測量學(xué)實驗授課教案

1、實驗一四等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)處理【實驗項目編號】 4161303620011【實驗項目名稱】四等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)處理【實驗?zāi)康摹苛私庠?EXCEL中進行四等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)處理。【實驗設(shè)備】微型計算機；windows xp操作系統(tǒng)；EXCEL軟件【實驗步驟及內(nèi)容】一、水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)的方法：水準(zhǔn)測量的內(nèi)業(yè)即計算路線的高差閉合差，如其符合要求則予以調(diào)整，最終推算出待定點的高程。1.高差閉合差的計算與檢核終端水準(zhǔn)點的已知高程，和經(jīng)水準(zhǔn)路線觀測、推算的高程之差值稱為高差閉合差。附合水準(zhǔn)路線高差閉合差fh為：fh = Z 飾 一 （H 終一H 始）（2-8）閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差為：fh = £ h測（2-9

2、）為了檢查高差閉合差是否符合要求，還應(yīng)計算高差閉合差的容許值（即其限差）。-般水準(zhǔn)測量該容許值規(guī)定為平地fh容=±40JL mm山地fh容=±12Jn mm（2-11）式中，L水準(zhǔn)路線全長，以 km為單位；n 一路線測站總數(shù)。2 .高差閉合差的調(diào)整若高差閉合差小于容許值，說明觀測成果符合要求，但應(yīng)進行調(diào)整。方法是將高差閉 合差反符號，按與測段的長度 （平地）或測站數(shù)（山地）成正比，即依下式計算各測段的高差改 正數(shù)，加入到測段的高差觀測值中：/hi 二 - fhrL- Li （平地）、Lfh-/hi = -ni（山地）'、n式中， £L一路線總長；Li第i測

3、段長度（km） （i=1、2、3.）;工n 測站總數(shù)；Q 第i測段測站數(shù)。3 .計算待定點的高程將高差觀測值加上改正數(shù)即得各測段改正后高差：4 i改=hi+/h ii = 1, 2, 3,據(jù)此，即可依次推算各待定點的高程。如上所述，閉合水準(zhǔn)路線的計算方法除高差閉合差的計算有所區(qū)別而外，其余與附合 路線的計算完全相同。二、舉例1.附合水準(zhǔn)路線算例下圖1所示附合水準(zhǔn)路線為例，已知水準(zhǔn)點 A、B和待定點1、2、3將整個路線分為 四個測段。測段號點名測站數(shù)觀測局差/m改正數(shù)/m改正后高差/m高程/m備注123456781BM18+8.364-0.014+8.35039.833148.183231.43

4、30.0051.438246.74534-2.7450.007-2.752343.99345+4.6610.008+4.653BM248.646E20+ 8.8470.034+8.813輔助計 算fh = + 0.034mf h容=±12' 20 = ± 54mm1）將點名、各測段測站數(shù)、各測段的觀測高差、已知高程數(shù)填入表 2-2內(nèi)相應(yīng)欄目2、3、4、7（如系平地測量，則將測站數(shù)欄改為公里數(shù)欄，填入各測段公里數(shù)；表內(nèi)加粗字 為已知數(shù)據(jù)）。2）進行高差閉合差計算：n計算高差閉合fh = £ h測一（H 終 一 H 始）= 8.847 （48.646 39.8

5、33）= + 0.034m由于圖中標(biāo)注了測段的測站數(shù)，說明是山地觀測，因此依據(jù)總測站數(shù)差的容許值為:fh容=±12n = ±12<20 = 士 54mm計算的高差閉合差及其容許值填于表2-2下方的輔助計算欄。3）高差閉合差的調(diào)整fh<fh容，故其精度符合要求。本例中，將高差閉合差反符號，按下式依次計算各測段的高差改正數(shù):（£ n 測站總數(shù)，ni 第i測段測站數(shù)）fh/hi =ni“n第一測段的高差改正數(shù)為：34x 8 = 14mm20同法算得其余各測段的高差改正數(shù)分別為一5、一7、一8mm,依次列入表2-2中第5欄。注：1、所算得的高差改正數(shù)總和應(yīng)與高

6、差閉合差的數(shù)值相等，符號相反，以此對計算進行校核。如因取整誤差造成二者出現(xiàn)小的較差可對個別測段高差改正數(shù)的尾數(shù)適當(dāng)取舍1mm以滿足改正數(shù)總和與閉合差數(shù)值相等的要求。2 、若為平地，高差改正數(shù)按各測段長度比例分配：用公式/hi=-k , Li計算,'、L式中，ZL一路線總長；Li第i測段長度（km） （ i=1、2、3.）。4）計算待定點的高程將高差觀測值加上改正數(shù)即得各測段改正后高差：%改=川+/八 ii=1, 2, 3, 4據(jù)此，即可依次推算各待定點的高程。（上例計算結(jié)果列入表 2-2之第6、7欄）。H1=Ha+H1 改H2=H 1 + h 2 改Hb （算）=Hb（已知）注：改正后

