地图配准与投影说明含示例

地图配准
1
意义和作用
地图配准是将不同数据集或地图坐标系相互匹配的过程，为地理信息分析提供基Fra bibliotek础。2
方法和步骤
介绍地图配准的常用方法和步骤，如控制点选择、变换模型等。
3
常见的配准问题及解决方法
探讨在地图配准过程中可能遇到的问题和解决方法。
地图投影和配准的应用
在制图中的应用
描述地图投影在制图过程中的重 要应用领域，如海图绘制、天气 预报等。
《地图投影和配准》PPT 课件
地图投影和配准是地理信息科学中非常重要的概念，本课件将为您深入解析 这两个主题，探讨它们的定义、应用及未来发展方向。
什么是地图投影
定义
地图投影是将地球表面的三维曲面转化为二维平面的过程。
投影方式和分类
常见的投影方式包括等角、等面、等距、等积四类。
常用的投影方式介绍
介绍常用的地图投影方式，如墨卡托投影、兰勃特投影等。
影、基于机器学习的配准
成了地理信息处理的基础。
算法等。
3 展望：应用领域
展望地图投影和配准在未 来的应用领域，如交通规 划、环境保护等。
在GIS分析中的应用
探索地图配准在地理信息系统 (GIS)分析中的广泛应用，如地貌 分析、资源管理等。
在实际工程中的应用
以真实案例为例，展示地图投影 和配准在工程项目中的应用价值。
总结
1 地图投影和配准的关 2 未来发展方向
系
探讨地图投影和配准的未
总结地图投影和配准之间
来发展趋势，如自适应投
的紧密关联，它们共同构

地图配准与投影说明本文采用的实例为四川省小鱼洞地区地形图，该图跨越了1:5万标准图幅中的中坝，大宝山等四幅，情况较为特殊。

实际操作时，应该生成地图所涉及到图幅的全部标准图框，以将整个地形图涵盖进去，并在误差校正过程中尽可能取多的控制点，确保地图配准的精度。

由于本文旨在演示配准与投影的步骤与方法，简明起见，只生成中坝一幅标准图框，并只选取少量控制点，故必然会有一定误差。

特此说明。

一．生成标准图框操作步骤：实用服务--投影变换--系列标准图框--生成1:5万图框（中坝）生成的标准图框：二误差校正（多种方法）误差校正的关键是采集控制点，实际工作中为了提高精度，往往需要采集很多控制点，这时可以选择自动采集“T”型点的方法，将公里网的交点全部选为控制点。

在控制点选取比较少的情况下，可以采用手工屏幕采点，自动生成控制点文件，这正是本文将要演示的方法：1 选取原图与标准图框中对应的点为参考点。

参考点可根据原图和图框中公里网对应的坐标值选取。

每个参考点对应控制点文件中的一条记录，参考点选择越多，地图配准越准确。

本例选取5个参考点，依次为：（75,69）（76,68）（77,67）（78,66）（76,66）。

2 取原图中点的屏幕坐标为实际值在MapGis误差校正子系统中打开原图文件，选择菜单控制点――设置控制点参数选择“选择采集文件”。

选择原图文件选择“添加校正控制点”。

根据选定的参考点在原图上添加控制点3 取图框中点的屏幕坐标为理论值打开标准图框文件，在其上面对应的参考点上选取理论值。

步骤与选取实际值相似。

先选择“设置控制点参数”选择“选择采集文件”。

选择标准图框文件。

*注意：此时视图中可能仍然显示的是原图，这时点击右键，选择“复位窗口”，然后只选择图框文件，图框就会在视图中居中显示。

选择“添加校正控制点”。

根据选定的参考点在图框上添加控制点4 形成控制点文件选择“控制点”――“编辑校正控制点”5 进行误差校正检查控制点生成无误后，选择“校正”选择原图文件进行校正三套合原图与图框目的是将误差校正后的原图的参数配准为图框参数，即实现原图与图框的套合，具体步骤如下：1 打开mapgis主菜单选择“输入编辑”—“新建工程”—“从文件导入”2 任意打开标准图框的一个文件，目的是将工程的参数设为标准图框的参数3 在工程中添加项目，将校正后的原图文件全部添加，系统会提示修改参数，选择确定4 在工程中添加标准图框，可以看到，标准图框（中坝）中的部分地图已经校正，而图框以外的部分还没有进行校正。

