ArcGIS空间数据的转换与处理——投影变换

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需求不一致而要进行转换与处理。本节主要介绍 ArGIS 中数据的投影变换内容。

1.概述

由于数据源的多样性，当数据的空间参考系统 (坐标系统、投影方式) 与需求不一致时，就需要对数据进行投影变换。同样，在完成本身有投影信息的数据采集时为了保证数据的完整性和易交换性，要定义数据投影。
地球是一个不规则的球体，为了能够将其表面内容显示在平面上，就必须将球面地理坐标系统变换到平面投影坐标系统。因此，运用地图投影方法，建立地球表面上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连续性和完整性。
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当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影数据转换为所需投影的坐标数据。投影转换的方法可以采用正解变换、反解变换和数值变换三种方法。
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。
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坐标到另一种投影坐标的变换 (t、y→X、Y)。
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、有限差分法、最小二乘法、有限元法和待定系数法等，从而实现由一种投影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完成不同投影之间的转换，并支持常见投影之间的转换。

借助 ArcToolbox **【投影和变换】**工具集中的工具，可以实现定义及变换数据的空间参照系统，以及栅格数据的多种变换，如翻转(Flip)、旋转(Rotate)和移动 (Shift) 等操作。
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2.定义投影

定义投影，指按照地图信息源原有的投影方式，为数据添加投影信息。具体操作如下面六步。

①选择数据管理工具–投影和变换–定义投影，打开定义投影对话框；
②在输入数据集或要素类文本框中选择需要定义投影的数据；
③坐标系文本框显示为空白或Unknown，表明原始数据没有定义坐标系统。单击旁边的在这里插入图片描述图标，打开空间参考属性对话框，设置数据的投影参数。

④定义投影有三种方法:
第一，单击选择按钮，打开浏览坐标系对话，为数据选择坐标系统。其中坐标系统分为**地理坐标系统 (Gegraphic Coordinate Systems)、垂直坐标系统(Vertical Coordinate Systems) 和投影坐标系统 (Projected Coordinate Systems)**三种类型。地理坐标系统利用地球表面的经度表示，投影坐标系统利用数学换算将三位地球表面的经纬度坐标转换到二维平面上；垂直坐标系可以定义高度或深度值的原点。在定义坐标系统之前，要了解数据的来源，以便选择合适的坐标系统。

第二，当已知原始数据与某一数据的投影相同时，可单击在这里插入图片描述选择导入，浏览具有某坐标系统的数据，用该数据的投影信息来定义原始数据。

第三，单击新建–新建坐标系统。同样可以新建地理坐标系统和投影坐标系统。定义地理坐标系统包括定义或选择参考椭球体、测量单位和起算经线。定义坐标系统，需要选择投影类型、设置投影参数及测量单位等。因为投影坐标系统是以地理坐标系统为基础的，在定义投影坐标系统时，还需要选择或新建一个地理坐标系统，单击新建，打开新建地理坐标系对话，新建地坐标系统。
⑤定义投影后，单击完成，返回上一级对话框，在地理坐标系下的窗口中可浏览投影的详细信息。单击修改可修改已定义的投影，单击清除则清除原有投影，以便重新定义投影。
⑥单击确定，完成操作。
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3.投影变换

投影变换是将一种地图投影转换为另一种地图投影，主要包括投影类型、投影参数或椭球体等的改变。在 ArcToolbox 的数据管理工具里的投影和变换工具集中分为栅格和**矢量(要素类)**两种类型的投影变换，其中对栅格数据实施投影变换时，要进行重采样处理。

3.1栅格数据的投影变换

①选择数据管理工具–投影和变换–栅格–投影栅格工具，打开投影栅格对话框；
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②在输入栅格文本框中指定需进行投影变换的栅格数据，该栅格数据必须已经具有投影信息，若没有则在输入坐标系中指定数据的原始投影信息；
③在输出栅格数据集文本框键入输出的格数据的路径与名称；
④单击输出坐标系文本旁边的图标，打开空间参考属性对话框，定义输出数据的投影。
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⑤变换栅格数据的投影类型，需要重采样数据。重采样技术是可选项，用以选择栅格数据在新的投影类型下的重采样方式，默认状态是 NEAREST，即最邻近采样法。
⑥输出像元大小定义输出数据的栅格大小，默认状态下与原数据栅格大小相同，支持直接设定栅格大小；或通过选择某栅格数据来定义栅格大小，则输出数据的栅格大小与该数据相同。
(7)单击确定按钮，完成操作。