7、的高差代數(shù)和，應(yīng)等于高差的理論值（HB-HA）,即：匯h改=HB-HA。如不相等，說明計算中有錯誤存在。最后推出的終點高程應(yīng)與已知的高程相等。2閉合水準(zhǔn)路線算例閉合水準(zhǔn)路線的計算方法除高差閉合差的計算有所區(qū)別 而外，其余與附合路線的計算完全相同。計算時應(yīng)當(dāng)注意高差 閉合差的公式為：fh=!2h測。如圖2所示一閉合水準(zhǔn)路線，A為已知水準(zhǔn)點，A點高程 為51.732m,其觀測成果如圖中所示，計算 1、2、3各點的 高程。將圖中各數(shù)據(jù)按高程計算順序列入表2進行計算：表2水準(zhǔn)測量成果計算表測段號點名測站數(shù)觀測局差改正數(shù)改正后局差高程/m/m/mm/m12345671BMA11 1.3520.006-1

8、.34651.732150.386282.1580.0042.162252.548362.5740.0032.577355.12547 3.3970.0043.393BMB51.732S32-0.0170.0170輔助計 算fh = 30mmf h容=± 12 jn mm= ± 68mm計算步驟如下：算實測高差之和匯h測=3.766m計算高差閉合差 HB-HA=425.062-421.326=3.736(m)fh = 3.766 3.736 = 0.030m = 30mm計算容許閉合差fh容=± 12而=士 68mmfhWfh容，故其精度符合要求，可做下一步計算。

9、計算高差改正數(shù)高差閉合差的調(diào)整方法和原則與符合水準(zhǔn)路線的方法一樣。本例各測段改正數(shù) vi計算如下:/ hi = - (fh/ En) x ni= - (- 17/32) x 11=6mm/h2= (fh/ E n) x n2= (17/32) x 8=4mm檢核 匯/h = fh= 0.030m計算改正后高差h改各測段觀測高差hi分別加上相應(yīng)的改正數(shù)后/作，即得改正后高差:h1 改=卜1+2卜 1= 1.352+0.006=-1.346mh2 改=卜2+2h 2=2.158+0.004=2.162m注：改正后的高差代數(shù)和，應(yīng)等于高差的理論值0,即：匯h改=0 ,如不相等，說明計算中有錯誤存在。

10、高程計算測段起點高程加測段改正后高差，即得測段終點高程，以此類推。最后推出的終點高程 應(yīng)與起始點的高程相等。即：H1=HA+h 1 改=51.732-1.346=50.386mH2=H1+h2 改=50.386+2.162=52.548mHa （算）=Ha（已知）=51.732m計算中應(yīng)注意各項檢核的正確性。實驗二四等導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)處理【實驗項目編號】 4161303620010【實驗項目名稱】四等導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)處理【實驗?zāi)康摹空莆赵?EXCEL中進行四等導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)處理。【實驗設(shè)備】微型計算機；WindowsXP操作系統(tǒng)；EXCEL軟件?！緦嶒灢襟E及內(nèi)容】內(nèi)業(yè)計算步驟：1 .角度閉合差的計算與調(diào)

11、整2 .推算坐標(biāo)方位角3 .計算坐標(biāo)增量4 .坐標(biāo)增量閉合差的計算與調(diào)整5 .計算各點坐標(biāo)以圖6-11所注的數(shù)據(jù)為例（該例為圖根導(dǎo)線），結(jié)合“閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計算表”的使用, 說明閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計算的步驟。將校核過的外業(yè)觀測數(shù)據(jù)及起算數(shù)據(jù)填入“閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計算表”中，見表 6-6,起算 數(shù)據(jù)用單線標(biāo)明。6 .角度閉合差的計算與調(diào)整（1）計算角度閉合差如圖6-11所示，n邊形閉合導(dǎo)線內(nèi)角和的理論值為：7th = ("2)x180。(6-5)Z夕加不等于理論值式中n導(dǎo)線邊數(shù)或轉(zhuǎn)折角數(shù)。由于觀測水平角不可避免地含有誤差，致使實測的內(nèi)角之和2 Ah,兩者之差，稱為角度閉合差，用f 3表示,餐以加由

