空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理

關(guān)于空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理問題為什么要進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理？為什么進(jìn)行投影？溫故而知新第2頁,共85頁，2024年2月25日，星期天1、地圖

地圖是按一定的法則，以二維形式在平面上表示地理空間中的要素信息的圖形或圖像，包括位置及其上的特征。地圖具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、符號(hào)系統(tǒng)、文字注記等由于地圖本身的尺寸與其描述的地理空間范圍之間是不同的，因此，通常說地圖具有某種比例尺。所謂地圖比例尺，指的是地圖上的距離與地面上相應(yīng)距離之比。比例尺分類

大比例尺：大于和等于1：10萬的地圖中比例尺：大于1：100萬和小于1：10萬的地圖小比例尺：1：100萬和更小比例的地圖1、地圖投影---理論基礎(chǔ)第3頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

地球橢面是曲面，但地圖是平面，因此需要用一定的數(shù)學(xué)方法把大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為某投影面上的平面直角坐標(biāo)系。GIS用各種平面坐標(biāo)系統(tǒng)去描繪地球，而每種平面坐標(biāo)均基于特殊的地圖投影。雖然由于地球表面形態(tài)發(fā)生了變化，但在一定的空間范圍內(nèi)卻提供了很好的近似，可以幫助人們對(duì)地理空間建立一個(gè)良好的視覺感，進(jìn)行各種量算以及進(jìn)一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。第4頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2、投影概念

投影指的是在兩個(gè)點(diǎn)集之間建立一一映射關(guān)系。因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)不規(guī)則的球體，將地球表面的地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的過程稱為地圖投影?？臻g信息系統(tǒng)不能僅依靠地理坐標(biāo)，必須要有平面坐標(biāo)，地圖投影對(duì)空間信息系統(tǒng)來說是不可缺少的。地圖投影的使用保證了空間信息從地理坐標(biāo)變換為平面坐標(biāo)后能夠保持在地域上的聯(lián)系和完整性。地圖投影之后的結(jié)果記錄是以地圖作為保存形式的。第5頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

投影原理：設(shè)想的地球是透明體，在球心有一點(diǎn)光源S（投影中心），向四周輻射投影射線，通過球表面（各點(diǎn)A、B、C、D……）射到可展面（投影面）上，得到投影點(diǎn)a、b、c……，然后再將投影面展開鋪平，又將其比例尺縮小到可見程度，從而制成地圖。2、地圖投影—投影原理第6頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3、地圖投影—地圖投影的變形

用地圖投影的方法將球面展開為平面，雖然可以保持地域上的聯(lián)系和完整性，但它們與球面上的經(jīng)緯度網(wǎng)線形狀并不一致。即投影后，地圖上的經(jīng)緯度網(wǎng)線發(fā)生了變形，同樣根據(jù)地理坐標(biāo)展繪在地圖上的各種要素，也必然隨著變形。第7頁,共85頁，2024年2月25日，星期天這種變形使得地理要素的幾何特性受到破壞：

