MapGIS中1：200000地图拼接问题及解决方法

MapGIS中1：200000地图拼接问题及解决方法

时间：2009年08月05日14:57 作者：本站原创 来源：本站原创 评论0条

摘要：在使用MapGIS制图过程中，通常通过地图校正、地图投影以达到地图拼接的目的，

为此需要以MapGIS的投影变换模块来生成标准图框。然而在MapGIS中生成的1：200000标准图框，是以坐标原点(0,0)为起始点的，用它校正多幅相邻图幅，不能体现图幅间的相互位置关系，从而难以实现对多幅相邻图幅的直接拼接。此外，对于高斯投影方式下的跨带图幅也不能进行自动拼接。本文就此通过实践提出几点解决方法，并予以实例说明。

关键词：MapGIS；地图校正；地图投影；地图拼接

Abstract:In the process of mapping in MapGIS , ordinarily it need to do map

adjustment、map projection to achieve the aim of map merging . So, it is needed to

generate standard frame by the projection and transform module of MapGIS. However, the standard frame of 1:200000 generated by MapGIS starts from an origin（0,0）.Using it to adjust several adjacent map can not embody ubiety one another, sequentially it is hard to realize map merging of several adjacent map directly. Besides, for the mode of Gauss Kruger projection, maps in different zones can not merge automatically. At this point, this article via practice brings forward several solutions, and gives illumination via an instance.

Keywords:MapGIS; map adjustment; map projection; map merging 1、引言 在MapGIS的投影变换模块中，可以生成系列标准图框，这些标准图框有两种定位方式：一种是以起始公里值定位，另一种是以起点经纬度定位。其中1：500、1：1000和1：2000的图框以起始公里值来定位；1：5000以及更小比例尺的图框以起点经纬度定位。无论哪种定位方式，在生成图框的操作过程中，除1：200000图框以外，都有两个图框参数选择选项：“将左下角平移为原点”、“旋转图框底边水平”。我们可以根据不同的需要来勾选这两个选项以确定是否将图框左下角平移到坐标原点并且旋转图框底边水平。如果选择了这两个选项，对单幅图的校正没有影响，但如果是多幅相邻地理位置的地图，就意味着校正后不能体现相互位置。则需要采用地理坐标系统对图幅进行校正，再投影到平面直角坐标系中。

2、一个实例 将四幅1：200000的相邻地理位置的地图在MapGIS中矢量化后，拼接起来。四幅地图的四角点坐标及高斯投影带号见表1。

表1：四幅地图的四角点坐标及高斯投影带号

在这个例子中遇到的问题有两点：一、地图校正问题。生成1：200000图框时没有“将左下角平移为原点”、“旋转图框底边水平”这两个选项，系统直接将图框左下角平移到原点并将图框底边旋转水平。如果用系统生成的1：200000的标准图框来校正这四幅图，这四幅图都会被校正到以投影平面直角坐标系的原点为左下角，最终得到的不是四幅图拼接成的一

张地图，而是四幅图都以坐标原点为起始点重叠在一起，因而达不到预期的结果。二、地图投影问题。如果将四幅图都校正到地理坐标系中，那它们自然可以拼接在一起。这时的地图还需投影变换平面直角坐标系中。将四幅图分别用高斯投影从地理坐标系投影到平面直角坐标系之后，它们并没有完全拼接在一起，而是三幅第16带图幅拼接在一起，第15带图幅与其它三幅是分开的，如图1。

图1：高斯分带投影后15带图幅与16带图幅位置

3、图幅校正问题的解决方法

3.1 借助ArcGIS解决问题

ArcGIS是美国ESRI公司70年代后期推出的地理信息系统，它具有三个桌面应用程序——ArcCatalog，ArcMap和ArcToolbox 。ArcCatalog可用于空间数据库内容的管理、数据库设计及元数据的记录与浏览；ArcMap可用于地图编制、编辑和分析；ArcToolbox可用于数据转换和地理处理。 通过这三个应用程序的协调工作，用户可完成包括制图、数据管理、空间分析、数据编辑和地理处理在内的从简到繁的各种GIS任务。

ArcGIS可以将图幅校正到地理坐标系中。首先将MapGIS的图形格式转换为ArcGIS的图形格式。MapGIS图形格式转为ArcGIS图形格式可以通过两种方式：一、在MapGIS中将点线面文件转换为DXF文件，再由ArcCatalog将DXF文件转为shape文件。二、点线面文件在MapGIS中转为E00文件，再由ArcToolbox将E00转为coverage，再将coverage转为shape文件。

再将图形的四角点的理论坐标以度为单位用Text文件导入ArcMap，用ArcMap中的空间调整功能（Spatial Ajustment）将图幅校正到地理坐标系中，然后将这四幅图拼接在一起。

最后将ArcGIS的图形格式转换为MapGIS的图形格式。ArcGIS图形格式转为MapGIS图形格式可以通过三种方式：一、直接由MapGIS装入shape文件。二、用ArcCatalog将shape文件转为DXF再由MapGIS装入DXF文件。三、用ArcToolbox先将shape文件转为

coverage，再将coverage转为E00，再由MapGIS装入E00文件。这样就可以得到在地理坐标系中拼接在一起的地图（流程图见图2）。

图2：借助ArcGIS图幅校正的流程图

3.2 用MapGIS内部功能解决问题 方法1：

MapGIS中有一个键盘输入线的功能，我们可以输入图框四角点的理论坐标画出理论图框再对图形进行校正。对于1：200000的图幅，它的四角点坐标都是以度分秒为单位的。用键盘输入点的x、y坐标时，将度分秒都换算成秒，如（89°，41°20’）输入为（320400，148800）。这样画出的理论图框是地理坐标图框，图框的大小和位置与需校正的图形相差很大，需要手动采取控制点校正。用这种方法校正后的四幅图形就可以拼接在一起了。拼接在一起的地图处于地理坐标系中（流程图见图3）。

