ArcGIS中的坐标系统定义与投影转换
ArcGIS中的坐标系定义与投影转换
坐标系统是GIS数据重要的数学基础，用于表示地理要素、图像和观测结果（如通用地理框架内的GPS 位置）的参照系统，坐标系统的定义能够保证地理数据在软件中正确的显示其位置、方向和距离，缺少坐标系统的GIS数据是不完善的，因此在ArcGIS软件中正确的定义坐标系统以及进行投影转换的操作非常重要。
1.ArcGIS中的坐标系统
ArcGIS中预定义了两套坐标系统，地理坐标系（Geographic coordinate system）和投影坐标系（Projected coordinate system）。
1．1 地理坐标系
地理坐标系(GCS) 使用三维球面来定义地球上的位置。GCS中的重要参数包括角度测量单位、本初子午线和基准面（基于旋转椭球体）。地理坐标系统中用经纬度来确定球面上的点位，经度和纬度是从地心到地球表面上某点的测量角。球面系统中的水平线（或东西线）是等纬度线或纬线，垂直线（或南北线）是等经度线或经线。这些线包络着地球，构成了一个称为经纬网的格网化网络。
GCS中经度和纬度值以十进制度为单位或以度、分和秒(DMS) 为单位进行测量。纬度值相对于赤道进行测量，其范围是-90°（南极点）到+90°（北极点）。经度值相对于本初子午线进行测量。其范围是-180°（向西行进时）到180°（向东行进时）。
ArcGIS中，中国常用的坐标系统为GCS_Beijing_1954（Krasovsky_1940）,GCS_Xian_1980（IAG_75）,GCS_WGS_1984（WGS_1984）,GCS_CN_2000（CN_2000）。
1.2 投影坐标系
将球面坐标转化为平面坐标的过程称为投影。投影坐标系的实质是平面坐标系统，
地图单位通常为米。投影坐标系在二维平面中进行定义。与地理坐标系不同，在二维空间范围内，投影坐标系的长度、角度和面积恒定。投影坐标系始终基于地理坐标系，即：“投影坐标系=地理坐标系+投影算法函数“。
我们国家的投影坐标系主要采用高斯-克吕格投影，分为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（prime meridian）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，中国跨13-23带；3度投影带是从东经1度30分经线（1.5°）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，中国跨25-45带。
在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目录中，我们可以看到四种不同的命名方式：
Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK CM 117E
北京54(西安1980) 3度带无带号
Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK Zone 25
北京54 (西安1980) 3度带有带号
Beijing 1954 (Xian 1980) GK Zone 13
北京54 (西安1980) 6度带有带号
Beijing 1954 GK Zone 13N
Xian 1980 GK CM 75E
北京54 (西安1980) 6度带无带号
注释：GK 是高斯克吕格，CM 是Central Meridian 中央子午线，Zone是分带号，N 是表示不显示带号。
2.ArcGIS中定义坐标系
ArcGIS中所有地理数据集均需要有用于显示、测量和转换地理数据的坐标系，该坐标系在ArcGIS 中使用。如果某一数据集的坐标系未知或不正确，可以使用定义坐标系统的工具来指定正确的坐标系，使用此工具前，必须已获知该数据集的正确坐标系。
该工具为包含未定义或未知坐标系的要素类或数据集定义坐标系，位于ArcToolbox—Data management tools—Projections and transfomations—Define Projections
Input Dataset：要定义投影的数据集或要素类
Coordinate System：为数据集定义的坐标系统
3．基于ArcGIS的投影转换
在数据的操作中，我们经常需要将不同坐标系统的数据转换到统一坐标系下，方便对数据进行处理与分析，软件中坐标系转换常用以下两种方式：
3.1 直接采用已定义参数实现投影转换
ArcGIS软件中已经定义了坐标转换参数时，可直接调用坐标系转换工具，直接选择转换参数即可。工具位于ArcToolbox—Data management tools—Projections and transfomations——Feature—Project（栅格数据投影转换工具Raster—Project raster），在工具界面中输入以下参数：
Input dataset：要投影的要素类、要素图层或要素数据集
Output Dataset：已在输出坐标系参数中指定坐标系的新要素数据集或要素类。
out_coor_system：已知要素类将转换到的新坐标系
Geographic Transformation:列表中为转换参数，以GCS_Beijing_1954转为GCS_WGS_1984为例，各转换参数含义如下：
Beijing_1954_To_WGS_1984_1 15918 鄂尔多斯盆地
Beijing_1954_To_WGS_1984_2 15919 黄海海域
Beijing_1954_To_WGS_1984_3 15920 南海海域-珠江口
Beijing_1954_To_WGS_1984_4 15921 塔里木盆地
Beijing_1954_To_WGS_1984_5 15935 北部湾
Beijing_1954_To_WGS_1984_6 15936 鄂尔多斯盆地
3.2 自定义三参数或七参数转换
当ArcGIS软件中不能自动实现投影间直接转换时，需要自定义七参数或三参数实现投影转换，以七参数为例，转换方法如下：
3.2.1 自定义七参数地理转换
在ArcToolbox中选择Create Custom Geographic Transformation工具，在弹出的窗口中，输入一个转换的名字，如wgs84ToBJ54。在定义地理转换方法下面，在Method中选择合适的转换方法如COORDINATE_FRAME，然后输入七参数，即平移参数、旋转角度和比例因子，如图所示：