長(zhǎng)度變形：地球儀上，緯線長(zhǎng)度不等；同一緯線上，經(jīng)差相同，緯線長(zhǎng)度相同；同一經(jīng)線上，緯差相同而經(jīng)線長(zhǎng)度不同；所有經(jīng)線長(zhǎng)度相等。面積變形：地球儀上，同一緯度帶內(nèi)，經(jīng)差相同的網(wǎng)格面積相等；同一經(jīng)度帶內(nèi)，緯度越高，面積越小。角度變形：地球儀上，經(jīng)線與緯線處處呈直角相交。3、地圖投影—地圖投影的變形第8頁,共85頁，2024年2月25日，星期天地圖投影的變形示意3、地圖投影—地圖投影的變形第9頁,共85頁，2024年2月25日，星期天按變形性質(zhì)分類：等角投影：角度變形為零。等積投影：面積變形為零。任意投影：長(zhǎng)度、角度和面積都存在變形。經(jīng)投影后地圖上所產(chǎn)生的長(zhǎng)度變形、角度變形和面積變形是相互聯(lián)系相互影響的：等積與等角互斥；任意投影不能等角和等積；等積投影角度變形大，等角投影面積變形大。4、地圖投影—地圖投影的分類第10頁,共85頁，2024年2月25日，星期天關(guān)于地圖投影的幾點(diǎn)結(jié)論：實(shí)現(xiàn)等角、等面積、等距離同時(shí)做到的投影不存在。投影方式有多種多樣，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)依據(jù)自己所處在的經(jīng)緯度、幅員大小以及圖件用途選擇投影方式。在大于1：10萬的大比例尺圖件中，各種投影帶來的誤差可以忽略。4、地圖投影—地圖投影的分類從投影面（可展曲面）類型劃分為：圓錐、圓柱、平面（方位投影）從投影面與地球位置關(guān)系劃分為：正軸、橫軸、斜軸，切、割第11頁,共85頁，2024年2月25日，星期天圓柱投影方位投影圓錐投影4、地圖投影—地圖投影的分類第12頁,共85頁，2024年2月25日，星期天正軸切圓錐投影正軸割圓錐投影橫軸切圓錐投影橫軸割圓錐投影橫軸切圓柱投影橫方位投影正軸割圓柱投影斜軸切圓柱投影斜軸切圓錐投影正軸切圓柱投影正方位投影斜方位投影第13頁,共85頁，2024年2月25日，星期天5、我國(guó)常用地圖投影在開始GIS建庫之前搞清所采用的地圖投影非常重要。原因：存在投影變形，或是形狀、面積、方向不同的投影有不同的變形某種投影決定了它適宜某種應(yīng)用。對(duì)我國(guó)來講，除1：1000000（及小于此比例尺）采用Lambert（正軸等角割圓錐）投影外，其余基本采用高斯-克呂格投影（橫軸等角切圓柱）比例尺表明了地圖數(shù)據(jù)的詳細(xì)（精確）程度，因此不同比例尺地圖往往需要采用不同的地圖投影方式。第14頁,共85頁，2024年2月25日，星期天5.1高斯—克呂格投影（Gauss-KrugerProjection）

高斯－克呂格投影是由高斯于19世紀(jì)20年代擬定，后經(jīng)克呂格補(bǔ)充而形成的一種地圖投影方式。屬于橫軸等角切圓柱投影。這種投影是將橢圓柱面套在地球橢球的外面，并與某一子午線相切（此子午線叫中央子午線或中央經(jīng)線），橢圓柱的中心軸通過地球橢球的中心，然后用等角條件將中央子午線東西兩側(cè)各一定經(jīng)差范圍內(nèi)的地區(qū)投影到柱面上，并將此柱面展成平面，即獲得高斯投影第15頁,共85頁，2024年2月25日，星期天橫軸圓柱投影

高斯—克呂格投影第16頁,共85頁，2024年2月25日，星期天xy高斯-克呂格投影原理圖第17頁,共85頁，2024年2月25日，星期天高斯投影特征：

中央經(jīng)線和赤道投影為互相垂直的直線，且為投影的對(duì)稱軸投影后無角度變形，即保角投影中央經(jīng)線無長(zhǎng)度變形同一條經(jīng)線上，緯度越低，變形越大，赤道處最大同一條緯線上，離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，變形越大；為了保證地圖的精度，采用分帶投影方法，即將投影范圍的東西界加以限制，使其變形不超過一定的限度，這樣把許多帶結(jié)合起來，可成為整個(gè)區(qū)域的投影在6°帶范圍內(nèi)，長(zhǎng)度變形線最大不超過0.14%

高斯—克呂格投影第18頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3度帶和6度帶從0度開始，自西向東每6度分為一個(gè)投影帶。從東經(jīng)1度30分開始，自西向東每3度分為一個(gè)投影帶。