实验：扫描图（栅格图）的配准与投影系统的设置一、实验目的：1.加深对地图投影的理解，掌握扫描图（栅格图）的配准与投影系统的设置。

2.为扫描图设置投影和地图单位。

3.对扫描图进行配准。

二、实验准备：1.软件准备：扫描软件、MapInfo2.资料准备：数字化底图（中国地理底图、长安集1：10万地形图、小区域平面图）三、实验内容：当把对象从球形世界转变到相对平坦的计算机屏幕上时，必须有一些改变。

投影是减少曲面地区特性在平面纸张地图或计算机屏幕上的变形方法。

使用不同的投影可以展示地图的不同特性。

投影与坐标系有着密切的关系，两者之间经常可以交换使用，但它们又有不同的意义。

投影是包含一组参数的一个或一组公式，参数的个数和性质取决于投影。

当每一个参数被赋予特定值时，结果便成了坐标系。

坐标系是描述坐标参数的集合，其参数之一就是投影。

可以通过改变一个预定系统的参数或者通过重新开始定义新的坐标系统来创建另外的坐标系，以期获得所需的投影效果。

（一）扫描原始图件在MapInfo中栅格图像不能进行修改，支持BMP、GIF、JPEG、PCX、SPOT、TARGA和TIFF等多种栅格图像文件格式。

为了保证数据精度扫描分辨率一般在300dpi以上。

将上述三幅图扫描成图片。

（二）图像配准在MapInfo中按照统一坐标系配准栅格图像，是录入地图数据的基础，这样分区存储的矢量数据可实现在大地理区域环境中进行地图目标的显示和分析。

1．采用相应投影（正轴等积割圆锥投影）对中国地理底图进行配准（1）导入栅格图像：点击菜单栏“文件”－>“打开表”或者点击常用工具条上的打开表图标。

在“文件类型”下拉式列表框中选择“栅格图像”(Raster Image :*.bil,*.bmp等)，打开中国地理底图。

图1打开栅格图像（2）出现如下对话框，询问是简单的显示图像还是要配准图像，如果选择简单显示，则MapInfo自动生成一个与该栅格文件同名的.TAB文件，并在地图窗口中显示，此时的图层称为栅格图层。

