空间数据的转换

空间数据的坐标变换空间数据坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，它们是空间数据处理的基本内容之一。

对于数字化地图数据，由于设备坐标系与用户确定的坐标系不一致，以及由于数字化原图图纸发生变形等原因，需要对数字化原图的数据进行坐标系转换和变形误差的消除。

有时，不同来源的地图还存在地图投影与地图比例尺的差异，因此，还需要进行地图投影的转换和地图比例尺的统一（图3一1）。

1.1几何纠正几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的改正。

现有的几种商业GIS软件一般都具有仿射变换、相似变换、二次变换等几何纠正功能。

仿射变换与相似变换相比较，前者是假设地图因变形而引起的实际比例尺在／和Y方向上都不相同，因此，具有图纸变形的纠正功能。

(X＝ao＋a,x＋a2Y、VI‘（3一2）’TlY＝b,＋b，x＋b2Y．Y,式（3一2）含有6个参数a。

、a，、a。

、b。

、b．、｝＼ｂＺ，要实现仿射变换，需要知道不在同一直I＼／／‘线上的3对控制点的数字化坐标及其理论ｌ入／《值，才能求得上述6个待定参数。

但在实际！叫应用中，通常利用4个以上的点来进行几何口匕一一一一一一匕‘一一一一一一今ｘ纠正。

下面按最小二乘法原理来求解待定参数：图3一2坐标变换原理设Qs、Q，表示转换坐标与理论坐标之差，则有f 0_＝X一（a-＋a，x＋a.,，）t ((，＝r一} Do＋。

,x＋b2Y）按照〔口几」＝min和「ｅ互」＝min的条件，可得到两组法方程：ra-n＋a，又x＋a,又，二又x、a-,.x十a, J x十a., }, x．v＝Lx．A (i＿4）Ｌ～、、．，．～、，．，．‘，＿灰，2＿又，＿。

v“ao山y十a,山x‘y＋a2山y＝山y’入和f bo n＋b, E x＋b2zy＝}Y（boLx＋b．Z; x`＋b2Zx·y＝Z x·Y（3一5）‘b,艺y＋b,名x"y＋b2艺厂二习Y- Y式中：n为控制点个数；二,y为控制点的数字化坐标；x、Y为控制点的理论坐标。

格式转换1．MAPGIS转换为MAPINFO首先整理数据属性结构，然后通过MAPGIS软件提供的数据转换接口导出MAPINFO的*.mif、*.mid 文件。

对于线型与符号导入后应参照MAPINFO的符号库、线型库进行替换。

因此对于MAPGIS格式的地形地貌要素还需要添加图层、颜色、大小、符号代码、线型代码等属性结构，以方便转入MAPINFO后进行符号、线型的替换。

同时MAPINFO中应有相应的投影与MAPGIS相对应。

打开MAPINFO程序，导入选中*.mid即可转成MAPINFO。

2．MAPINFO转入MAPGIS由于文件结构的不同，有时一个MAPINFO文件，转化MAPGIS后即有三个MAPGIS文件(即点、线、区)。

从MAPINFO转入MAPGIS时，先在MAPINFO表转出，转出格式选为*.mif，然后在MAPGIS数据转换模块中选择输入MAPINFO，另存工作区文件即可。

因为MAOINFO和MAPGIS的区域文件拓扑结构完全不同，所以MAPINFO转入MAPGIS文件的后期处理会相对复杂，弧段重叠、颜色、图案等参数需要进行大量修改和编辑工作。

解决弧段重叠问题可以在MAPGIS，先生成lab点将区文件的属性完整地保留下来，再进行拓扑查错，清除重叠弧段，重建拓扑结构，进行lab点合并，最后再根据属性赋参数，这样区文件便可完全符合MAPGIS格式的要求。

3.AUTOCAD与MAPGIS的转换从AutoCAD图件到MAPGIS图件转换时，点文件会在MAPGIS系统的文件属性信息中自动生成Ⅲ、高程值、DXF层名、DXF层m等属性字段，线文件会在属性信息中自动生成Ⅲ、长度、高程值、厚度、DXF层名、DXF层Ⅲ等属性字段。

而这些属性字段在MAPGIS中可根据需要修改。

转换步骤为：先将AutoCAD图件另存为DXF格式；然后在MAPGIS系统中装入DXF文件，在MAPGIS系统主菜单中选择文件转换一项，再选择装入DXF菜单；最后将装入的DXF文件输出为MPJ文件。