高斯—克呂格投影----投影分帶第19頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

我國(guó)1:1萬至1:50萬的地形圖全部采用高斯－克呂格投影。1:2.5萬至1:50萬的地形圖，采用6°分帶方案，全球共分為60個(gè)投影帶；我國(guó)位于東經(jīng)72°到136°間，共含11個(gè)投影帶；1:1萬比例尺圖采用3°分帶方案，全球共120個(gè)帶。

分割條帶號(hào)規(guī)定：從0°子午線開始分6°經(jīng)度為一帶，東半球東經(jīng)3°、9°、15°…177°分別是1、2、3…30條6°帶的中央子午線，然后繼續(xù)自西向東旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)6°增加帶號(hào)1。

分割3°帶原則上與6°帶相同，只是從東經(jīng)1°30′（即1.5°E）起，每隔3°帶為1個(gè)投影帶。

高斯—克呂格投影----投影分帶第20頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

在高斯克呂格投影上，規(guī)定以中央經(jīng)線為X軸，赤道為Y軸，兩軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。

X坐標(biāo)值在赤道以北為正，以南為負(fù)；Y坐標(biāo)值在中央經(jīng)線以東為正，以西為負(fù)。我國(guó)在北半球，X坐標(biāo)皆為正值。Y坐標(biāo)在中央經(jīng)線以西為負(fù)值，運(yùn)用起來很不方便。為了避免Y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，通常將各帶的坐標(biāo)縱軸西移500公里，即將所有Y值都加500公里。

高斯—克呂格投影----投影分帶第21頁,共85頁，2024年2月25日，星期天5.2正軸割圓錐投影--（Lambert投影）

這種投影是將一圓錐面套在地球橢球外面，將地球表面上的要素投影到圓錐面上，然后將圓錐面沿某一母線（經(jīng)線）展開，即獲得Lambert投影。這種投影中，經(jīng)線為交于一點(diǎn)的直線束，緯線為同心圓圓弧，圓心即直線束的交點(diǎn)經(jīng)線呈輻射狀，為縱向直線，緯線近似于弧形，與經(jīng)線正交適用于1：100萬（包括1：100萬）以上地形圖第22頁,共85頁，2024年2月25日，星期天誤差情況：

圓錐與地球相交處為北緯25°與北緯47°，距離誤差隨地點(diǎn)緯度不同而不同，在成圖范圍內(nèi)北部最大達(dá)+4%，南部達(dá)3%，中部為-1.8%，面積變形相對(duì)誤差相比距離相對(duì)誤差要大一倍。

一幅圖可覆蓋大片中緯度地區(qū)，可整幅覆蓋我國(guó)境內(nèi)領(lǐng)土正軸割圓錐投影（Lambert投影）第23頁,共85頁，2024年2月25日，星期天6、地圖投影的選擇

地圖投影將直接影響地圖的精度和使用價(jià)值。通常地圖投影對(duì)中小比例尺地圖影響很大，對(duì)于大比例尺地圖，則影響很小。一般國(guó)家基本比例尺地形圖的地圖投影選擇是由國(guó)家測(cè)繪部門制訂，不允許隨便更改。地圖投影的選擇主要考慮以下因素：制圖區(qū)域的范圍、形狀和地理位置；地圖的用途、出版方式及其他要求等。第24頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

地圖投影的選擇一般遵循以下原則：

使制圖區(qū)域與投影平面上變形小的地方匹配；編制系列圖時(shí)，經(jīng)線與緯線正交較好；許多地圖對(duì)投影的要求，不僅是一個(gè)或一些專門特征，如等積和方位，其他一些投影特性如平行緯線、局部面積變形和直角坐標(biāo)，也很重要。第25頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

