MappingToolbox--中文翻译

1、产品说明 分析和可视化地理信息 绘图工具箱提供的工具和实用程序，用于分析地理数据和创建地图显示。您可以从Shapefile文件，GeoTIFF格式，SDTS DEM和其他格式的文件导入矢量和栅格数据，以及从网络地图服务（WMS）服务器导入基于Web的数据。该工具箱可以让你通过子集，修剪，交叉，调整空间分辨率并采用其他方法定制导入的数据。地理数据可以在一个单一的地图显示中合并基础地图层和多个资源。关于所有的主要特性的函数级别的访问权限，可以在您的地理信息工作流程中自动化频繁的工作。主要特点 从标准的格式和具体数据产品，导入和导出矢量和栅格数据从网络地图服务（WMS）服务器数据检索，为定制地理数据

2、集和相关的元数据。数字地形高程模型分析功能，包括轮廓，梯度，视距和视域的计算 几何大地测量，包括距离和面积计算，3D坐标变换，以及超过65地图投影 实用工具转换单元，调整空间分辨率，包装经度和管理空间参考图像和栅格数据 2D和3D地图显示，定制和交互1. 创建一个世界地图 空间数据是指描述位置，形状和空间关系的数据。地理空间数据是空间数据在某种程度上是地理参照，或绑在特定的位置，在一颗行星的下表面或上表面。 地理空间数据浩繁，复杂，加工难度大。绘图工具箱函数处理许多加载和显示数据的细节，以及内置数据结构便于数据的存储。不过，你知道你的数据和工具箱的功能越多，你可以追求更有趣的应用程序，而且你的

3、结果将更有用，给你和其他人。1.1 函数worldmap函数worldmap自动选择一个合理的选择为你的地图投影和坐标的限制。在这种情况下，选择了罗宾逊投影，中心位于本初子午线和赤道（纬度0°，经度0°）。 如果世界地图键入不带参数，会出现一个列表框，从中可以选择一个国家，大陆或地区。世界地图功能，然后产生适当的投影和地图限制的地图坐标轴。1.2 查看文件whos -file导入低分辨率世界海岸线，一组离散的顶点，在给定的顺序连接时，接近大陆，主要岛屿和内陆海的海岸线。顶点的经度和纬度都存储作为MATLAB矢量的MAT文件。首先，列出的文件中的变量：1.3 加载并绘制海岸线

4、该plotm函数是地理的等同于MATLAB的绘图功能。它接受经纬度的坐标，通过指定的地图投影转换它们为x和y，并在图中坐标轴上显示。在这个例子中，worldmap指定该投影。1.4 分隔并显示241个多边形注意全球海岸线如何形成鲜明的多边形，即使只提供单一矢量的经度和相应的纬度。像这样分为独立的部分显示，因为在矢量经度和纬度，各种海岸线的顶点连接在一起，而被孤立的NaN值的元素分开。换句话说，“NaN的分隔符”隐式划分的每个矢量分成多个部分。纬度和经度包括“NaN的终止子”作为分隔符，显示出在海岸数据集被组织成精确地241个多边形。输入以下代码来分隔你的数据到其NaN-separated部分:

5、1.5 画出欧洲地图区域现在创造一个新的地图坐标轴用于绘制欧洲的数据，这时候指定一个返回参数：对于世界地图，worldmap选择了一个伪圆柱罗宾逊投影。对欧洲来说，它选择了一个等距圆锥投影。你怎么分辨世界地图正在使用哪个投影？ 当您为worldmap指定一个返回参数和其他一些画图函数，图中的坐标轴的句柄（例如，h）被返回。其上显示的地图数据的轴对象被称为地图坐标轴。除了常见的任何MATLAB的轴对象的图形性能，地图坐标轴对象包含覆盖地图投影类型，投影参数，地图的限制等其他特性。getm和SETM函数和其他函数允许你访问和修改这些属性。1.6 使用getm查看属性1.7 使用geoshow显示文

