地理信息系统-空间数据的转换与处理.pdfVIP

第 4 章 空间数据的转换与处理 空间数据是 GIS 的一个重要组成部分。整个GIS 都是围绕空间数据的采集、加工、存 储、分析和表现展开的。原始数据往往由于在数据结构、数据组织、数据表达等方面与用 户自己的信息系统不一致而需要对原始数据进行转换与处理，如投影变换，不同数据格式 之间的相互转换，以及数据的裁切、拼接等处理。以上所述的各种数据转换与处理均可以 利用 ArcToolbox 中的工具实现。在ArcGIS9 中，ArcToolbox 嵌入到了 ArcMap 中。本章就 投影变换、数据格式转换、数据裁切、拼接等内容分别简单介绍。 4.1 投影变换 由于数据源的多样性，当数据与我们研究、分析问题的空间参考系统（坐标系统、投 影方式）不一致时，就需要对数据进行投影变换。同样，在对本身有投影信息的数据采集 完成时，为了保证数据的完整性和易交换性，要对数据定义投影。以下就地图投影及投影 变换的概念做简单介绍，之后分别讲述在 ArcGIS 中如何实现地图投影定义及变换。 空间数据与地球上的某个位置相对应。对空间数据进行定位，必须将其嵌入到一个空 间参照系中。因为 GIS 描述的是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐 标（经纬网）可以作为空间数据的参照系统。而地球是一个不规则的球体，为了能够将其 X C’ φ+dφ C 投影 D’ D φ B’ B A A’ λ λ+dλ Y O 图4.1 椭球体表面投影到平面的微分梯形 表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，就必须将球面的地理坐标系统变换成平面的投 1 影坐标系统（图 4.1 ）。因此，运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系， 使地球表面上由地理坐标确定的点，在平面上有一个与它相对应的点。地图投影的使用保 证了空间信息在地域上的联系和完整性。 当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的数字化数据转换为 所需要投影的坐标数据。投影转换的方法可以采用： 1. 正解变换: 通过建立一种投影变换为另一种投影的严密或近似的解析关系式，直接由 一种投影的数字化坐标 x 、y 变换到另一种投影的直角坐标 X 、Y 。 2. 反解变换: 即由一种投影的坐标反解出地理坐标(x、y→B 、L) ，然后再将地理坐标代 入另一种投影的坐标公式中(B 、L→X 、Y) ，从而实现由一种投影的坐标到另一种投 影坐标的变换(x、y→X 、Y) 。 3. 数值变换: 根据两种投影在变换区内的若干同名数字 化点，采用插值法，或有限差分法，最小二乘法、或有 限元法，或待定系数法等，从而实现由一种投影的坐标 到另一种投影坐标的变换。 目前，大多数 GIS 软件是采用正解变换法来完成不同投 影之间的转换，并直接在 GIS 软件中提供常见投影之间的转 换。 借助 ArcToolbox 中Projections and Transformations 工具集中的工具（图 4.2），可以实现对数据定义空间参照系 统、投影变换，以及对栅格数据进行多种转换，例如翻转 （Flip）、旋转（Rotate）和移动（Shift）等操作。 图4.2 投影变换工