ГИС-технологии

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Мая 2013 в 13:43, лекция

Описание работы

Проекту соответствует специальный файл на диске имеющий расширение - mxd. В ArcGis возможно два варианта создания проекта - создание пустого нового проекта и создание проекта по шаблону. Если Вы создаете проект по шаблону, то в нем будет находиться определенный набор готовых данных (слоев) и шаблон Макета карты. В этот шаблонный проект можно добавлять свои данные. Для работы с проектом используется программа ArcMap

Файлы: 1 файл

инструкция ГИС - копия.docx

— 2.63 Мб (Скачать файл)

Распространенные географические системы координат.

Самыми распространенными системами  координат для территории России являются: универсальная общеземная система WGS-84 (World Geodetic System - 1984) базирующаяся на эллипсоиде WGS-84 с центром в  центре масс земли и референцная (используемая в России и некоторых  окружающих странах) - Pulkovo-1942 (СК-42) базирующаяся на эллипсоиде Красовского, начало координат  смещено относительно центра масс расстояние около 100 м (поэтому эта система  и носит название референцной  или относительной). Система WGS-84 широко применяется зарубежом, ее используют практически для всех данных производимых в мире. СК-42 широко используется в российской картографии, на ней основаются все топографические материалы ВТУ ГШ РФ (Военно-топографического управления Генерального штаба Российской Федерации).

Проекция

Проекция - набор математических формул, использующаяся для преобразования сферической поверхности в плоскость.

Виды проекций

По типу поверхности на которую осуществляется проектирование проекции разделяются на:

Конические (проектирование сфероида на коническую поверхность)

Цилиндрические (проектирование сфероида на цилиндрическую поверхность)

Азимутальные (проектирование сфероида на плоскость касательную сфероида)

По характеру искажений вносимых в содержание карты после проектирования карты проекции делятся на равноплощадные (отсутствуют искажения площадей), равноугольные (отсутствуют искажения  углов и, следовательно формы объектов), равнопромежуточные (отсутствуют искажения длин - расстояния остаются неизменными в определенных направлениях). Существуют также проекции в которых искажения минимизированы сразу по двум или трем показателям (углы, длины, площади). Проекций в которых сохранялся бы масштаб длин во всех направлениях не существует.

Распространенные проекции

Достаточно широко распространены в России и мире группы проекций UTM (Universal Transverse Mercator) и ГК (Гаусса-Крюгера, больше распространена в России и странах Восточной Европы). Обе этих группы базируются на одной поперечной проекции Меркатора (Transverse Mercator), однако имеют различную номенклатуру (нумерацию зон) и параметры проекций для каждой зоны.

Переход между системами координат

Последнее время, с развитием спутниковой  навигации, проблема перехода из универсальной  общеземной системы координат используемой приборами GPS - WGS84 в другие системы  координат , например СК-42 (Pulkovo 1942) встает особенно явно. Для перехода из одной системы координат в другую используется набор параметров определяющих отличие эллипсоида на котором базируется одна СК от другого. Это т.н. линейные элементы трансформирования определяющие сдвиг центра масс эллипсоида относительно общеземного и угловые элементы трансформирования определяющие соответственно поворот эллипсоида относительно общеземного. Обычная разница между одними и теми же координатами в разных системах составляет порядка 150 метров. Если вы видите, что одни ваши данные равномерно смещены относительно других слоев на эту величину, то скорее всего вы используете данные находящиеся в разных системах координат, например одновременно используются данные в WGS84 и Pulkovo 1942.

Файл описания проекции

Проекция данных записывается в  специальный файл (имеющий расширение prj), в котором указывается система  координат, проекция, единицы измерения  и другие данные, важные для пространственной привязки данных. Без этого файла, определение проекции данных может  быть затруднительно. Этот файл помогает ГИС определить пространственную привязку данных и перевести их в другую проекцию, если такая команда будет  дана ГИС.

Подробнее о проекциях и системах координат:

Часто задаваемые вопросы по координатам, проекциям, системам координат >>>

Практическая часть

Скачать учебные материалы для этой главы (2.7 Мб).

В практической части этой главы  Вы научитесь:

  • Назначать и менять систему координат фрейму данных;
  • Узнавать систему координат слоев для которых она указана;
  • Правильно отображать данные в разных системах координат;
  • Менять систему координат данных с созданием нового слоя.

Упражнение 1. Назначение спроектированной системы координат фрейму данных

  1. Создайте новый проект ex3.mxd
  2. Выберите свойства набора данных (на данный момент единственного) 
    Выбор свойств набора данных может осуществляться двумя способами: 
    - нажатием правой кнопкой мыши на названии набора данных в таблице содержания вида 
     
     
    - или выбором в главном меню в закладке View\Data Frame Properties... 
      