6、件内容将数据添加到欧洲地图使用geoshow函数导入和显示多个在toolbox/map/mapdata文件夹下的shapefile文件：1.8 显示文本信息2. 什么是地图？ 绘图工具箱软件操作电子形式的地理数据。它可以让你以各种形式和各种目的，导入，创造，使用，和展现地理数据。在数字网络时代，这是很容易想到地理空间数据作为地图和地图作为数据，但你应该注意这些概念之间的差别。 最简单的（尽管可能不是最普通）的地图定义为地理数据的表示。今天，大多数人普遍认为地图是二维的；不过，古埃及人，地图先以地名列表的形式出现，当沿着给定的道路时他们为了记录可能遇到的下一个地名。今天，这样的列表将被视为地图数

7、据，而不是作为一个地图。当大多数人听到“地图”，这个词，他们往往认为是形象化的二维图，如印刷的公路，政治和地形图，但即使教室的地球仪和计算机图形模拟飞行场景在这个定义下都是地图。在这个工具箱中，地图数据的任何变量或变量集，代表在地球表面的一套地理位置，一个地区的特性或功能，无论变量的数据是多么庞大或复杂，或它是怎样的格式。这样的数据可以以多种形式呈现为地图，使用所提供的方法和用户界面。3. 什么是地理空间数据？ 地理空间数据以多种形式和格式，其结构比片状或者甚至非地理几何数据更复杂。它是，实际上，空间数据的子集，这仅仅是数据，表示事物在一个给定的坐标系内。在公路上的里程碑，汽车部件的工程图，以

8、及建筑物高度描绘图都有坐标系统，并且当正确量化（数字化）时可以被表示为空间数据。这样的坐标系，然而，是局部而不是明确地绑定或定向到地球表面上的;因此，大多数数字表示如里程标，机械零件，以及建筑物的描绘不符合作为地理空间数据（也称为地理数据）。是什么使地理空间数据有别于其他空间数据，它是绝对的或相对定位在一个星球上，或地理参考上。也就是说，它有一个地面坐标系统，可以给其它地理空间数据共享。有许多方式来定义一个地面坐标系，也将其变换到任意数量的本地坐标系统中，例如，为了创建一个地图投影。然而，大多数地面坐标系是基于一个框架的，表示星球为球体或椭球体绕南北中轴线旋转，以及由赤道包围（两极之间并垂直于

9、旋转轴的假想的平面中点）。 地理数据以两种主要的方法编码，方便计算机存储和应用：矢量和栅格表示。有人说是“栅格更快，但矢量更正确。”以上说法是正确的，但情况更复杂。在下面的讨论中探讨这两种表示方法：它们的区别，什么样的数据结构支撑他们，为什么你会选择这个而不是另一个，以及在工具箱中它们是如何协同工作的。通过总结得出该功能可以导入和导出地理空间数据格式的结论。4. 矢量地理数据矢量数据（在计算机图形意义上而不是物理意义上的）可以表示一个地图。这样的矢量采取经纬度序列的形式或投影坐标对表示一个点集，一个线性映射的特征，或一个区域的地图功能。例如，点集描绘美国的边界，州际高速公路系统，美国主要城市的

10、中心，甚至3个点集放在一起，可以用来制作地图。在这样的表述中，地理数据是矢量格式，它的显示器被称为矢量地图。这种数据包含特定坐标位置的列表（其中，如果描述的直线或面的特性，通常是线方向变化的拐点），连同一些指示是否每个点连接到列表中与之邻近的各点。 在绘图工具箱的环境中，矢量数据由依次有序的地理对（纬度，经度）或投影（X，Y）坐标对（也称为元组）组成。连续对被假定为是依次连接的;连接的中断，必须通过建立独立的矢量变量或通过在点集中为每个断点插入分隔符（通常为NaN的）来划定。对于矢量地图数据，数据的连接（拓扑结构）通常在显示时只有一点问题，但它也影响统计数据的计算，如长度和面积。4.1 创建一