3.2.2 投影转换
打开工具箱下的Projections and Transformations>Feature>Project，在弹出的窗口中输入要转换的数据以及Output Coordinate System，然后输入第一步自定义的地理坐标系如wgs84ToBJ54，开始投影变换，如图所示完成投影转换：
作者：ZhaoLC ArcGIS培训中心
arcgis坐标转换
在ArcGIS中的西安80坐标系转北京54坐标系收藏 一、数据说明 本次投影变换坐标的源数据采用的是采用1980西安的地理坐标系统，1985国家高程基准的1：50000的DLG数据。 二、投影变换基础知识准备 北京54坐标系和西安80坐标系之间的转换其实是两种不同的椭球参数之间的转换。 在ArcGIS中定义了两套坐标系：地理坐标系（Geographic coordinate system）和投影坐标系（Projected coordinate system）。 1、地理坐标系，是以经纬度为地图的存储单位的，是球面坐标系统。地球是一个不规则的椭球，为了将数据信息以科学的方法放到椭球上，这就需要有一个可以量化计算的椭球体。具有长半轴，短半轴，偏心率。一下几行是GCS_Xian_1980椭球及其相应的参数。 Geographic Coordinate System: GCS_Xian_1980 Datum: D_Xian_1980 Prime Meridian: Greenwich Angular Unit: Degree 每个椭球体都需要一个大地基准面将这个椭球定位，因此可以看到在坐标系统中有Datum: D_Xian_1980的描述，表示，大地基准面是D_Xian_1980。 2、有了椭球体和基准面这两个基本条件，地理坐标系便可以定义投影坐标系统了。以下是已定义Beijing_1954坐标的投影坐标系统的参数： Projected Coordinate System: Beijing_1954_GK_Zone_19 Projection: Gauss_Kruger False_Easting: 19500000.00000000 False_Northing: 0.00000000 Central_Meridian: 111.00000000 Scale_Factor: 1.00000000
高斯平面直角坐标与大地坐标转换
高斯平面直角坐标系与大地坐标系 1 高斯投影坐标正算公式 （1）高斯投影正算：已知椭球面上某点的大地坐标()B L ,，求该点在高斯投影平面上的直角坐标()y x ,，即()),(,y x B L ?的坐标变换。 （2）投影变换必须满足的条件 中央子午线投影后为直线； 中央子午线投影后长度不变； 投影具有正形性质，即正形投影条件。 （3）投影过程 在椭球面上有对称于中央子午线的两点1P 和2P ,它们的大地坐标分别为（B L ,）及（B l ,），式中l 为椭球面上P 点的经度与中央子午线)(0L 的经度差：0L L l -=, P 点在中央子午线之东, l 为正，在西则为负，则投影后的平面坐标一定为),(1y x P '和),(2y x P -'。 （4）计算公式 ??? ? ???''+-''+''+-''+''''=''+-''+''''+ =54255 32234 22342 2)185(cos 120)1(6cos )95(cos sin 2sin 2l t t B N l t B N l B N y l t B B N l B N X x ρηρρηρρ 当要求转换精度精确至时，用下式计算： ?????? ???????''-++-' '+''+-' '+''''=''+-''+''++-''+''''+ =52224255 32233 64256 44223422)5814185(cos 720)1(cos 6cos )5861(cos sin 720)495(cos sin 24sin 2l t t t B N l t B N l B N y l t t B B N l t B B N l B N X x ηηρηρρρηηρρ 2 高斯投影坐标反算公式 （1）高斯投影反算：已知某点的高斯投影平面上直角坐标()y x ,，求该点在椭球面上的大
ArcGIS中坐标系统详解
ArcGIS的地理坐标系与大地坐标系 一直以来，总有很多朋友针对地理坐标系、大地坐标系这两个概念吃不透。近日，在网上看到一篇文章介绍它们，非常喜欢。所以在此转发一下，希望能够对制图的朋友们有所帮助。 地理坐标：为球面坐标。参考平面地是椭球面,坐标单位:经纬度 大地坐标：为平面坐标。参考平面地是水平面,坐标单位：米、千米等 地理坐标转换到大地坐标的过程可理解为投影。（投影：将不规则的地球曲面转换为平面） 在ArcGIS中预定义了两套坐标系：地理坐标系（Geographic coordinate system）投影坐标系（Projected coordinate system） 1、首先理解地理坐标系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直译为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。很明显，Geographic coordinate syst em是球面坐标系统。我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求我们找到这样的一个椭球体。这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。具有长半轴，短半轴，偏心率。以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000 然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位。在坐标系统描述中，可以看到有这么一行： Datum: D_Beijing_1954表示，大地基准面是D_Beijing_1954。 -------------------------------------------------------------------------------- 有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。 完整参数： Alias: Abbreviation:
