ArcGIS中扫描地形图的配准以及GPS数据的投点

       可能和很多朋友一样，我们只能拿到纸质地形图，还得自己扫描，之后再在ArcMap里面配准。对于刚开始接触的人来说，真是一头雾水。

       我以前的误区:"刚接触ArcGIS，感觉挺简单的，不就先扫描，然后在ArcMap中加载数据，再Georeferencing配准。而实地采集的GPS数据就是通过excel转换到Access数据库后加载到arcmap里面，再display data。这样，点就投到图上了。"

       刚开始，还真以为是这样做呢。不过到Layout view界面，Insert Scale bar后，非常困惑，才发现怎么插入的比例尺和原图中的对不上啊。经过多方学习，才知道其中还有许多深奥的知识，任何一点没注意都会出差错。下面就与大家分享一下我的学习总结。

       首先要知道什么是地理坐标和大地坐标，简单的说地理坐标就是球面坐标，而大地坐标是平面坐标。要深入了解这两者的区别，大家可以到网上搜相关资料。

       地理坐标到大地坐标的过程叫做投影。

       用1:50000地形图来举个例子，是北京1954坐标系，6度分带的高斯克吕格投影。

       上面有两种坐标，一种是常说的方里网，就是间隔为1公里的网格。还有就是四角上的经纬度。

       我们常用的GPS采集的数据都是WGS84坐标系的，是常见的度分秒格式。这里要特别注意，地形图上的经纬度不是WGS-84的经纬度，而是北京1954基准面下的经纬度。而且，这个经纬度也不是球面坐标，而是经过高斯克吕格投影的平面坐标。论坛上常提及的wgs-84到beijing 1954的转换就是这个问题，两者的换算涉及到图幅所在分带保密点的问题，转换参数并未公开。在我国，这两个坐标系同一点经纬度有几十米的差别。

       了解了上面的知识后，就开始在arcmap中进行图像配准了，这里假设大家都知道基本操作步骤，因此我只注重于工作内容的阐述。

       1, 首先把图复制到工作目录下

       2, 在ArcCatalog中找到需要配准的图，给他定义一个投影系统(注意和投影变换的区别)。这里我们用的是1:50000的地形图，它是基于北京1954坐标系，6度分带的高斯克吕格投影。在地形图方里网上可以看出本图幅位于哪个分度带，这里假设是19。因此我们要选择的是Beijing 1954 GK Zone 19.prj。同时目录里面还有一个Beijing 1954 GK Zone 19N.prj，这个是用于没有分度带号的。而我们的图幅是包括分度带号。这个可以在网上搜索 "arcgis 坐标文件" 来进一步了解。

       3, 给配准的图定义了一个投影系统后，把图加载到ArcMap里面，打开GeoReferencing工具，直接利用方里网交点进行配准。这里要注意的问题是，地形图上的方里网坐标为公里，而需要输入的应该是米。所以要在方里网对应坐标后面加000。如地形图上读出一个交点为(19387, 3420)，19387的19为分带号，也要一并输入，那么这个点应该输入(19387000, 3420000)。其余配准过程和网上教程一致。

       4， 配准后可以在Lay Properity里面把显示单位改成度分秒，于是地图就以经纬度格式显示了。此时的经纬度是基于北京1954基准面的，可以把光标指向四角的经纬度标记，以核对配准的精确度。

       到此为止，地形图已经精确配准了。接下来往里面加载GPS数据。

       1, 用你能想到的方式把GPS接收机上的数据导出来，除了一个一个手工输入，呵呵。

       2, 尽量建立起数据库吧，这样方便些

       3, ArcGIS中加载所得到的数据库，用Defined Query来选择自己所需要显示的数据

       4, 如果需要精确地在地形图上显示GPS数据，那么还需要一个WGS-84到北京1954坐标的转换。有转换参数最好，如果没有，但的确需要，就去网上查一下 手持GPS接收机转换参数估算 这篇文章。我们这里是假设不需要精确显示，直接把WGS-84数据当成北京1954来用。前面也说了，有一定误差，但是不大。因此直接跳到5。

       5, Display X,Y Datas, 定义为WGS-84坐标系统。

       (其实此处我有疑问，因为现在的地形图是投影后的图，按我的理解，也应该把是球面坐标的WGS-84数据进行投影变换后才能用。但是查了很多资料，都是在这里直接定义数据来源是WGS-84就可以了，也许是ArcGIS在投点的时候，可以自动进行变换。)

       6, OK，现在点也投上去了，ArcGIS工作中最基础的工作也就完成了。:)

       再转到Layout view 界面，插入一个比例尺，发现和地形图上的比例尺非常吻合:-)，把显示单位改成kilometer，用measure tool 就可以量地形图上任意点的距离了，试了一下公里网格，非常精准。