1.2 遥感数字图像的坐标系统和地图投影定义在线视频

接下来

我们再看一看

遥感数字图像处理过程中

坐标系统

投影信息

坐标系统和投影信息

遥感数据最基本的信息

不具备这些信息的数字图像

不是真正意义上的遥感数字图像

那么这也是

遥感数字图像处理

和数字图像处理的

根本区别

首先来看

图像的坐标系统

一幅图像是由一系列像素点

按行和列组成的矩阵构成的

在这个系统里

坐标原点位于图像的左上角

与行号和列号共同构成了

空间坐标系统

最左边的列为起始列

在图像坐标系统里

一般从0开始表示

而最上边的行

为起始行

也用0表示

行列号从左到右

从上到下依次增加

我们

采用坐标对（r, c）

表示图像坐标

其中r代表的是行

c代表的是列

这是

图像坐标系统

再来看

地图坐标系统

遥感数字图像也可以表示在

笛卡尔坐标系统中

在这个坐标系统里

坐标原点位于图像的左下角

我们可以采用一个坐标对（x,y）

表示地图坐标

遥感图像处理过程中

地图坐标

可以是以经纬度为单位的地理坐标

也可以是以m km等

为单位的地理坐标

只有当数字图像

被赋予了坐标系统的信息后

数字图像才能完成

地理定位

如图所示

假定

我们定义了前面

9X9数据阵列表达的数字图像

每个像元空间分辨率为10°

并且

左上角地理坐标为（60°E，60°N）

右下角地理坐标为（30°S，150°E）

当定义了这些要素以后

那么我们的

9X9

数字图像就被赋予了地理坐标

具备了地理坐标

它在全球地图中的位置就确定了

那么

如何定义数字图像的

地图坐标系统

地图坐标系统

可以用

左上角像元位置

右下角像元位置

和

行列方向上的像元数来描述坐标系统

也可以用

左上角像元位置

像元尺寸来描述

那么接下来

我们看一下

这里有一个示例

这是利用左上角像元位置和像元尺寸

来描述地图信息和坐标系统的一种方式

在这个示例当中

左上角的地图坐标为Xul

Yul

代表的是

上端的

左边的起始点

每个像元为正方形

大小

Xsize Ysize

也就是它的尺寸大小

另外

还有定义地图长度单位

比如

米

公里

经纬度等

在

软件的

示例中

我们在

定义的过程当中

定义了

Xul = 60

Yul =60

也就是说

左上角

它的坐标分别是（60,60）

Xsize = 10

Ysize = 10

正方形的栅格单位

地图长度单位是度（°）

当数字图像被赋予这些信息后

数字图像就完成了地理定位

计算机图像坐标系统

地图坐标系统之间

是一一对应的关系

可以表示为

x y坐标

c r坐标之间的对于关系

二者之间的联系纽带

即为Xul Yul和Xsize Ysize

如果用公式表示

那么就是

x

等于

Xul

加上

Xsize

乘以

个数

注意到Y轴方向

两种坐标系是不一致的

是因为

公式的

y值和r值之间是负号关系

当完成

数字图像的地图信息定义后

数字图像就完成了地理定位

另外

在遥感图像的计算机处理过程中

我们还需要设置好图像的投影信息

投影信息的定义一般包括

投影名称或投影类型

地图投影所采用的椭球体名称

大地水准面名称

对于某些地图投影类型

还需要设定具体的投影参数

主要包括

分区号

北半球或者南半球

以及

中央投影经线度数等

如图

示例中展示了

经纬度坐标系统的参数设置

大家可以看到

在这个界面当中

需要选择椭球体名称

大地水准面名称

当把这些要素

定义好以后

那我们的

经纬度坐标系统的参数就设置完成了

这是UTM投影的脚本实例

在这个脚本当中

需要设定

哪些参数

我们看到

基本的参数有

椭球体

分区号

南半球或北半球

这些

参数设置完成以后

才能完成UTM的设置

这是阿尔伯斯投影的脚本实例

在这个脚本当中

需要设置椭球体

第一纬线

第二纬线

向东偏移公里数等参数

不同投影类型之间是可以转换的

常用的转换算法包括

三参数法和七参数法

如图所示

首先我们来看

三参数法转换模型

图示当中显示的是

三参数法

认为两个坐标系之间通过x y z

三个参数平移

实现坐标变换

七参数法转换模型

考虑的要复杂一些

认为两个坐标系之间

除了坐标原点平移以外

还需要三个坐标轴的旋转角度

以及一个缩放参数

那么把

坐标平移的三个参量

三个坐标轴的旋转的角度

以及一个缩放的参数加在一起

总共是七个参数所以称作是七参数法

在商业遥感图像处理软件系统中

都是采用其它水准面

和WGS84之间的转换定义的

即定义其它投影水准面的

相对转换三参数和七参数

如脚本代码所示

在这个脚本代码当中

可以通过添加三参数或者七参数

来实现

坐标转换

这里

示例设置北京1954坐标系

转换的三参数

分别为

-12

-113

-41

很多商业软件中

这些转换参数需要自己设置

商业软件在显示图像图形时候

通过调用坐标转换函数

实现不同投影类型间的

快速变换和图形图像叠加显示

这里展示了一个实例

在视窗中

显示了阿尔伯斯投影的中国图形

它是一个矢量图形

然后

我们前边做的9X9数字图像

叠加显示到这个窗口当中

则在显示过程中

因为

首先已经

定义了阿尔伯斯投影

所以

9X9的数字图像在叠加显示的过程当中

通过调用投影变换函数

将其投影为阿尔伯斯投影

从而进行进行叠加显示

这就是计算机软件的动态投影显示机理