如何进行地图投影的变换与配准地图投影的变换与配准是地理信息系统（GIS）中一个重要的环节。

地球是一个三维的球体，而我们的地图是平面的二维表示，因此需要将地球的曲面投影到平面上，以便于我们更好地理解和分析地理信息。

本文将探讨如何进行地图投影的变换与配准，以及其在GIS中的应用。

一、地图投影的基本原理地理表面的投影是将地球上的点和区域映射到平面上去，以便于呈现和分析。

在投影的过程中，我们需要选择合适的投影方法和参数，以保证地图的准确性和可视性。

1. 大地测量学与投影大地测量学是测量地球形状、尺寸和重力场的学科，它提供了地图投影的基础。

投影的目标是将地球表面的点映射到平面上，这需要选择适当的地理坐标系统和投影方法。

2. 坐标系统地理坐标系统是用于确定位置的标准，它由水平和垂直坐标组成。

水平坐标通常使用经度和纬度来表示，而垂直坐标则表示高程。

3. 投影方法地图投影的方法有很多种，常用的有等角、等积和等距投影等。

每种方法都有其适用的情况和缺点，选择合适的投影方法是确保地图准确性的关键。

二、地图投影的变换与配准地图投影的变换与配准是将不同投影坐标系统的地图进行转换和对齐的过程。

在GIS中，常常需要将不同尺度、不同投影和不同时间的地图配准在一起，以获得一致性的地理信息。

1. 变换地图投影的变换是将一个投影坐标系统转换为另一个投影坐标系统的过程。

变换通常涉及到坐标的缩放、旋转和平移等操作，以保证地图的几何特征一致。

2. 配准地图配准是将不同地图的空间参考对齐的过程。

在配准过程中，需要确定共同的地物特征或控制点，并通过地物匹配或空间变换的方式来实现对其的调整和对齐。

三、地图投影的应用地图投影在GIS中有着广泛的应用，它不仅仅是为了美化地图，更是提供准确地理信息的基础。

1. 地图显示与可视化地图投影可以改变地图的外观和形状，使得地理信息更加直观和可视化。

选择合适的投影方法和参数对于地图的可读性和信息表达至关重要。

2. 空间分析与决策支持地图投影的变换与配准为GIS的空间分析和决策支持提供了基础。

20世纪50年代以来中国提出了双重方位投影、双标准经线等角圆柱投影 等新方法。20世纪60年代以来，美国学者对地图投影的研究结果，提出空间 投影、变比例尺地图投影和多交点地图投影，为人造地球卫星等提供了所 目录 需的投影。
地图投影的分类
按变形方式及性质
分等角投影、等(面)积投 影和任意投影三类。 (等角投 影无形状变形--在小范围内没 有，但面积变形较大；等积投 影反之；而任意投影两种变形 都较小。在任意投影为既不等 角也不等积的投影中还有一类 称等距投影”，在标准经纬线 上无长度变形。)
地球仪般的球体，在其球心或球面、球外安置一个光源，将球面上的经纬线
投影到球外的一个投影平面上，即将球面经纬线转换成了平面上的经纬线。
几何透视法是一种比较原始的投影方法，有很大的局限性，难于纠正投影变
形，精度较低。绝大多数地图投影都采用数学解析法。
•
数学解析法是在球面与投影面之间建立点与点的函数关系，通过数
卡西尼父子设计的用于三角测量的投影及兰勃特提出的等角投影理论和 设计出的等角圆锥、等面积方位和等面积圆柱投影，使得17-18世纪的地图 投影具有了时代的特点。
19世纪，地图投影主要保证大比例尺的数学基础，以适应军事制图发展 和地形测量扩大的需要。19世纪还出现了高斯投影，它是德国高斯设计提出 的横轴等角椭圆柱投影，这种投影法经德国克吕格尔加以补充，成为高斯克吕格尔投影。19世纪末期以后俄国一些学者对投影作了较深入地研究，对 圆锥投影常数的确定提出了新见解，又提出了根据已知变形分布推求新投 影和利用数值法求出投影坐标的新方法。
地图配准
在Georeferencing工具条上点击Georeferencing\Rectify，打开Save As对话框，选择校准后影像的存储路 径，点击【Save】按钮，保存配准结果。

albers等积圆锥投影（north asia）：
1.加载：中国地图图层； 2.设置该栅格图层的投影为albers等积圆锥投影（north asia）： arctoolbox->data management tools->projections and transformations>define projection
3.添加控制点，选择带坐标的点，右键单击，input dms of lon and lat。选 择7个点以上，采用二பைடு நூலகம்多项式校正。
导入矢量文件：中国行政边界图 设置该图层投影为:wgs84,经纬度。
1.在arccatlog中创建点线面矢量图层：folder->new->shapefile. 2.在arcmap中启用arcscan(右键工具栏，勾选)，启动编辑，创建矢量 （create features） 3.点图层：省会；线图层：长江黄河；面图层：各省。
Standard_Parallel_1（标准并行） 取25（纬度） Standard_Parallel_2（标准并行） 取47（纬度） Latitude_Of_Origin（起始纬度）取0（纬度）
False_Easting: 0.0 False_Northing: 0.0 Central_Meridian: 105.0 Standard_Parallel_1: 30.0 Standard_Parallel_2: 62.0 Latitude_Of_Origin: 0.0 Linear Unit: Meter (1.0)
内容： 1.找一幅中国行政区划图，设定其投影及椭球体并配准坐标（要求给出其 与行政边界矢量图的叠加对比以验证配准效果）。 2.根据该图制作矢量图层，包括：