12、4%9-2)義1褥田)(2)計算角度閉合差的容許值角度閉合差的大小反映了水平角觀測的質(zhì)量。各級導(dǎo)線角度閉合差的容許值 f 3 p見表6-3和表6-4 ,其中圖根導(dǎo)線角度閉合差的容許值 f 3 P 的計算公式為：“二"0場(6-7)如果,說明所測水平角不符合要求，應(yīng)對水平角重新檢查或重測。如果IaLIApI,說明所測水平角符合要求，可對所測水平角進行調(diào)整。(3)計算水平角改正數(shù)如角度閉合差不超過角度閉合差的容許值，則將角度閉合差反符號平均分配到各觀測水平角中，也就是每個水平角加相同的改正數(shù)v3 , v3的計算公式為:(6-8)計算檢核：水平角改正數(shù)之和應(yīng)與角度閉合差大小相等符號相反，即

13、(4)計算改正后的水平角改正后的水平角3 i改等于所測水平角加上水平角改正數(shù)自改二川+ ,夕(6-9)計算檢核：改正后的閉合導(dǎo)線內(nèi)角之和應(yīng)為(n-2) X180?,本仞為5402本例中f 3、f 3 p的計算見表6-5輔助計算欄，水平角的改正數(shù)和改正后的水平角見表 6-6 第 3、4 欄。3 .推算各邊的坐標(biāo)方位角根據(jù)起始邊的已知坐標(biāo)方位角及改正后的水平角，按式(4-18)和式(4-19)推算其它各導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角。本例觀測左角，按式(4-18)推算出導(dǎo)線各邊的坐標(biāo)方位角，填入表 6-6的第五欄內(nèi)。計算檢核：最后推算出起始邊坐標(biāo)方位角，它應(yīng)與原有的起始邊已知坐標(biāo)方位角相等， 否則應(yīng)重新檢查計

14、算。4 .坐標(biāo)增量的計算及其閉合差的調(diào)整(1)計算坐標(biāo)增量根據(jù)已推算出的導(dǎo)線各邊的坐標(biāo)方位角和相應(yīng)邊的邊長，按式(6-1 )計算各邊的坐標(biāo)增量。例如，導(dǎo)線邊 1-2的坐標(biāo)增量為：上 12 二 Az Cos%? =201.60 Hix cos335。24'00"二 +183.30m即 12 - Di2 sin % - 201.60mxsin335024f00ff- -83.92 m用同樣的方法，計算出其它各邊的坐標(biāo)增量值，填入表6-6的第7、8兩欄的相應(yīng)格內(nèi)。(2)計算坐標(biāo)增量閉合差如圖6-12a所示，閉合導(dǎo)線，縱、橫坐標(biāo)增量代數(shù)和的理論值應(yīng)為零，即工加:小=0 ”EAjth

15、=0j(6-10)圖6-12坐標(biāo)增量閉合差實際上由于導(dǎo)線邊長測量誤差和角度閉合差調(diào)整后的殘余誤差，使得實際計算Wx和橫坐標(biāo)增量閉合差所得的£心加、朋不等于零，從而產(chǎn)生縱坐標(biāo)增量閉合差Wy即%=2包J(6-11)(3)計算導(dǎo)線全長閉合差 WDF口導(dǎo)線全長相對閉合差 WK 從圖6-12b可以看出, 由于坐標(biāo)增量閉合差 Wx Wy的存在，使導(dǎo)線不能閉合，1-1'之長度 W麗為導(dǎo)線全長閉合 差，并用下式計算WD(6-12)僅從WD直的大小還不能說明導(dǎo)線測量的精度，衡量導(dǎo)線測量的精度還應(yīng)該考慮到導(dǎo)線的總長。將WDW導(dǎo)線全長匯D相比，以分子為1的分?jǐn)?shù)表示，稱為導(dǎo)線全長相對閉合差 WK 即

16、(6-13 )以導(dǎo)線全長相對閉合差 w0e衡量導(dǎo)線測量的精度，wk勺分母越大，精度越高。不同等級的導(dǎo)線，其導(dǎo)線全長相對閉合差的容許值WK咨見表6-3和表6-4，圖根導(dǎo)線的 WKP%1 1/2000。如果WK> WKP說明成果不合格，此時應(yīng)對導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計算和外業(yè)工作進行檢查，必要 時須重測。如果WKS WKP說明測量成果符合精度要求，可以進行調(diào)整。本例中Wx、Wy WDM W幽計算見表6-6輔助計算欄。(4)調(diào)整坐標(biāo)標(biāo)增量閉合差調(diào)整的原則是將 Wx、Wy反號，并按與邊長成正比的原則，分配到各邊對應(yīng)的縱、橫坐標(biāo)增量中去。以 增量改正數(shù)，即vxi、vyi分別表示第 i邊的縱、橫坐標(biāo)A =-匕W