高斯平面直角坐标系与大地坐标系相互转化
高斯平面直角坐标系与大地坐标系相互转化 高斯平面直角坐标系与大地坐标系转换 1. 高斯投影坐标正算公式(1) 高斯投影正算:已知椭球面上某点的大地坐标(L，B)，求该点在高斯投影平面上的直角坐标(x，y)，即(L，B)->(x，y)的坐标变换。(2) 投影变换必须满足的条件中央子午线投影后为直线; 中央子午线投影后长度不变; 投影具有正形性质，即正形投影条件。(3) 投影过程在椭球面上有对称于中央子午线的两点P 1 和P 2 ，它们的大地坐标分别为(L，B)及(l，B)，式中l 为椭球面上P 点的经度与中央子午线(L 0 )的经度差:l=L-L 0 ，P 点在中央子午线之东，l 为正，在西则为负，则投影后的平面坐标一定为P 1 ’(x,y)和P 2 ’(x,-y)。(4) 计算公式 4 ' ' 2 2 3 4 ' ' 2 ' ' 2 ' ' ) 9 5 ( cos sin 2 sin 2 l t B B N Bl N X x 5 ' ' 4 2 5 5 ' ' 3 ' ' 2 2 3 ' ' ' ' ' ' ) 18 5 ( cos 120 ) 1 ( 6 cos l t t B N l t B N Bl N y 当要求转换精度精确至0.001m时，用下式计算: 6 ' ' 4 2 5 6 ' ' 4 ' ' 4 2 2 3 4 ' ' 2 ' ' 2 ' ' ) 58 61 ( cos sin 720 ) 4 9 5 ( cos sin 24 sin 2 l t t B B N l t B B N Bl N X x 5 ' ' 2 2 2 4 2 5 5 ' ' 3 ' ' 2 2 3 3 ' ' ' ' ' ' ) 58 14 18 5 ( cos 720 ) 1
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：
坐标系转换与高斯投影
坐标系转换与高斯投影（1） 坐标转化并不是一个新的课题，随着测绘事业的发展，全球一体化的形成，越来越要求全球测绘资料的统一。由于地球曲率客观存在，传统测绘作业通视受到很大限制，测绘资料的统一存在巨大的约束。另外由于每一个国家的大地坐标系的建立和发展具有一定的历史特性，仅常用的大地坐标系就有150余个。在同一个国家，在不同的历史时期由于习惯的改变或经济的发展变化也会采用不同的坐标系统。例如：在我国建国之后，为了尽快搞好基础建设，我国采用了克氏椭球与我国实际相结合的北京54坐标系；随着经济的发展北京54坐标系的缺陷也随之被表露的越来越明显，特别是对我国经济较发达的东南沿海地区的影响表现得更为明显，进而我国开始研究并使用国家80坐标系。 GPS卫星导航系统满足了全球范围、全天候、连续实时以及三维导航和定位的要求。正是由于GPS卫星的这些特性，这种技术就很快被广大测绘工作者接受，但是由于坐标系统的不同，对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。 为了描述卫星运动，处理观测数据和表示测站位置，需要建立与之相应的坐标系统。在GPS 测量中，通常采用两种坐标系统,即协议天球坐标系和协议地球坐标系。 其中协议地球坐标系采用的是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System 1984即WGS-84)。WGS-84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系，是一种协议地球坐标系。WGS-84坐标系的定义是：原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH（1984.0）定义的地极（CTP）方向，即国际协议原点CIO，它由IAU和IUGG共同推荐。X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP 赤道的交点，Y轴和Z，X轴构成右手坐标系。WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，采用的两个常用基本几何参数： 长半轴a=6378137m；扁率f=1:298.257223563。 而我国采用的坐标系并不是WGS-84坐标系而是BJ-54坐标系，这个坐标系与前苏联的1942年普耳科沃坐标系有关, 属于参心大地坐标系（大地原点、高程基准和高程异常见后文），参考椭球为克拉索夫斯基椭球，其主要参数为： 长半轴 a=6378245，扁率 f=1/298.3。 这就使得同一点在不同的坐标系下有不同的坐标值，使测绘资料的应用受到很大的限制，并且对GPS系统的广泛使用造成了一定的约束性，对我们国家测绘事业的发展不利。
高斯平面直角坐标与大地坐标转换
高斯平面直角坐标系与大地坐标系 1 高斯投影坐标正算公式 （1）高斯投影正算：已知椭球面上某点的大地坐标()B L ,，求该点在高斯投影平面上的直角坐标()y x ,，即()),(,y x B L ?的坐标变换。 （2）投影变换必须满足的条件 ● 中央子午线投影后为直线； ● 中央子午线投影后长度不变； ● 投影具有正形性质，即正形投影条件。 （3）投影过程 在椭球面上有对称于中央子午线的两点1P 和2P ,它们的大地坐标分别为（B L ,）及（B l ,），式中l 为椭球面上P 点的经度与中央子午线)(0L 的经度差：0L L l -=, P 点在中央子午线之东, l 为正，在西则为负，则投影后的平面坐标一定为),(1y x P '和),(2y x P -'。 （4）计算公式 ??? ? ???''+-''+''+-''+''''=''+-''+''''+ =54255 32234 223422)185(cos 120)1(6cos )95(cos sin 2sin 2l t t B N l t B N l B N y l t B B N l B N X x ρηρρηρρ 当要求转换精度精确至0.OOlm 时，用下式计算： ?????? ???????''-++-' '+''+-''+''''= ''+-' '+''++-''+''''+ =52224255 3223364256 4 422342 2)5814185(cos 720)1(cos 6cos )5861(cos sin 720)495(cos sin 24sin 2l t t t B N l t B N l B N y l t t B B N l t B B N l B N X x ηηρηρρρηηρρ 2 高斯投影坐标反算公式 （1）高斯投影反算：已知某点的高斯投影平面上直角坐标()y x ,，求该点在椭球面上的大地坐标()B L ,，即()),(,B L y x ?的坐标变换。 （2）投影变换必须满足的条件 ● x 坐标轴投影成中央子午线，是投影的对称轴； ● x 轴上的长度投影保持不变； ● 投影具有正形性质，即正形投影条件。