空间数据共享与交换技术现状1.空间数据格式及相互转换1.1现行主要数据格式空间数据主要可以分为两大类：GIS数据和CAD制图数据。

GIS数据的现行主要数据格式包括：（1）ArcGIS平台（美国ESRI公司）的SHP、Coverage、E00格式；（2）MapInfo平台（美国MapInfo公司）的MIF、Tab格式；（3）国产GIS平台MapGIS、SuperMap的内部支持数据格式；（4）中国的国家标准：空间数据交换格式（VCT）。

其中，只有Coverage格式文件包含空间拓扑关系，而SHP和MIF分别是ESRI公司和MapInfo公司的外部交换格式。

CAD制图数据的现行主要数据格式包括：（1）美国Autodesk公司的DWG、DXF格式；（2）美国Bentley公司Microstation平台DGN格式。

目前，美国ESRI公司的SHP、Coverage格式已经成为业界默认的数据格式标准。

1.2空间数据库引擎空间数据引擎技术提供了海量的、连续的空间数据组织方式，实现了真正的空间数据和属性数据一体化，可以存储于Oracle等多种数据库系统，实现GIS与数据库一体化集成。

目前，空间数据引擎的主要产品包括：（1）美国ESRI公司ArcSDE；（2）美国 Oracle公司的Oracle Spatial；（3）美国 Mapinfo公司的Mapinfo SpatialWare；（4）中国超图公司的SuperMap SDX。

1.3数据转换（1）国外软件平台之间基本能相互转换。

（2）国外软件与国内软件之间，只能由国内软件导入、导出国外软件所支持的数据格式，国外软件基本上不支持国内软件数据格式的导入导出。

（3）空间数据包括几何对象数据和空间拓扑数据两个层次。

支持空间拓扑的数据格式转到不支持空间拓扑的数据格式时，会丢失空间拓扑关系。

DWG、DXF、DGN等制图系统数据格式与GIS系统数据格式所参照的对象模式不一致，因而两者之间的相互转换中信息丢失严重，且自动化程度很低，需要大量人工干预。

空间数据结构的转换一、栅格结构与矢量结构相互转换的必要性矢量结构与栅格结构各有优缺点，前面已有论述，请复习前面所学的知识。

栅格结构分辨率低，输出的地图既不精确又不美观，但它空间分析功能强大，在对多边形的面积、周长与均值计算中方便有效；矢量结构精度高，能输出精确而美观的地图且存储量很小，是理想的图形表达形式，还能较好地反映拓扑关系，但空间分析功能太弱，在对多边形的面积、周长与均值计算中是不能与栅格结构相比的。

因此在采集数据时，采用矢量结构，而分析问题时，用栅格结构。

人们越来越认识到，不论栅格数据结构还是矢量数量结构都是描述空间数据的有效方法，但本身又都存在着一定的局限性。

为了根据需要，取其优点，研究两类数据结构的转换技术。

今天随着计算机的运算速度、存储能力与高分辨率显示功能的惊人发展和高性能图形输入、输出设备的问世，以及人们对认识栅格结构与矢量结构差别的深刻程度(两者的差异都是技术问题，而不是重要的概念差别)上的飞跃，使栅格结构与矢量结构的相互转换不仅在理论上能够实现，而且在实践上也已成为现实。

地理信息系统正在解决栅格结构与矢量结构存在的局限性的问题，研制更加优化的数据组织结构，矢量与栅格一体化数据结构在理论与实践上也基本成熟。

二、矢量向栅格转换矢量向栅格转换容易实现，现在已开发的各种转换软件，通过简单的处理就可以自动完成。

矢量结构向栅格结构转换又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编号，从而形成栅格数据阵列。

从点、线、面实体转化为栅格单元的过程称之为栅格化，栅格化的首要工作是选择单元的大小和形状，而后检测实体是否落在这些多边形上，记录属性等。

栅格化的过程是个生成二维阵列的过程，主要操作如下：⑴将点和线实体的角点的笛卡儿坐标转换到预定分辨率和已知位置值的矩阵中；⑵沿行或沿列利用单根扫描线或一组相连接的扫描线去测试线性要素与单元边界的交叉点，并记录有多少个栅格单元穿过交叉点；⑶对多边形，测试过角点后，剩下线段处理，这时只要利用二次扫描就可以知道何时到达多边形的边界，并记录其位置与属性值。