11、个矢量地图上面的例子以麦卡托投影呈现地图。地图投影在一个二维平面上，显示球体（或椭球体）的表面。正如单词“平面”表示，在球体上的点几何投影到一个平面上。有许多可能的方法来投影的地图，所有这些都引进不同类型的失真。5. 栅格地理数据 您也可以把地图数据表示为矩阵（二维的MATLAB数组），其中每一行和列的元素对应于一个特定的地理区域的矩形块，隐含的拓扑结构连接到邻近的小块,这通常被称为栅格数据。栅格实际上是一个硬件术语，意思是系统扫描的一个图像，编码成规则的排列成行和列的像素网格。当以栅格数据格式代表星球表面，它被称为一个数据网格，以及将数据存储为一个数组或矩阵。工具箱利用MATLAB的矩阵操作

12、的权力在处理这种类型的地图数据。本文档使用栅格数据和数据网格术语交替谈论以二维数组形式存储的地理数据。栅格可以编码成贯穿单元的平均值或者在该单元中心的采样值（通告）。虽然地理定位数据网格明确指出哪些类型的值表示（见地理定位数据网格），外部的元数据/用户知识是必需的，以便能够指定一个规则的数据网格编码的值是平均值还是样本值。 5.1 数字高程数据 当栅格的地理数据由表面高程组成，地图也可被称为数字高程模型/矩阵（DEM），并且其显示为一个地形图。该DEM是一个数字地形模型的最常见形式（DTM），其也可以被表示为等高线，三角高程点，四叉树，八叉树，或以其他方式。 该全球地形数据topo是数字高程模

13、型（DEM）的一个例子。在这180到360的矩阵中，每一行代表纬度1度，并且每一列表示经度1度。该矩阵的每个元素是平均海拔，以米为单位，它的行和列对应于地球表面的1度*1度的区域。5.2 遥感图像数据栅格地理数据还包括地理参考影像。正如数据网格，图像被组织成行和列。有细微的差别，然而，在某些情况下很重要。一个区别在于，在一个单一的阵列中一个图像可以包含RGB或者多光谱通道，使得它具有第三（颜色或光谱）维度。在这种情况下，使用3-D阵列，而不使用的2-D（矩阵）阵列。另一个区别是，当数据网格在工具箱中存储为double类型，图像可能会使用一系列的MATLAB存储类型，最常见的是UINT8，UIN

14、T16，double和logical。最后，对于灰度图和double类型的RGB图像，单独的数组元素的值被限制为在区间0 1。依照列/行下标和二维地图或地理坐标之间的地理参考转换，图像和数据网格之间具有相同的行为方式（这就是为什么这两个都被认为是栅格地理数据的一种形式）。然而，在执行处理栅格元素本身的值的操作时，包括大多数的显示函数，您一定要注意分辨使用的是图像还是数据网格，这是很重要的，而对于图像，频谱数据如何进行编码。5.3 创建栅格地图meshlsrm：3-D lighted shaded relief of regular data grid常规数据网格的三维灯光晕渲注意，内容，符号化

15、，在地图上的投影是完全独立的。Topo变量的结构和内容，不管你怎么显示都是一样的，虽然它是如何投影和符号化可以影响其解释。下面的例子说明了这一点。5.4 结合矢量和栅格地理数据矢量地图变量和数据网格变量通常一起使用或一起显示。例如，在矢量形式的欧陆海岸线可能与温度数据的栅格一同显示，使后者更加有用。当几个地图变量一起使用时，无论哪种类型，它们可以被称为一个地图。要做到这一点，当然，在不同的数据集，必须使用相同的坐标系（即，在相同椭球上的地理坐标或相同的地图投影）。请参阅介绍纬度，经度，球面坐标等相关议题。5.4.1 将矢量地图和栅格地图同时显示6. 了解纬度和经度 两个角度，经度和纬度，指定一