世界地圖的投影：保證全球整體變形不大，多圓錐投影，任意偽圓柱投影等。半球地圖的投影：東西半球有橫軸等面積（等角）方位投影；南北半球有正軸等面積（等角、等距離）方位投影。各大洲地圖的投影：各洲都選用了斜軸等面積方位投影，此外，亞洲和北美洲（彭納投影）、歐洲和大洋州（正軸等圓錐投影）、南美洲（桑遜投影）。我國(guó)各種地圖投影：全國(guó)地圖（各種投影，lambert投影居多）、分省區(qū)地圖（各種投影，高斯－克呂格投影最多）、大比例尺地形圖（高斯－克呂格投影）。地圖投影的選擇第26頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

地理信息系統(tǒng)的處理對(duì)象——空間信息需要有共同的地理坐標(biāo)和平面系統(tǒng)；對(duì)于不同來源的地理信息，需要統(tǒng)一在同一個(gè)地理定位框架內(nèi)。

6、地圖投影的選擇第27頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

地理信息系統(tǒng)中地圖投影配置的一般原則

所配置的投影系統(tǒng)應(yīng)與相應(yīng)比例尺的國(guó)家基本圖（基本比例尺地形圖、基本省區(qū)圖或國(guó)家大地圖集）投影系統(tǒng)一致；系統(tǒng)一般只考慮至多采用兩種投影系統(tǒng)，一種服務(wù)于大比例尺的數(shù)據(jù)處理與輸入輸出，另一種服務(wù)于中小比例尺；所用投影應(yīng)能與網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)相適應(yīng)，即所采用的網(wǎng)格系統(tǒng)(特別是一級(jí)網(wǎng)格)在投影帶中應(yīng)保持完整。6、地圖投影的選擇第28頁,共85頁，2024年2月25日，星期天7、地圖的分幅和編號(hào)

我國(guó)基本比例尺地形圖有1:1萬、1:2.5萬、1:5萬、1:10萬、1:20萬、1:50萬和1:100萬七種。大于等于1:10萬的稱為大比例尺地圖；1:10萬至1:100萬地稱為中比例尺地圖；小于1:100萬的稱為小比例尺地圖。由于一個(gè)國(guó)家范圍很大，因此不可能用一幅地圖來描述，因此地圖的分幅和編號(hào)就非常重要。目前，我國(guó)采用的地形圖分幅方案是以1:100萬地形圖為基準(zhǔn)的，按照相同的經(jīng)差和緯差定義其他更大比例尺地形圖的分幅。第29頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

1:100萬地形圖分幅：緯度在0°～60°之間，經(jīng)差6°，緯差4°

緯度在60°～76°之間，經(jīng)差12°，緯差4°

緯度在76°～80°之間，經(jīng)差24°，緯差4°

分幅是根據(jù)不同比例尺對(duì)每一分幅圖編號(hào)，每一分幅圖給一個(gè)固定的號(hào)碼，相互不能重復(fù)，以便確認(rèn)。分幅編號(hào)需要有一定的系統(tǒng)性，不能太任意。不同比例尺有不同的編號(hào)方法，請(qǐng)大家在課后參照參考書學(xué)習(xí)。7、地圖的分幅和編號(hào)第30頁,共85頁，2024年2月25日，星期天思考題

閱讀地圖投影方面的材料如果你拿到一幅數(shù)字地形圖，如何了解地圖是否已經(jīng)經(jīng)過投影？是否可以忽略投影方式？第31頁,共85頁，2024年2月25日，星期天

新：

在GIS中，空間數(shù)據(jù)是一個(gè)重要的部分。整個(gè)GIS都是圍繞空間數(shù)據(jù)的采集、加工、存儲(chǔ)、分析和表現(xiàn)展開的。而原始空間數(shù)據(jù)本身通常在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)表達(dá)上和用戶自己的信息系統(tǒng)不一致，就需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與處理，如投影變換，不同數(shù)據(jù)格式之間的相互轉(zhuǎn)換，以及數(shù)據(jù)的裁切、拼接等處理。以上所述的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理均可以利用ArcToolbox中的工具實(shí)現(xiàn)。第32頁,共85頁，2024年2月25日，星期天操作內(nèi)容投影變換數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理第33頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換

