行配准第一节地图构成与分类•地图的概念•地图的构成要素•地图的分类一、地图的概念•地图是最常用的地理信息载体和地理语言，它是遵循一定的数学法则，将客体（一般指地球，也包括其他星体）上的地理信息，通过科学的概括，并运用符号系统表示在一定载体上的图形二、地图的构成要素•1.地理要素•普通地图：水系、地貌、土壤植被、居民地、交通线、境界线•专题地图：专题要素、底图要素•表现形式：点状要素、线状要素和面状要素•2．数学要素•（1）地图投影•（2）坐标系统•（3）比例尺•（4）控制点•3．辅助要素•图名、图例、地图编号，编制和出版本图的单位、时间，主要编图过程及参数三、地图的分类•1.按内容分类•地图可分为普通地图和专题地图两大类。•普通地图是具有自然和社会经济等一般特征的地图，它包含水文，地形，土质，植被，居民点，交通线及社会经济等因素。普通地图又可分为地理图和地形图。•专题图是在普通地图基础上，着重表示一种或几种自然或社会经济现象的地图。专题图又分自然地图，如植被图，地貌图，土壤图等；社会经济地图，如人口图，经济分布图等；以及工程地图，如航空图，军事图等•2．按比例尺分类•按比例尺的大小分为大、中、小三类：•大比例尺地图指比例尺大于等于1:10万的地图；•中比例尺地图指比例尺在1:10万到1:100万的地图；••小比例尺地图指比例尺在小于等于1:100万的地图•3.按制图区域分类•按制图区域范围大小可分为世界地图，半球地图，大陆地图，海洋地图，国家地图，省、市、区地图等。•4.按地图的结构分类•按结构分可分为线画地图和影象地图。•5.按地图的用途分类•按用途可分为军用图，交通图，旅游图，飞行图，行政区图等第二节地图坐标•一、地理坐标•地理坐标亦称大地坐标，是全球统一坐标，它用经度和纬度来表示地面上各点。•根据国际规定，通过英国格林威治天文台的子午线为。绕地球一周，在东为东经，西称西经。地面上任一点的法线与赤道平面的交角为该点的纬度二、平面直角坐标•用平面上的长度表示地面点位置的直角坐标称平面直角坐标。•我国的地形图采用高斯—克吕格投影坐标系，每个投影带的中央经线为纵轴(称X轴)，赤道为横轴(称y轴)，将两轴的交点作为坐标原点，构成每个投影带的平面直角坐标系，称为高斯—克吕格坐标。第三节地图投影•一、投影的概念•在数学中，投影是指建立两个点集之间一一对应的映射关系。•地图投影实质上是研究如何建立地球表面上的点与投影平面上的点之间的数学函数关系，见（2-1式）),(1fx),(2fy二、地图投影的分类•1．地图投影变形性质的分类•（1）等角投影•（2）等积投影•（3）任意投影•2．按地图投影的构成方法分类•（1）方位投影•（2）圆柱投影•（3）圆锥投影正轴斜轴斜轴圆锥投影圆柱投影方位投影二、数字地图的投影变换•1.正解变换•式中(x,y)为地图资料投影平面上需要变换的直角坐标；X，Y是新编地图投影平面上的直角坐标；f为两投影转换的函数。),(1yxfX),(2yxfY2.反解变换•条件：已知变换前后的两种投影和地理坐标的关系，但这两种坐标直接转换的公式未知。),(1fx),(2fy),(1X),(2Y),(yx),(yx3.多项式转换•条件：前后两个投影不能直接转换，也不知和地理坐标的关系，可用同一点相对应的方法，利用多项式待定系数法求解。...30321222133020211012201000yaxyayxaxayaxyayaxaxaaX...30321222133020211012201000ybxybyxbxbybxybybxbxbbY三、高斯-克吕格投影•从世界范围看，各国大中比例尺地形图所使用的投影很不统一，据不完全统计有十几中之多，但最常用的是高斯—克吕格投影•高斯一克吕格投影是等角横切圆柱投影，中央经线投影为直线，其长度等于球面实际长度，没有变形，其余经线为向极点收敛的弧线，距中央线越远，变形越大。