空间数据的转换
空间数据的转换和处置
图4.19 数据格式转换工具
4.2 数据格式转换
基于文件旳空间数据类型涉及对多种GIS数据格式 旳支持，如coverage，shapefile，grid，image和 TIN。Geodatabase数据模型也能够在数据库中管理 一样旳空间数据类型。
表1 ArcGIS 中旳数据类型
• 基于文件旳 • 基于数据库旳空
• 4.2.2 数据格式转换
1. CAD数据旳转换 CAD数据是一种常用旳数据类型，例如大多数
旳工程图、规划图都是CAD格式。ArcGIS中旳要 素类，Shapefile数据能够转换成CAD数据，CAD数 据也能够转换成要素类和地理数据库。
4.2 数据格式转换
（1）数据输出CAD格式：将要素类或者要素层转换成CAD数据。 可利用Conversion Tools工具箱，To CAD 工具集中旳Export to CAD命令。
4.1 投影变换
单击
图标
图4.3 Define Projection对话框 图4.4 Spatial Reference属性对话框
4.1 投影变换
4.1.2 投影变换
投影变换（Project）是将一种地图投影转换为另 一种地图投影，主要涉及投影类型、投影参数或椭球 体 等 旳 变 化 。 在 ArcToolbox 旳 Data Management Tools工具箱,Projections and Transformations工具 集中分为栅格和要素类两种类型旳投影变换，其中对 栅格数据进行投影变换时，要进行重采样。
空间数据
间数据
Coverages Shapefiles Grids TINs
• Images（多 种格式旳）
Oracle Oracle with Spatial DB2 with its Spatial Type Informix with its Spatial Type SQL Server
GIS空间数据处理与分析
栅格单元(i,j)四角点坐标的计算:
X(i1,i2)=(j-1)*DX和J*DX Y(i1,i2)=(i-1)*DY和i*DY I,j:栅格单元行列值; DX,DY:栅格单元边长
⑴:识别内边界,并将内边界端点坐标置零. 判别方法: 判断与栅格单元某条边相邻的另一栅 格单元的值,若值小于零,则该边为内边界. 内边界端点坐标置零: 边界起点和终点坐标置零.
分区数据的方法就称为空间数据的内插。
第五节 空间数据的内插方法
1、点的内插：研究具有连续变化特征现象 的数值内插方法。
步骤： 数据取样；数据处内插；数据记录
第五节 空间数据的内插方法
2、区域的内插
研究根据一组分区的已知数据来推求
同一地区另一组分区未知数据的内插方法。
区域内插方法：
2.1 叠合法：认为源和目标区的数据是均匀 分布的，首先确定两者面积的交集，然后 计算出目标区各个分区的内插值。
1、遥感与GIS数据的融合：
遥感技术的优势 融合必要性 GIS技术的优势 遥感图像与图形的融合 融合方法： 遥感数据与DEM的融合 遥感数据与地图扫描图像的融合第三节 多源 Nhomakorabea间数据的融合
2、不同格式数据的融合
不同格式数据的融合方法主要有：
2.1基于转换器的数据融合：
一种软件的数据格式输出为交换格式，然后用于另
P3
P
0
x
判断点是否在多边形内，从该点向左引水平扫描线，计算此 线段与区域边界相交的次数，若为奇数，该点在多边形内；若为 偶数，在多边形外。利用此原理，直接做一系列水平扫描线，求 出扫描线和区域边界的交点，对每个扫描线交点按X值的大小进 行排序，其两相邻坐标点之间的射线在区域内。
第二节
空间数据的坐标变换
空间数据的坐标变换空间数据坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，它们是空间数据处理的基本内容之一。
对于数字化地图数据，由于设备坐标系与用户确定的坐标系不一致，以及由于数字化原图图纸发生变形等原因，需要对数字化原图的数据进行坐标系转换和变形误差的消除。
有时，不同来源的地图还存在地图投影与地图比例尺的差异，因此，还需要进行地图投影的转换和地图比例尺的统一（图3一1）。
1.1几何纠正几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的改正。
