底图配准与投影变换

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。

如何进行地理坐标转换和投影变换地理坐标转换和投影变换是地理信息系统 (Geographic Information System, GIS) 中非常重要的概念和技术。

它们在各种地图制作、地理空间分析和空间数据处理任务中起到了核心作用。

本文将介绍地理坐标转换和投影变换的基本原理和常用方法。

一、地理坐标转换1. 简介地理坐标转换是将一个地理位置点的坐标从一种坐标系统转换到另一种坐标系统的过程。

在地理信息系统中，常见的地理坐标系统有经纬度坐标系统 (WGS84)和投影坐标系统 (UTM) 等。

由于不同坐标系统间的坐标表示方式不同，因此需要进行坐标转换。

2. 原理地理坐标转换的原理是通过数学运算将坐标从一个坐标系统转换到另一个坐标系统。

这需要考虑坐标轴的旋转、尺度变换和坐标原点的平移等因素。

通常使用的方法有三参数法、七参数法和分区法等，根据不同的坐标系统和需求选择合适的方法。

3. 方法地理坐标转换的方法有多种，其中最常见的是使用地理坐标转换软件，如ArcGIS、QGIS等。

这些软件可以通过设置坐标系统和输入需转换的坐标来完成转换工作。

另外，也可以通过编程语言如Python中的库，如pyproj来实现地理坐标转换。

二、投影变换1. 简介投影变换是将地球表面的三维地理坐标转换为平面坐标的过程，也被称为地理坐标投影。

这是由于地球是一个三维椭球体，而平面地图是一个二维平面，因此需要将地球表面上的点投影到一个平面上。

2. 原理投影变换的原理是通过将地球椭球体投影到一个平面上，从而将三维地理坐标转换为二维平面坐标。

常见的投影方法有等距圆柱投影、等角圆锥投影和等面积投影等。

每种投影方法都有其特点和适用范围，根据需求选择合适的投影方法。

3. 方法投影变换的方法有多种，其中最常用的是使用地理信息系统软件进行投影变换，如ArcGIS、QGIS等。

这些软件提供了多种投影方法和参数设置，可以根据需求进行选择。

此外，也可以使用编程语言中的库，如Python中的proj4库进行投影变换。

地图投影分类与变换1.地图投影的分类投影的种类很多，分类方法不尽相同，通常采用的分类方法有两种：一是按变形的性质进行分类：二是按承影面不同（或正轴投影的经纬网形状）进行分类。

（1）按变形性质分类按地图投影的变形性质地图投影一般分为：等角投影、等（面）积投影和任意投影三种。

等角投影：没有角度变形的投影叫等角投影。

等角投影地图上两微分线段的夹角与地面上的相应两线段的夹角相等，能保持无限小图形的相似，但面积变化很大。

要求角度正确的投影常采用此类投影。

这类投影又叫正形投影。

等积投影：是一种保持面积大小不变的投影，这种投影使梯形的经纬线网变成正方形、矩形、四边形等形状，虽然角度和形状变形较大，但都保持投影面积与实地相等，在该类型投影上便于进行面积的比较和量算。

因此自然地图和经济地图常用此类投影。

任意投影：是指长度、面积和角度都存在变形的投影，但角度变形小于等积投影，面积变形小于等角投影。

要求面积、角度变形都较小的地图，常采用任意投影。

（2）按承影面不同分类按承影面不同，地图投影分为圆柱投影、圆锥投影和方位投影等（图1）。

图1 方位投影、圆锥投影和圆柱投影示意图①圆柱投影它是以圆柱作为投影面，将经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面切开展成平面。