利用ArcGIS进行地图投影和坐标转换的方法
利用ArcGIS进行地图投影和坐标转换的方法 1、动态投影(ArcMap) 所谓动态投影指，ArcMap中的Data 的空间参考或是说坐标系统是默认为第一加载到当前工作区的那个文件的坐标系统，后加入的数据，如果和当前工作区坐标系统不相同，则ArcMap会自动做投影变换，把后加入的数据投影变换到当前坐标系统下显示。但此时数据文件所存储的数据并没有改变，只是显示形态上的变化。因此叫动态投影。表现这一点最明显的例子就是，在Export Data时，会让你选择是按this layer's source data（数据源的坐标系统导出），还是按照the Data（当前数据框架的坐标系统）导出数据。 2、坐标系统描述(ArcCatalog) 大家都知道在ArcCatalog中可以一个数据的坐标系统说明。即在数据上鼠标右键→Properties→XY Coordinate System选项卡，这里可以通过modify，Select、Import方式来为数据选择坐标系统。但有许多人认为在这里改完了，数据本身就发生改变了。但不是这样的。这里缩写的信息都对应到该数据的.aux文件。如果你去把该文件删除了，重新查看该文件属性时，照样会显示Unknown。这里改的仅仅是对数据的一个描述而已，就好比你入学时填写的基本资料登记卡，我改了说明但并没有改变你这个人本身。因此数据文件中所存储的数据的坐标值并没有真正的投影变换到你想要更改到的坐标系统下。 但数据的这个描述也是非常重要的，如果你拿到一个数据，从ArcMap下所显示的坐标来看，像是投影坐标系统下的平面坐标，但不知道是基于什么投影的。因此你就无法在做对数据的进一不处理。比如：投影变换操作。因为你不知道要从哪个投影开始变换。 因此大家要更正一下对ArcCatalog中数据属性中关于坐标系统描述的认识。 3、投影变换(ArcToolBox) 上面说了这么多，要真正的改变数据怎么办，也就是做投影变换。在ArcToolBox->Data Management Tools->Projections and Transformations下做。 在这个工具集下有这么几个工具最常用， 1、Feature→Project 2、Raster→Project Raster 3、Create Custom Geographic Transformation
arcgis转换坐标
ArcGIS中的投影和坐标转换及编程实现 摘要：一般情况下地理数据库（如Personal GeoDatabase的Feature DataSet 、Shape File等）在创建时都具有空间参考的属性，空间参考定义了该数据集的地理坐标系统或投影坐标系统，但由于在数据格式转换、转库过程中可能造成坐标系统信息丢失，或创建数据库时忽略了坐标系统的定义，因此需要对没有坐标系统信息的数据集进行坐标系统定义。 ArcGIS中的投影和坐标转换 1 ArcGIS中坐标系统的定义 一般情况下地理数据库（如Personal GeoDatabase的Feature DataSet 、Shape File等）在创建时都具有空间参考的属性，空间参考定义了该数据集的地理坐标系统或投影坐标系统，没有坐标系统的地理数据在生产应用过程中是毫无意义的，但由于在数据格式转换、转库过程中可能造成坐标系统信息丢失，或创建数据库时忽略了坐标系统的定义，因此需要对没有坐标系统信息的数据集进行坐标系统定义。 坐标系统的定义是在不改变当前数据集中特征X Y值的情况下对该数据集指定坐标系统信息。 操作方法：运行ArcGIS9中的ArcMap，打开ArcToolBox，打开Data Management Tools ->Projections and Transformations->Define Projection 项打开坐标定义对话框。介下来在Input DataSet or Feature Class栏中输入或点击旁边的按钮选择相应的DataSet或Feature Class；在Coordinate System栏中输入或点击旁边的按钮选择需要为上述DataSet或Feature定义的坐标系统。最后点OK键即可。 例如某点状shape文件中某点P的坐标为X 112.2 Y 43.3 ，且该shape文件没有带有相应的Prj文件，即没有空间参考信息，也不知道X Y 的单位。通过坐标系统定义的操作定义其为Beijing1954坐标，那么点P的信息是东经112.2度北纬43.3度。 2 ArcGIS中的投影方法 投影的方法可以使带某种坐标信息数据源进行向另一坐标系统做转换，并对源数据中的X 和Y值进行修改。我们生产实践中一个典型的例子是利用该方法修正某些旧地图数据中X,Y 值前加了带数和分带方法的数值。 操作方法：运行ArcGIS9中的ArcMap，打开ArcToolBox，打开Data Management Tools ->Projections and Transformations->Feature->Project 项打开投影对话框。在Input DataSet or Feature Class栏中输入或点击旁边的按钮选择相应的DataSet或Feature Class（带有空间参考），Output DataSet or Feature Class栏中输入或点击旁边的按钮选择目标DataSet或Feature Class，在Output Coordinate System 栏中输入或点击旁边的按钮选择目标数据的坐标系统。最后点OK键即可。 例如某点状shape文件中某点P的坐标为X 40705012 Y 3478021 ，且该shape文件坐标系统为中央为东经120度的高斯克吕格投影，在数据使用过程中为了将点P的值改为真实值X 705012 Y478021，首先将源数据的投影参数中False_Easting和False_Northing值分别加上40000000和3000000作为源坐标系统，修改参数前的坐标系统作为投影操作的目标坐标系统，然后通过投影操作后生成一新的Shape文件，且与源文件中点P对应的点的坐标