•
• •
•
事实上，地球表面是曲面，而地图是二维的平面，两者之间必然有个映射关系，（数学上的射影几 何？）才可对应出大地坐标系。分三个步骤来完成投影： 1） 确定地球椭球体（Spheroid/Ellipsoid），需要长半轴、短半轴、曲率三个参数。（模拟地球的形 状） 2） 若要逼近某特定地区，则需要大地基准（Geodetic Datum）。（椭球体的原点the position of the origin、方向 the orientation、缩放比例 the scale等）我国现在采取西安1980坐标系基准点，同时也 有国家1985高程基准。 3） 如何投影，这就涉及高斯-克吕格投影等诸多投影方式的存在，等角等积等距离，方位圆柱圆锥 等分类。 – 就地图投影坐标系参数来看，分为两个部分：Ellipsoid 、 Datum ；Projection。Ellipsoid与 Datum是相关联的，一般提到某个Datum，则其Ellipsoid也包含在内；两者的对应关系是一对多， 即一个Ellipsoid可以为多个Datum所用，不同的Datum的Ellipsoid可以是相同的。 – 话说我国的地图投影中1：100万地形图采用了Lambert(兰勃特)投影（正轴等角割圆锥投影）， 大于1：100万的基本比例尺地形图 采用高斯—克吕格投影（横轴等角切圆柱投影）。
• 由于世界各地区投影类型的不同，因此在叠加、复合不同来源空间数 据时，必需首先进行投影转换、配准等设置。
Web墨卡托投影坐标系
• • 相关坐标计算 Ground Resolution，地面分辨率，类似Spatial Resolution（空间分辨率），我们这 里主要关注用象元(pixel size)表示的形式：一个像素(pixel)代表的地面尺寸(米)。以 Virtual Earth为例，Level为1时，图片大小为512*512（4个Tile），那么赤道空间分 辨率为：赤道周长/512。其他纬度的空间分辨率则为 纬度圈长度/512，极端的北 极则为0。Level为2时，赤道的空间分辨率为 赤道周长/1024，其他纬度为 纬度圈 长度1024。很明显，Ground Resolution取决于两个参数，缩放级别Level和纬度 latitude ，Level决定像素的多少，latitude决定地面距离的长短。地面分辨率的公式 为，单位：米/像素： ground resolution = (cos(latitude * pi/180) * 2 * pi * 6378137 meters) / (256 * 2level pixels) Map Scale，即地图比例尺，小学知识，图上距离比实地距离，两者单位一般都是 米。在Ground Resolution的计算中，由Level可得到图片的像素大小，那么需要把其 转换为以米为单位的距离，涉及到DPI（dot per inch），暂时可理解为类似的PPI（ pixelper inch），即每英寸代表多少个像素。256 * 2level / DPI 即得到相应的英寸 inch，再把英寸inch除以0.0254转换为米。实地距离仍旧是：cos(latitude * pi/180) * 2 * pi * 6378137 meters; 因此比例尺的公式为，一般都化为1：XXX，无单位： map scale = 256 * 2level / screen dpi / 0.0254 / (cos(latitude * pi/180) * 2 * pi * 6378137) = 1 : (cos(latitude * pi/180) * 2 * pi * 6378137 * screen dpi) / (256 * 2level * 0.0254) 其实，Map Scale 和 Ground Resolution存在对应关系，毕竟都和实地距离相关联， 两者关系：map scale = 1 : ground resolution * screen dpi / 0.0254 meters/inch

实验三、栅格地图的镶嵌配准及投影定义一、实验目的1.掌握栅格数据校正方法，校正的原理。

2.掌握ArcGIS中的矢量数据基本格式，并掌握利用ArcCatalog建立和管理数据。

二、实验准备预备知识：矢量数据的录入方法有多种，包括数字化仪数字化、扫描矢量化、GPS数据录入、数字测图数据和其他的录入方式。

扫描矢量化由于成本相对低，精度相对可以，因此成为矢量数据获取的重要的方式。

但扫描得到的地形图和遥感影像。

由于一些原因，使扫描得到的地形图数据和遥感数据存在变形，必须加以纠正。

因此在矢量化前必须对扫描后的图像数据进行镶嵌配准。

三、实验内容及步骤步骤：第1步添加扫描的地形图及添加地理配准工具条●在ArcMap中，添数据GISDATA\曼滩.jpg，提示是否为“曼滩”建立影像金字塔，点击是。

●在菜单空白处点击鼠标右键，在弹出工具条选项中，勾选上“地理配准”工具，如图3-1。

图3-1勾选“地理配准”工具第2步设置地理配准图层，确定坐标系●地理配准工具条上将配准目标图层设置为“曼滩”。

●放大观察曼滩幅地形图，发现该图比例尺为1:5万，坐标系为北京54坐标系，高程系统为1956年黄海高程系。

第3步添加校正控制点和确定校正后的坐标●在地理配准工具条上的地理配准下来菜单中将“自动校正”选项勾去（图3-2）。

●点击地理配准工具条上的工具，在曼滩幅左上角公里格网处单击鼠标左键，然后再单击鼠标右键，弹出输入X和Y选项对话框（图3-3），输入相对的X和Y坐标（图3-4）。

同样方法在右上角等多处公里网交叉处输入校正控制点，至少添加7个控制点。

图3-2 勾去自动校正图3-3 输入X和Y右键菜单图3-4输入坐标对话框第4步设置校正方式和重采样（或接执行校正）●在地理配准工具条上点击查看链接表按钮，查看定好的控制点，如果某点误差较大可以删除，重新输入，若坐标输入错误可以在该点上点击修改（图3-5）●点击地理配准工具条下的地里配准变换中的二次多项式（图3-6），然后再打开连接表查看均方根误差大小（图3-7）。