现有的几种商业GIS软件一般都具有仿射变换、相似变换、二次变换等几何纠正功能。
仿射变换与相似变换相比较，前者是假设地图因变形而引起的实际比例尺在／和Y方向上都不相同，因此，具有图纸变形的纠正功能。
(X＝ao＋a,x＋a2Y、VI‘（3一2）’TlY＝b,＋b，x＋b2Y．Y,式（3一2）含有6个参数a。
、a，、a。
、b。
、b．、｝＼ｂＺ，要实现仿射变换，需要知道不在同一直I＼／／‘线上的3对控制点的数字化坐标及其理论ｌ入／《值，才能求得上述6个待定参数。
但在实际！叫应用中，通常利用4个以上的点来进行几何口匕一一一一一一匕‘一一一一一一今ｘ纠正。
下面按最小二乘法原理来求解待定参数：图3一2坐标变换原理设Qs、Q，表示转换坐标与理论坐标之差，则有f 0_＝X一（a-＋a，x＋a.,，）t ((，＝r一} Do＋。
,x＋b2Y）按照〔口几」＝min和「ｅ互」＝min的条件，可得到两组法方程：ra-n＋a，又x＋a,又，二又x、a-,.x十a, J x十a., }, x．v＝Lx．A (i＿4）Ｌ～、、．，．～、，．，．‘，＿灰，2＿又，＿。
v“ao山y十a,山x‘y＋a2山y＝山y’入和f bo n＋b, E x＋b2zy＝}Y（boLx＋b．Z; x`＋b2Zx·y＝Z x·Y（3一5）‘b,艺y＋b,名x"y＋b2艺厂二习Y- Y式中：n为控制点个数；二,y为控制点的数字化坐标；x、Y为控制点的理论坐标。
空间数据格式转换方法
格式转换1．MAPGIS转换为MAPINFO首先整理数据属性结构，然后通过MAPGIS软件提供的数据转换接口导出MAPINFO的*.mif、*.mid 文件。
对于线型与符号导入后应参照MAPINFO的符号库、线型库进行替换。
因此对于MAPGIS格式的地形地貌要素还需要添加图层、颜色、大小、符号代码、线型代码等属性结构，以方便转入MAPINFO后进行符号、线型的替换。
同时MAPINFO中应有相应的投影与MAPGIS相对应。
打开MAPINFO程序，导入选中*.mid即可转成MAPINFO。
2．MAPINFO转入MAPGIS由于文件结构的不同，有时一个MAPINFO文件，转化MAPGIS后即有三个MAPGIS文件(即点、线、区)。
从MAPINFO转入MAPGIS时，先在MAPINFO表转出，转出格式选为*.mif，然后在MAPGIS数据转换模块中选择输入MAPINFO，另存工作区文件即可。
因为MAOINFO和MAPGIS的区域文件拓扑结构完全不同，所以MAPINFO转入MAPGIS文件的后期处理会相对复杂，弧段重叠、颜色、图案等参数需要进行大量修改和编辑工作。
解决弧段重叠问题可以在MAPGIS，先生成lab点将区文件的属性完整地保留下来，再进行拓扑查错，清除重叠弧段，重建拓扑结构，进行lab点合并，最后再根据属性赋参数，这样区文件便可完全符合MAPGIS格式的要求。
3.AUTOCAD与MAPGIS的转换从AutoCAD图件到MAPGIS图件转换时，点文件会在MAPGIS系统的文件属性信息中自动生成Ⅲ、高程值、DXF层名、DXF层m等属性字段，线文件会在属性信息中自动生成Ⅲ、长度、高程值、厚度、DXF层名、DXF层Ⅲ等属性字段。
而这些属性字段在MAPGIS中可根据需要修改。
转换步骤为：先将AutoCAD图件另存为DXF格式；然后在MAPGIS系统中装入DXF文件，在MAPGIS系统主菜单中选择文件转换一项，再选择装入DXF菜单；最后将装入的DXF文件输出为MPJ文件。
空间数据共享与交换技术现状
空间数据共享与交换技术现状1.空间数据格式及相互转换1.1现行主要数据格式空间数据主要可以分为两大类：GIS数据和CAD制图数据。
GIS数据的现行主要数据格式包括：（1）ArcGIS平台（美国ESRI公司）的SHP、Coverage、E00格式；（2）MapInfo平台（美国MapInfo公司）的MIF、Tab格式；（3）国产GIS平台MapGIS、SuperMap的内部支持数据格式；（4）中国的国家标准：空间数据交换格式（VCT）。
其中，只有Coverage格式文件包含空间拓扑关系，而SHP和MIF分别是ESRI公司和MapInfo公司的外部交换格式。
CAD制图数据的现行主要数据格式包括：（1）美国Autodesk公司的DWG、DXF格式；（2）美国Bentley公司Microstation平台DGN格式。
