投影坐标系

GIS 理论（墨卡托投影、地理坐标系、地面分辨率、地图比例尺、 Bing Maps Tile System） 　　墨卡托投影（Mercator Projection），又名“等角正轴圆柱投影”，荷兰地图学家墨卡托（Mercator）在1569年拟定，假设地球被围在一个中空的圆柱里，其赤道与圆柱相接触，然后再假想地 球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开，这就是一幅标准纬线为零度（即赤道）的“墨卡托投影”绘制出的世界地图。 一、墨卡托投影坐标系（ Mercator Projection ） 　　墨卡托投影以整个世界范围，赤道作为标准纬线，本初子午线作为中央经线，两者交点为坐标原点，向东向北为正，向西向南为负。南北极在地图的正下、上方，而东西方向处于地图的正右、左。 　　由于Mercator Projection在两极附近是趋于无限值得，因此它并没完整展现了整个世界，地图上最高纬度是85.05度。为了简化计算，我们采用球形映射，而不是椭球体形状。虽然采用Mercator Projection只是为了方便展示地图，需要知道的是，这种映射会给Y轴方向带来0.33%的误差。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------

/** * 坐标转换工具类 * WGS84坐标系：即地球坐标系，国际上通用的坐标系。Earth (GPS坐标系) * GCJ02坐标系：即火星坐标系，WGS84坐标系经加密后的坐标系。Mars (谷歌地图(中国)、高德地图、腾讯地图) * BD09坐标系：即百度坐标系，GCJ02坐标系经加密后的坐标系。 Bd09 (百度地图) * 搜狗坐标系、图吧坐标系等，估计也是在GCJ02基础上加密而成的。 （该类地图使用较少） */ public class CoordinateConvert { /** * 元周率 */ private static final double PI = Math . PI ; /** * 卫星椭球坐标投影到平面地图坐标系的投影因子 */ private static final double AXIS = 6378245.0 ; /** * 椭球的偏心率 (a^2 - b^2) / a^2 */ private static final double OFFSET = 0.00669342162296594323 ; private static final double X_PI = PI * 3000.0 / 180.0 ; /** * 地球半径,单位 km */ private static final double EARTH_RADIUS =

地理坐标系变换是数据处理过程中常遇到的问题，今天就说下这方面的问题。 如果遇到这种情景：两份数据有不同的坐标系，想叠加在一起显示，作图或显示精度要求不高。 这种情况使用 ArcMap 的动态投影即可，ArcMap 的内部动投影机制会解决地理坐标系变换的问题。数据在显示的过程中，会实时的被转换，但不改变数据本身。 如果我们需要进行地理坐标系转换，我们知道 ArcGIS Desktop 中提供了 Project 工具。 此工具界面上有个至关重要的参数：Geographic Transformation。我们发现它的后面赫然写着 Optional 。依照使用其他工具的经验，这种打了Optional 标志的参数，不就是可填可不填的意思吗？ 但是，它真的让你随便的可填可不填吗？ Naive！ 图样图森破！ 这个参数的填写与否，完全是受前面两个参数决定的，主要三种情景吧。 情景1： 不涉及到地理坐标系变换的坐标变换，这个参数完全不需要，而不是 optional 哦。 例如：从 GCS_Xian_1980 进行投影变换，转换为 Xian_1980_3_Degree_GK_CM_120E 投影坐标系。 整个转换中，仅使用了高斯克吕格投影变换，没有涉及到地理坐标变换。 情景2： 涉及到地理坐标系变换的坐标变换，并且ArcGIS 已知二者之间的变换方法，这个参数是必须的，在已知列表中做选择或者自定义。

http://wiki.opencv.org.cn/index.php/Cv%E7%85%A7%E7%9B%B8%E6%9C%BA%E5%AE%9A%E6%A0%87%E5%92%8C%E4%B8%89%E7%BB%B4%E9%87%8D%E5%BB%BA http://oliver.zheng.blog.163.com/blog/static/14241159520133601847831 针孔相机模型和变形 这一节里的函数都使用针孔相机模型，这就是说，一幅视图是通过透视变换将三维空间中的点投影到图像平面。投影公式如下： 或者 这里(X, Y, Z)是一个点的世界坐标，(u, v)是点投影在图像平面的坐标，以像素为单位。A被称作摄像机矩阵，或者内参数矩阵。(cx, cy)是基准点（通常在图像的中心），fx, fy是以像素为单位的焦距。所以如果因为某些因素对来自于摄像机的一幅图像升采样或者降采样，所有这些参数(fx, fy, cx和cy)都将被缩放（乘或者除）同样的尺度。内参数矩阵不依赖场景的视图，一旦计算出，可以被重复使用（只要焦距固定）。旋转－平移矩阵[R|t]被称作外参数矩阵，它用来描述相机相对于一个固定场景的运动，或者相反，物体围绕相机的的刚性运动。也就是[R|t]将点(X, Y, Z)的坐标变换到某个坐标系，这个坐标系相对于摄像机来说是固定不变的

