1. 关于空间参考

好啦，现在让我们开始进入地理的世界

一幅地图除了需要画出地物的形状，更重要的是要画出地物的位置。做GIS的头一项就是要做定位。这也就是GIS数据源和普通数据源的区别－－它带有空间信息。GDAL和PIL等图像处理库的最大区别也就在此处。

空间信息包括两个部分。一个是坐标系统，还有一个就是栅格坐标和地理坐标之间的转换。

坐标系统是一个很大的概念。包括很多知识点，可以写厚厚的一本书。我们这里也不想多说，毕竟我在这里不是要普及地理知识，我只在这里讲GDAL中涉及的坐标系统概念。因为我自己对坐标系统学习也并不是太深入（我不是测绘专业的），所以，我的一些理解可能是错误的，希望大家能及时指正。 根据GDAL数据模型文档的解释，GDAL数据集类中包括的坐标系统解释是这样的：

2. GDAL文档的解释

数据集的坐标系统由OpenGIS WKT字符串定义，它包含了：

1、一个总体的坐标系名

2、一个地理图形坐标系统名

3、一个基准面定义

4、一个椭球体的名字。长半轴(semi-major axis)和反扁率(inverse flattening)

5、本初子午线(prime meridian)名和其与格林威治子午线的偏移值

6、投影方法类型（如横轴莫卡托）

7、投影参数列表（如中央经线等）

8、一个单位的名称和其到米和弧度单位的转换参数

9、轴线的名称和顺序

10、在预定义的权威坐标系中的编码（如EPSG）

更多信息请参考OpenGIS WKT坐标系统定义，以及osr教程文档和OGRSpatialReference类的描述文档

在GDAL中，返回坐标系统的函数是GDALDataset::GetProjectionRef()。它返回的坐标系统描述了地理参考坐标，暗含着仿射地理参考转换，这地理参考转换是由GDALDataset::GetGeoTransform()来返回。

由GCPs地理参考坐标描述的坐标系统是由GDALDataset::GetGCPProjection()返回的。

注意，返回的坐标系统字符串“”表示未知的地理参考坐标系统。

2.1. 仿射地理转换

GDAL数据集有两种模式描述栅格位置（用点/线坐标系）以及地理参考坐标系之间的关系：首要的也是最普遍的是使用仿射转换，另一种则是GCPs（多控制点定位方式）

• 仿射变换由6个参数构成，它们由GDALDataset::!GetGeoTransform()返回它们把点/线坐标系（我想这里的(点/线)意思是栅格的(行/列)位置）用下面的关系转换到地理参考空间。

   1 Xgeo = GT(0) + Xpixel*GT(1) + Yline*GT(2)
   2 Ygeo = GT(3) + Xpixel*GT(4) + Yline*GT(5)

假设指北针向上的影像，GT2和GT4参数是0，而GT1是象元宽，GT5是象元高，（GT0，GT3）点位置是影像的左上角。

注意，上面所说的点/线坐标系是从左上角(0,0)点到右下角，也就是坐标轴从左到右增长，从上到下增长的坐标系。点/线位置中心是(0.5,0.5)

2.2. GCPs

数据集可以由一系列控制点来定义空间参考坐标系所有的GCPs共用一个地理参考坐标系(由GDALDataset::GetGCPProjection()返回，每个GCP（由GDAL_GCP定义）包含下面内容：

   1  typedef struct
   2 {
   3     char        *pszId;
   4     char        *pszInfo;
   5     double      dfGCPPixel;
   6     double      dfGCPLine;
   7     double      dfGCPX;
   8     double      dfGCPY;
   9     double      dfGCPZ;
  10 } GDAL_GCP;

pszid是本GCP在数据集中一系列GCP点中惟一的标示字符串，它常常是数字，但不一定总是。有可能在GCP状态中包含机器可分析信息，虽然现在还不行。

（dfGCPPixel，dfGCPLine）位置是栅格中的GCP位置,（dfGCPX，dfGCPY，dfGCPZ）位置是联合的地理参考位置（Z通常是0）

GDAL数据模型没有实现由GCPs...产生坐标系的变化的机制，而是把它留给实际应用。但是1到5阶多项式是通常使用的方法。

通常一个数据集会包含仿射地理变换。和GCPS中的一个或者两个都没有。两个都有很少见。而且无法用权威坐标系定义。

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