ARCGIS中坐标转换
ArcGIS 坐标转换
1.坐标分析
问题：对于某地A中心点坐标为455299.845,3223622.525的CAD矩形，CAD施工图。将其转换为WGS-84坐标，如何转换？
分析：分析455299.845为6位，则为东向Y坐标，省去了带号，加上了5000000加常数，其最大为为4，说名在中央子午线的左侧（左侧为负值，加上500万后肯定小于500万，首位为4。若在中央子午线右侧，则最大位数为5）；3223622.525为7位，为北向X坐标。
查看“某地A”的经度为92.5度，因为为CAD施工图，比例尺肯定大于1:5万，所以为3度带，所以此点的中央子午线为93E，带号为Beijing_54_Zone_31。
2.CAD转为shp格式并设定坐标系：
ArcTool box-Convesion Tools->To Geodatabse->CAD to Geodatabase:
其中空间参考坐标系选择Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_93E。
具体原因：选择投影坐标系-Gauss Kruger-Bei Jing54，此时3度带有两种：Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_93E和Beijing_54_Zone_31，前者表示中央子午线为93E的3度带，后者表示北京54 31度带，二者意义一样，但选择哪种呢？因为点坐标东向为455299.845为6位，不带带号，因此选择Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_93E（若东向坐标
为31455299.845，则选择Beijing_54_Zone_31），
3.北京54到WGS84坐标的转换
1.1加载图层：
打开ArcTool box-Data Management Tools->Project and transformation->feature->Project，加载shp图层，弹出下列窗口：
出现红色“X”号，说明原始图层坐标系没有识别出，则需要首先设定其坐标系后再转换。具体设坐标系参考“9 设置或改变Shp文件坐标系”
1.2选择输出图层地址和名称：
在Out Put Dataset or Feature处输入输出图层名：
1.3设定输出坐标系：
设定输出坐标系为WGS_1984
1.4选择转换参数
因为某地符合参数4的范围，所以选择转换参数4，确定后即可完成坐标转换。为何选择转换参数4，见“6ARCGIS中北京54转WGS84的转换参数精度”介绍。
4.ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到北京54高斯投影坐标的转换
与以上步骤类似，ArcTool box-Data Management Tools->Project and transformation->feature->Project，加载shp图层，弹出下列窗口：
依次输入input、outPut，需要转换的类型，投影参数，投影参数选择意义为参考下一节“6 ARCGIS中北京54转WGS84的转换参数精度”，根据所在区域选择哪个参数。
点击OK即可。
5.ArcGIS栅格数据投影转换
ArcTool box-Data Management Tools->Project and transformation->Raster->Project Raster Arcgis菜单栏-Geo Processing-》Search For Tools，查找Raster Projecj工具，得到下图，
选择Project Raster，见下图：
依次输入input、outPut，需要转换的类型，投影参数，投影参数选择意义为参考下一节“6 ARCGIS中北京54转WGS84的转换参数精度”，与上一节类似，根据所在区域选择哪个参数。
点击OK即可。
6.ARCGIS中北京54转WGS84的转换参数精度
在ARCGIS中提供了Beijing_1954_to_wgs_1984_1到Beijing_1954_to_wgs_1984_6等模型，里面涉及到的参数的来源是否有依据，如果做全国整体的转换的话，该选哪个？
不同的地方转换参数应该不一样，所以没有个统一的参数。arcgis中提供的Beijing_1954_to_wgs_1984_1到Beijing_1954_to_wgs_1984_6几种转换方法应该是针对中国不同地区的，转换全国的恐怕精度难以保证。你可以用这几种方法都试试，然后比较一下它
们之间的区别。
Beijing_1954_To_WGS_1984_1 15918 China - Orduz basin 鄂尔多斯盆地
Beijing_1954_To_WGS_1984_2 15919 China - offshore Yellow Sea 黄海海域
Beijing_1954_To_WGS_1984_3 15920 China - offshore South China Sea - Pearl River basin 南海海域-珠江口
