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第二十二章投影变换、坐标校正1坐标系、地图投影地球表面事物的定位采用二大类坐标：（1）经纬度坐标，ArcGIS称地理坐标系（GeographicCoordinateSystem，GCS）。（2）二维笛卡尔平面坐标，ArcGIS称投影坐标系（ProjectedCoordinateSystem，PCS）。在实际工作中，经测量得到的空间信息在输入GIS数据库之前已经定好了坐标系。不同来源、不同坐标系的空间数据要在一起使用、相互参照时，就要作坐标转换，如果涉及不同的地图投影，要作投影变换。利用ArcGIS新建数据库时，软件提示用户，将要输入的数据采用什么坐标系（也称空间参照，SpatialReference），包括坐标系的名称、相关参数，然后输入、保存空间数据，在这期间，软件不对坐标作转换处理，输入前是什么坐标，就保存什么坐标。在某些情况下，可以忽略坐标系的具体名称或相关参数，由软件默认，可能对当前的应用没有影响，但是不同坐标系的数据之间不能相互参照使用。可能有三种情况需要转换或重新定义坐标系：（1）临时变换。多种来源、不同投影的数据要在一起参照使用，或为了某种特别的应用，可以临时变换坐标，工作结束后，要素在数据库、数据文件中的坐标恢复到原来的状态。这种临时变换的好处是一种数据可以适合多种用途，缺点是每次变换都要花费计算时间。（2）永久转换。空间要素的坐标按新的坐标系作转换处理，长期保存，反复使用，不再需要临时变换。这用转换的好处是反复使用中不需要转换，节省计算时间。缺点是相同的事物可能有多个坐标系，有冗余，修改、维护不方便。（3）修改坐标系的定义。用户建立数据库时，没有定义坐标系或原来的坐标系定错了，可以重新输入坐标系名称、相关参数。修改后，要素在数据库中的坐标并不发生变化，将来临时变换、永久转换时，按修改后的坐标系名称、相关参数起作用，对转换的结果产生实质性的影响。2投影变换启动ArcMap，打开/gis_ex09/ex24/ex24.mxd文档，进入dataframe1，可以看到World_grid图层显示的是一个覆盖全球范围的坐标网格。鼠标在图上移动时可以看到状态栏的坐标值，坐标单位是角度，网格的横坐标最大值是东经180º（180º00′00″E），最小值是西经180º（180º00′00″W），纵坐标最大值是北纬90º（90º00′00″N），纵坐标最小值是南纬90º（90º00′00″S），鼠标在地图窗口中移动时，可以看到下侧显示出经纬度坐标（图22-1）。23-1坐标系更改前后的区别双击World_grid层，在弹出的LayerProperties对话框中进入Source选项卡，可以看到坐标系统是GCS_WGS_1984（GCS表示GeographicCoordinateSystem），可以看到，GCS坐标系统到南北二极变形最大，南极点和北点在图上变成了和赤道平行、等长的两条线。关闭对话框，选择菜单View/DataFrameProperties，进入CoordinateSystem选项。当前的坐标系统显示为GCS_WGS_1984，准备定义一个新的坐标系统。点击按钮Clear，在下面的坐标选择框中选择Predefined/ProjectedCoordinateSystem/UTM/WGS1984/WGS1984UTMZone12N。点击按钮“应用”，图中的网格发生了变形，南极点和北极点交在一个点上，需要注意，World_grid数据源的坐标值并没有变化，仍然是GCS_WGS_1984，ArcMap只是临时（On-the-fly）改变了原始数据的坐标系，相当于前文讨论的第一种情况。3坐标转换（Transforn）ArcGIS有空间校正（SpatialAdjustment）功能，实现相同坐标系中要素坐标的校正，对矢量型的数据主要是三类：坐标转换（Transform），橡皮拉伸（RubberSheeting），接边（EdgeMatching）。在ArcMap中，用空间校正（SpatialAdjustmentToolbars）工具栏操作。图22-2空间校正（SpatialAdjustment）工具栏选用菜单View/Toolbars/SpatialAdjustment，添加空间校正工具条（见图22-2）。激活Dataframe3，其中有三个图层：Roadcenter（线）、Plan（多边形）、Design（线）。击点目录表（TOC）栏下方的Source标签，显示出各个图层的数据源。可以看到这三个图层的数据均在同一个Geodatabase的同一个要素集（Dataset）C1中，因此坐标参照系是相同的，但是具体的位置不一致。Roadcenter（线）和Plan（多边形）是已经完成的某地区规划道路中心线和规划地块，相互位置基本准确。Design（线）是别人完成的详细规划设计图，和前两者的位置有明显偏差，可以看出Design（线）需要移动、旋转才能和Roadcenter（线）、Plan（多边形）一致（见图22-3）。在Editor编辑工具条中，选择菜单Editor/StartEditing，进入编辑状态。图22-3Design图层需要坐标转换3．1选择校正的对象在SpatialAdjustment工具条中选择菜单SpatialAdjustment/SetAdjustData…，进入校正对象选择对话框：选择Allfeaturesintheselayers.RoadcenterPlan√Design勾选，Design层上的所有要素需要校正按OK键确认。3．2设定移位连接（DisplacementLink）在SpatialAdjustment工具条中选择新建移位连接（Newdisplacementlink）工具，用光标在屏幕上先用工具确定校正图层Design上需要校正的某一特征点，单击鼠标的左键确定，在Roadcenter层上或和Plan层上找到正确位置的对应点，单击鼠标的左键确定，这就绘出了一条移位连接线（DisplacementLink）。