    В свойствах фрейма данных необходимо выбрать закладку Coordinate System и указать систему координат из папки Predefined (спроектированную - из папки Projected Coordinate Systems или географическую - из папки Geographic Coordinate Systems). С помощью кнопки Modify... параметры любой системы координат или проекции могут быть изменены. Используя кнопку New вы можете создавать новые проекции c необходимыми Вам параметрами.

 

  1. Установите проекцию Albers со следующими параметрами. Для этого нажмите кнопку New\Projected Coordinate System и установите следующие параметры проекции: 
    Name: Albers-Europe 
    Projection Name: Albers  
    False_Easting: 8500000.000  
    False_Northing: 0.000 
    Central_Meridian: 45.000 
    Standard_Parallel_1: 52.000 
    Standard_Parallel_2: 64.000  
    Latitude_Of_Origin: 0.000 
     
    Кроме задания парметров проекции необходимо указать используемую географическую систему координат. Для этого нажмите кнопку Select и из папки Europe выберите систему координат Pulkovo 1942.prj 
     
     
     
    Как Вы увидите, вновь созданная проекция добавилась в папку <custom>  
     
     
     
    Часто бывает так, что заданные вручную параметры проекции необходимо будет использовать многократно. Для того, чтобы не прописывать эти параметры каждый раз заново, Вы можете сохранить свою проекцию в папку Favorites. Для этого необходимо нажать кнопку Add To Favorites 
     
     
     
    Теперь для того, чтобы задать эту проекцию фрейму данных его нужно будет просто выбрать из списка в папке Favorites и нажать Apply. 
    Подробнее о добавлении проекций в ArcGIS >>> 

Упражнение 2. Смена географической системы координат

  1. В созданный на предыдущем шаге проект с заданной проекцией загрузите растровую карту Висимского заповедника File\Add Data\...\chapt08\o40-24.tif (путь к папке определяется тем, куда вы распаковали архив с упражнением)
  2. Ответьте "нет" на вопрос о создании пирамидных слоев. Данные слои помогают ускорить отображение больших растров, в данном случае они нам не понадобятся. 
     
  3. Нажмите правой кнопкой мыши на слое с картой, обратите внимание на проекцию карты. Топографическая карта имеет ту же проекцию и систему координат, что и набор данных (Data Frame)
  4. Нажав правой кнопкой мыши в любом месте окна карты, также проверьте проекцию и систему координат фрейма данных (Properties\Coordinate System). Если система координат набора данных не установлена, то, после загрузки первого слоя, набор данных приобретает систему координат и проекцию первого загруженного слоя. Это является особенностью ArcGIS.
  5. Загрузите векторный слой границ Висимского заповедника File\Add Data\...\chapt08\zp-bcc.lyr(именно zp-bcc.lyr, а не zp-bcc.shp)  
     
     
  6. Увеличьте правый верхний угол заповедника и измерьте расстояние от просеки (черная пунктирная линия на карте), по которой реально проходит граница заповедника, до векторной линии ее представляющей в данный момент. Хорошо видно, что граница заповедника смещена на расстояние порядка 150 метров. 
     
  7. Допустим, что мы знаем, что слой границы заповедника получен из точечного слоя измерений GPS на вынесенных в натуру границ и, также, что точность привязки топографических карт также гораздо лучше 150 метров. В этом случае, мы можем предположить, что сдвиг связан с тем, что перехода из одной системы координат (тема zp-bcc, система координат WGS84, см. предыдущее упражнение) в другую (тема o40-24.tif, система координат Pulkovo 1942, см. предыдущее упражнение) автоматически не произошло, несмотря на то, что проекцией фрейма данных является проекция Albers-Europe и система координат Pulkovo 1942. Это также является особенностью ArcGIS, которую необходимо учитывать, при использовании данных в разных системах координат. Подробнее про настройку системы координат и различия в измерениях >>>
  8. Наша задача состоит в том, что бы такой переход все таки был осуществлен. Для этого откроем еще раз настройки системы координат в свойствах вида View\Data Frame Properties\Coordinate System и укажем явным образом трансформацию нажатием на кнопку Transformations...
  9. В пункте "трансформировать из" (Convert from:) укажем систему координат GCS_WGS_1984, а в пункте "трансформировать в" (Into:) - GCS_Pulkovo_1942. После этого станет доступна опция "трансформировать используя" (Using:), где нужно выбрать Pulkovo_1942_To_WGS_1984. Нажмите Ок.
  10. Как видно из нижеследующей иллюстрации, граница "встала" на место.  
     
    Данный пример иллюстрирует особенности работы в ArcGIS с данными, находящимися в разных системах координат и особенности "поведения" ПО, необходимые при этом учитывать. 
     