坐标系统是GIS数据重要的数学基础，用于表示地理要素、图像和观测结果的参照系统，坐标系统的定义能够保证地理数据在软件中正确的显示其位置、方向和距离，缺少坐标系统的GIS数据是不完善的，因此在ArcGIS软件中正确的定义坐标系统以及进行投影转换的操作非常重要。 1. ArcGIS中的坐标系统 　　ArcGIS中预定义了两套坐标系统，地理坐标系(Geographic coordinate system)和投影坐标系(Projectedcoordinate system)。 　　1.1 地理坐标系 　　地理坐标系 (GCS) 使用三维球面来定义地球上的位置。GCS中的重要参数包括角度测量单位、本初子午线和基准面(基于旋转椭球体)。地理坐标系统中用经纬度来确定球面上的点位，经度和纬度是从地心到地球表面上某点的测量角。球面系统中的水平线是等纬度线或纬线，垂直线是等经度线或经线。这些线包络着地球，构成了一个称为经纬网的格网化网络。 　　GCS中经度和纬度值以十进制度为单位或以度、分和秒 (DMS) 为单位进行测量。纬度值相对于赤道进行测量，其范围是 -90°(南极点)到 +90°(北极点)。经度值相对于本初子午线进行测量。其范围是 -180°(向西行进时)到180°(向东行进时)。 　　ArcGIS中，中国常用的坐标系统为GCS_Beijing_1954(Krasovsky_1940),GCS

BIGEMAP无偏移影像叠加配准(ArcGIS版) 第一步 工具准备 ArcGIS 10.2下载地址： http://pan.baidu.com/s/1qWDljC4 BIGEMAP地图下载器： http://www.bigemap.com/Home/Product/index.html 本实例使用ArcMap 10.2软件进行影像与矢量数据叠加配准。首先 ArcMap中是可以自动匹配坐标系；例如先导入西安80的矢量数据文件，再加载影像图层就会自动将影像从源坐标系转换到西安80坐标系。亦可利用BIGEMAP或ArcMap工具手动转换（见第三步）（谷歌地球、天地图（经纬度直投）下载后为WGS84地理坐标系；其他图源为WGS84墨卡托投影坐标系。）。 第二步 影像下载 影像须使用BIGEMAP地图下载器中Google Earth无偏移影像，并具有无Google小水印、免封IP、影像更新更快等特点。首先在图源列表中选中Google Earth图源，实现与矢量数据准确套合、叠加。在此通过矩形区域选择下载边界（如图 1所示），然后双击下载并选择合适的层级(如图 2所示）。 图 1 选择下载边界 第三步 坐标系转换（可选） 1. BIGEMAP投影变换 BIGEMAP提供了投影变换工具，在软件右侧工具列表中(如图 3所示）；点击“投影变换”工具弹出影像投影变换对话框(如图 4所示）。 图 3

利用ARCGIS进行自定义坐标系和投影转换 ARCGIS种通过三参数和其参数进行精确投影转换 注意： 投影转换成80坐标系需要下载无偏移卫星图像进行转换，有偏移的转换将导致转换后的卫星图像扭曲，坐标错误，无法配准。 第一步：选择无偏移地图源，下载你所需要的卫星图像。 第二步：选择BIGEMAP软件右边工具栏，选择【投影转换】，如下图所示： 2.1 选择说明： 1. 源文件：选择下载好的卫星图像文件（下载目录中后缀为tiff的文件） 2. 源坐标系：打开的源文件的投影坐标系（自动读取，不需要手动填写） 3. 输出文件：选择转换后你要保持文件的文件路径和文件名 4. 目标坐标系：选择你要转换成的目标坐标系，如下图： 选择上图的更多，如下图所示： 1：选择 -Xi'an 1980 2：选择地区 3：选择分度带对应的带号（一般默认，也可以手动修改） 选择对应的分度带或者中央子午线（请参看： 如何选择分度带 ？），点击【确定】 5. 重采样算法：投影转换需要将影像的像素重新排列，一次每种算法的效率不一样，一般选择【立方卷积采样】，以达到最好的效果。如下图： 6. 指定变换参数：在不知道的情况下，可以不用填此处信息，如果√上，则如下图： 此参数为【三参数】或者【 七参数 】，均为国家保密参数，需要到当地的测绘部门或者国土部门，以单位名义签保密协议进行购买，此参数各地都不一样，是严格保密的