目前，美国ESRI公司的SHP、Coverage格式已经成为业界默认的数据格式标准。
1.2空间数据库引擎空间数据引擎技术提供了海量的、连续的空间数据组织方式，实现了真正的空间数据和属性数据一体化，可以存储于Oracle等多种数据库系统，实现GIS与数据库一体化集成。
目前，空间数据引擎的主要产品包括：（1）美国ESRI公司ArcSDE；（2）美国 Oracle公司的Oracle Spatial；（3）美国 Mapinfo公司的Mapinfo SpatialWare；（4）中国超图公司的SuperMap SDX。
1.3数据转换（1）国外软件平台之间基本能相互转换。
（2）国外软件与国内软件之间，只能由国内软件导入、导出国外软件所支持的数据格式，国外软件基本上不支持国内软件数据格式的导入导出。
（3）空间数据包括几何对象数据和空间拓扑数据两个层次。
支持空间拓扑的数据格式转到不支持空间拓扑的数据格式时，会丢失空间拓扑关系。
DWG、DXF、DGN等制图系统数据格式与GIS系统数据格式所参照的对象模式不一致，因而两者之间的相互转换中信息丢失严重，且自动化程度很低，需要大量人工干预。
空间数据结构的转换
空间数据结构的转换一、栅格结构与矢量结构相互转换的必要性矢量结构与栅格结构各有优缺点，前面已有论述，请复习前面所学的知识。
栅格结构分辨率低，输出的地图既不精确又不美观，但它空间分析功能强大，在对多边形的面积、周长与均值计算中方便有效；矢量结构精度高，能输出精确而美观的地图且存储量很小，是理想的图形表达形式，还能较好地反映拓扑关系，但空间分析功能太弱，在对多边形的面积、周长与均值计算中是不能与栅格结构相比的。
因此在采集数据时，采用矢量结构，而分析问题时，用栅格结构。
人们越来越认识到，不论栅格数据结构还是矢量数量结构都是描述空间数据的有效方法，但本身又都存在着一定的局限性。
为了根据需要，取其优点，研究两类数据结构的转换技术。
今天随着计算机的运算速度、存储能力与高分辨率显示功能的惊人发展和高性能图形输入、输出设备的问世，以及人们对认识栅格结构与矢量结构差别的深刻程度(两者的差异都是技术问题，而不是重要的概念差别)上的飞跃，使栅格结构与矢量结构的相互转换不仅在理论上能够实现，而且在实践上也已成为现实。
地理信息系统正在解决栅格结构与矢量结构存在的局限性的问题，研制更加优化的数据组织结构，矢量与栅格一体化数据结构在理论与实践上也基本成熟。
二、矢量向栅格转换矢量向栅格转换容易实现，现在已开发的各种转换软件，通过简单的处理就可以自动完成。
矢量结构向栅格结构转换又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编号，从而形成栅格数据阵列。
从点、线、面实体转化为栅格单元的过程称之为栅格化，栅格化的首要工作是选择单元的大小和形状，而后检测实体是否落在这些多边形上，记录属性等。
栅格化的过程是个生成二维阵列的过程，主要操作如下：⑴将点和线实体的角点的笛卡儿坐标转换到预定分辨率和已知位置值的矩阵中；⑵沿行或沿列利用单根扫描线或一组相连接的扫描线去测试线性要素与单元边界的交叉点，并记录有多少个栅格单元穿过交叉点；⑶对多边形，测试过角点后，剩下线段处理，这时只要利用二次扫描就可以知道何时到达多边形的边界，并记录其位置与属性值。
七参数空间直角坐标系坐标转换
七参数空间直角坐标系坐标转换七参数空间直角坐标系坐标转换是一种用于坐标变换的方法，适用于不同坐标系统之间的几何空间数据转换。
该方法通过使用七个参数，将一个空间直角坐标系的坐标值转换为另一个空间直角坐标系的坐标值。
下面我将详细介绍七参数空间直角坐标系坐标转换的原理和步骤。
首先，我们需要了解各个参数的含义。
七参数包括三个平移参数(dx、dy、dz)，三个旋转参数(rx、ry、rz)，以及一个尺度参数(s)。
这些参数被用来描述两者之间的相对位移、旋转和尺度差异。
在进行坐标转换之前，我们需要确定参考坐标系和待转换坐标系之间的关系。
通常，一个参考点在两个坐标系之间进行观测，并且由以参考点为中心的变换可以表示为：X'=s(R*(X-T))其中，X'是待转换坐标系中的坐标，X是参考坐标系中的坐标，s是尺度因子，R是旋转矩阵，T是平移矩阵。
接下来，我们需要通过一组已知的点对来确定这七个参数的值。