Упражнение 3. Экспорт данных в другой системе координат (перепроектировка)

  1. В результате предыдущего упражнения, на экране мы фактически получили все слои в одной системе координат - Pulkovo 1942. Однако, это сохраняется только в проекте, загрузив эти же данные в другой проект, нам придется заново устанавливать необходимые настройки. Для хранения данных в определенной системе координат постоянно может возникнуть необходимость для этих слоев навсегда задать эту систему координат.
  2. Используя результаты предыдущего проекта, щелкните правой кнопкой на теме, которую вы хотите сохранить в текущей проекции и системе координат фрейма данных.
  3. Выберите Data\Export Data... (Данные\Экспорт данных).
  4. В открывшемся окне, установите переключатель в положение Use the same Coordinate System as the data frame (для экспортируемого слоя использовать систему координат равную системе координат фрейма данных).
  5. После экспорта будет предложено добавить экспортированный и сконвертированный слой добавить в проект - сделайте это.
  6. Удалите предыдущую тему в системе координат WGS84.
  7. Отмените проектирование фрейма данных, выбрав его свойства, систему координат и нажав кнопку Clear (Очистить). При этом, так как система координат фрейму данных не задается, все слои будут показываться в той системе координат, в которой они находятся изначально, без проектирования "на лету" ArcGIS.
  8. Как мы видим, слой границ все так же хорошо соответствует топографической карте и в свойствах этих двух слоев значится одинаковая спроектированная система координат.

Данное упражнение иллюстрирует один из способов перевода данных из одной  системы координат в другую, так  чтобы новая система координат  была закреплена за данными постоянно, независимо от того, в какую систему  координат имеет набор данных.

 

Теоретическая часть

Данные - то, на чем базируется ГИС, на основе чего ведется работа и то, чем управляет ГИС.

В отличие от не привязанных пространственно  данных (таких как, например, отсканированная  карта или векторная и растровая  графика получаемая с помощью таких пакетов как Adobe Photoshop или Corel Draw) правильно подготовленные данные в ГИС имеют ряд преимуществ, обусловленных их географической привязкой и особенностями структуры.

В соответствие с концепцией информационной системы ГИС, как системы связывающей  атрибутивную и пространственную информацию, данные используемые системой также  могут быть пространственными и  атрибутивными (текстовыми, табличными).

С точки зрения содержания, можно  выделить следующие типы данных, наиболее часто используемых в ГИС:

Атрибутивные данные 
Как уже было сказано выше, пространственные данные всегда имеют четкую связь между атрибутивной и геометрической составляющими. Атрибутивная информация - это информация, описывающая различные характеристики и параметры географической составляющей >>>.

Топографические данные 
Как правило, являются основой информационного наполнения ГИС. Важные характеристики данных - масштаб, наличие атрибутивной информации. Советская картографическая школа является одной из лучших в мире. Существует только две страны, работающие в мировом масштабе и имеющие в своем распоряжении данные на весь мир - Россия и США. Чаще всего в качестве базовой топографической информации используются топографические карты генерального штаба МО РФ. Масштабы подробнее 1:100'000 являются секретными, 1:100'000 - для служебного пользования, 1:200'000 и мельче - открытыми.

Топографические данные могут использоваться как комплексные топографические  планшеты, то есть матрицы информации, где одновременно находится вся  топографическая информация и как  отдельные топографические слои: гидрографическая сеть, населенные пункты, рельеф и т.д.

Данные дистанционного зондирования Земли (данные ДЗЗ)  
Важный источник актуальной оперативной информации и, пожалуй, единственный из возможных. Стандартной единицей ДДЗ является снимок. Характеристики снимков, полученных с разных спутников, разными камерами различаются. Так например, географический охват снимков полученных со спутника Landsat имеет размер 180 на 180 км, а одна сцена Aster полученная со спутника Terraимеет размер 60 на 60 км. Наиболее важными характеристиками данных ДЗЗ являются пространственное и спектральное разрешение (набор каналов), географический охват и другие характеристики. Узнать о существующих аппаратах дистанционного зондирования и источниках данных можно из базы данных по спутникам и камерам >>>

Тематическая информация 
Примеров тематической информации может быть приведено огромное множество: начиная от различных карт зонирования по ландшафтному, почвенному, инженерно-геологическому или любому другому признаку, заканчивая картами структурно-функционального зонирования.

К особому типу тематической информации можно отнести лесоустроительную  информацию, которая может использоваться в виде отдельных планшетов с  детальным описанием выделов  или же быть сильно генерализованной и описывать породный состав целых  лесничеств или лесхозов.

Другой ценный и, достаточно труднодоступный  вид тематической информации - информация о биоразнообразии - точки встреч видов, ареалы, зоны плотности.

Информация о работе ГИС-технологии