17、 y 而(6-14 )本例中導(dǎo)線邊1-2的坐標(biāo)增量改正數(shù)為:號加二一皿60go如-0,09m x201.60m = 10.02 in1137.80 m用同樣的方法，計算出其它各導(dǎo)線邊的縱、橫坐標(biāo)增量改正數(shù)，填入表 欄坐標(biāo)增量值相應(yīng)方格的上方。計算檢核：縱、橫坐標(biāo)增量改正數(shù)之和應(yīng)滿足下式X"二-町6-6的第7、8(6-15)(5)計算改正后的坐標(biāo)增量 改正后的坐標(biāo)增量。各邊坐標(biāo)增量計算值加上相應(yīng)的改正數(shù),即得各邊的與j改=M I r”(6-16 )本例中導(dǎo)線邊1-2改正后的坐標(biāo)增量為：收12改-Xi2+vxn - +18330m+0,05m =+183.35m陰2改-412+12 =-

18、83-92 m+0,02 m = -83.90m用同樣的方法，計算出其它各導(dǎo)線邊的改正后坐標(biāo)增量，填入表6-6的第9、10欄內(nèi)。計算檢核：改正后縱、橫坐標(biāo)增量之代數(shù)和應(yīng)分別為零。5 .計算各導(dǎo)線點的坐標(biāo)根據(jù)起始點1的已知坐標(biāo)和改正后各導(dǎo)線邊的坐標(biāo)增量，按下式依次推算出各導(dǎo)線點的坐標(biāo)：馬二,1-1 +加T改為二n1+加口1改J(6-17 )將推算出的各導(dǎo)線點坐標(biāo)，填入表6-6中的第11、12欄內(nèi)。最后還應(yīng)再次推算起始點1的坐標(biāo)，其值應(yīng)與原有的已知值相等，以作為計算檢核。表6-6閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計算表點號觀測角(左角)改正數(shù)改正角坐標(biāo)方位角«距離D/m量量計算值改正后增量坐標(biāo)值點號 x/m

19、y/mA x/mA y/mx/my/m1234=2+356789101112131335° 24' 00''201.60+5+183.30+2-83.92+183.35-83.90500.00500.0012108° 27' 18'-10"108° 27' 08683.35416.102263° 51' 08'263.40+7-28.21+2-261.89-28.14-261.87384° 10' 18''-10"84° 10&

20、#39; 08655.21154.233168° 01' 16'241.00+7-235.75+2+50.02-235.68+50.044135° 49' 11''-10"135° 49' 01419.53204.274123° 50' 17'200.40+5-111.59+ '+ 166.46-111.54+ 166.47590° 07' 01''-10"90° 06' 51307.99370.74533

21、76; 57' 08''231.40+6+191.95+2+ 129.24+192.01+ 129.261121° 27' 02'-10"121° 26' 52500.00500.001335° 24' 00''2540° 00' 50''-50''540° 00' 00''1137.80-0.30-0.9000W工=£恢橇=-030m輔助計算N 廝= 54（m）,00'1/>

22、 =加0,311%=2治=-0.09m J- - J-+-：=S31m-«一Y印 G1137B0 3600 叮12000%=±«rjM=ii34實驗三地圖數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換【實驗項目編號】 4124200520009 【實驗項目名稱】地圖數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換 【實驗?zāi)康摹苛私庠?ARCGIS中進行地圖數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換 【實驗設(shè)備】微型計算機；WindowsXP操作系統(tǒng)；ArcGIS軟件【實驗步驟及內(nèi)容】1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換簡介坐標(biāo)系統(tǒng)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換既包括不同的參心坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，或者不同的地心坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，也包括參心坐標(biāo)系與地心坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換以及相同坐標(biāo)系的直角坐標(biāo)與大地坐 標(biāo)之

23、間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換， 還有大地坐標(biāo)與高斯平面坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換。在兩個空間角直坐標(biāo)系中，假設(shè)其分別為 O-XYZ和O-XYZ,如果兩個坐標(biāo)系的原來相同，通過三次旋轉(zhuǎn)，就可以兩個 坐標(biāo)系重合；如果兩個直角坐標(biāo)系的原點不在同一個位置，通過坐標(biāo)軸的平移和旋轉(zhuǎn)可以取得一致；如果兩個坐標(biāo)系的尺度也不盡一致，就需要再增加一個尺度變化參數(shù)；而對于大地坐標(biāo)和高斯投影平面坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，則需要通過高斯投影正算和高斯投影反算，通過使用中央子午線的經(jīng)度和不同的參考橢球以及不同的投影面的選擇來實現(xiàn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。如何使用ArcGIS實現(xiàn) WGS8經(jīng)緯度坐標(biāo)到BJ54高斯投影坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換？這是很多從事 GIS工作或者測繪工作者普遍遇到