16、个行星表面上一个点的位置。这些角度可以用度或弧度表示;然而，度在地理符号中更常见。 纬度是指某点与地球球心的连线和地球赤道面所成的线面角，其数值在0至90度之间。位于赤道以北的点的纬度叫北纬，记为N；位于赤道以南的点的纬度称南纬，记为S。有不同的方式来构造这样的线，对应于不同类型和所得到的数值为纬度。纬度在北半球是正值，在北极达到+90的限制，在南半球为负值，南极达到-90°的极限。同一纬度的连线叫纬线。经度，一般指球面坐标系的纵坐标，具体来说就是地球上一个地点离一根被称为本初子午线的南北方向走线以东或以西的度数。按国际规定英国首都伦敦格林尼治天文台原址的那一条经线定为0°

17、经线，然后向左右延伸。而各地的时区也由此划分，每15个经度便相差一个小时。从北极点到南极点，可以画出许多南北方向的与地球赤道垂直的大圆圈，这叫作“经圈”；构成这些圆圈的线段，就叫经线。经度范围通常为-180º至+180°，但其它范围都可以使用，例如0°至+360。经度也可以指定为东边的格林威治（正），西边的格林威治（负）。经度添加或减去360°不会改变一个点的位置。该工具箱包含了一组函数（wrapTo180，wrapTo360，wrapToPi和wrapTo2Pi）来转换经度从一个范围到另一个。7. 球坐标7.1 球体，椭球体和大地水准面 地理空间数据的

18、工作涉及到地理的概念（如地理和平面坐标系，球面几何）和大地测量的概念（如椭球体和基准面）。以下部分解释一些概念，作为球面几何计算的基础。 虽然地球是圆的，它是一个扁球体，而不是一个完美的球体。这种差异是如此之小（只是1/300）模拟地球为球体足以制作小规模（全球或大陆）的地图。然而，在规模较大的需求下，制作准确的地图，使用类似球形的模型。这种模型是必不可少的，例如，当你绘画高分辨率卫星或航空影像，或当您正在使用全球定位系统（GPS）坐标。本节介绍了这工具箱软件如何精确地模型化地球的形状，或图形，和其它行星的。7.2 大地水准面和椭球体从字面上看，大地水准面是指地球形状。大地水准面实证接近地球球

19、体（负地形地貌），它的块型结构。具体地讲，它是一个相对于重力的等势面，或多或少对应于平均海平面。它约是一个扁椭圆形，但不完全是，因为在重力的局部变化产生较小的山谷（跨越地球，其范围从-100米到60米）。这种高度上的变化，近似椭球长半轴和短半轴之间的1差异，用来近似地球形状，正如参考球体说明。指与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面。是正高的基准面。在测量工作中，均以大地水准面为依据。因地球表面起伏不平和地球内部质量分布不匀，故大地水准面是一个略有起伏的不规则曲面。该面包围的形体近似于一个旋转椭球，称为“大地体”，常用来表示地球的物理形状。7.2.1 映射大地水准面 如下图所示，利用大地水准

20、面数据集制作地图，地球的图形。大地水准面的形状出于某些目的是重要的，如计算卫星轨道，但不必每次测绘应用都考虑。然而，大地水准面的知识有时是必要的，例如，当你比较给出高于平均海平面的高程和从GPS测量得出海拔高程。大地水准面的表示也是内在的数据定义。您可以通过多种方式定义的椭球。它们通常是由长半轴和短半轴的规定，但通常表示依照长半轴和任一扁率（其为地球，如上所述，是其中的在1/300）或离心率。无论使用哪个参数，只要包含一个轴的长度，椭圆体是完全约束和其他参数是可推导的。椭圆体的成分示于下图所示。该工具箱包括椭球模型代表太阳，月亮和行星的图型，以及一系列地球上最常见的椭球模型。7.3 参考球体当

