投影的操作

地图的投影法,也称之为座标参考系统 (CRS),在处理 GIS 资料时常常是问题的来源。把它的概念与操作方法弄清楚,可以让你的 GIS 之路轻松得多。本教学会说明在 QGIS 中, 投影法是怎么运作的,然后我们也会介绍一些针对向量档和网格影像档调整投影的工具,比较重要的像是重新投影向量和影像资料、开启即时 CRS 转换,以及指派 CRS 给那些没有内 建投影法的资料。

内容说明

在这里我们要把使用不同投影法的图层,在 QGIS 中重新投影后再叠图。

你还会学到这些

  • 使用 .tfw 档对网格式影像进行空间对位(Georeference)
  • 在图层中选取部分特征,另存成新图层
  • 在QGIS 中查看诠释资料(Metadata)

取得资料

Natural Earth 上有 Admin 0 - Countries 国家边界资料, countries 可以下载。

另外还有 UK’s Ordnance Survey 提供的开放图资,可下载大不列颠岛的 MiniScale raster product ,然后解压到你的电脑中。

注解

要取得英国地形测量局的资料,必须要输入一些个人资料以注册取得。

为了方便起见,你也可以直接用下面的连结下载:

ne_10m_admin_0_countries.zip

minisc_gb.zip (只包含本教学需要的档案)

资料来源: [NATURALEARTH] [OSOPENDATA]

操作流程

  1. 打开 QGIS,选择 Layer ‣ Add Layer ‣ Add Vector Layer....
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  1. 选择 ne_10m_admin_0_countries.zip 并按下 Open.
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  1. 在 QGIS 视窗的底部有个 Coordinate.栏位,在移动滑鼠时,它会即时显示目前区域的 X 和 Y 座标。另外在右下角还有一个写着 EPSG:4326 的地方,这个就是本专案的 CRS (投影法)。
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  1. 我们之后会看到,图层本身的 CRS 未必会跟专案的 CRS 相同。如果要看某个图层使用的投影法,要到诠释资料中寻找。 在 ne_10m_admin_0_countries 上按右键,选择 Properties.
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  1. Layer Properties 视窗中切换到 Metadata 分页,展开 Properties 栏位,在栏位最下面的 Layer Spatial Reference System 一行就可以看到本图层的指定投影法,它以 PROJ.4 format 标记。
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  1. 现在就来看看要怎么更改图层的投影。这个步骤通常称为 Re-Projection. ,可以针对整个图层或是只对图层上的某些图征进行操作。接下来我们使用 Select features by area or single click 按钮,选择美国的图征。
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  1. ne_10m_admin_0_countries 图层上按右键然后选择 Save As.
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  1. Save vector layer as... 的视窗中,把输出档命名为 united_states.shp.,然后勾选 Save only selected features ,这样就能确保只有选择的图征会被重新投影后输出。接下来我们点选 Select CRS 钮,为这个图征选择新的投影法。
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  1. Coordinate Reference System Selector 视窗中的 Filter, 栏位输入 north america ,在底下稍微卷动一下,找到并选取 North_America_Albers_Equal_Area_Conic (EPSG:102008) ,然后按下 OK.

注解

这里选择 Albers Equal Area Conic 投影的原因是它常常被用在各种美国的主题地图上。实务上地图投影法的选择与制作地图的目的息息相关。如想知道投影法的更多资讯可参考 this guide .

