空间数据的转化与处理1——坐标系统+影像配准

一、坐标系统

1、基础概念

ArcGIS中坐标系有两种：地理空间坐标系与投影坐标系（平面直角坐标系）

地理空间坐标系统（Geographic coordinate system）:基于经纬度坐标描述地球上某一点所处的位置，也称球面坐标，如WGS1984，Xian1980,Beijing 1954.

投影坐标系统（Projection coordinate system）使用基于x,y值的坐标系统来描述地球上某个点的位置。这个坐标系是从地球的近似椭圆球投影得到的，它对应某个地理坐标系，也称平面直角坐标。如高斯-克吕格投影，兰伯特投影，墨卡托投影。

2、定义坐标系

下面两种方法都可以定义坐标系，注意矢量数据和栅格数据定义方法有差异。

1、ArcCatalog右键属性，矢量数据为修改对话框的xy坐标系，select是自己选择一个坐标系统，import是自己导入一个坐标系统。
栅格数据是在空间参考的编辑中设置。
2、ArcToolbox定义坐标：矢量数据为数据管理——>投影与转换——>要素——>投影；栅格数据为数据管理——>投影与转换——>栅格——>栅格投影；

二、影像配准

栅格数据通常是扫描纸质地图或采集航空及卫星照片获得；通过扫描获取的影像不包括定义其地理空间位置所需的信息。而航空及卫星照片所使用的坐标系统是相对与通用GIS平台软件的坐标系统是独立的。为了能够将这些影像数据与其它数据集成，以便进行分析，就必须对其处理：用户需要事先将这些数据校准（配准）到一个指定的地图坐标系。

1、地理配准

为使得影像数据可以和GIS矢量数据集成，而为影像数据指定一个参考坐标系的过程。

2、影像配准步骤

第一步：校准栅格数据；地理配准的基本过程是：在栅格图像中选取一定数据的控制点，将他们的坐标指定为矢量数据中对应点的坐标（在空间数据中，这些点的坐标是已知的，坐标系统为地图坐标系）

控制点的选择可以是经纬线网格的交点，公里网格的交点或者典型地物坐标，我们可以从 图中均匀的取几个点。如果我们知道这些点在我们矢量坐标系内坐标， 则直接输入控制点的坐标值，如果不知道它们的坐标，则可以采用间接方法获取——从矢量数据中选取。控制点的数目取决于 你打算使用哪一种数学方法来实现坐标转换. 但是，过多的控制点并不一定能够保证高精度的配准 。要尽可能使控制点均匀分布于整个栅格图像，而不是只在图像的某个较小区域 选择控制点。通常,先在图像的四个角选择4个控制点，然后在中间的位置有规律的选择一些控制点能得到较好的效果。

【操作】：地理配准——点击添加控制点——找个清晰的公里网交点——左键一下，右键一下输入你看到的公里网坐标，即可。
第二步：坐标变化，一旦选取足够的控制点，就可以将栅格数据变化（或转换）到地图坐标系统下。转换：是运用一种数学变化方法来重新确定栅格数据中每个像元的灰度值。
【操作】：地理配准——变换——可以一阶变化，二阶变化（看自己的控制点选择）

第三步：检查均方差（RMS）：在地理配准工具条最后面，像表格的那个标志。
坐标转化的准确程度可以通过比较某一点在地图中的实际坐标与根据变换公式得到的坐标来判断。这两个点之间的距离之差为残差，通过计算均方差获取控制点总误差，（下面5号点残差就有点大了，可以删除5号控制点，然后添加新的控制点）

第四步:设置数据框属性，视图——数据框属性——常规（将单位改为米）——坐标系统（选择投影坐标系，xian80,3度带，中央经线34，这个根据实际情况选择）
第五步：纠正栅格数据——重采样：在地理配准过程中，将基于地图坐标生成一个空的矩阵，矩阵中每个元素的值（表示颜色）将通过重采样重新计算。（我在这块出现了问题，正常情况下，那个格式是可以选择的，我这保存出现保存栅格失败。原因：不能直接放在数据库中，应该选择放在文件夹里）

三、小结

影像配准的主要步骤：校准栅格数据（选择控制点，输入坐标）——坐标变换（求解二元多项式n次方程，选择一阶、二阶变换）——检查均方差（计算控制点误差）——设置数据框属性（常规的单位，坐标系统）——重采样，校正（生成新的配准栅格）。

这节主要是空间数据的基础处理，坐标系一定要搞明白，至少一眼分辨什么是地理坐标系，投影坐标系；影像配准我理解的就是赋予扫描的图纸或航空像片坐标系统，以便进行下一步处理。下节主要是空间数据的裁剪、拼接等。加油，每一个学习人！小叶子送给大家。