Beijing_1954_To_WGS_1984_4 15921 China - south and west Tarim basin 塔里木盆地Beijing_1954_To_WGS_1984_5 15935 China - Bei Bu Basin 北部湾
Beijing_1954_To_WGS_1984_6 15936 China - Orduz basin鄂尔多斯盆地
其中1、4、6是3参数转换，2、3、5是7参数转换
这些应该是概略参数，不是很准，准确的参数是保密的，请咨询当地测绘部门
arcgis中投影的方法（method）共有十种：
1 geocentric translation
2 molodensky
3 molodensky abridged
4 position verctor
5 coordinate frame
6 molodensky badekas
7 nodcom
8 Horn
9 Ntv2
10 longitude rotatin
投影变换大致分为两种3参数和七参数。方法1为地心变换，也就是三参数计算出dx、dy、dz平移一次就完成投影变换。
方法2、3、6是使用莫洛坚斯基公式进行计算，属于七参数方法，方法3是简化莫洛坚斯基公式计算，不同是比方法2精度稍低，方法6为扩展莫洛坚斯基公式，多了三个起始坐标。方法4、5基本相同，都使用布尔莎-沃尔夫七参数模型，唯一不同是旋转角度的定义不同。一般美国使用方法5，欧洲使用方法4，方法5角度按顺时针定义，相反方法4逆时针定义旋转角。方法7、8、9、10为基本规则网格方法，一般都是美国本土使用
7.“西安80坐标系”转“北京54坐标系”
1、启动ArcMAP，载入coverage数据层，加载arctoolbox工具箱，选择Data Management Tools—>projections and transformations—>feature—>project，打开project 对话框，a、在Input Dataset or Feature Class中选择需要进行转换的数据，b、在Output Dataset or Feature Class中选择输出路径和输出的文件名，c、在Output Coordinate System 中输入需要定义的地理坐标类型Xian 1980.prj。
其中地理坐标系统在Geographic Coordinate Systems中定义，投影坐标系在Projected Coordinate Systems中选择。
2、上述的coverage数据在定义了西安1980的地理坐标后就转换成了.shp格式的文件，如同上述操作打开project对话框，选择此.shp格式的文件进行投影，投影类型选择Xian 1980 GK Zone 19.prj。
为了区分不同带间的点位，在每个点位的横坐标前加上所在的带号，如Xian 1980 GK Zone 19.prj，即是表示六度分带法的西安80坐标系，分带号为19，横坐标前加带号。
3、为了将数据能够正确的转换为北京54坐标系，需要对以定义西安80坐标系的数据进行平移纠偏。
载入第二步的结果数据，加载Editor工具条，打开Editor—>start editing，让此数据处于编辑状态。加载Spatial Adjustment工具条，选择new displacement link图标，在图像上选择四个Link点，然后打开Link Tabel表修正坐标，纠正公式是X.destination＝X.source
＋66，Y.destination＝Y.source＋53，66和53是已经计算出来的坐标偏移量，若计算正确，则计算完后可以看到residual error全部变为零，关闭Link Tabel表，
4、已进行了平移纠偏的数据就可以直接转换成北京54坐标了，同样是在arctoolbox工具箱中选择Data Management Tools—>projections and transformations—>Define Projection，当数据量比较大时，可以用批处理操作，速度会快很多，在Samples工具中选择Data Management—>Projections—>Batch Define Coordinate System。
8.80_To_54纠偏量的计算：
（1）偏移量的由来
不同国家由于采用的参考椭球及定位方法不同，因此同一地面点在不同坐标系中大地坐标值也不相同。北京1954坐标系的原点在原苏联西部的普尔科夫，采用的是克拉索夫斯基椭球体；西安1980坐标系选用的是1975年国际大地测量协会推荐的参考椭球，其坐标原点设在我国中部的西安市附近的泾阳县境内。
因此，通常情况下，直接转换过来的数据会有一定的误差存在，所以为了保证数据的精度，在转换的过程中通过设置横坐标和纵坐标的偏移量来修正转换后的坐标值。
由西安1980坐标系转换成北京1954坐标系，那么它们的偏移量就是北京1954坐标系相对于WGS84椭球体的偏移量减去西安1980坐标系相对于WGS84偏移量。
（2）偏移量的计算方法
在测区附近选择一国家已知点（X1，Y1），在该已知点上用GPS测定WGS84坐标经纬度，将此坐标视为有误的西安80坐标系，并将其转换为西安80的平面直角坐标X，Y，然后与已知坐标相比较则课计算出偏移量。