24、的問題。本文目的在于幫助用戶解決這個問題。通常說的WGS-8座標(biāo)是指經(jīng)緯度這種坐標(biāo)表示方法，北京54坐標(biāo)通常是指經(jīng)過高斯投影的平面直角坐標(biāo)這種坐標(biāo)表示方法。為什么要進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換？我們先來看兩組參數(shù)，如表1所示：表1 BJ54與 WGS84i準(zhǔn)參數(shù)參考橢球體長半軸短半軸扁率BJ54基準(zhǔn)參數(shù)Krasovsky_194063782456356863.0188298.3WGS84i準(zhǔn)參數(shù)WGS 8463781376356752.3142298.257224很顯然，WGS8后BJ54是兩種不同的大地基準(zhǔn)面，不同的參考橢球體，因而兩種地圖下，同一個點的坐標(biāo)是不同的，無論是三度帶六度帶坐標(biāo)還是經(jīng)緯度坐標(biāo)都是

25、不同的。當(dāng)要2.2 轉(zhuǎn)換步驟把GP%收到的點（WGS8隹標(biāo)系統(tǒng)的）疊加到 BJ54坐標(biāo)系統(tǒng)的底圖上，那就會發(fā)現(xiàn)這些 GPS點不能準(zhǔn)確的在它該在的地方，即“與實際地點發(fā)生了偏移”。這就要求把這些GPS點從WGS84勺坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成 BJ54的坐標(biāo)系統(tǒng)了。有關(guān)WGS84< BJ54的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題，實質(zhì)是 WGS-84W球體到BJ54橢球體的轉(zhuǎn)換問題。如果我們是需要把 WGS84勺經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成BJ54的高斯投影坐標(biāo)，那就還會涉及到投影變換問題。因此，這個轉(zhuǎn)換過程，一般的GPSa據(jù)處理軟件都是采用下述步驟進行的：1）（ B， L ） 84（X， Y， Z） 84，空間大地坐的到空間直角坐的的

26、轉(zhuǎn)換。2）（ X， Y， Z） 84（X， Y， Z） 54 ，坐的基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，即 Datum 轉(zhuǎn)換。通常有三種轉(zhuǎn)換方法：七參數(shù)、簡化三參數(shù)、 Molodensky 。3）（ X， Y， Z） 54（B， L ） 54，空間直角坐的到空間大地坐的的轉(zhuǎn)換。4）（ B， L ） 54（x ， y ） 54 ， 高斯投影正算。從以上步驟不難看出， 轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是第二步， 轉(zhuǎn)換的參數(shù)。 鑒于我國曾使用不同的坐的基準(zhǔn)（ BJ54、 State80 、 Correct54 ），各地的重力值又有很大差異，所以很難確定一套適合全國且精度較好的轉(zhuǎn)換參數(shù)。在WGS-8冰標(biāo)和北京54坐標(biāo)之間是不存在一套轉(zhuǎn)換參數(shù)可以

27、全國通用的，在每個地方會不一樣。必須了解， 在不同的橢球之間的轉(zhuǎn)換是不嚴(yán)密的。 那么， 兩個橢球間的坐的轉(zhuǎn)換應(yīng)該是怎樣的呢？ 一般而言比較嚴(yán)密的是用七參數(shù)法，即3個平移因子（X平移，Y平移，Z平移），3個旋轉(zhuǎn)因子（X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)），一個比例因子（也叫尺度變化K）。國內(nèi)參數(shù)來源的途徑不多，一般當(dāng)?shù)販y繪部門會有。通行的做法是：在工作區(qū)內(nèi)找三個以上的已知點，利用已知點的BJ54坐標(biāo)和所測 WGS8或標(biāo)，通過一定的數(shù)學(xué)模型，求解七參數(shù)。若多選幾個已知點， 通過平差的方法可以獲得較好的精度。 如果區(qū)域范圍不大， 最遠點間的距離不大于30Km （經(jīng)驗值），這可以用三參數(shù)，即只考慮 3個平移因子（X

28、平移，Y平移，Z平移）， 而將旋轉(zhuǎn)因子及比例因子（X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化 K）都視為0,所以三參數(shù)只 是七參數(shù)的一種特例。北京54 和西安 80 也是兩種不同的大地基準(zhǔn)面，不同的參考橢球體，他們之間的轉(zhuǎn)換也是同理。在 ArcGIS 中提供了三參數(shù)、七參數(shù)轉(zhuǎn)換法。而在同一個橢球里的轉(zhuǎn)換都是嚴(yán)密的， 在同一個橢球的不同坐的系中轉(zhuǎn)換需要用到四參數(shù)轉(zhuǎn)換， 舉個例子， 在深圳既有北京 54 坐的又有深圳坐的，在這兩種坐的之間轉(zhuǎn)換就用到四參數(shù)，計算四參數(shù)需要兩個已知點。2 ArcGIS 坐的轉(zhuǎn)換例子2.1 應(yīng)注意問題使用ArcGIS如何實現(xiàn) WGS8經(jīng)緯度坐標(biāo)到BJ54高斯投影坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換呢？在