坐标系投影方式的选择及坐标转换
坐标系投影方式的选择及坐标转换 [摘要]通过对几种常用投影方式的分析对比，详细剖述了海外项目投影方式的选择及应用，并配以实例阐述了坐标系之间的相互转换及注意事项。 [关键字]海外项目投影方式坐标转换 响应国家”走出去”的资源战略方针，国内很多公司都有项目在国外；每一个项目在进场前，要充分收集项目的相关资料，对测量技术人员来说，尤其要清楚项目区域已有测量资料的坐标系，高程系及投影方式，任何一种坐标系在建立前都要确定其投影方式。所以我们应该对常用的一些投影方式有基本的认识。 1坐标系投影方式的选择 1.1高斯-克吕格投影 高斯-克吕格（Gauss-Kruger）投影，简称高斯投影，是一种”等角横切圆柱投影”，具体的投影特征在这里不作说明，但是应该对下面几点应该有清醒的认识。 1）在国内大部份地区使用高斯投影。 2）高斯投影有两种分带方式，3度分带和6度分带。3度分带大多用于大比例尺测图，主要指比例尺大于1：10000以上的地形测图。 3）3度带是把全球分为120个带，起始带的经度是1.5～4.5度，中央经线为3度，带号为1，4.5～7.0度为第2带，中央经线为6度，以此类推。 4）6度带是把全球分为60个带，起始带的经度是0～6度，中央经线为3度，带号为1，6～12度为第2带，中央经线为9度，以此类推。 5）高斯投影为保证东向坐标值（测量指的是Y值）不小于0，所以将纵坐标轴西移了500公里。 1.2UTM投影 UTM投影全称Universal Transverse Mercator，译成中文是：通用横轴墨卡托投影。使用UTM投影时需要注意以下几点： 1）UTM投影是世界上最常用的一种投影方式，特别是不发达国家。 2）UTM投影自西经180°起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经线为-177°，包含的范围是-180°～-174°。第2带的中央经线为-171度，所含的范
坐标投影的ArcGIS操作步骤
- 110 - 说明说明：： 投影投影其实其实其实是是实现实现（（B ，L ，H ）与（x,y,H ）之间之间的的相互相互转换转换转换。。 步骤步骤如下如下如下：： 1.在ArcCatalog 中设置设置坐标坐标坐标参考参考参考（（已知已知））。 2.投影投影转换转换 a. 动态动态投影投影投影：：在ArcMap 中view 菜单菜单下下实现实现，，不改变 空间空间数据数据数据的的坐标值标值。。 b.持久持久化化投影投影：：利用ArcToolBox 实现实现，，改变改变空间 空间空间数数据的坐标值标值。。
- 111 -第四章 空间数据的转换与处理 空间数据是GIS 的一个重要组成部分。整个GIS 都是围绕空间数据的采集、加工、存储、分析和表现展开的。原始数据往往由于在数据结构、数据组织、数据表达等方面与用户自己的信息系统不一致而需要对原始数据进行转换与处理，如投影变换，不同数据格式之间的相互转换，以及数据的裁切、拼接等处理。以上所述的各种数据转换与处理均可以利用ArcToolbox 中的工具实现。在ArcGIS9中，ArcToolbox 嵌入到了ArcMap 中。本章就投影变换、数据格式转换、数据裁切与拼接等内容分别介绍。 4.1 投影变换 由于数据源的多样性，当数据与研究、分析问题的空间参考系统（坐标系统、投影方式）不一致时，就需要对数据进行投影变换。同样，在完成本身有投影信息的数据采集时，为了保证数据的完整性和易交换性，要定义数据投影信息。以下就地图投影及投影变换的概念做简单介绍，之后分别讲述在ArcGIS 中如何实现地图投影定义及变换。 空间数据与地球上的某个位置相对应。对空间数据进行定位，必须将其嵌入到空间参照系中。因为GIS 描述的是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经纬网）可以作为空间数据的参照系统。而地球是一个不规则的球体，为了能够将其表面内 容显示在平面的显示器或纸面上，就必须将球面地理坐标系统变换到平面投影坐标系统（图4.1）。因此，运用地图投影方法，建立地球表面上和平面上点的函数关系，使地球表图4.1椭球体表面投影到平面的微分梯形 Y
使用ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到北京54高斯投影坐标的转换
使用ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到北京54高斯投影坐标的转换 【摘要】本文针对从事测绘工作者普遍遇到的坐标转换问题，简要介绍ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到北京54高斯投影坐标转换原理和步骤。 【关键词】ArcGIS 坐标转换投影变换 1坐标转换简介 坐标系统之间的坐标转换既包括不同的参心坐标之间的转换，或者不同的地心坐标系之间的转换，也包括参心坐标系与地心坐标系之间的转换以及相同坐标系的直角坐标与大地坐标之间的坐标转换，还有大地坐标与高斯平面坐标之间的转换。在两个空间角直坐标系中，假设其分别为O--XYZ和O--XYZ，如果两个坐标系的原点相同，通过三次旋转，就可以使两个坐标系重合；如果两个直角坐标系的原点不在同一个位置，通过坐标轴的平移和旋转可以取得一致；如果两个坐标系的尺度也不尽一致，就需要再增加一个尺度变化参数；而对于大地坐标和高斯投影平面坐标之间的转换，则需要通过高斯投影正算和高斯投影反算，通过使用中央子午线的经度和不同的参考椭球以及不同的投影面的选择来实现坐标的转换。 如何使用ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到BJ54高斯投影坐标的转换？这是很多从事GIS工作或者测绘工作者普遍遇到的问题。本文目的在于帮助用户解决这个问题。 我们通常说的WGS-84坐标是指经纬度这种坐标表示方法，北京54坐标通常是指经过高斯投影的平面直角坐标这种坐标表示方法。为什么要进行坐标转换？我们先来看两组参数，如表1所示： 表1 BJ54与WGS84基准参数 很显然，WGS84与BJ54是两种不同的大地基准面，不同的参考椭球体，因而两种地图下，同一个点的坐标是不同的，无论是三度带六度带坐标还是经纬度坐标都是不同的。当要把GPS接收到的点（WGS84坐标系统的）叠加到BJ54坐标系统的底图上，那就会发现这些GPS点不能准确的在它该在的地方，即“与实际地点发生了偏移”。这就要求把这些GPS点从WGS84的坐标系统转换成BJ54的坐标系统了。 有关WGS84与BJ54的坐标转换问题，实质是WGS-84椭球体到BJ54椭球体的转换问题。如果我们是需要把WGS84的经纬度坐标转换成BJ54的高斯投影坐标，那就还会涉及到投影变换问题。因此，这个转换过程，一般的GPS数据处理软件都是采用下述步骤进行的：
