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（Geographic Coordinate System，GCS）。
（2）二维笛卡尔平面坐标，ArcGIS 称投影坐标系（Projected Coordinate System，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，Spatial Reference），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。英语口语练习资料
2 投影变换
启动ArcMap，打开/gis_ex09/d 文档，进入data frame1，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）。
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23-1 坐标系更改前后的区别
双击World_grid 层，在弹出的Layer Properties 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Geographic Coordinate System），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 / Data Frame Properties，进入Coordinate System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 / Projected Coordinate System / UTM /WGS 1984 / WGS 1984 UTM Zone 12N。
possible的反义词点击按钮“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（Spatial Adjustment）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（Rubber Sheeting），接边（Edge Matching）。在ArcMap 中，用空间校正（SpatialAdjustment Toolbars）工具栏操作。
图22-2 空间校正（Spatial Adjustment）工具栏
选用菜单View / Toolbars / Spatial Adjustment，添加空间校正工具条（见图22-2）。激活Data frame3，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G
eodataba 的同一个要素集（Datat）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 / Start Editing，进入编辑状态。
图22-3 Design 图层需要坐标转换fsp
3．1 选择校正的对象
在Spatial Adjustment 工具条中选择菜单Spatial Adjustment / Set AdjustData…，进入校正对象选择对话框：
选择All features in the layers.
Roadcenter太平斧
Plan
√ 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（Displacement Link）
在Spatial Adjustment 工具条中选择新建移位连接（New displacement link）
工具out of the blue
，
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（Displacement Link）。
设置移位连接（Displacement Link）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）。
fhc
图22-4 设置移位连接（Displacement Link）
如果输入的移位连接的位置有差错，需要调整，选用Spatial Adjustment 工具条中修改移位连接（Modify Link
）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（Select Elements ）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Spatial Adjustment 工具条中选择察看连接表工具（View Link Table
），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。新人教版七年级上册
3．3 Transform 的方式
在Spatial Adjustment 工具条中选择菜单Spatial Adjustment / Adjustment Methods / Transform – affine，就
选用了仿射变换的校正方式。选择菜单Spatial Adjustment / Preview Window ，会弹出校正预览窗口（Adjustment Preview Window），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Spatial Adjustment / 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/ Stop Editing，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（Rubber Sheeting）
Rubber Sheeting 俗称橡皮拉伸，和Transform 不同，主要针对要素的不均匀变形。激活data frame3。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Geodataba Data20 中，同属一个要素集Datat C2。
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/ Start Editing，进入编辑状态（如果无法启用Start Editing，很可能是另一个Feature Class 正在编辑，先用Stop Editing 关闭）。
4．1 选择校正对象
mutualism
在Spatial adjustment 工具条中选择菜单Spatial adjustment / Set Adjust Data…，进入校正对象选择对话框，在其中：
选择All features in the layers.
Roadplan
√ Pipeline 勾选，Pipeline 层上的所有要素需要校正undercretary
选OK 键确认。
4．2 设定移位连接（Displacement Link）
在Spatial adjustment 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（Displacement Link）。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Spatial Adjustment 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Spatial Adjustment 工具条中选择菜单Spatial Adjustment / Adjustment Methods / Rubber Sheet，确定采用橡皮拉伸（Rubber sheeting）的校正方式。选择菜单Spatial Adjustment / Adjustment Methods / Options，进入校正特性对话框，选择General 标签：
Adjustment Rubbersheet 下拉选择后，单击Options 键，进入下一步设置
Method
○·Nature Neighbor ○Linear Rubbersheet 的方式为Nature Neighbor
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Spatial Adjustment / Preview Window，会弹出校正预览窗口（Adjustment Preview Window），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Spatial Adjustment / Adjust，完成橡皮拉伸（Rubber Sheeting），将Pipleline 层，经过各个不同方向的橡皮拉伸变换，校正到正确的坐标系中。
选择Editor 工具栏中菜单Editor/ Stop Editing，结束编辑状态。按系统的提示，保存校正的结果，完成橡皮拉伸（图22-7）。