29、ArcGIS中, 這個坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟簡化了， 用戶只需要兩個步驟就能夠直接從最初的WGS8較緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到 BJ54 高斯投影坐的。這就是ArcGIS 的強大之處。接下來， 我們做一個例子。 假設(shè)我們已經(jīng)知道了 7 參數(shù)， 應(yīng)該如何操作呢？在具體的操 作前，請大家一定注意以下三點：WGS84勺經(jīng)緯度坐標(biāo)值是用度來表示，而不能是度分秒表示。七參數(shù)的平移因子單位是米， 旋轉(zhuǎn)因子單位是秒， 比例因子單位是百萬。 在 ArcGIS 中， 7 參數(shù)法的名字是Coordinate_Frame 方法。有人在用 ArcGIS 進行不同橢球體間的坐的轉(zhuǎn)換時，轉(zhuǎn)換出來的結(jié)果不對，然后就寫文章說變形如何如何，很可能是

30、由于他們沒有注意上面這三個關(guān)鍵的問題造成的。a、 定義 7 參數(shù)的地理轉(zhuǎn)換 ( Create Custom Geographic Transformation )在 Arctool 中打開 Create Custom Geographic Transformation 工具，如圖 1 所示:| Dfttt Ihiter 6pvr«bil i It TmLi 口Hiw耽n 九©h* ® Del* CMpurittin* MmEZ±t" E>ll HkJhg* Qi Dutrabultd tbi.K* § g*1*+ 電 Ft-il

31、urv Gtll+ 電 Ft4lurti+ 0 FUh+ & Filt GwAtlf*“* &+nl l e « f£ <in* QB IndaiA !_*& md. Th.Ii1 « Vim, FrJitCt ICtii liid If tULlfcftiftilhoEilh七E* f時七卜 &i m.sA*./r Cretle Cuim Gocrqluc Tjruxfcmjr DfliftM frsj*eti mR»ltr在彈出的窗口中，輸入一個轉(zhuǎn)換的名字，如wgs84ToBJ54。在定義地理轉(zhuǎn)換方法下面，在Me

32、thod中選擇合適的轉(zhuǎn)換方法如COORDINATE_FRAM然后輸入平移參數(shù)、旋轉(zhuǎn)角度和比例因子，如圖2所示：I圖2b、投影變換打開工具箱下的 Projections and Transformations>Feature>Project,在彈出的窗口中輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)以及Output Coordinate System ,然后輸入第一步自定義的地理坐標(biāo)系如wgs84ToBJ54,開始投影變換，如圖 3所示：ProjcGtblMJil Bust «r Fatiittrt ,聞.”舊皿士看看不崢吃 Cteribhvl t SystMQf_5 0rgpl DiliUit &#

33、171;r Ftalv g>D «STr«iiCtwfd IOutv.1 Ct-»rdif-le $1，t.,Gf £F uJl i C Tr4&Ef FB4!： 1«點擊“確定”，完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。坐標(biāo)系專題一修改中坐標(biāo)是GIS數(shù)據(jù)的骨骼框架，能夠?qū)⑽覀兊臄?shù)據(jù)定位到相應(yīng)的位置，為地圖中的每一點提供準(zhǔn)確的坐標(biāo)。ArcGIS自帶了多種坐標(biāo)系統(tǒng)，在 $ArcGISHomeCoordinate目錄下可以看到三個文件夾，分別是 Geographic Coordinate Systems、 Projected Coordinate System

34、s、Vertical Coordinate Systems,中文翻譯為地理坐 標(biāo)系、投影坐標(biāo)系、垂直坐標(biāo)系。關(guān)于地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系的區(qū)別，網(wǎng)絡(luò)上有相關(guān)的文章介紹-地理坐標(biāo)系與投影坐標(biāo)系的區(qū)別，簡而言之，投影坐標(biāo)系=地理坐標(biāo)系+投影過程。1 Geographic Coordinate Systems在Geographic Coordinate Systems目錄中，我們可以看到已定義的許多坐標(biāo)系信 息，典型的如 Geographic Coordinate SystemsWorld 目錄下的 WGS 1984.prj ,里面所 定義的坐標(biāo)參數(shù)：GEOGCS"GCS_WGS_1984”

35、,DATUM"D_WGS_1984”,SPHEROID"WGS_1984”,6378137,298.25 7223563,PRIMEM"Greenwich",0,UNIT"Degree”,0.017453292519943295里面描述了地理坐標(biāo)系的名稱、大地基準(zhǔn)面、橢球體、起始坐標(biāo)參考點、單位等。2 Projected Coordinate Systems在Projected Coordinate Systems目錄中同樣存在許多已定義的投影坐標(biāo)系，我國 大部分地圖所采用的北京54和西安80坐標(biāo)系的投影文件就在其中，它們均使用高斯-克呂格投影