高斯平面直角坐标与大地坐标转换
高斯平面直角坐标系与大地坐标系 1 高斯投影坐标正算公式 (1)高斯投影正算:已知椭球面上某点的大地坐标()B L ,,求该点在高斯投影平面上的直角坐标()y x ,,即()),(,y x B L ?的坐标变换。 (2)投影变换必须满足的条件 ● 中央子午线投影后为直线; ● 中央子午线投影后长度不变; ● 投影具有正形性质,即正形投影条件。 (3)投影过程 在椭球面上有对称于中央子午线的两点1P 与2P ,它们的大地坐标分别为(B L ,)及(B l ,),式中l 为椭球面上P 点的经度与中央子午线)(0L 的经度差:0L L l -=, P 点在中央子午线之东, l 为正,在西则为负,则投影后的平面坐标一定为),(1y x P '与),(2y x P -'。 (4)计算公式 ??? ? ??? ''+-''+''+-''+''''=''+-''+''''+ =54255 32234223422)185(cos 120)1(6cos )95(cos sin 2sin 2l t t B N l t B N l B N y l t B B N l B N X x ρηρρηρρ 当要求转换精度精确至0、OOlm 时,用下式计算: ?????? ???????''-++-' '+''+-''+''''= ''+-' '+''++-''+''''+ =52224255 3223364256 44223422)5814185(cos 720)1(cos 6cos )5861(cos sin 720)495(cos sin 24sin 2l t t t B N l t B N l B N y l t t B B N l t B B N l B N X x ηηρηρρρηηρρ 2 高斯投影坐标反算公式 (1)高斯投影反算:已知某点的高斯投影平面上直角坐标()y x ,,求该点在椭球面上的大地坐标()B L ,,即()),(,B L y x ?的坐标变换。 (2)投影变换必须满足的条件 ● x 坐标轴投影成中央子午线,就是投影的对称轴; ● x 轴上的长度投影保持不变; ● 投影具有正形性质,即正形投影条件。 (3)投影过程 根据x 计算纵坐标在椭球面上的投影的底点纬度f B ,接着按f B 计算(B B f -)及经差l ,最后得到)(B B B B f f --=、l L L +=0。
ArcGIS中的投影和坐标转换
ArcGIS中的投影和坐标转换 1 ArcGIS中坐标系统的定义 一般情况下地理数据库（如Personal GeoDatabase的Feature DataSet 、Shape File等）在创建时都具有空间参考的属性，空间参考定义了该数据集的地理坐标系统或投影坐标系统，没有坐标系统的地理数据在生产应用过程中是毫无意义的，但由于在数据格式转换、转库过程中可能造成坐标系统信息丢失，或创建数据库时忽略了坐标系统的定义，因此需要对没有坐标系统信息的数据集进行坐标系统定义。 坐标系统的定义是在不改变当前数据集中特征X Y值的情况下对该数据集指定坐标系统信息。操作方法：运行ArcGIS9中的ArcMap，打开ArcToolBox，打开Data Management Tools ->Projections and Transformations->Define Projection 项打开坐标定义对话框。介下来在Input DataSet or Feature Class栏中输入或点击旁边的按钮选择相应的DataSet或Feature Class；在Coordinate System栏中输入或点击旁边的按钮选择需要为上述DataSet或Feature定义的坐标系统。最后点OK键即可。 例如某点状shape文件中某点P的坐标为X 112.2 Y 43.3 ，且该shape文件没有带有相应的Prj文件，即没有空间参考信息，也不知道X Y 的单位。通过坐标系统定义的操作定义其为Beijing1954坐标，那么点P的信息是东经112.2度北纬43.3度。 2 ArcGIS中的投影方法 投影的方法可以使带某种坐标信息数据源进行向另一坐标系统做转换，并对源数据中的X和Y 值进行修改。我们生产实践中一个典型的例子是利用该方法修正某些旧地图数据中X,Y值前加了带数和分带方法的数值。 操作方法：运行ArcGIS9中的ArcMap，打开ArcToolBox，打开Data Management Tools ->Projections and Transformations->Feature->Project 项打开投影对话框。在Input DataSet or Feature Class栏中输入或点击旁边的按钮选择相应的DataSet或Feature Class（带有空间参考），Output DataSet or Feature Class栏中输入或点击旁边的按钮选择目标DataSet或Feature Class，在Output Coordinate System 栏中输入或点击旁边的按钮选择目标数据的坐标系统。最后点OK键即可。 例如某点状shape文件中某点P的坐标为X 40705012 Y 3478021 ，且该shape文件坐标系统为中央为东经120度的高斯克吕格投影，在数据使用过程中为了将点P的值改为真实值X 705012 Y478021，首先将源数据的投影参数中False_Easting和False_Northing值分别加上40000000和3000000作为源坐标系统，修改参数前的坐标系统作为投影操作的目标坐标系统，