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  1. 回到刚才的 Save vector layer as... 视窗,此时新的 CRS 已经选取了。按下 OK.
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  1. O当这个重投影的图层载入到 QGIS 中时,你会发现就算这两个图层的投影法不同, united_states 还是位于与 ne_10m_admin_0_countries 完全相同的位置上。 这是因为 QGIS 中有个称为 On-the-fly CRS transformation. 你会看到 QGIS 视窗右下角的投影栏,在 EPSG:4326` 旁边多了 OTF 的字样,让我们来稍微了解一下这个东西。
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  1. 选择 Settings ‣ Options....
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  1. Options 视窗中切换到 CRS 分页,你可以看到有个预设值 是 Automatically enable ‘on the fly’ reprojection if the layers have different CRS. 自动启用即时座标投影转换。 这是说当 QGIS 侦测到读入的图层跟已经存在的图层有不同的 CRS 时,它会自动把新图曾以旧图层的投影法重新投影, 这样他们就可以在正确的座标下自动对齐。按下 OK.
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  1. 来关掉 On-the-fly CRS transformation 看会发生什么事。点选视窗右下角的 Current CRS 钮.
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  1. Project Properties 视窗中, 取消 Enable ‘on the fly’ CRS transformation 的勾选,然后按下 OK.
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  1. 回到 QGIS 视窗中会看到刚才漂亮的世界地图不见了!这是因为目前的专案 CRS 已经变成 North_America_Albers_Equal_Area_Conic ,两个图层的座标和比例尺现在都不同了。右键点选 united_states 图层,然后选择 Zoom to Layer.
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  1. 现在就可以看到美国以选择的投影法呈现出来了。注意 ne_10m_admin_0_countries 图层完全没有显示在画面中,因为它和 united_states 图层占据了完全不同的座标。现在请回到 Project Properties 视窗中把 Enable ‘on the fly’ CRS transformation o再度打开,本教学接下来都会在此模式下操作。
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  1. N现在我们要切换到另一个地方,然后再加入一个影像图层到专案中。找到先前的 minisc_gb.zip 然后把它解压缩,内有一个称为 RGB_TIF_COMPRESSED 的资料夹。你会发现内含的 .tif 图片就只是 TIF 图片,而不像 GeoTIFF 图片般会含有投影资讯。如果我们想要在 GIS 系统中使用这张图片,必须要先进行「空间对位」才行。 空间对位档案含有 2 种参数设置:影像的涵盖范围,或是投影方法。一般来说,影像涵盖范围的空间对位档案,附档名会是 .tfw.jgw ,通常我们会把它叫做 World file an。大部分的 GIS 软件如 QGIS 都可以读取 World file 内储存的地理空间资讯,并把他套用在相同资料夹下、相同主档名的影像档上。 这张影像的 .tfw 档案目前存在叫做 georeferencing_files.
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  1. 进入 ESRI_TFW_FILES 内的 georeferencing_files 资料夹, .tfw 档案实际上是纯文字档,所以请用文字编辑器打开任一个 .tfw 档看看。
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  1. World file 总共会有 6 行,每行都是数字。就如以下的说明所示,每行其实都是某个有关于影像档的资讯。此格式相当有用,因为有时候有些档案会没有 world file, 你必须要依照所知的资料,自己建立对应的 world file 才行。
Line 1: A: pixel size in the x-direction in map units/pixel
Line 2: D: rotation about y-axis
Line 3: B: rotation about x-axis
Line 4: E: pixel size in the y-direction in map units
Line 5: C: x-coordinate of the center of the upper left pixel
Line 6: F: y-coordinate of the center of the upper left pixel
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  1. georeferencing_files 资料夹内复制 MiniScale_(standard)_R17.tfwRGB_TIF_COMPRESSED folder. This way th 底下,把 .tfw.tif 档摆在相同目录,以供 QGIS 辨识。 can use the information.
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  1. 在 QGIS 中选择 Layer ‣ Add Layer ‣ Add Raster Layer...,选择 MiniScale_(standard)_R17.tif 然后按 Open.
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  1. 英国地形测量局使用的是 British National Grid 投影法。在 Coordinate Reference System Selector 视窗中,搜寻 british national 然后选择 OSGB 1936 / British National Grid (EPSG:27700) 这个 CRS,最后按下 OK.
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  1. MiniScale_(standard)_R17 图层载入后,以右键点选,选择 Zoom to layer.
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  1. 最后我们就可以看到此图层已经叠到 ne_10m_admin_0_countries 向量图层之上了。因为我们已经启用 OTF 模式而且把 CRS 设成 EPSG:4326, MiniScale_(standard)_R17 图层会自动重新投影到 EPSG:4326 ,使用与其它图层相同的座标系统显示在画面中。
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