七参数空间直角坐标系坐标转换七参数空间直角坐标系坐标转换是一种用于坐标变换的方法，适用于不同坐标系统之间的几何空间数据转换。

该方法通过使用七个参数，将一个空间直角坐标系的坐标值转换为另一个空间直角坐标系的坐标值。

下面我将详细介绍七参数空间直角坐标系坐标转换的原理和步骤。

首先，我们需要了解各个参数的含义。

七参数包括三个平移参数(dx、dy、dz)，三个旋转参数(rx、ry、rz)，以及一个尺度参数(s)。

这些参数被用来描述两者之间的相对位移、旋转和尺度差异。

在进行坐标转换之前，我们需要确定参考坐标系和待转换坐标系之间的关系。

通常，一个参考点在两个坐标系之间进行观测，并且由以参考点为中心的变换可以表示为：X'=s(R*(X-T))其中，X'是待转换坐标系中的坐标，X是参考坐标系中的坐标，s是尺度因子，R是旋转矩阵，T是平移矩阵。

接下来，我们需要通过一组已知的点对来确定这七个参数的值。

通常情况下，我们至少需要三对已知点来确定平移参数和尺度参数；当需要考虑旋转参数时，通常需要更多的已知点对。

这些已知点对可以通过GNSS观测、GNSS/INS组合观测、摄影测量等手段来获取。

一旦我们确定了这七个参数的值，就可以使用它们来进行坐标转换了。

转换的步骤如下：1. 对于待转换的每一个坐标点(X, Y, Z)，将其减去参考点的坐标得到(dx, dy, dz)。

2. 根据旋转参数(rx, ry, rz)，计算旋转矩阵R。

3.计算变换矩阵R*(X-T)得到(X',Y',Z')。

4.使用尺度参数s来调整坐标(X',Y',Z')。

5. 将(X', Y', Z')加上平移参数(dx, dy, dz)得到最终的转换坐标。

需要注意的是，七参数空间直角坐标系转换是一种近似转换方法，它基于一些假设和简化，如刚体变换、平行投影等。

在实际应用中，可能会存在一定的误差。

空间数据在时间尺度上的转换方法一、引言空间数据是指在空间范围内收集到的各种地理、地形、气候等相关信息的数据。

在地理信息系统（GIS）中，空间数据的时间尺度也是非常重要的一个方面。

本文将介绍空间数据在时间尺度上的转换方法，以帮助读者更好地理解和利用空间数据。

二、空间数据的时间尺度空间数据的时间尺度指的是空间数据所涵盖的时间范围。

在GIS中，常用的时间尺度有年、季、月、周和日等。

不同时间尺度的空间数据可以提供不同的信息，因此在进行空间数据分析和应用时，需要根据实际需求对空间数据进行时间尺度的转换。

三、空间数据的时间尺度转换方法1. 空间数据的时间粒度转换时间粒度指的是时间间隔的大小。

在空间数据分析中，有时需要将数据从较粗的时间粒度转换为较细的时间粒度，或者将数据从较细的时间粒度转换为较粗的时间粒度。

常用的时间粒度转换方法有插值和聚合。

插值是指根据已有的时间点上的数据，通过数学方法推算出其他时间点上的数据。

常用的插值方法有线性插值、多项式插值和样条插值等。

插值可以将较粗的时间粒度转换为较细的时间粒度，以提供更详细的时间信息。

聚合是指将较细的时间粒度上的数据合并为较粗的时间粒度。

例如，将每小时的数据聚合为每天的数据。

聚合可以减少数据量，提高数据处理效率，并且在某些情况下可以降低数据的噪声。

2. 空间数据的时间序列分析时间序列分析是指对一系列按时间顺序排列的空间数据进行统计和分析的方法。

时间序列分析可以揭示数据的趋势、周期性和相关性等重要信息。

常用的时间序列分析方法有平滑、趋势分析、周期性分析和相关性分析等。

平滑是指通过去除数据中的噪声和非周期性成分，使数据更加平滑，以揭示数据的趋势。

常用的平滑方法有移动平均法和指数平滑法等。

趋势分析是指对数据的长期变化趋势进行分析和预测。

常用的趋势分析方法有线性回归分析、多项式拟合和指数拟合等。

周期性分析是指对数据中的周期性变化进行分析。

周期性分析可以帮助我们了解数据的周期性规律，以及预测未来的周期性变化。

格式转换1．MAPGIS转换为MAPINFO首先整理数据属性结构，然后通过MAPGIS软件提供的数据转换接口导出MAPINFO的*.mif、*.mid 文件。

对于线型与符号导入后应参照MAPINFO的符号库、线型库进行替换。

因此对于MAPGIS格式的地形地貌要素还需要添加图层、颜色、大小、符号代码、线型代码等属性结构，以方便转入MAPINFO后进行符号、线型的替换。

同时MAPINFO中应有相应的投影与MAPGIS相对应。

打开MAPINFO程序，导入选中*.mid即可转成MAPINFO。

2．MAPINFO转入MAPGIS由于文件结构的不同，有时一个MAPINFO文件，转化MAPGIS后即有三个MAPGIS文件(即点、线、区)。