为使边缘变形不致过大，采用分带投影的方法。以60投影带为例，赤道上边缘部分的最大长度变形不大于0.14％，面积最大变形不大于0.27％其经线和纬线的投影均为曲线。••其中投影带内的平面直角坐标系，以中央经线的投影作为X轴，赤道投影作为y轴，两轴交点O为原点。X值在北半球为正，南半球为负，y值在中央经线以东为正，以西为负。为避免y值出现负值，还规定各投影带的坐标纵轴均向西移500km，中央经线上原横轴坐标由0变为500km，整个投影带内就不会有负值了。•大于1:10万地形图上绘有高斯—克吕格投影平面直角坐标网，其方格为正方形，以公里为单位，故又称公里网。公里网在图上的间隔，随地图比例尺大小而不同，表2—1为几种比例尺地形图的公里网间隔。地图比例尺公里格网间隔(cm)相应实地距离（km）1:1万1:2.5万1:5万1:10万104221112•上述比例尺公里网的直角坐标注在内外图廊之间，其中第一条公里线的坐标值注出全数，其他地方注出最后两位数。如图2—2中，3269指该坐标线上所有点离赤道3269公里；18210为横坐标，表示其为第18投影带，离移轴纵线为210公里，即中央经线以西290(500～210)公里坐标。326970712918200’30’10111213182第四节利用MapGIS软件进行遥感影像数据导入和配准1、文件格式转换2、标准分幅的影像校正3、影像的矢量文件校正4、图像镶嵌文件转换•单击“文件”菜单下的“数据输入”或“数据输出”，系统弹出“数据转换”对话框：文件转换•第一步：选择“数据转换类型”，这里选择“TIFF文件”，如右图；•第二步：单击“添加文件”，在弹出的对话框中选择要转换的文件，单击“打开”按钮，装入代转换的栅格文件；文件转换•第三步：单击“转换”按钮，系统提示保存结果文件，并弹出“操作成功完成”或“失败”对话框；标准分幅的影像校正•单击“文件”菜单下的“打开影像”命令，打开待校正的标准分幅的栅格影像；标准分幅的影像校正•第一步：单击“镶嵌融合/DRG生产”菜单下的“图幅生成控制点”命令，系统弹出“图幅生成控制点”对话框；标准分幅的影像校正•①、单击“输入图幅信息”按钮，弹出如图所示的对话框，输入图幅号，单击“确定”；•②、依次确定四个内图廓点：单击“左上角”单选按钮，然后单击标准图幅中相应的内图廓交叉点，余者依次类推；•③、单击“生成GCP”按钮；标准分幅的影像校正•第二步：单击“镶嵌融合/DRG生产”菜单下的“顺序修改控制点”命令，依次调整每个控制点的位置，并按“空格键”确认修改；标准分幅的影像校正•第三步：单击“镶嵌融合/DRG生产”菜单下的“逐格网校正”命令，保存校正后的结果文件，单击“确定”按钮即可；影像的矢量文件校正•单击“文件”菜单下的“打开影像”命令，打开待校正的标准影像；影像的矢量文件校正•第一步：单击“镶嵌融合”菜单下“打开参照文件/参照线文件”命令；影像的矢量文件校正•第二步：单击“镶嵌融合”菜单下“删除所有控制点”命令；•第三步：单击“镶嵌融合”菜单下“添加控制点”命令，依次添加至少四个控制点；分别单击左边影像内一点和右边线文件中相应的点，并分别按“空格键”确认，系统会弹出提示对话框，单击“是”按钮，系统会自动添加一控制点；添加方法如下：影像的矢量文件校正•第四步：单击“镶嵌融合”菜单下“校正预览”命令；影像的矢量文件校正影像的矢量文件校正•第五步：单击“镶嵌融合”菜单下“影像精校正”命令，并保存校正结果；