由于數(shù)據(jù)源的多樣性，當(dāng)數(shù)據(jù)與所研究、分析問題的空間參考系統(tǒng)（坐標(biāo)系統(tǒng)、投影方式）不一致時(shí)，就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換。同樣，在對(duì)本身有投影信息的數(shù)據(jù)采集完成時(shí)，為了保證數(shù)據(jù)的完整性和易交換性，要對(duì)數(shù)據(jù)定義投影。圖4.1投影變換工具第34頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換180°0’0’’160°0’0’’W140°0’0’’W120°0’0’’W100°0’0’’W80°0’0’’W40°0’0’’N30°0’0’’N20°0’0’’N10°0’0’’N0°0’0’’90°0’0’’80°0’0’’N70°0’0’’N60°0’0’’N50°0’0’’N圖4.2（a）地理坐標(biāo)系下的經(jīng)緯網(wǎng)第35頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換180°0’0’’160°0’0’’W140°0’0’’W120°0’0’’W100°0’0’’W80°0’0’’W80°0’0’’N70°0’0’’N60°0’0’’N50°0’0’’N40°0’0’’N30°0’0’’N20°0’0’’N圖4.2（b）投影坐標(biāo)系下的經(jīng)緯網(wǎng)第36頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換4.1.1定義投影定義投影（DefineProjection），指按照地圖信息源原有的投影方式，為數(shù)據(jù)添加投影信息。在ArcGIS中利用DataManagementTools工具箱,ProjectionsandTransformations工具集中的DefineProjection命令，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)定義投影。第37頁,共85頁，2024年2月25日，星期天圖4.4SpatialReference屬性對(duì)話框圖4.3DefineProjection對(duì)話框圖標(biāo)

單擊第38頁,共85頁，2024年2月25日，星期天定義投影第39頁,共85頁，2024年2月25日，星期天小節(jié)練習(xí)將文件夾中的中國(guó)和世界地圖進(jìn)行投影定義:使用select為中國(guó)地圖選擇一個(gè)投影。比如：北京54的某一個(gè)帶。使用import為世界地圖導(dǎo)入中國(guó)地圖的投影坐標(biāo)。使用new為中國(guó)地圖新建一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)（如下頁圖示）。參考理論文件：1