1、基本概念 4、基本方法 2、发展史 3、投影分类 5、六种常见地图投影
6、栅格投影变换、矢量投影变换 7、高斯-克吕格6°分带和3°分带方法
结束
地图配准
地图配准的定义
地图配准是指使用地图坐标 为地图要素指定空间位置。地图 图层中的所有元素都具有特定的 地理位置和范围，这使得它们能 够定位到地球表面或靠近地球表 面的位置。精确定位地理要素的 能力对于制图和 GIS 来说都至 关重要。
圆锥投影
圆锥投影的各种变形 都是纬度ψ的函数，随纬度 变化而变化，而与经度λ无 关。圆锥面与球面相切的切 线，或圆锥表面与球面相割 的两条割线，即标准纬线。 距标准纬线愈远，其变形愈 大。标准纬线外的变形分布 规律均为正变形，而标准纬 线之间呈负变形。由于圆锥 投影具有上述的变形分布规 律，因此该投影适于编制处 于中纬地区沿纬线方向东西 延伸地域的地图，同时，圆 锥投影的经纬网又比较简单， 所以在中纬度的国家广泛应 用。
1、几何投影 （ 利用透视的关系，将地球体面上的经纬网投影到平面上或可
展位平面的圆柱面和圆锥面等几何面上。）
※方位投影：以平面作为辅助投影面，使球面与平面相切或相割，将
球面上的经纬网投影到平面而构成的一种投影。
※圆柱投影：以圆柱面作为辅助投影面，使球体与圆柱面相切或相割，将球
面上的经纬网投影到圆柱面上，然后再将圆柱面展开成平面而构成的一种投影。
添加 控制点
找到地图上的控制点，通过建立控制点坐标与参考点坐标 之间的数学关系，从而确定坐标系之间的坐标转换关系。
地图配准
在Georeferencing工具条上点击Georeferencing\Rectify，打开Save As对话框，选择校准后影像的存储路 径，点击【Save】按钮，保存配准结果。

实验2 地图(或影像)配准及矢量化1.实验目的与任务：1) 理解地理配准(Georeferencing)的含义、原理和作用，并能利用GIS软件进行影像地图或影像数据的地理配准2) 点、线、面状要素文件的建立、矢量化及数据数据的录入。

2.实验准备：1）在计算机中选择一个合适的驱动器，并建立一个目录，如在D:\下建立一个名为GIS 的目录，即D:\GIS\(为与其它同学区别，所建目录也可以加上你名字的字母，如D:\zhangsanGIS\) ，该目录为后期的工作空间，除软件自带的数据外，以后所有实习提供的数据都存放在该目录下。

2）软件准备：ArcGIS 10.x3）数据准备：连云港市旅游图.tif；控制点坐标数据.xls3.实习内容、步骤和方法：本实验主要包括两部分内容，一是地图配准，分控制点坐标已知和控制点坐标未知两种情况；二是地图矢量化，包括点、线、面三种要素的矢量化及属性数据的录入。

一、地图（或影像）配准地图配准过程就是要建立待配准地图上所有点与其实际对应点之间的函数联系，一般先通过建立待配准地图坐标系中若干控制点的坐标与其实际同名点坐标之间n次多项式关系，在运用最小二乘法求得多项式的系数，由此构建了待配准地图与其实际对应点之间的函数，再将待配准地图上所有点坐标逐一代入函数式，从而求出待配准地图所有点的实际坐标值，从产生一福具有实际坐标值得新地图。

第1步启动ArcMap执行菜单命令：开始>>所有程序>> ArcGIS>> ArcMap 10.1第2步添加“地理配准”工具条在ArcMap窗口中点击菜单“自定义”>>工具条>> 地理配准，弹出“地理配准”工具条。

点击该工具条上的“地理配准（G）”，在显示的菜单中点击“自动校正”以取消其前的“√”第3步向ArcMap窗口添加需要配准的地图（连云港市旅游图.tif）点击ArcMap窗口中的添加数据按钮，浏览到“连云港市旅游图.tif”所在位置，点击“添加”，“连云港市旅游图.tif”将出现在ArcMap窗口中。