即△X1=X- X1
△Y1= Y- Y1
同理可求得北京54坐标系相对于WGS84坐标的偏移量△X2，△Y2，所以由西安80坐标转换成北京54坐标的偏移量即是：△X=△X2-△X1，△Y=△Y2-△Y1。
9.设置或改变Shp文件坐标系
首先，将地图数据导入，这里我导入的是广西的边界图boundary.shp。如图：
双击图层boundary.shp，或者右击选择属性，打开图层属性！查看数据的具体信息！看看数据是什么坐标系统下的！即空间参考这些！如图：
选择【源】选项卡，查看数据的信息，有投影坐标和地理坐标等信息！如图：
从源信息中可以看到，该数据并没有投影坐标，只有地理坐标！现在开始设置投影坐标或者更改地理坐标系！右击图层（数据框图层），选择属性！或者双击图层（数据框图层），如图：
点击【坐标系】选项卡！如图，
现在选择需要添加的投影坐标系或者地理坐标系！如图，本人添加北京54投影坐标系！添加后点击应用：
会有效！
更改后，可能视窗内地图不见了，不急，选中图层，右击——缩放至图层
需要注意！设置好了数据框的投影坐标系统还是没有改变图层boundary 的投影坐标！只是更改了数据框的，所以必须要导出数据！如图，右击boundary 图层，选择【数据】——【导出数据】
导出数据窗口，切记必须选择【数据框】，否则投影还是无法改变的！如图
导入导出了的数据，这里是【Export_Output】，双击，可以打开Export_Output图层属性，
查看【源】，对比为添加投影前的！如图，已经添加成功和更改成功！
注意事项：改方法简单常用！注意更改后导出数据时，选择【数据框】！
10.坐标转换考试题：
已知一个点要素类的空间坐标系统为Xian_1980_GK_CM_123E，UNIT为米。某个点的坐标值为（330000,3460000），请解释该坐标值的含义。如空间坐标系统转换为Xian_ 1980_GK_Zone_ 21，请写出该点转换后的坐标值。
正确答案见下：
坐标值的含义是：xian-1980——西安1980坐标系，CM-123E——Center Meridian 中央经线东经123°，GK——高斯克吕格投影，转换后的坐标是（21330000,3460000）表示的意思是西安1980坐标系高斯克吕格投影21带
11.关于ArcGIS中的北京54和西安80
先简单介绍高斯-克吕格投影的基本知识，了解就直接跳过，我国大中比例尺地图均采用高斯-克吕格投影，其通常是按6度和3度分带投影，1:2.5万－1:50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:1万比例尺的地形图采用经差3度分带。具体分带法是：6度分带从本初子午线开始，按经差6度为一个投影带自西向东划分，全球共分60个投影带，带号分别为1－60；3度投影带是从东经1度30秒经线开始，按经差3度为一个投影带自西向东划分，全球共分120个投影带。为了便于地形图的测量作业，在高斯-克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统，具体方法是，规定中央经线为X轴，赤道为Y轴，中央经线与赤道交点为坐标原点，x值在北半球为正，南半球为负，y值在中央经线以东为正，中央经线以西为负。由于我国疆域均在北半球，x值均为正值，为了避免y值出现负值，规定各投影带的坐标纵轴均西移500km，中央经线上原横坐标值由0变为500km。为了方便带间点位的区分，可以在每个点位横坐标y值的百千米位数前加上所在带号，如20带内A点的坐标可以表示为YA=20 745 921.8m。
（1）在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijin g 1954目录中，我们可以看到四种不同的命名方式：
Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj
Beijing 1954 3 Degree GK Zone 25.prj
Beijing 1954 GK Zone 13.prj
Beijing 1954 GK Zone 13N.prj
对它们的说明分别如下：
三度分带法的北京54坐标系，中央经线在东75度的分带坐标，横坐标前不加带号三度分带法的北京54坐标系，中央经线在东75度的分带坐标，横坐标前加带号
六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标前加带号
六度分带法的北京54坐标系，分带号为13，横坐标前不加带号
（2）在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Xian 1980目录中，文件命名方式又有所变化：
Xian 1980 3 Degree GK CM 75E.prj
Xian 1980 3 Degree GK Zone 25.prj
Xian 1980 GK CM 75E.prj
Xian 1980 GK Zone 13.prj 西安80坐标文件的命名方式、含义和北京54前两个坐标相同，但没有出现“带号+N”这种形式，为什么没有采用统一的命名方式？让人看了有些费解。
冯义从整理