36、，前者使用克拉索夫斯基橢球體，后者使用國際大地測量協(xié)會推薦的IAG 75地球橢球體。如 Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj 定義的坐標(biāo)參數(shù)：PROJCS"Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_75E",GEOGCS"GCS_Beijing_1954”,DATUM"D _Beijing_1954”,SPHEROID"Krasovsky_1940”,6378245.0,298.3,PRIMEM"Greenwich",0.0,UNIT"Degree",0.0

37、174532925199433,PROJECTION"Gauss_Kruger",PARAMETER"False_Easting",500000.0,PARAMETER"False_Northing",0.0,PARAMETER"Central_Meridian",75.0,PARAMETER"Scale_Factor",1.0,PARAMETER"Latitude_Of_Origin",0.0,UNIT"Meter",1.0可以看出，參數(shù)里除了包含地理坐

38、標(biāo)系的定義外，還有投影方式的信息。北京 54 和西安 80 是我們使用最多的坐標(biāo)系，在ArcGIS 文件中，對于這兩種坐標(biāo)系統(tǒng)的命名有一些不同，簡單看去很容易讓人產(chǎn)生迷惑。在此之前，先簡單介紹高斯- 克呂格投影的基本知識，了解就直接跳過，我國大中比例尺地圖均采用高斯- 克呂格投影，其通常是按 6 度和 3 度分帶投影， 1:2.5 萬 1:50 萬比例尺地形圖采用經(jīng)差6 度分帶， 1:1 萬比例尺的地形圖采用經(jīng)差 3 度分帶。具體分帶法是： 6 度分帶從本初子午線開始，按經(jīng)差6 度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分60 個投影帶，帶號分別為 1 60； 3 度投影帶是從東經(jīng) 1度 30 秒經(jīng)線

39、開始，按經(jīng)差3 度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分120 個投影帶。為了便于地形圖的測量作業(yè)，在高斯- 克呂格投影帶內(nèi)布置了平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)，具體方法是，規(guī)定中央經(jīng)線為 X 軸，赤道為Y 軸，中央經(jīng)線與赤道交點為坐標(biāo)原點， x 值在北半球為正，南半球為負， y 值在中央經(jīng)線以東為正，中央經(jīng)線以西為負。由于我國疆域均在北半球， x值均為正值，為了避免 y值出現(xiàn)負值，規(guī)定各投影帶的坐標(biāo)縱軸均西移500km,中央經(jīng)線上原橫坐標(biāo)值由0變?yōu)?00kmo為了方便帶間點位的區(qū)分，可以在每個點位橫坐標(biāo)y值的百千米位數(shù)前加上所在帶號，如 20 帶內(nèi) A 點的坐標(biāo)可以表示為YA=20 745 921.8m。19

40、54oordinate SystemsProjected Coordinate SystemsGauss KrugerBeijing 目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式：Beijing19543Degree GK CM 75E.prjBeijing19543Degree GK Zone 25.prjBeijing1954GKZone 13.prjBeijing1954GKZone 13N.prj對它們的說明分別如下：三度分帶法的北京三度分帶法的北京54 坐標(biāo)系， 中央經(jīng)線在東75 度的分帶坐標(biāo)， 橫坐標(biāo)前不加帶54 坐標(biāo)系， 中央經(jīng)線在東75 度的分帶坐標(biāo)， 橫坐標(biāo)前加帶號六度分帶法的北京

41、54 坐標(biāo)系，分帶號為13 ，橫坐標(biāo)前加帶號六度分帶法的北京54 坐標(biāo)系，分帶號為13 ，橫坐標(biāo)前不加帶號在 Coordinate SystemsProjected Coordinate SystemsGauss KrugerXian 1980 目錄中，文件命名方式又有所變化：Xian1980 3 Degree GK CM 75E.prjXian1980 3 Degree GK Zone 25.prjXian 1980 GK CM 75E.prjXian 1980 GK Zone 13.prj西安 80 坐標(biāo)文件的命名方式、 含義和北京 54 前兩個坐標(biāo)相同， 但沒有出現(xiàn)“帶號+N”這種形式，

42、為什么沒有采用統(tǒng)一的命名方式？讓人看了有些費解。舉個例子，野外采集gps 數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是用大地坐標(biāo)表示的，也就是用經(jīng)緯度和高程表示。而 采集的數(shù)據(jù)要在地圖上顯示出來，就需要將經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)，也就是通常說的 x,y坐標(biāo)。 因為我國地形圖一般采用高斯投影， 所以通常轉(zhuǎn)化成高斯平面坐標(biāo)顯示到地圖上。 而 在經(jīng)緯度向平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化的過程中， 需要用到橢球參數(shù)， 因此要考慮所選的坐標(biāo)系， 我國常用的坐標(biāo)系有北京54,西安80, WGS-8座標(biāo)系，不同的坐標(biāo)系對應(yīng)的橢球體是不一樣的(這些名稱是定義橢球體的)，這里你可能會不明白跟橢球體有啥關(guān)系，是這樣的，我們所說的地理數(shù)據(jù)都是為了描述大地水準(zhǔn)面上的某一個