地理信息中各种坐标系区别和转换总结
地理信息中各种坐标系区别和转换总结 一、北京54坐标到西安80坐标转换小结 1、北京54和西安80是两种不同的大地基准面，不同的参考椭球体，因而两种地图下，同一个点的坐标是不同的，无论是三度带六度带坐标还是经纬度坐标都是不同的。 2、数字化后的得到的坐标其实不是WGS84的经纬度坐标，因为54和80的转换参数至今没有公布，一般的软件中都没有54或80投影系的选项，往往会选择WGS84投影。 3、WGS8 4、北京54、西安80之间，没有现成的公式来完成转换。 4、对于54或80坐标，从经纬度到平面坐标（三度带或六度带）的相互转换可以借助软件完成。 5、54和80间的转换，必须借助现有的点和两种坐标，推算出变换参数，再对待转换坐标进行转换。（均靠软件实现） 6、在选择参考点时，注意不能选取河流、等高线、地名、高程点，公路尽量不选。这些在两幅地图上变化很大，不能用作参考。而应该选择固定物，如电站，桥梁等。 二、西安80坐标系与北京54坐标系转换 西安80坐标系与北京54坐标系其实是一种椭球参数的转换作为这种转换在同一个椭球里的转换都是严密的，而在不同的椭球之间的转换是不严密，因此不存在一套转换参数可以全国通用的，在每个地方会不一样，因为它们是两个不同的椭球基准。那么，两个椭球间的坐标转换，一般而言比较严密的是用七参数布尔莎模型，即 X 平移， Y 平移， Z 平移， X 旋转（WX）， Y 旋转（WY）， Z 旋转（WZ），尺度变化（DM ）。要求得七参数就需要在一个地区需要 3 个以上的已知点。如果区域范围不大，最远点间的距离不大于 3 0Km（经验值），这可以用三参数，即 X 平移， Y 平移， Z 平移，而将 X 旋转， Y 旋转， Z 旋转，尺度变化面DM视为 0 。 在MAPGIS平台中实现步骤： 第一步：向地方测绘局（或其它地方）找本区域三个公共点坐标对（即54坐标x，y，z和80坐标x，y，z）； 第二步：将三个点的坐标对全部转换以弧度为单位。（菜单：投影转换/输入单点投影转换，计算出这三个点的弧度值并记录下来） 第三步：求公共点求操作系数（菜单：投影转换/坐标系转换）。如果求出转换系数后，记录下来。 第四步：编辑坐标转换系数。（菜单：投影转换/编辑坐标转换系数。）最后进行投影变换，“当前投影”输入80坐标系参数，“目的投影”输入54坐标系参数。进行转换时系统会自动调用曾编辑过的坐标转换系数。 三、地理坐标系与投影坐标系的区别 1、首先理解地理坐标系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直译为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。很明显，Geographic coordinate system是球面坐标系统。我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求我们找到这样的一个椭球体。这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。具有长半轴，短 半轴，偏心率。以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。
ARCGIS中坐标系的定义及投影转换方法
ArcGIS中坐标系的定义及投影转换方法 张卫东 （安徽省环境信息中心 合肥 230001 ） 摘 要：本文就我省GIS项目中地理数据所涉及的多种坐标系及地图投影转换等问题作了详细分析,并在ESRI公司的ArcGIS软件平台上介绍了不同坐标系的定义及投影转换方法。 关键词：坐标系; 地图投影 一、问题的提出 GIS技术在我省环保工作中已应用多年，现有多套基于不同坐标系的地理数据，如全省1：5万的北京54坐标系数据，主要城市1：1万的西安80坐标系数据，GPS采集的WGS84坐标系数据以及同是北京54坐标系但不同投影的遥感解译数据等，这些不同坐标系的数据给我们的使用带来了困难：如何将遥感解译数据和不同的地理数据转换到一起，GPS采集的经纬度数据如何正确加载到地图上，以前在北京54坐标系上使用的数据又如何转换到新的西安80坐标系上来？通过摸索，本人找到了解决问题的一些方法，现介绍如下，首先介绍一下相关的几个概念。 二、相关概念 由于GIS所描述是位于地球表面的空间信息，所以在表示时必须嵌入到一个空间参照系中，这个参照系统就是坐标系，它是根据椭球体等参数建立的。另外，为了能够将地图从球面转换到平面，还要进行投影。 1. 椭球体(Spheroid)、基准面(Datum)、坐标系（Coordinate System）及投影(Projection) 尽管地球是一个不规则的椭球，但为了将数据信息以科学的方法存放到椭球上，我们需要用一个可以量化计算的椭球体作为地球的模型。这样的椭球体用长半轴a(semimajor axis)，短半轴b(semiminor axis)，偏心率倒数1/f(Inverse flattening)来描述，这三个参数数学关系为：1/f=a/(a-b),实际中我们一般用长、短半轴二个参数来表示就可以了，根据需要人们定义了多种参考椭球体模型。然而有了这个椭球体还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位，它的作用是来确定地球与椭球体之间的位置关系，由于每个国家或地区需要最大限度的贴合自己的那一部分不同，基准面也不同。 有了基于椭球体参数的基准面，再加上角度单位(Angular Unit)和本初子午线(Prime Meridian)，就定义了地理坐标系（Geographic Coordinate System），图2清楚地表明了这一点。 但地理坐标系是用经纬度表示球面的位置，很多时候我们精确分析需要在平面上来进行，这就要将地图从三维地理坐标通过投影转换成二维平面坐标，这样的坐标系叫投影坐标系（Projection Coordinate System），它是在地理坐标系上加上投影转换参数（参见图4）。 由于从球面到平面的转换会引起距离、面积、形状、方向一个或多个空间属性的变形失真，没有一种投影转换能保持所有的空间属性不变。所以一些地图投影通过损失其它空间属性来使某一属性失真最小，而另一些地图投影则努力平衡全部空间属性的失真，现有数百种地图投影，它们各自适合于表示整个地球表面或某些区域的不同需求，如我国1：50万和更大比例尺地形图使用的是高斯-克吕格 (Gauss-Kruger) 投影，它没有角度变形，在长度和面积上变形也很小，通过分带投影后能保证很高的精度（参见图4），而遥感解译数据常采用阿尔勃斯（Albers Equal-Area Conic）投影，它是等面积割圆锥投影，可以保持面积不变（参见图5）。