通常情况下，我们至少需要三对已知点来确定平移参数和尺度参数；当需要考虑旋转参数时，通常需要更多的已知点对。
这些已知点对可以通过GNSS观测、GNSS/INS组合观测、摄影测量等手段来获取。
一旦我们确定了这七个参数的值，就可以使用它们来进行坐标转换了。
转换的步骤如下：1. 对于待转换的每一个坐标点(X, Y, Z)，将其减去参考点的坐标得到(dx, dy, dz)。
2. 根据旋转参数(rx, ry, rz)，计算旋转矩阵R。
3.计算变换矩阵R*(X-T)得到(X',Y',Z')。
4.使用尺度参数s来调整坐标(X',Y',Z')。
5. 将(X', Y', Z')加上平移参数(dx, dy, dz)得到最终的转换坐标。
需要注意的是，七参数空间直角坐标系转换是一种近似转换方法，它基于一些假设和简化，如刚体变换、平行投影等。
在实际应用中，可能会存在一定的误差。
空间数据坐标转换方案
求得pointZ 即为△X
此方法实质是散点拟合法，核心在于利用不规 则三角网的特性，用插值求解算法得出各三角 形中包含要素的特征值。
§ 七参数转换方法
七参数是两空间直角坐标系之间的转换参 数，包括3个平移参数，3个旋转参数和1个尺度 参数。不同坐标系的转换模型很多，常用的有 布尔沙模型（B模型）和莫洛坚斯基模型（M模 型）。工程中常用来求取一定区域内不同椭球 体之间的转换参数。
0
B Z
YB
B Z
0
B X
Байду номын сангаас
B Y
B X
X1i
Y1i
0 Z1i 旋转参数
开始
控制点样本
配置坐标填写方 式、投影参数等
输入该组控制点 样本的两套坐标
求取七参数
计算结果中误差是 否
否满足要求
是
该区域的一套 七参数
加密控制点样本 或再细划分区域
54x，80x
54y，80y
56z，85z
△X=80x-54x
△Y=80y-54y
△Z=85z-56z
用控制点构建三角网 T1,以△X为特征值。
用控制点构建三角网 T2,以△Y为特征值。
用控制点构建三角网 T3,以△Z为特征值。
其他专业数据点要素层M （54xm，54ym，56zm）
求取M中每个点在T1中 的特征值△Xm
在投影面上，中央子午线和赤道的投影都是 直线，并且以中央子午线和赤道的交点O做为坐标 原点，以中央子午线的投影为纵坐标轴，以赤道 的投影为横坐标轴，这样便构成了高斯平面直角 坐标系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8.2.1 数据结构转换
地理信息系统的空间数据结构主要有栅格结构和矢量结 构，它们是表示地理信息的两种不同方式。栅格结构是最简 单最直观的空间数据结构，又称为网格结构（raster或grid cell）或象元结构（pixel），是指将地球表面划分为大小均 匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个象元或像素，由 行、列号定义，并包含一个代码，表示该象素的属性类型或 量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。
（2）在“投影”对话框中，依次设定输入要素类为、输出要素 类和输出坐标系。输出坐标系选择为：mercator（world）。位置： 坐标系统\Projected Coordinate Systems\ world \ mercator(world).prj。
（3）单击“确定”按钮后，完成由地理坐标系WGS-84到 投 影坐标系mercator（world）的变换。
第8章 空间数据的转换
空间数据是GIS的一个重要组成部分，整个GIS都是围绕空 间数据展开的。原始数据往往存在数据结构、数据组织等方面与 用户自己的信息系统不一致，因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。在本章节，可 以了解到在ArcMap中，如何去更改地图的投影方式，如用户耳 熟能详的墨卡托投影（Mercator）等。了解如何进行数据变换、 数据结构和格式转化等内容。
8.1 投影变换