cos
伪方位投影
其 它 投 影 简 介
经纬线形状： 1.纬线为同心圆 圆弧； 2.中央经线为直 线，其它经线为对称 于中央直经线的曲线 。 因纬线相当于方 位投影，而经线又不 同于方位投影，故称 之。
伪方位投影经纬线图
伪圆柱投影
伪圆柱投影
纬线为平行直线，中央经线为直线， 其余的经线均为对称于中央经线的曲线
方法：假设将地球按比例缩小成一个透明的地球仪般的球 体，在球心、球面、或球外安置一个光源，将地球仪上的经纬 线、控制点、地物及地貌图形投影到球外的一个平面或可展曲 面上，即成为地图。
透视投影示意图
方位和圆柱投影
球心正轴方位投影的几何做图法
1）几何投影分类
根据几何面形状，分为： （1）方位投影：以平面 作为投影面 相 割
4、地图投影——投影概念
a b S c P’ 说明： P
●
C B A E ●
投影面P不一定是平面
点A与投影面P不必须是在S的两侧
● 在特殊情况下投影中心S点允许在 无穷远处
1.3、地图投影——实现的形象描述
投影原理：设想的地球是透明体，在球心有一 点光源S（投影中心），向四周辐射投影射线，通 过球表面（各点 A、B、C、D……）射到可展面（ 投影面）上，得到投影点a、b、c……，然后再将 投影面展开铺平，又将其比例尺缩小到可见程度 ，从而制成地图。
这种变形使得地理要素的几何特性受到破坏： 长度变形：地球仪上，纬线长度不等； 同一纬线上，经差相同，纬线长度相同； 同一经线上，纬差相同而经线长度不同； 所有经线长度相等。 面积变形：地球仪上，同一纬度带内， 经差相同的网格面积相等；同一经度带内， 纬度越高，面积越小。 角度变形：地球仪上，经线与纬线处处 呈直角相交。

实验二地图配准地图配准是地图数据采集的一个重要步骤，它是通过参考数据集（图层）对配准数据集（图层）进行空间位置纠正和变换的过程，是配准后地图数字化结果能够与其他现有数据进行叠加分析的关键。

本章首先简单介绍地图分幅、编号、地图投影、地图要素等基础知识，再以对扫描的地形图配准为实例，介绍SuperMap GIS 6R软件的配准的基本原理及操作方法。

通过本章的学习，使读者能够理解地图配准基本原理，掌握SuperMap GIS 6R进行地图配准的方法。

2.1 地图分幅与编号我国基本比例尺的地形图包括1：5000、1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万、1：100万共8种不同比例尺的图框。

基本比例尺地图以经纬线分幅制作，它们以1：100万地图为基础，按规定的经差和纬差采用逐次加密划分方法划分图幅。

这样不同比例尺的图幅将1：100万的图幅划分成若干行和列，使相邻比例尺地图的经纬差、行列数和图幅数成简单的倍数，如表3.1所示。

我国的1:100万地形图的分幅按照国际1:100万的地图分幅标准进行。

每幅1:100万地图包括的范围为纬差4°、经差6°。

从地球赤道起，向两极每纬度4°为一行，依次以拉丁字母A，B，C，…，V表示；从经度180°起，自西向东每经度6°为一列，依次以阿拉伯数字1，2，3，…，60表示。

每幅1：100万地图的编号由该图幅所在的行号（字符妈）2.2 地图投影地图配准是为了使得影像数据可以和GIS矢量数据集成在一起，而为影像数据指定一个参考坐标系的过程，因此在学习如何进行地图配准之前，本节有必要对我国常用的地图投影及SuperMap GIS 6R中坐标系类型、投影设置等内容进行介绍。

2.2.1 我国常用地图投影1、高斯—克吕格投影（1）基本概念如图3.1所示，假想有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并与某一条子午线（此子午线称为中央子午线或轴子午线）相切，椭圆柱的中心轴通过椭球体中心，然后用一定投影方法，将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面，如图3.2所示，此投影为高斯投影。

地图投影的分类
按投影变形性质分类
分为等角投影、等面积投影和任意投影。等角投影保持角度不变，但长度和面积会发生变化；等面积投影保持面 积不变，但角度和长度会发生变化；任意投影既可以保持角度不变，也可以保持面积不变，还可以保持特定方向 的比例关系。
按投影面分类
分为正射投影和斜射投影。正射投影是将地球表面垂直投影到平面上的方法，常用于制作世界地图；斜射投影则 是将地球表面倾斜投影到平面上的方法，常用于制作大范围地区的地图。
投影方法的改进与优化
优化现有投影方法
针对现有投影方法的不足，未来将进 一步对其进行改进和优化，提高其准 确性和实用性。
投影方法的标准化
为了便于各行业之间的交流与合作， 未来将推动地图投影方法的标准化， 制定统一的规范和标准。
投影在各领域的应用拓展
投影在导航领域的应用
随着智能交通和自动驾驶技术的发展，地图投影将在导航 领域发挥更加重要的作用，为车辆提供更加精准的定位和 路线规划服务。
投影在气象领域的应用
通过将地图投影与气象数据相结合，可以更加直观地展示 气象变化和预测结果，为气象研究和预报提供有力支持。
投影在应急救援领域的应用
在应急救援领域，地图投影可以为救援人员提供更加精准 的灾区地理信息和救援路线规划，提高救援效率和成功率 。
05 地图投影实例分析
中国地图投影实例
中国大比例尺地图投影实例
详细描述
圆锥投影常用于制作中纬度地区地图，因为它能够保持纬度 比例的真实性，使得南北方向的长度保持不变。常见的圆锥 投影包括等角圆锥投影和等距圆锥投影。
多面体投影
总结词
多面体投影是将地球表面分割成多个面 ，然后将各面分别投影到平面上的方法 。