21、地球（或其他大致球状体，如月球）被建模为拥有一个具有标准的半径的球体，它被称为参考球体。同样，当模型是平的（扁）旋转椭圆，配有标准长半轴和标准的扁率，短半轴，或离心率，它被称为参考椭球体。这两款模型都是椭球形的形状，所以每个模型都可以被认为是一种参考椭球的类型。绘图工具箱支持多种代表参考椭球体的模型：referenceSphere，referenceEllipsoid和oblateSpheroid对象，和一个旧的表示，椭圆形矢量。7.3.1 referenceSphere对象 当使用一个严格的球形模型，你通常应该使用一个referenceSphere对象（虽然referenceEllipsoi

22、d和oblateSpheroid两者都可以代表一个完美的球体）。 默认情况下，referenceSphere返回一个无量纲单位球体：有一点要注意的关于referenceSphere是，只显示定义的属性，为了在命令行减少混乱。 （这种方法也节省了一小部分的计算量。）特别是，不要忽略了依赖SurfaceArea和volume属性，即使它们不会显示。球形地球模型的表面积，例如，很容易通过SurfaceArea属性得到：当使用绘图工具箱编程，它可能有助于知道referenceSphere实际上包括referenceEllipsoidand oblateSpheroid所有的几何性质。（Semimajo

23、rAxis，SemiminorAxis，InverseFlattening，Eccentricity, Flattening,，ThirdFlattening和MeanRadius，以及SurfaceArea和Volume）。这些属性没有一个可以在referenceSphere设置，部分属性是全部球体固有的值。例如偏心率始终为0。但是他们提供了一个灵活的环境进行编程，因为任何几何计算，它接受一个referenceEllipsoid也将正常运行给予referenceSphere。这是一种多态性在不同的类，支持常见的，或强重叠接口。7.3.2 referenceEllipsoid对象当使用一个扁球

24、体来表示地球（或其他大致球状体），你通常应该使用一个referenceEllipsoid对象。一个重要的例外是与某些小规模的地图投影，其中有许多是仅在球体上所定义。但是，用于大规模工作的所有重要的投影，包括横向麦卡托和兰伯特等角圆锥，都在椭球上定义以及球体。更一般地，你会要求一个特定名字的椭球，结果是有长半轴和短半轴属性的对象。例如，下面的返回一个referenceEllipsoid对象有SemimajorAxis和InverseFlattening属性设置，与匹配大地参照系1980（GRS80）的定义的参数。一般情况下，你应该使用对应于大地基准的参考椭球，这样你数据的坐标被参考。例如，GRS

25、80椭球被指定使用参考1983年北美洲基准面（NAD83）的坐标。7.3.3 世界大地测量系统1984 部分原因是由于广泛使用了美国NAVSTAR全球定位系统（GPS），它是依赖于世界大地测量系统-1984（WGS84），该WGS84参考椭球的往往是合适的选择。为方便和速度（通过绕过一个查表步骤获得）(obtained by bypassing a table look-up step)，它在这种情况下使用wgs84Ellipsoid函数是一个好主意。7.3.4 椭球矢量 椭球矢量是一个简单的2×1形式的double类型：长半轴、离心率。不同于椭球体对象（referenceSpher

26、e，referenceEllipsoid，或oblateSpheroid的任何实例），椭圆形矢量不是自描述的。椭圆体矢量，甚至没有自我识别。你要知道，一个给定的2-1向量确实是一个椭圆体矢量来使用它。这表示不会验证semimajor_axis是实数的并且是正的，比如，你要为自己做这样的验证。 许多工具箱函数接受椭圆形矢量作为输入，但这样的功能函数也接受球体对象，对于刚刚所述的理由，球体对象建议是椭圆形矢量。如果你写你自己的函数，需要一个椭球矢量作为输入，或从其他人获得这样的函数，请注意，你可以很容易地把任何球体对象转换成为椭球矢量，如下所示： s.SemimajorAxis s.Eccentr