投影变换（Projection Transformation），就是从一 种地图投影变换成另一种地图投影的理论和方法。各种地图 的数学基础（即所采用的地图投影）往往并不相同，当运用 一种地图作为资料来编制以另一种投影为数学基础的新地图 时，就会出现投影变换的问题。投影变换是两平面间的点的 变换，也就是（x,y）→（X,Y），即建立两者之间的函数关 系，并通过这种关系进行转换。
1． CAD数据的转换 2 ． ASCII文件的转换 3． E00文件的转换 4． 输出到CAD数据的转换 5． KML数据的转换 6 ．栅格数据向ASCII文件的转换
8.3 小结
本章主要介绍了空间数据的投影坐标变换以及各种数据结 构和数据格式之间相互转换。通过对本章的学习，读者应该能 够掌握数据转换的基本概念、原理和一些基本操作方法。
1．栅格数据向矢量数据的转换 2．矢量数据向栅格数据的转换
8.2.2 数据格式转换
对于ArcGIS来说，数据格式转换可分为两种，一种是 其他rcGIS使用格式的数据到其他数据格式的转换。其他格式 的数据到ArcGIS使用的数据转换。详细内容如下。
本章的重点内容在于投影变换，以及数据转换的基本操作 步骤。在ArcMap和Arctoolbox环境中，可以很方便地改变数 据的坐标投影信息，方法也很容易掌握。但难点不在于此，而 在于为什么要去变换以及变换的基本原理。本章对于变换的基 本理论地阐述还不够，相关的变换原理还请读者自行参考地图 学相应知识。
8.1.1 投影变换基础
地球椭球体表面是曲面，而地图通常是要绘制在平面图 纸上，因此制图时首先要把曲面展为平面，然而球面是个不 可展的曲面。
由于球面上任一点的位置是用地理坐标（纬度j、经度 l）表示，而平面上点的位置是用直角坐标（纵坐标x、横坐 标y）或极坐标（动径ρ动径角δ）表示，所以要想将地球表 面上的点转移到平面上，必须采用一定的数学方法来确定地 理坐标与平面直角坐标或极坐标之间的关系。这种在球面和 平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投 影。
1．在ArcToolBox中定义投影 2、在ArcToolBox中改变定义投影 3、在数据框属性中定义或改变投影
8.1.3 投影变换
对于一般的投影变换操作，在ArcToolbox中进行会比较方便快 速。具体步骤如下：
（1）打开ArcToolbox，展开“Data Management Tools”下 的“Projections and Transformations”选项，选择命令“定义投 影（DefineProjection）”命令。
8.1.4 数据变换
对矢量数据的相应操作在ArcMap中编辑工具条的若干工具实现。 而栅格数据的相应操作则集中于ArcToolbox的“Projections and Transformations”工具集中。以下分别就栅格数据的翻转（Flip）、镜 像（Mirror）、重设比例尺（Rescale）、旋转（Rotate）、移动（ Shift）和扭曲（Warp）等分别介绍。
1．Flip（翻转） 2．Mirror（镜像） 3．Rescale（重设比例尺） 4．Rotate（旋转） 5．Shift（偏移） 6．Warp（扭曲/翘曲）
8.2 数据结构和格式转化
空间数据的来源有很多，如地图、工程图、规划图、照 片、航空和遥感影像等，因此空间数据也有多种格式。根据 应用需要，对数据的格式要进行转换。转换是数据结构之间 的转换，而数据结构之间的转化又包括同一数据结构不同组 织形式间的转换和不同数据结构间的转换。其中，不同数据 结构间的转换主要包括矢量到栅格数据的转换和栅格到矢量 数据的转换。利用数据格式转换工具，可以转换 Raster、 CAD、Coverage、Shapefile和GeoDatabase等多种GIS 数据格式。
8.1.2 定义投影
一般情况下地理数据库（如Personal GeoDatabase的 Feature DataSet 、Shape File等）在创建时都具有空间参 考的属性，空间参考定义了该数据集的地理坐标系统或投影 坐标系统，没有坐标系统的地理数据在生产应用过程中是毫 无意义的，但由于在数据格式转换、转库过程中可能造成坐 标系统信息丢失，或创建数据库时忽略了坐标系统的定义， 因此需要对没有坐标系统信息的数据集进行坐标系统定义。 坐标系统的定义是在不改变当前数据集中特征X Y值的情况 下 对该数据集指定坐标系统信息。