设置移位连接（DisplacementLink）时，尽可能使用捕捉模式。在Editor工具条中，选择菜单Editor/Snapping，选择不同的的捕捉方式（Edge,Vertex,End）。选用选择菜单Editor/Options，设置捕捉的距离。捕捉方式的具体使用，可参考关于数据编辑的章节。配合使用捕捉方式，至少应设3对移位连接，为了保证转换的精度，应多设几对，本练习建议设6对，而且都是在道路中心线的交叉点上（见图22-4）。图22-4设置移位连接（DisplacementLink）如果输入的移位连接的位置有差错，需要调整，选用SpatialAdjustment工具条中修改移位连接（ModifyLink）工具，选中需要调整的移位连接。用鼠标对准该连接线的端点，按住鼠标的左键不放，可以拖动该端点微调。用选择元素（SelectElements）工具，选中某个移位连接线，按键盘中的Del键，该移位连接线被删除。在SpatialAdjustment工具条中选择察看连接表工具（ViewLinkTable），连接表对话框弹出：可以用鼠标直接点击连接表中的坐标值，直接输入已知坐标值，以便于精确控制转换后的位置。3．3Transform的方式在SpatialAdjustment工具条中选择菜单SpatialAdjustment/AdjustmentMethods/Transform–affine，就IDXSourceYSourceXDestinationYDestinationResidualerror连接编号原来X值原来Y值转换后X值转换后Y值残差选用了仿射变换的校正方式。选择菜单SpatialAdjustment/PreviewWindow，会弹出校正预览窗口（AdjustmentPreviewWindow），可以预览校正后的变化。如果发现未能达到预期的效果，可以回到上一步，继续增设、调整移位连接。选用菜单SpatialAdjustment/Adjust，完成Transform转换，将Design层经旋转、移动等等变换，校正到预定的坐标位置上（图22-5）。图22-5经Transform处理，Design图层被校正选择Editor工具栏中菜单Editor/StopEditing，结束编辑状态。按系统的提示，保存校正的结果，完成坐标转换。4坐标拉伸（RubberSheeting）RubberSheeting俗称橡皮拉伸，和Transform不同，主要针对要素的不均匀变形。激活dataframe3。其中有两个图层：Roadplan（规划道路，线）、Pipeline（地下管线，线）。点击TOC（目录表）栏下方的Source标签，显示出各个图层的数据源。可以看到这两个图层的数据均是存放在同一个GeodatabaseData20中，同属一个要素集DatasetC2。Roadplan为某地区的规划道路线，而Pipeline从纸图扫描后矢量化得到设计的排水管网，两者不仅有定位偏差，而且因原始纸图加扫描处理，排水管网还有各个方向的不均匀变形（见图22-6），为此需要将Pipeline校正到和Roadplan一致的位置。在TOC中选择图层Pipeline，Editor编辑工具条中，选择菜单Editor/StartEditing，进入编辑状态（如果无法启用StartEditing，很可能是另一个FeatureClass正在编辑，先用StopEditing关闭）。4．1选择校正对象在Spatialadjustment工具条中选择菜单Spatialadjustment/SetAdjustData…，进入校正对象选择对话框，在其中：选择Allfeaturesintheselayers.Roadplan√Pipeline勾选，Pipeline层上的所有要素需要校正选OK键确认。4．2设定移位连接（DisplacementLink）在Spatialadjustment工具条中选择新建移位连接工具，用光标在屏幕上先用工具确定校正图层Pipeline上的某一特征点，单击鼠标的左键确定，然后在Roadplan层找到对应点，单击鼠标的左键后，就可以输入一条移位连接线（DisplacementLink）。和Transform方法一样，一般也需要配合使用捕捉方式，建立多对移位连接（如图22-6）。图22-6橡皮拉伸前，应有多个移位连接线同样也可使用SpatialAdjustment工具条中修改移位连接工具，调整已经输入的移位连接线。用鼠标对准需要调整的连接线端点，按住鼠标的左键不放，用拖动方式对端点的位置进行微调。用选择元素工具，选中一个移位连接，按下键盘中的Del键，就可以删去不需要的连接线。选择察看连接表工具，就会弹出连接表对话框，在其中察看已有的连接，或者直接输入或修改已知的坐标值，达到精确地输入坐标的目的。4．3选择校正方式在SpatialAdjustment工具条中选择菜单SpatialAdjustment/AdjustmentMethods/RubberSheet，确定采用橡皮拉伸（Rubbersheeting）的校正方式。选择菜单SpatialAdjustment/AdjustmentMethods/Options，进入校正特性对话框，选择General标签：AdjustmentRubbersheet下拉选择后，单击Options键，进入下一步设置Method○·NatureNeighbor○LinearRubbersheet的方式为NatureNeighbor按“确定”键完成Rubbersheet的方式设定，在校正特性对话框再选“确定”键，结束校正方式选择。可以选择菜单SpatialAdjustment/PreviewWindow，会弹出校正预览窗口（AdjustmentPreviewWindow），可以预览校正后的变化。如果发现未能达到预期的校正效果，可以回到上一步，继续增设、调整移位连接。选用菜单SpatialA