27、icity 这意味着，你可以构造一个球体对象使用三个类中任何一个的构造函数，或者wgs84Ellipsoid函数，如有必要切换成以椭球矢量形式的结果。 7.3.5 oblateSpheroid对象 oblateSpheroid是referenceEllipsoid的超类。一个oblateSpheroid对象就像一个referenceEllipsoid对象减去它的代码，名称和LengthUnit性能。事实上，oblateSpheroid类的主要作用是提供referenceEllipsoid类需要的纯净的几何特性和行为。 在大多数情况下，你可以简单地忽略这个区别，而oblateSpheroid类本

28、身，作为内部软件组成的一个事件。没有损害会发生，因为referenceEllipsoid对象可以在oblateSpheroid可以使用的任何地方使用，做oblateSpheroid可以做的任何事情。 但是，当处理缺乏特定的名称或长度单位的椭球矢量，您可以直接使用oblateSpheroid。例如，计算半长轴为2000和离心率为0.1的椭圆体的体积，如下所示。7.3.6 与参考球状体工作 在三个主要的环境，需要参考球体：地图投影，椭球体的表面上的曲线和区域，和涉及的大地坐标的3-D计算。 1.地图投影 您可以设置大地水准面特性的值，一个新的地图坐标轴（这实际上是一个球体特性）使用任何类型的参考椭

29、球体代表，通过axesm构建地图轴。除UTM和UPS的情况下，默认值是一个椭圆形矢量代表单位球体：1 0。它也是默认值，当用worldmap和usamap功能时。 您可以通过使用SETM重置现有地图坐标轴的任何类型的参考椭球体代表的大地水准面特性。比如，worldmap总是建立基于单位球面的投影，但你可以随后使用SETM切换到您所选择的球体。使用大地参照系1980建立的北美洲地图，例如，按照worldmap调用SETM，像这样： ax = worldmap('North America');setm(ax,'geoid',referenceEllipsoid(&

30、#39;grs80')当投影或不投影数据没有地图坐标轴，可以设置地图投影结构（mstruct）的大地水准面区域，对于任何类型的参考椭球表示。记住要遵守所有mstruct更新，第二次调用defaultm，以确保所有的属性都设置为合法的值。例如，要使用米勒投影与WGS84，以公里为单位，开始： 您可以检查mstruct，以确保您确实使用WGS 84椭球：2曲线和地区 其中参考球体出现的另一个重要方面是球形或扁球体的表面上的曲线和区域计算。距离函数，例如，假定一个默认球体，但接受的参考球体作为一个可选输入。距离函数被用于计算短程线或恒向线弧的长度，介于一对给定的经度和纬度的点之间。如果参考球

31、体是通过椭圆参数提供，则用于弧长度输出的单元与椭圆体的LengthUnit属性相匹配。 与曲线和地区相关的其他函数，接受基准球体的包括，scircle1，scircle2，ellipse1的，TRACK1，TRACK2和areaquad，仅举几例。当使用这样的函数，而不顾它们的椭球参数，一定要检查各个功能的帮助，如果您不确定该参考椭球是否默认缺省。 3三维坐标转换 第三个方面，其中参考球体频繁出现是大地坐标变换（纬度，经度和高度在椭圆体上）到其他坐标系统。例如，geodetic2ecef函数，转换点位置从大地测量系统到以地球为中心的（地心地球固定）笛卡尔坐标系，需要一个参考椭球体对象（或椭圆形矢量）作为输入。elevation函数，它把从大地测量到本地球体系统（方位角，仰角和斜距）也接受一个参考椭球体对象或椭圆形矢量，但使用GRS80椭球在默认情况下，如果没有提供。8. 什么是地图投影？ 人类自古典时代已经