测绘技术中的地图投影与配准方法解析地图是对地球表面的一种抽象表达，它通过将地球的三维实体投影到二维平面上，使得人们能够更方便地了解和使用地理信息。

然而，由于地球的曲面和地图的平面本质上是不一致的，因此地图投影和配准是测绘技术中的重要问题。

一、地图投影方法地图投影是将地球的球面表面投影到一个平面上，通常涉及到数学和几何的转换。

常见的地图投影方法包括圆柱投影、圆锥投影和平面投影。

1. 圆柱投影圆柱投影方法是将地球的曲面投影到一个切割开的圆柱面上，再将圆柱面展开为平面。

圆柱投影方法根据圆柱面的轴线和接触地球的圆面的位置可以分为等面积圆柱投影、等角圆柱投影和等距圆柱投影等。

不同的圆柱投影方法在保持某种性质的同时，会存在形变和失真的问题。

2. 圆锥投影圆锥投影方法是将地球的曲面投影到一个切割开的圆锥上，再将圆锥面展开为平面。

圆锥投影方法根据圆锥面的轴线和接触地球的圆面的位置可以分为等面积圆锥投影、等角圆锥投影和等距圆锥投影等。

圆锥投影方法在特定区域内能够保持比例和形状的性质，但会在其他地区产生形变和失真。

3. 平面投影平面投影方法是将地球的曲面投影到一个平面上。

由于地球是一个球体，所以无法将其整个投射到一个平面上，一般需要选择一个中心点和一个垂直于地球表面的平面作为投影面。

平面投影方法根据平面的位置和方向可以分为方位投影、兰伯托投影和墨卡托投影等。

平面投影方法能够在有限的区域内保持比例和形状的性质，但会在距离中心点越远的地区产生较大的形变和失真。

二、地图配准方法地图配准是将不同地图上的同一地点进行对应和拼接，以实现地图的整合和一致性。

地图配准方法主要包括控制点法、地理纠偏法和影像匹配法等。

1. 控制点法控制点法是通过标定已知位置的地物作为参考点，根据地物在不同地图上的位置进行对比和匹配。

通过测量和计算，确定不同地图之间的变换关系，从而实现地图的配准。

控制点法适用于有已知点位信息的地图，但对于缺乏明确地物标记的地图，需要使用其他方法辅助配准。

动态地图投影
随着实时数据处理技术的发展，动态地图投影将 成为未来的重要趋势，能够实时反映地理信息的 动态变化。
跨学科融合
地图投影将与计算机科学、物理学、数学等学科 进一步融合，推动地图投影技术的创新发展。
地图投影的挑战与机遇
数据处理和计算能力
01
随着地图投影的数据量不断增加，对数据处理和计算能力提出
02
地图投影在导航系统中的应用需 要考虑到地球的椭球形状和地球 的自转效应，以保证导航的准确 性和可靠性。
地图投影在城市规划中的应用
城市规划中需要使用地图投影来将地理坐标转换为城市平面坐标，以便进行城市 布局和规划设计。
城市规划中使用的地图投影需要考虑到城市规模、地形地貌和规划要求等因素， 以确保城市规划的科学性和合理性。
亚尔勃斯投影
总结词
等面积正圆锥投影
详细描述
亚尔勃斯投影是一种等面积正圆锥投影，它将地球视为一个正圆锥体，并沿经线 方向展开，保持面积不变。这种投影在制作世界地图时特别有用，因为它可以较 好地表现各大陆的面积比例。
兰勃特等面积投影
总结词
等面积方位投影
详细描述
兰勃特等面积投影是一种等面积方位投影，它将地球投影到一个椭球体上，并保持各方向上的面积相 等。这种投影在制作各种比例尺地图时非常有用，因为它可以较好地表现各区域的面积比例和相对位 置。
01
坐标系
介绍地理坐标系、投影坐标系等 概念，以及它们在地图投影中的 作用。
几何基础
02
03
坐标变换
阐述投影几何的基本原理，如平 行线、相似形等，以及它们在地 图投影中的应用。
介绍如何将地理坐标转换为投影 坐标，以及投影坐标与平面直角 坐标之间的关系。