图3：用MapGIS内部功能方法一图幅校正的流程图

方法2：

MapGIS的投影变换系统中可以自由生成梯形图框。“自由生成梯形图框”在生成图框的过程中就会弹出图框参数选择对话框，其中有“将左下角平移为原点”选项。不选此选项就可以得到能体现其坐标位置的图框了。接下来就可以按照常规的校正方法进行校正得到拼接在一起的图幅。

图5：用MapGIS内部功能方法二图幅校正的流程图

4、地图投影问题的解决方法

将图幅校正到地理坐标系中后，可以实现图幅拼接。但这时的图幅表示的是地球曲面，而不是地图平面，还需用地图投影的方法对其转换，得到平面直角坐标系中的完整地图。

4.1 高斯投影

由于高斯投影具有等角性质和采用分带投影，使得图上的方向正确，图上形状与实地基本相似，长度变形和面积变形可控制在允许范围之内，故常被用来作为地形图的数学基础。

对于不跨带的图幅，校正后用高斯投影从地理坐标系投影到平面直角坐标系中，自然可以实现地图拼接。但对于跨带的图幅，如本文中的实例，如果按常规的方法将第15带的图幅用高斯投影投影到15带，将第16带的图幅投影到16带，则会出现如图1的现象，即第15带的图幅与第16带的图幅不能拼接。用高斯投影解决这个问题的方法就是：将第15带的图幅投影到第16带 ，这样就可以实现地图拼接。如图6。

图6：将15带图幅投影到16带的投影效果

高斯投影的长度变形和面积变形随离开中央经线而急剧增大，中央经线投影后保持长度不变。根据6°分带的带号n6与中央经度L0的关系：L0=6°n6-3°可以算出第16带的中央经线的经度为93°，即图幅4的东图廓经度。因此图幅4的长度变形与面积变形最小，图幅1从第15带投影到第16带，距离中央经线最远，长度变形与面积变形也最大。

4.2 兰伯特等角圆锥投影

兰伯特等角圆锥投影是正轴等角割圆锥投影，它是以圆锥面作为辅助投影面，圆锥面割与椭球面的两条纬线上，故这种投影亦称为双标准纬线等角圆锥投影。双标准纬线的纬度可以直接指定，也可以根据以下经验公式计算得出。

兰伯特等角圆锥投影适用于中纬地带沿纬线延伸的制图区域。本文中的实例的制图范围正好符合条件。从表1可看出：

南图廓纬度BS=41°20′00〞 北图廓纬度BN=42°00′00〞 东图廓经度LW=89° 西图廓经度LE’=93°

根据经验公式算出

第一标准纬度B1=41°26′24〞 第二标准纬度B2=41°55′12〞。 中央经线的经度L0 = 91°

用这些参数将图幅从地理坐标系中投影到平面直角坐标系中，就可以得到拼接在一起的地图，如图7。

图7：用兰伯特等角圆锥投影的投影效果

5、结论

MapGIS系统生成的1：200000标准图框不能用来校正多幅图形的原因是其不能体现图

形的坐标位置。用MapGIS内部功能解决这个问题的关键就是要做出能体现坐标位置的图框。系统生成的图框和用上述方法1画出的图框的区别在于：前者处于投影平面直角坐标系中，以毫米为单位，具有投影；后者处于地理坐标系中，以秒为单位，没有投影。用系统生成的图框校正不用再经过投影就已经在投影平面直角坐标系中；用画出的图框进行校正只是一个中间过渡的步骤，最终还要将以秒为单位的地理坐标图形投影到以毫米为单位的投影平面直角坐标系中。方法2直接解决了系统将图框左下角平移为原点的问题，并且不需要再对图形进行坐标的投影转换。借助ArcGIS解决问题的主要思想和用MapGIS内部功能的方法1一样，就是将图幅校正到地理坐标系中进行拼接，最后还需投影变换。

用高斯投影和兰伯特投影的区别在于：高斯投影具有分带的问题，要将两个跨带的图幅拼接起来，必须将其中一幅图投影到另外一幅图的投影带中去，这就牺牲其中一幅图的准确度，使其变形最大。用兰伯特等角圆锥投影不存在分带问题，并且在双标准纬线上的长度变形为0，虽然随着离标准纬线越远其变形越大，但有双标准纬线两边卡位，使得制图区域变形分布趋于均匀合理。

参考文献： [1] 龚健雅．地理信息系统基础[M]．北京: 科学出版社,2001 [2] MapGIS用户手册

[3] 吴信才．MapGIS地理信息系统[M]．电子工业出版社，2004 [4] 廖克．现代地图学[M]．科学出版社，2003

[5] 程雄, 王红主编．ARC/INFO软件操作与应用[M]．武汉大学出版社 2004 [6] Laurini, R. and Thompson, D.,1992,Fundamentals of Spatial Information Systems.London: Academic Press

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