MAPGIS投影应用

专注地信 · 发表于 2012-2-3 19:55

mapgis投影应用

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关键词：地图投影，坐标系，TIC点，标准分幅。
前言：MAPGIS是国家科技部和建设部推广的国产GIS软件，是国内优秀GIS平台之一，目前在城市勘测单位使用越来越广泛，很多单位用它来做矢量化、数据编辑、入库的平台。但由于大部分城市勘测单位都是做1：500到1：2000的大比例尺地形图，对投影变换用的比较少，偶尔要用到地方坐标系和国家坐标系的转换，以及换带计算等就觉得非常困难，笔者经过大量的生产实践发现：巧用MAPGIS的投影变换不仅可以轻松解决各种坐标系之间的转换问题，还可以进行坐标展点及高斯坐标的正反算等，下面就对这些问题的参数设置、操作过程进行详细的说明。在具体说明之前，先对几个关键词的含义进行说明。地图投影即按某种数学规则将椭球球面上一点与地图平面上的一点相对应。地图投影的参数有椭球的长半径，短半径，扁率，第一偏心率，第二偏心率。数学规则有等角映射、等面积映射等。我国地图制图普遍采用的是高斯-克吕格（GAUSS-KRUGER）投影，它是一种等角横切椭圆柱投影，该投影以中央经线和赤道投影后为坐标轴，为控制长度变形，一般采取分带投影。我国1：2.5-1：50万的地形图均采用6度分带，1：1万及更大比例尺地形图采用3度分带。
MAPGIS的坐标系为数学坐标系，与投影平面直角坐标系中的X、Y坐标相反，即横坐标为X，纵坐标为Y，未经投影变化之前均为毫米表示。MAPGIS的用户坐标系是指由用户指定的相对二维坐标系，一般与实际地物定位无关；地理坐标系是以经纬度表示的，经度的起点在格林威治，向东为正，纬度自赤道起，向北为正，常用来坐标定位；投影平面直角坐标系是将地球球面投影到平面后所设定的坐标系。我们常说的1954年北京坐标系，1980年西安坐标系均为高斯投影的投影平面直角坐标系，只不过它们采用了不同的椭球参数；北京坐标系使用克拉索夫斯基椭球，西安坐标系采用IAG1975年推荐椭球。
TIC点为已知理论坐标的控制点，可以是三角点、导线点，也可以是方里网点，理论值可以是大地直角坐标，也可以是地理经纬度。TIC点输入后即存当前的文件中。(可以为点文件，也可以为线文件，在什么文件中采集的TlC点就保存在什么文件中。) 标准分幅是指按国家规定的相应比例尺的经差和纬差所形成的图幅，因而一幅标准分幅的基本比例尺的地形图如果输入了西南角的经纬度和带号则相应的东北角的经纬度和中央经线的值即是确定的，不需要再输入。在了解了上述关键词的含义后，下面分别对上述功能实现进行阐述。
1.换带计算以6度带换为3度带，西南角的经度为102°37′30″为例:
（1）根据西南角的经度分别计算此幅留在6度带和3度带的带号N6和N3。 N6=[西南角经度/6]+1=18；N3=[（西南角经度-1°30′）/3]+1=34； []为取整符号。
（2）启动MAPGIS投影变化功能，选择 P投影转换 B成批文件转换（2）设置“当前投影参数”，各参数设置如下：选项按图中所示，注意下面的各选项框前的“√”去掉。　
（3）设置“当前投影参数”，各参数设置如下：（3）设置“结果投影参数”如下：
（4）参数设置好后，点开始投影，投影后生成的文件仍保存在所选择的目录中，如果你不确定，可以在编辑功能中装入点、线文件查看一下坐标即知文件已经转为3度带的坐标了。 “文件投影”功能新生成的文件会将原文分母为这里有几点需要注意：进行投影转换的文件必须以米为单位（在编辑系统中装入点、线文件查看一下坐标的单位是否为米，投影变换系统中的单位显示是错的，即使坐标单位为米也会显示为毫米），如果坐标单位是毫米先要用投影变换将毫米变为米；坐标为全坐标，不能省略大数，Y坐标中不含带号；使用“批件覆盖，因此在变换之前需将原文件备份；凡使用以米为单位的投影平面直角坐标，比例尺1：10000。