地图制图中的投影变换与校正地图是人们认识和理解地球的重要工具，而要制作准确的地图就需要进行投影变换与校正的处理。

投影变换是将地球的曲面投影到平面上的过程，而校正则是通过修正投影变换中的误差，使得地图更贴近真实地球的形貌和尺度。

一、投影变换在地图制图中，由于地球是一个凹凸不平的曲面，无法直接用平面表示，因此需要进行投影变换。

投影变换的目的是将地球的表面投影到平面上，并保持地面上的角度、形状和面积等特性。

不同的投影方法会导致地图上的形状、大小和方向产生变化。

常见的投影方法有圆柱投影、圆锥投影和平面投影。

圆柱投影是将地球的表面投影在圆柱体上，再展开成平面图，适用于赤道附近的地区；圆锥投影是将地球的表面投影在圆锥体上，再展开成平面图，适用于高纬度地区；平面投影则是将地球的表面直接投影到平面上，适用于局部地区的制图。

不同的投影方法有不同的优势和局限性。

比如，圆柱投影能够保持地面上的角度和形状特性，但在极地地区会出现严重的形变；圆锥投影则能够较好地保持地球的形状和面积特性，但在赤道附近会有较大的形变；平面投影具有保持局部地区地面特性的优势，但在远离中心点的地方会产生较大的形变。

二、校正由于投影变换会导致地图上的形状、大小和方向等产生变化，因此需要进行校正，使地图更符合实际地球的形貌和尺度。

校正的方法主要有拓扑校正和尺度校正。

拓扑校正是指通过修正地图上的形状和角度，使之与现实地球的形貌一致。

拓扑校正主要包括平移、旋转和形变等操作。

平移是将地图上的点移动到正确的位置，以修正地图的位置偏差；旋转则是将地图旋转到正确的方向，以修正地图的旋转偏差；形变是通过缩放地图上的特定区域，使其更符合真实地球的形貌。

尺度校正是指通过修正地图上的比例尺，使之与实际地球的尺度一致。

尺度校正主要包括线性校正和面积校正。

线性校正是通过拉伸或压缩地图上的线段，使其长度与实际距离一致；面积校正则是通过拉伸或压缩地图上的面积，使其面积与实际区域一致。

实验三、栅格地图的镶嵌配准及投影定义一、实验目的1.掌握栅格数据校正方法，校正的原理。

2.掌握ArcGIS中的矢量数据基本格式，并掌握利用ArcCatalog建立和管理数据。

二、实验准备预备知识：矢量数据的录入方法有多种，包括数字化仪数字化、扫描矢量化、GPS数据录入、数字测图数据和其他的录入方式。

扫描矢量化由于成本相对低，精度相对可以，因此成为矢量数据获取的重要的方式。

但扫描得到的地形图和遥感影像。

由于一些原因，使扫描得到的地形图数据和遥感数据存在变形，必须加以纠正。

因此在矢量化前必须对扫描后的图像数据进行镶嵌配准。

三、实验内容及步骤步骤：第1步添加扫描的地形图及添加地理配准工具条●在ArcMap中，添数据GISDATA\曼滩.jpg，提示是否为“曼滩”建立影像金字塔，点击是。

●在菜单空白处点击鼠标右键，在弹出工具条选项中，勾选上“地理配准”工具，如图3-1。

图3-1勾选“地理配准”工具第2步设置地理配准图层，确定坐标系●地理配准工具条上将配准目标图层设置为“曼滩”。

●放大观察曼滩幅地形图，发现该图比例尺为1:5万，坐标系为北京54坐标系，高程系统为1956年黄海高程系。

第3步添加校正控制点和确定校正后的坐标●在地理配准工具条上的地理配准下来菜单中将“自动校正”选项勾去（图3-2）。

●点击地理配准工具条上的工具，在曼滩幅左上角公里格网处单击鼠标左键，然后再单击鼠标右键，弹出输入X和Y选项对话框（图3-3），输入相对的X和Y坐标（图3-4）。

同样方法在右上角等多处公里网交叉处输入校正控制点，至少添加7个控制点。

图3-2 勾去自动校正图3-3 输入X和Y右键菜单图3-4输入坐标对话框第4步设置校正方式和重采样（或接执行校正）●在地理配准工具条上点击查看链接表按钮，查看定好的控制点，如果某点误差较大可以删除，重新输入，若坐标输入错误可以在该点上点击修改（图3-5）●点击地理配准工具条下的地里配准变换中的二次多项式（图3-6），然后再打开连接表查看均方根误差大小（图3-7）。