摘 要：地理空间数据的属性不同，特别是坐标基准的不一致，严重地影响了数据的共享和使用。本文在介绍地图投影相关概念的基础上，详细论述了如何在ERDAS IMAGINE软件平台下实现图像的投影变换，解决不同坐标基准影像数据的共享，方便多源GIS数据集成。

　　关键词：ERDAS IMAGINE;图像;投影变换;数据共享

　　Method for Map Projections Based on ERDAS IMAGINE

　　Abstract : Due to variance of user requirements, There come many differences in spatial attribute of GIS data. Especially the difference in coordinate system, has data share and application of GIS spatial data severely encumbered. Based on introducing some map projection concepts, this paper discussed how to carry out the transformation of map projection between raster images with different coordinate information under ERDAS IMAGINE platform in detail. The method solves the raster image share problem and various GIS data integeration.

　　Key word : ERDAS IMAGINE; image;transformation of map projection; data share

　　随着航空、航天遥感对地观测技术和计算机图像处理技术的长足发展，各种航空、遥感影像逐渐成为现代GIS应用越来越重要的数据来源。同传统的地图相比，影像所传达的信息更为丰富真实、直观易懂，且具备良好的判读性和可量测性。因此它不但可以直接为国民经济建设各领域提供重要的基础地理数据资源，而且还能作为背景底图，评价其它空间数据的质量、现势性、完整性或结合其他专业知识提取和派生出新的信息。

　　然而随着GIS的迅速发展和广泛应用，导致了多源空间数据的产生。数据的获取方法、要求和使用目的不同，造成数据精度不一致、坐标系统不统一、数据格式不统一、更新程度不一致等问题。尤其是坐标系统不统一带来的问题非常严重，信息无法共享，大大限制了数据的使用范围。

　　本文介绍了一种基于ERDAS IMAGINE软件平台实现图像投影变换的方法，利用其提供的坐标基准自定义功能成功地解决了多源影像数据的共享问题。最后以实例说明该方法在多源GIS数据集成上的应用。

　　1 相关概念

　　地图投影实际上属于坐标变换的一种，只不过它比一般仅基于平面上的坐标变换更复杂，因为它涉及参考椭球体、基准面、投影等概念。

　　由于地球表面是一个形状不规则的“椭球体”，但为了便于进行科学计算，我们模拟了一个可以量化计算的参考椭球体作为地球的模型。通常只要用长半轴、短半轴和偏心率中的任意两个参数就能描述参考椭球体的形状。然而仅仅确定了参考椭球体的形状还不够，还需要定义一个基准面以确定参考椭球体同地球之间的位置关系，因为只有“定位”后的参考椭球体，才能真实地反映地表的各种自然现象和社会现象，才具有实际意义。

　　由于我们习惯于在平面上进行各种分析、量测工作，故需要将参考椭球面上的三维点转化为平面的二维点。但由于地球曲率的客观存在，使得地球表面成为一个不可展的曲面，因此就需要通过投影将参考椭球面上的点映射到平面上。目前投影方法有很多种(我国根据不同的地图比例尺常采用UTM投影、Gauss Kruger投影和Lambert投影)，但不论进行哪种投影，总会引起距离、面积、角度、方向等一个或多个空间属性的变形失真。如高斯-克吕格(Gauss Kruger)投影是等角横切椭圆柱投影，它以椭圆柱作为投影面，使地球椭球体的某一条经线与椭圆柱相切，然后按照等角条件，将中央经线东西两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。

　　2 图像投影

数据格式转换 原始数据空间参考信息添加 原始数据TIFF、JPEG、GRID、GEOTIFF等 设置转换后数据的空间参考系、转换模型及重采样方法等参数 图像投影转换

　　图一 图像投影流程图

　　< >坐标系定义

　　图二 空间参考系定义

　　ERDAS IMAGINE提供250多种投影系统，并以spheroid.tab(参考椭球体和基准面的定义文件)和.plb(投影设置库文件)文件存放。一般我们仅需在相应的下拉列表中选择即可给图像添加初始坐标系。但由于我国通用的西安80系所采用的IAG75参考椭球不是国际通用椭球，因此用户需在spheroid.tab和.plb文件中给出IAG75椭球的定义和投影信息。现以定义西安80坐标的IAG 1975椭球和投影为例：打开/etc/spheroid.tab文件，在文本末尾添加如下信息：“西安80 1975椭球” { 74 6378140 6356755.2882 "西安80 1975椭球" 0 0 0 0 0 0 0 }即可完成IAG 1975参考椭球的定义;重启ERDAS IMAGINE，进入空间参考系定义窗口(图二)设置图像的空间参考信息，点击Save保存设置。

　　< >投影变换

　　图三 重投影输出参数设置

　　注意：采用上述方法进行不同基准面间(如西安80系与北京54系)的转换时，除按照“坐标系定义”所述方法定义参考椭球外，还应在参考椭球的定义后增加基准面的定义。格式为："Datum Name " dx dy dz rw rj rk ds。其中Datum Name表示用户定义的基准面名称，可以为任意的字母、数字，但名称的第一位必须是字母;dx、dy、dz、rw、rj、rk 和ds均是相对于WGS-84的平移、旋转、缩放参数。其中 dx、dy和dz表示X、Y、Z三个方向的坐标平移量，单位为米;rw、rj和rk表示分别绕三个坐标轴的旋转量，单位以弧度表示;ds表示缩放比例因子。

　　3 实际应用

　　按照测绘法中规定，一个城市只能有一套坐标系的原则。至2003年佛山市行政区划调整以来，各区均需对已在各自坐标基准下建立的基础数据进行转换，以实现资源整合，促进信息共享。现以佛山市禅城区某区域2003年航空影像数据(佛山独立坐标系)和5000DLG(佛山市统一坐标系)的叠加为例。(见图四和图五)

　　图四 投影前影像 图五 投影后影像叠加DLG

　　若将带有空间参考信息的IMG格式影像拷贝至其他计算机上使用时，应将Spheroid. Tab及相应的.plb文件连同影像一起拷贝或者在拷贝前删除影像的投影信息。

　　4 结 语

　　< >ERDAS IMAGINE软件下的Reproject功能完美地解决图像的坐标换带及地理坐标同平面直角坐标之间的转换，使多源影像数据的共享成为可能。同Image Geometric Correction功能比较，Reproject功能的操作性更强，尤其在换带转换时不需要人工选点;此外由于较少的受人工干预，在某些方面其转换精度更高。与ArcMap平台相比，ERDAS IMAGINE在图像投影变换方面具有操作简单，功能强大，转换效率高等特点，尤其对于大量、海量数据的处理能力为其它图像处理软件不可企及。孙家柄.遥感原理与应用[M].武汉:武汉大学出版社, 2003党安荣,王晓栋,陈晓峰,等.遥感图像处理方法[M].北京:清华大学出版社, 2003党安荣,贾海峰,易善桢,等. ArcGIS 8 Desktop地理信息系统应用指南[M].北京:清华大学出版社,2003Leica Geosystems GIS & Mapping , LLC.Field Guide [CP/DK].USA:Leica Geosystems GIS & Mapping , LLC,2003ESRI中国(北京)有限公司.第七届ArcGIS暨ERDAS中国用户大会论文集(2006)//张卫东.ArcGIS中坐标系的定义及投影转换方法[C].北京:地震出版社,2006. 94-101

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