BIGEMAP无偏移影像叠加配准(ArcGIS版) 第一步 工具准备 ArcGIS 10.2下载地址： http://pan.baidu.com/s/1qWDljC4 BIGEMAP地图下载器： http://www.bigemap.com/Home/Product/index.html 本实例使用ArcMap 10.2软件进行影像与矢量数据叠加配准。首先 ArcMap中是可以自动匹配坐标系；例如先导入西安80的矢量数据文件，再加载影像图层就会自动将影像从源坐标系转换到西安80坐标系。亦可利用BIGEMAP或ArcMap工具手动转换（见第三步）（谷歌地球、天地图（经纬度直投）下载后为WGS84地理坐标系；其他图源为WGS84墨卡托投影坐标系。）。 第二步 影像下载 影像须使用BIGEMAP地图下载器中Google Earth无偏移影像，并具有无Google小水印、免封IP、影像更新更快等特点。首先在图源列表中选中Google Earth图源，实现与矢量数据准确套合、叠加。在此通过矩形区域选择下载边界（如图 1所示），然后双击下载并选择合适的层级(如图 2所示）。 图 1 选择下载边界 第三步 坐标系转换（可选） 1. BIGEMAP投影变换 BIGEMAP提供了投影变换工具，在软件右侧工具列表中(如图 3所示）；点击“投影变换”工具弹出影像投影变换对话框(如图 4所示）。 图 3

GIS中的坐标系定义与转换 青岛海洋地质研究所 戴勤奋 2002-3-27 14:22:47 ------------------------------------------------------------------- 自“Mapinfo上的GIS系统开发”一文在计算机世界网上刊登后，有好几位读者向我询问坐标系定义与转换方面的问题，问题可归结为 (1) 地图在Mapinfo上显示得很好,但在MapX中却显示不出来或显示得不对；(2) GPS定位得到的WGS84坐标怎么往北京54坐标地图上转。这些问题也是曾经困惑我的问题，在此我谈谈我个人的一些认识及经验，供各位读者参考，也希望相关方面的专业人士能给予纠正及补充。 1. 椭球体、基准面及地图投影 GIS中的坐标系定义是GIS系统的基础，正确定义GIS系统的坐标系非常重要。GIS中的坐标系定义由基准面和地图投影两组参数确定，而基准面的定义则由特定椭球体及其对应的转换参数确定，因此欲正确定义GIS系统坐标系，首先必须弄清地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念及它们之间的关系。 基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面

地图 地图定义： 地图是按照一定的法则,有选择地以 二维 或多维形式与手段在平面或球面上表示 地球 (或其它星球)若干现象的图形或图像，它具有严格的数学基础、符号系统、文字注记，并能用地图概括原则， 科学 地反映出 自然 和社会经济现象的分布特征及其相互关系。 地图 定义 ：按照一定制图规则，用线条、符号、图形、文字及色彩等在平面上表示地表自然状况、社会政治、经济等现象空间分布及其相互关系的工具书。 类型 ：（1）按其区域范围分为： 世界图 、半球图、大洲图、大洋图、大海图、国家（地区）图、省区图、市县图等。（2）按其专题学科分为： 自然地图 、人口图、经济图、政治图、文化图、历史图。（3）按其具体应用分为：参考图、教学图、 地形图 、航空图、 海图 、海岸图、天文图、交通图、旅游图等。 （4）按其使用形式分为：挂图、桌面图、地图集（册）等。（5）按其表现形式分为：缩微地图、 数字地图 、 电子地图 、 影像地图 等。 地图是国家版图和 地籍 的凭证 相邻国家之间，常有不断的 矛盾 ，其中重要的一个原因是国土边界的争议。为了保持国与国之间的长期和睦平等关系，必需严格划定国家之间的界线。划定国界需要有凭证，这就是国与国之间签订边界条约的重要附件——边界地图。边界地图以精确的大比例尺地图为基础，图上标明沿边界上每一个界桩的精确经纬度，达到“秒”数，并以连接界桩之间的界线