根据圆柱轴与地轴的位置关系，可分为正轴、横轴和斜轴三种不同的圆柱投影，圆柱面与地球椭球体面可以相切，也可以相割（图2a）。

其中，广泛使用的是正轴、横轴切或割圆柱投影。

正轴圆柱投影中，经线表现为等间隔的平行直线（与经差相应），纬线为垂直于经线的另一组平行直线（图2b）。

图2 圆柱投影的类型及其投影图形②圆锥投影它以圆锥面作为投影面，将圆锥面与地球相切或相割，将其经纬线投影到圆锥面上，然后把圆锥面展开成平面而成。

这时圆锥面又有正位、横位及斜位几种不同位置的区别，制图中广泛采用正轴圆锥投影（图3）。

在正轴圆锥投影中，纬线为同心圆圆弧，经线为相交于一点的直线束，经线间的夹角与经差成正比。

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。

测绘技术中的图像配准与变换方法探索现代测绘技术的发展日新月异，其中图像配准与变换方法在地理信息系统（GIS）、遥感影像处理、数字地图制作等领域扮演着重要的角色。

图像配准与变换方法能够将不同时间、不同传感器获取的遥感图像进行匹配，从而有效地提取地物信息和进行地物变化分析。

本文将探索测绘技术中的图像配准与变换方法。

一、图像配准的意义和挑战图像配准是指将不同图像的同一地理位置对应起来，使其具有相同的几何特征和投影坐标。

在实际应用中，由于图像获取设备、观测条件和影像处理方法等的不同，导致遥感图像之间存在空间位置误差和不同形变，因此需要通过图像配准来纠正这些误差。

图像配准的意义在于获得准确一致的地理信息数据，为后续的地理分析工作提供可靠的基础。

图像配准的挑战主要体现在以下几个方面。

首先，不同遥感图像的空间分辨率、光谱特性和观测位置等存在差异，使得图像之间的对应关系不明确。

其次，地球表面存在地形起伏等因素，使得地物在遥感图像上表现出不同的形状和尺度，从而增加了配准的难度。

此外，由于遥感图像的采集具有时间上的差异，地物会随时间发生变化，进一步加大了图像配准的复杂性。

二、图像配准的基本原理图像配准的基本原理是通过寻找两幅图像之间的特征点，并建立它们之间的对应关系。

常见的特征点包括角点、线段、边缘等，这些特征点具有独特的几何形态和光谱特征，可用于图像配准。

在建立特征点之间的对应关系后，即可通过几何变换模型将一幅图像上的像素点转换到另一幅图像上的对应位置，从而实现图像的配准。

三、图像配准的方法和技术1. 基于特征提取的图像配准方法特征提取是图像配准过程中的核心环节，建立良好的特征点对应关系对于配准的准确性至关重要。

常用的特征提取方法包括尺度不变特征变换（SIFT）、加速稳健特征（SURF）和方向梯度直方图（HOG）等。

这些方法能够在不同尺度和方向上提取出具有独特性的特征描述子，为图像配准提供可靠的特征基础。

2. 基于几何变换模型的图像配准方法几何变换模型是图像配准中用于描述地图图像之间位置关系的数学模型。

测绘技术中如何进行地图投影的选择与变换地图投影是测绘技术中的一个重要环节，它将地球上的三维地理信息转换为二维地图，方便人们阅读和使用。

然而，由于地球是一个椭球体而非一个平面，所以对地球表面进行投影变换是不可避免的。

在实际应用中，选择合适的投影方式以及进行投影变换是至关重要的。

一、地图投影选择的基本原则地图投影选择的基本原则是根据使用需求和地理特征来确定。

首先，我们需要考虑使用地图的目的和应用范围。

例如，如果用于海洋航行，就需要选择能够保持航线真实性质的等角投影；如果用于地理信息系统分析，就需要选择能够保持面积和形状相对真实的等积投影。

其次，需要考虑地理特征，如纬度范围、地形复杂度等。

因为不同的投影方式会对这些特征产生不同的失真效果。

二、常用的地图投影方式1.等角投影：等角投影是保持角度真实性的投影方式，它保持了地球上任意两点之间的角度关系。

其中最常用的是墨卡托投影，它将地球投影为一个矩形图形。

墨卡托投影适用于大范围的地图制作，如全球地图或大洲地图。

2.等积投影：等积投影是保持面积相对真实的投影方式，即在二维平面上保持地球上任意区域的面积比例。

其中最常用的是兰勃托投影，它将地球投影为一个圆形图形。

兰勃托投影适用于地理分析和区域规划等应用。

3.等距投影：等距投影是保持距离真实性的投影方式，即在二维平面上保持地球上任意两点之间的距离比例。

其中最常用的是矩形方位投影，它将地球投影为一个矩形图形。

矩形方位投影适用于航空航天和军事测绘等应用。

三、地图投影变换的方法在选择了适合的地图投影方式之后，还需要进行地图投影变换，将地球表面上的三维坐标转换为平面上的二维坐标。

常见的变换方法有以下几种：1.正算法：正算法是由地球表面的球面坐标计算得到平面坐标的过程。

它是通过将地球表面上的经度和纬度转换为平面上的投影坐标来实现的。

2.反算法：反算法是由平面坐标反推地球表面坐标的过程。

它是通过将平面上的投影坐标反向转换为地球表面上的经度和纬度来实现的。