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3第40頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第41頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換4.1.2投影變換投影變換（Project）是將一種地圖投影轉(zhuǎn)換為另一種地圖投影，主要包括投影類型、投影參數(shù)或橢球體等的改變。在ArcToolbox的DataManagementTools工具箱,ProjectionsandTransformations工具集中分為柵格和要素類兩種類型的投影變換，其中對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換時(shí)，要進(jìn)行重采樣。第42頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換1.柵格（Raster）數(shù)據(jù)的投影變換：利用DataManagementTools工具箱,ProjectionsandTransformations中Raster工具集,ProjectRaster命令對(duì)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換。圖4.5ProjectRaster對(duì)話框第43頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換2.要素類（Feature）數(shù)據(jù)的投影變換：利用DataManagementTools工具箱,ProjectionsandTransformations中的Feature工具集,Project命令，對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換。圖4.6Project對(duì)話框第44頁,共85頁，2024年2月25日，星期天要素類的數(shù)據(jù)投影變換：和前面不同的是生成新的圖層投影變換—要素類以世界地圖為例試驗(yàn)第45頁,共85頁，2024年2月25日，星期天投影變換—柵格類柵格類的數(shù)據(jù)投影變換：關(guān)鍵是定義重采樣方式和輸出柵格的大小以土地利用地圖為例試驗(yàn)第46頁,共85頁，2024年2月25日，星期天柵格數(shù)據(jù)的重采樣?xùn)鸥駭?shù)據(jù)的重采樣主要基于三種方法：最鄰近采樣（NEAREST），雙線性ILINEAR）和三次卷積采樣（CUBIC）。（1）.最鄰近采樣：它用輸入柵格數(shù)據(jù)中最臨近柵格值作為輸出值。因此，在重采樣后的輸出柵格中的每個(gè)柵格值,都是輸入柵格數(shù)據(jù)中真實(shí)存在而未加任何改變的值。這種方法簡(jiǎn)單易用，計(jì)算量小，重采樣的速度最快。（2）.雙線性采樣：此重采樣法取待采樣點(diǎn)（x，y）點(diǎn)周圍四個(gè)鄰點(diǎn)，在y方向（或X方向）內(nèi)插兩次，再在x方向（或y方向）內(nèi)插一次，得到（x，y）點(diǎn)的柵格值。（3）.三次卷積采樣：這是進(jìn)一步提高內(nèi)插精度的一種方法。它的基本思想是增加鄰點(diǎn)來獲得最佳插值函數(shù)。取待計(jì)算點(diǎn)周圍相鄰的16個(gè)點(diǎn)，與雙線性采樣類似，可先在某一方向上內(nèi)插，如先在x方向上，每四個(gè)值依次內(nèi)插四次，再根據(jù)四次的計(jì)算結(jié)果在y方上內(nèi)插，最終得到內(nèi)插結(jié)果。第47頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換4.1.3數(shù)據(jù)變換數(shù)據(jù)變換是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如放大、縮小、翻轉(zhuǎn)、移動(dòng)、扭曲等幾何位置、形狀和方位的改變等的操作。對(duì)矢量數(shù)據(jù)的相應(yīng)操作在ArcMap中Editor工具條的若干工具實(shí)現(xiàn)（詳見第三章）。而柵格數(shù)據(jù)的相應(yīng)操作則集中于ArcToolbox的DataManagementTools工具箱ProjectionsandTransformations中的Raster工具集中，以下分別就柵格數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)（Flip）、鏡像（Mirror）、重設(shè)比例尺（Rescale）、旋轉(zhuǎn)（Rotate）、移動(dòng)（Shift）和扭曲（Warp）等分別介紹。第48頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換1.翻轉(zhuǎn)（Flip）：是指將柵格數(shù)據(jù)沿著通過數(shù)據(jù)中心點(diǎn)的水平軸線，將數(shù)據(jù)進(jìn)行上下翻轉(zhuǎn)。利用Flip命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。圖4.7Flip對(duì)話框翻轉(zhuǎn)圖4.8翻轉(zhuǎn)（Flip）的圖解表達(dá)第49頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換2.鏡像（Mirror）：是指將柵格數(shù)據(jù)沿著通過數(shù)據(jù)中心點(diǎn)的垂直軸線，將數(shù)據(jù)進(jìn)行左右翻轉(zhuǎn)。利用Mirror命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像。圖4.10鏡像（Mirror）的圖解表達(dá)鏡像圖4.9Mirror對(duì)話框第50頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換3.重設(shè)比例尺（Rescale）：是指將柵格數(shù)據(jù)按照指定比例分別沿X軸和Y軸放大或縮小。Rescale命令，對(duì)數(shù)據(jù)重設(shè)比例尺。重設(shè)比例尺圖4.12重設(shè)比例尺（Rescale）的圖解表達(dá)圖4.11Rescale對(duì)話框第51頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換4.旋轉(zhuǎn)（Rotate）：是指將柵格數(shù)據(jù)沿著指定的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)指定的角度。利用Rotate命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。圖4.13Rotate對(duì)話框

旋轉(zhuǎn)圖4.14旋轉(zhuǎn)（Rotate）的圖解表達(dá)第52頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換5.移動(dòng)（Shift）：是指將柵格數(shù)據(jù)分別沿X軸和Y軸移動(dòng)指定的距離。利用Shift命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行移動(dòng)。圖4.15Shift對(duì)話框移動(dòng)圖4.16移動(dòng)（Shift）的圖解表達(dá)第53頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.1投影變換6.扭曲（Warp）：是指將柵格數(shù)據(jù)通過輸入的控制點(diǎn)進(jìn)行多項(xiàng)式變換。利用Warp命令，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行扭曲變換。圖4.17Warp對(duì)話框

