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，这边 可以下载。

另外还有 英国地形测量局 （Ordnance Survey） 提供的开放图资，可下载大不列颠岛的 小比例尺网格影像资料，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 图层 ‣ 加入向量图层。

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  1. 选择 ne_10m_admin_0_countries.zip 并按下 确定。

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  1. 在 QGIS 视窗的底部有个 座标 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 属性。

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  1. 在 图层属性 视窗中切换到 诠释资料 分页，展开 属性 栏位，在栏位最下面的 图层的空间参考系统 一行就可以看到本图层的指定投影法，它以 PROJ.4 格式标记。

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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 重新投影，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 依区域或点击选择图征 按钮，选择美国的图征。

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  1. 在 ne_10m_admin_0_countries 图层上按右键然后选择 存档为…，

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  1. 在 储存向量图层为… 的视窗中，把输出档命名为 united_states.shp，然后勾选 储存仅选取的图征，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 选取 CRS 钮，为这个图征选择新的投影法。

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  1. 在 选择座标参考系统 视窗中的 过滤条件 栏位输入 north america，在底下稍微捲动一下，找到并选取 North_America_Albers_Equal_Area_Conic (EPSG:102008)，然后按下确定。

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这里。

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  1. 回到刚才的 储存向量图层为… 视窗，此时新的 CRS 已经选取了。按下确定。

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  1. 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， 美国 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「即时 CRS 转换」的功能，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 设定 ‣ 选项。

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  1. 在 选项 视窗中切换到 CRS 分页，你可以看到有个预设值是 如果图层之间有不同的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 确定。

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  1. 来关掉即时CRS转换看会发生什么事。点选视窗右下角的 现在的CRS 钮，

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  1. 在 专案属性 视窗中，取消 开启即时CRS转换 的勾选，然后按下确定。

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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 缩放到图层范围。

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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 图层佔据了完全不同的座标。现在请回到 专案属性 视窗中把 开启即时CRS转换 再度打开，本教学接下来都会在此模式下操作。

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  1. 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 或 .jgw，通常我们会把它叫做 World file。大部分的 GIS 软体如 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 的资料夹内。

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  1. 进入 georeferencing_files 内的 ESRI_TFW_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. 从 georeferencing_files 资料夹内复制 MiniScale_(standard)_R17.tfw 到 RGB_TIF_COMPRESSED 底下，把 .tfw 和 .tif 档摆在相同目录，以供 QGIS 辨识。

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  1. 在 QGIS 中选择 图层 ‣ 加入图层 ‣ 加入影像图层，选择 MiniScale_(standard)_R17.tif 然后按 开启。

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  1. 英国地形测量局使用的是 British National Grid 投影法。在 选择座标参考系统 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 确定。

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  1. MiniScale_(standard)_R17 图层载入后，以右键点选，选择 缩放到图层范围。

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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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