从MAPINFO转入MAPGIS时，先在MAPINFO表转出，转出格式选为*.mif，然后在MAPGIS数据转换模块中选择输入MAPINFO，另存工作区文件即可。

因为MAOINFO和MAPGIS的区域文件拓扑结构完全不同，所以MAPINFO转入MAPGIS文件的后期处理会相对复杂，弧段重叠、颜色、图案等参数需要进行大量修改和编辑工作。

解决弧段重叠问题可以在MAPGIS，先生成lab点将区文件的属性完整地保留下来，再进行拓扑查错，清除重叠弧段，重建拓扑结构，进行lab点合并，最后再根据属性赋参数，这样区文件便可完全符合MAPGIS格式的要求。

3.AUTOCAD与MAPGIS的转换从AutoCAD图件到MAPGIS图件转换时，点文件会在MAPGIS系统的文件属性信息中自动生成Ⅲ、高程值、DXF层名、DXF层m等属性字段，线文件会在属性信息中自动生成Ⅲ、长度、高程值、厚度、DXF层名、DXF层Ⅲ等属性字段。

而这些属性字段在MAPGIS中可根据需要修改。

转换步骤为：先将AutoCAD图件另存为DXF格式；然后在MAPGIS系统中装入DXF文件，在MAPGIS系统主菜单中选择文件转换一项，再选择装入DXF菜单；最后将装入的DXF文件输出为MPJ文件。

测绘与空间地理信息GEO 胚477CS & SB47Z4厶 INFOR 胚4T7ON TECHNOLOGy第44卷第6期2021年6月Vol.44， No.6Jun. ， 2021河南国土资源空间数据CGCS2000转换实践周雪丽'，钱小龙'，王 磊'，黄 琰2（1.河南省地图院，河南郑州450008；2.河南测绘职业学院，河南郑州451464）摘要：针对河南省已有坐标系统、基础控制点成果分析，在国家卫星导航连续运行参考站框架下通过省卫星导航定位基准站建立、联测、数据转换实现全省坐标系统统一，并以国土资源空间数据为例，简要介绍2000国家大地坐标系数据转换。

关键词：2000国家大地坐标系；1980西安坐标系；1954年北京坐标系；地方坐标系；坐标系统转换中图分类号：P226*.3文献标识码：A 文章编号：1672-5867（ 2021） 06-0186-05CGCS2000 Conversion Practice of Henan Land andResources Spatial DataZHOU Xueli 1 , QIAN Xiaolong 1 , WANG Lei 1 , HUANG Yan 2(1・Map Institute of He'nan Province , Zhengzhou 450008, China ； 2・He'nan College of Surveying andMapping , Zhengzhou 451464, China )Abstract :This paper analyzes the existing coordinate system and basic control point results in He'nan Province , and have achieved theprovince's coordinate system unification through the establishment , joint measurement , data conversion of the provincial satellite navi ­gation positioning benchmark site under the framework of the national satellite navigation continuous operation reference station. Takingthe spatial data of land resources as an example, the paper introduces the data conversion of the CGCS2000.Key words : CGCS2000； Xi'an 1980； Beijing 1954 ； local coordinate system ； coordinate system conversion0 引 言以河南省已有大地基准数据为基础，特别是国家、地 方等级GPS 控制点，通过分析、联测、计算不同空间数据之间转换关系，完成全省18个省辖市、10个省直管县市、 148个县（市、区）地理空间数据由1980西安坐标系向 2000国家大地坐标系转换，实现全省地理信息空间数据 成果的坐标系统统一，促进2000国家大地坐标系在国土、 城建、规划、房产、农业、交通、水利、林业等部门的推广使用。