原數(shù)據(jù)一次多項(xiàng)式二次多項(xiàng)式三次多項(xiàng)式圖4.18扭曲（Warp）的圖解表達(dá)第54頁,共85頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)變換—針對(duì)柵格類翻轉(zhuǎn)，鏡像，重設(shè)比例尺，旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)，扭曲。以土地利用地圖為例試驗(yàn)第55頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

空間數(shù)據(jù)的來源有很多，如地圖、工程圖、規(guī)劃圖、照片、航空與遙感影像等，因此空間數(shù)據(jù)也有多種格式。根據(jù)應(yīng)用需要，對(duì)數(shù)據(jù)的格式要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)化又包括同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同組織形式間的轉(zhuǎn)換和不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)換。其中，不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)換主要包括矢量到柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和柵格到矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。圖4.19數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具第56頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

基于文件的空間數(shù)據(jù)類型包括對(duì)多種GIS數(shù)據(jù)格式的支持，如coverage，shapefile，grid，image和TIN。Geodatabase數(shù)據(jù)模型也可以在數(shù)據(jù)庫中管理同樣的空間數(shù)據(jù)類型?；谖募目臻g數(shù)據(jù)基于數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)CoveragesOracleShapefilesOraclewithSpatialGridsDB2withitsSpatialTypeTINsInformixwithitsSpatialTypeImages（各種格式的）SQLServerVectorProductFormat(VPF)filesPersonalGeodatabases（微軟的Access）CAD文件表（各種格式的）

表1ArcGIS中的數(shù)據(jù)類型第57頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換4.2.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要有柵格結(jié)構(gòu)和矢量結(jié)構(gòu)，這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是模擬地理信息的兩種不同的方法。在地理信息系統(tǒng)中柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)各具特點(diǎn)與適用性，為了在一個(gè)系統(tǒng)中可以兼容這兩種數(shù)據(jù)，以便有利于進(jìn)一步的分析處理，常常需要實(shí)現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。第58頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換1.柵格數(shù)據(jù)向矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換柵格向矢量轉(zhuǎn)換處理的目的，是為了將柵格數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，通過矢量繪圖裝置輸出，或者為了數(shù)據(jù)壓縮的需要，將大量的面狀柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為由少量數(shù)據(jù)表示的多邊形邊界，但是主要目的是為了能將自動(dòng)掃描儀獲取的柵格數(shù)據(jù)加入矢量形式的數(shù)據(jù)庫。由柵格數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換為3種不同的矢量數(shù)據(jù)，分為點(diǎn)狀、線狀和面狀的矢量數(shù)據(jù)。但轉(zhuǎn)換操作大同小異，例如利用ConversionTools工具箱，F(xiàn)romRaster工具集中的RastertoPolygon命令，可將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成面狀矢量數(shù)據(jù)。第59頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換圖4.21RastertoPolygon的圖解表達(dá)圖4.20RastertoPolygon對(duì)話框第60頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換2.矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

矢量數(shù)據(jù)直接用于多種數(shù)據(jù)的復(fù)合分析等處理將比較復(fù)雜，特別是不同數(shù)據(jù)要在位置上一一配準(zhǔn)，尋找交點(diǎn)并進(jìn)行分析。相比之下利用柵格數(shù)據(jù)模式進(jìn)行處理則容易得多。加之土地覆蓋和土地利用等數(shù)據(jù)常常從遙感圖像中獲得，這些數(shù)據(jù)都是柵格數(shù)據(jù)，因此矢量數(shù)據(jù)與它們的疊置復(fù)合分析更需要把其從矢量數(shù)據(jù)的形式轉(zhuǎn)變?yōu)闁鸥駭?shù)據(jù)的形式。利用ConversionTools工具箱，ToRaster工具集中的FeaturetoRaster命令，可將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)。第61頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換圖4.23FeaturetoRaster圖解表達(dá)圖4.22FeaturetoRaster對(duì)話框第62頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換4.2.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換1.CAD數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