坐标系统和投影变换基础知识及其在ArcGIS桌面产品中的应用
坐标系统和投影变换基础知识及其在ArcGIS桌面产品中的应用（二） 2011-01-24 10:52 5555人阅读评论(4) 收藏举报产品transformation工作工具system 坐标系统和投影变换在ArcGIS桌面产品中的应用 在我们了解了坐标系统和投影的定义和其内在的联系后，本文着重总结一下坐标系统和投影变换在桌面产品（版本9.2）中的应用（分ArcMap、ArcCatalog、ArcToolBox三大主要应用模块）。 1、动态投影(ArcMap) 所谓动态投影指：改变ArcMap中的Data Frame（工作区）的空间参考或是对后加入到ArcMap工作区中数据的投影变换。ArcMap的Data Frame （工作区）的坐标系统默认为第一个加载到当前Data Frame（工作区）的那个文件的坐标系统，后加入的数据，如果和当前工作区坐标系统不同，则ArcMap 会自动做投影变换，把后加入的数据投影变换到当前坐标系统下显示，但此时数据文件所存储的实际数据坐标值并没有改变，只是显示形态上的变化！因此叫动态投影。表现这一点最明显的例子就是在Export Data时，用户可以选择是按this layer's source data（数据源的坐标系统导出），还是按照the Data Frame （当前工作区的坐标系统）导出数据。 关于ArcMap的这种动态投影机制，我们可以利用一个北京54投影坐标系数据（乡镇.shp）和 Directory>/DeveloperKit/SamepleCom/data/World/目录下的 world30.shp数据来做一个实验说明。 乡镇.shp数据的坐标系统为北京54投影坐标系 （Krasovsky_1940_Transverse_Mercator）。在ArcMap或ArcCatalog中预览形态如图7所示： 图7 北京54投影坐标系数据单独显示几何形态 world30.shp数据的坐标系统为WGS84坐标系(GCS_WGS_1984)。在ArcMap或ArcCatalog中预览形态如图8所示： 经纬度坐标与高斯坐标的转换代码 /功能说明：将绝对高斯坐标(y,x)转换成绝对的地理坐标(wd,jd)。/ // double y; 输入参数: 高斯坐标的横坐标，以米为单位 // double x; 输入参数: 高斯坐标的纵坐标，以米为单位 // short DH; 输入参数: 带号，表示上述高斯坐标是哪个带的 // double *L; 输出参数: 指向经度坐标的指针，其中经度坐标以秒为单位// double *B; 输出参数: 指向纬度坐标的指针，其中纬度坐标以秒为单位void GaussToGeo(double y, double x, short DH, double *L, double *B, double LP) { double l0; // 经差 double tf; // tf = tg(Bf0),注意要将Bf转换成以弧度为单位 double nf ; // n = y * sqrt( 1 + etf ** 2) / c, 其中etf = e'**2 * cos(Bf0) ** 2 double t_l0; // l0，经差，以度为单位 double t_B0; // B0，纬度，以度为单位 double Bf0; // Bf0 double etf; // etf,其中etf = e'**2 * cos(Bf0) ** 2 double X_3 ; double PI=3.14159265358979; double b_e2=0.0067385254147; double b_c=6399698.90178271; X_3 = x / 1000000.00 - 3 ; // 以兆米（1000000）为单位 // 对于克拉索夫斯基椭球，计算Bf0 Bf0 = 27.11115372595 + 9.024******** * X_3 - 0.00579740442 * pow(X_3,2) - 0.00043532572 * pow(X_3,3) + 0.00004857285 * pow(X_3,4) + 0.00000215727 * pow(X_3,5) - 0.00000019399 * pow(X_3,6) ; tf = tan(Bf0*PI/180); // tf = tg(Bf),注意这里将Bf转换成以弧度为单位 etf = b_e2 * pow(cos(Bf0*PI/180),2); // etf = e'**2 * cos(Bf) ** 2 nf = y * sqrt( 1 + etf ) / b_c; // n = y * sqrt( 1 + etf ** 2) / c // 计算纬度，注意这里计算出来的结果是以度为单位的 t_B0 = Bf0 - (1.0+etf) * tf / PI * (90.0 * pow(nf,2) - 7.5 * (5.0 + 3 * pow(tf,2) + etf - 9 * etf * pow(tf,2)) * pow(nf,4) + 0.25 * (61 + 90 * pow(tf,2) + 45 * pow(tf,4)) * pow(nf,6)) ; // 计算经差，注意这里计算出来的结果是以度为单位的 t_l0 = (180 * nf - 30 * ( 1 + 2 * pow(tf,2) + etf ) * pow(nf,3) + 1.5 * (5 + 28 * pow(tf,2) + 24 * pow(tf,4)) * pow(nf,5)) / ( PI * cos(Bf0*PI/180) ) ; l0 = (t_l0 * 3600.0); // 将经差转成秒 if (LP == -1000) { *L = (double)((DH * 6 - 3) * 3600.0 + l0); // 根据带号计算出以秒为单位的绝对经度，返回指针经纬度坐标与高斯坐标的转换代码