2．高斯坐标正反算在工作中我们经常会遇到要将地理经纬度转为投影平面直角坐标或将投影平面直角坐标转为地理经纬度即高斯坐标正反算问题，我们可以用下面的办法解决。以地理坐标（102°37′30″，24°55′00″）化为北京54坐标为例：
（1）在投影功能中选择投影转换→单点投影。
（2）编辑转换前的参数，设置“原始投影参数”如下：
（3）设置转换后参数，编辑“结果投影参数”如下：
（4）在原始数据输入窗中输入要正算的经纬度，选择投影点 ,此时投影结果输出窗中就显示出该点的直角坐标值。如下图所示：对于坐标反算，重复上面的过程，将原始投影参数和结果投影参数互换一下即可。计算结果见下图：
3．北京54系与西安80系互相换算以地理坐标（102°37′30″，24°55′00″）的北京54系与西安80系坐标为例。
（1）西安80坐标北京54坐标选择投影转换单点投影，设置原始投影参数如下：坐标系类型：投影平面直角坐标椭球参数：2．西安80/1975 投影类型：5．高斯－克吕格比例尺分母：1 坐标单位：米投影带类型：6度带（根据图纸情况输6度带或3度带）投影带序号：18 设置结果投影参数如下：坐标系类型：投影平面直角坐标椭球参数：1．北京54 投影类型：5．高斯－克吕格比例尺分母：1 坐标单位：米投影带类型：6度带（根据图纸情况输6度带或3度带）投影带序号：18 在原始数据输入窗中输入要转换的西安80坐标，选择投影点，此时投影结果输出窗中就显示出该点的北京54坐标值。
（2）北京54坐标西安80坐标影参数和结果投影将上面的原始投参数互换一下即可。对于整幅图的转换，可以将图中的所有TIC点的北京54系、西安80系的坐标对算出米，将其中一个值作为TIC点的理论值进行投影或误差校正即可。
4．地方坐标系与北京54系、西安80系互相转换地方坐标系与北京54第、西安80系的转换有两种方式：一种是误差校正的方式，一种是投影方式。
(1)误差校正方式这种方式要用户用自己的程序将图形文件中的TIC点的北京54系坐标或西安80系的坐标计算出来，利用Mapgis误差校正功能，在采集TIC的实际值（此时为用户坐标）时将相应的北京54系坐标或西安80系的坐标作为理论值输入，进行误差校正变换即可。
(2)投影方式利用两套坐标系中公共点求坐标转换系数，用投影转换 S坐标系转换功能做为使转换精确，控制点一般选等级较高的点，低等级的点用来检验转换的正确性。
5．坐标展点在工作中我们常遇到要将一些坐标点展绘到图纸上，当然可以用坐标输入的办法在各种GIS软件或绘图软件中输入这些点，但对于批量的眯这样做既麻烦又易出错，这时可以用“用户投影”来做。先用文本编辑软件将每个点按点号（或点名），X坐标，Y坐标的形式输入到一个文本文件中。选择投影转换用户投影，打开相应的文本文件，指定X，Y在文本文件中的列及分隔符并预览数据提取结果。如果数据提取正确，指定属性字段（如点名，点号），选择生成点（可选一个控制点符号，如图根点），选择写到文件，这时就生成了一个点文件，进入编辑功能点编辑根据属性标注释，将点名或点号作为注释在子图符号旁边，这样就完成了展点。
小结：灵活应用Mapgis的功能是可以解决很多问题的，由于Mapgis的说明书写得不够详细，有的功能没有提到，有些功能可以综合起来完成某种应用，笔者将自己的经验总结出来，希望给Mapgis的用户一点启发。

参考文献：
1．《MAPGIS地理信息系统使用手册》
2．A.H.罗宾逊， R.D.塞尔著，李道义，刘耀珍译，《地图学原理》