CAD數(shù)據(jù)是一種常用的數(shù)據(jù)類型，例如大多數(shù)的工程圖、規(guī)劃圖都是CAD格式。ArcGIS中的要素類，Shapefile數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成CAD數(shù)據(jù)，CAD數(shù)據(jù)也可以轉(zhuǎn)換成要素類和地理數(shù)據(jù)庫。第63頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（1）數(shù)據(jù)輸出CAD格式：將要素類或者要素層轉(zhuǎn)換成CAD數(shù)據(jù)。可利用ConversionTools工具箱，ToCAD工具集中的ExporttoCAD命令。圖4.24ExporttoCAD對(duì)話框第64頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（2）CAD的輸入轉(zhuǎn)換：將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成要素類和數(shù)據(jù)表?？衫肅onversionTools工具箱，ToGeodatabase工具集中的ImporttoCAD命令。圖4.25ImporttoCAD對(duì)話框第65頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換2柵格數(shù)據(jù)與ASCII文件之間的轉(zhuǎn)換（1）柵格數(shù)據(jù)向ASCII文件的轉(zhuǎn)換利用ConversionTools工具箱，F(xiàn)romRaster工具集中的RastertoASCII命令，可實(shí)現(xiàn)由柵格數(shù)據(jù)向ASCII文件的轉(zhuǎn)換。圖4.26RastertoASCII對(duì)話框第66頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（2）ASCII文件向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換利用ConversionTools工具箱，ToRaster工具集，中的ASCIItoRaster命令，可實(shí)現(xiàn)由ASCII文件向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。圖4.27ASCIItoRaster對(duì)話框第67頁,共85頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換練習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換：矢量柵格數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：常用的cad格式轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出、mapinfo格式與arcgis格式的互轉(zhuǎn)….柵格數(shù)據(jù)間不同格式的轉(zhuǎn)換。第68頁,共85頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間轉(zhuǎn)換柵格轉(zhuǎn)矢量多邊形、點(diǎn)，線以高程分級(jí)地圖為例試驗(yàn)矢量轉(zhuǎn)柵格多邊形、點(diǎn)，線第69頁,共85頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)格式間轉(zhuǎn)換大部分時(shí)候數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存在數(shù)據(jù)屬性的丟失以世界地圖為例試驗(yàn)tocad以高程.txt文件為例試驗(yàn)toraster第70頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.3數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)裁切數(shù)據(jù)拼接數(shù)據(jù)提取都是從矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上分別講。第71頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.3數(shù)據(jù)處理

4.3.1數(shù)據(jù)裁切數(shù)據(jù)裁切是從整個(gè)空間數(shù)據(jù)中裁切出部分區(qū)域，以便獲取真正需要的數(shù)據(jù)作為研究區(qū)域，減少不必要數(shù)據(jù)參與運(yùn)算。

1矢量數(shù)據(jù)的裁切：可利用AnalysisTools工具箱，Extract工具集中的Clip命令

圖4.29Clip的圖解表達(dá)+圖4.28Clip對(duì)話框第72頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.3數(shù)據(jù)處理2柵格數(shù)據(jù)的裁切柵格數(shù)據(jù)的裁切有多種方法，例如用圓形、點(diǎn)、多邊形、矩形，以及用已存在的數(shù)據(jù)進(jìn)行裁切。其中最常用的方法是利用已存在的柵格或矢量數(shù)據(jù)裁切柵格數(shù)據(jù)?？衫肧patialAnalystTools工具箱，Extraction工具集中的ExtractbyMask命令。圖4.31ExtractbyMask的圖解表達(dá)圖4.30ExtractbyMask對(duì)話框第73頁,共85頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)裁切---矢量裁切后的輸出路徑以china-dalu數(shù)據(jù)裁切世界河流或者世