43、點， 而大地水準(zhǔn)面是不規(guī)則的， 我們用一個規(guī)定的橢球面去擬合這個水準(zhǔn)面， 用橢球面上的點來近似表示地球上的點。 每個國家地理情況不同，采用的橢球體也不盡相同。北京 54 坐標(biāo)系采用的是克拉索夫斯基(Krassovsky) 橢球體，而西安80 采用的是 IAG 75 地球橢球體。在這講的坐標(biāo)系是大地坐標(biāo)系， 不是數(shù)學(xué)、 物理學(xué)中的直角坐標(biāo)系或空間坐標(biāo)系。 大地坐標(biāo)系是大地測量中以參考橢球面為基準(zhǔn)面建立起來的坐標(biāo)系。地面點的位置用大地經(jīng)度、大地緯度和大地高度表示。 大地坐標(biāo)系的確立包括選擇一個橢球、 對橢球進行定位和確定大地起算數(shù)據(jù)。一個形狀、大小和定位、定向都已確定的地球橢球叫參考橢球。參考橢球

44、一旦確定，則標(biāo)志著大地坐標(biāo)系已經(jīng)建立。注：這句話意味著，只要確定參考橢球，就可建立大地坐標(biāo)，就是說大地坐標(biāo)系可以人為確定，不是只有一種標(biāo)準(zhǔn)。WGS-8也標(biāo)系：WGS 84(World Geodetic System ， 1984 年)是美國國防部研制確定的大地坐標(biāo)系，其坐標(biāo)系的幾何定義是： 原點在地球質(zhì)心,z 軸指向 BIH 1984 0 定義的協(xié)議地球極(CTP)方向，X軸指向 BIH 1984.0 的零子午面和 CTP赤道的交點。丫軸與 Z、X軸構(gòu)成右手 坐標(biāo)系(如圖所示)。WGS-84B球及有關(guān)常數(shù)：對應(yīng)于WGS-隊地坐標(biāo)系有一個WGS-84W球，其常數(shù)采用IUGG第17屆大會大地測量常

45、數(shù)的推薦值。下面給出WGS-841球兩個最常用的幾何常數(shù)：長半軸：6378137±2( m)扁率： 1 ： 298.257223563高斯-克呂格坐標(biāo)系：高斯-克呂格投影是按分帶方法各自進行投影，故各帶坐標(biāo)成獨立系統(tǒng)。以中央經(jīng)線投影為縱軸(x),赤道投影為橫軸 (y), 兩軸交點即為各帶的坐標(biāo)原點?？v坐標(biāo)以赤道為零起算，赤道以北為正，以南為負。我國位于北半球，縱坐標(biāo)均為正值。橫坐標(biāo)如以中央經(jīng)線為零起算，中央經(jīng)線以東為正，以西為負，橫坐標(biāo)出現(xiàn)負值，使用不便，故規(guī)定將坐標(biāo)縱軸西移 500 公里當(dāng)作起始軸， 凡是帶內(nèi)的橫坐標(biāo)值均加500 公里。 在地形圖上為了區(qū)別某一坐標(biāo)系統(tǒng)屬于哪一帶，

46、在靠近圖廓西邊的第一條坐標(biāo)網(wǎng)縱線和東邊的第一條坐標(biāo)網(wǎng)縱線的坐標(biāo)值之前，需加注這一圖幅所在的帶號，例如，第一條縱線的橫坐標(biāo)值是6370 公里，設(shè)該圖幅屬于第十四帶，則應(yīng)寫成146370 。三角測量中大地點的坐標(biāo)亦應(yīng)加注帶號。高斯克呂格投影分帶規(guī)定： 該投影是我國國家基本比例尺地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)， 為控制變形，采用分帶投影的方法，在比例尺1 ： 2.5 萬-1 ： 50 萬圖上采用6°分帶，對比例尺為 1： 1 萬及大于 1 ： 1 萬的圖采用3°分帶。6°分帶法： 從格林威治零度經(jīng)線起， 每 6°分為一個投影帶，全球共分為 60 個投影帶，東半球從東經(jīng) 0&

47、#176; - 6 °為第一帶，中央經(jīng)線為3 °，依此類推，投影帶號為1-30 。其投影代號 n 和中央經(jīng)線經(jīng)度 L0 的計算公式為： L0=(6n- 3) °；西半球投影帶從180°回算到0°，編號為 31-60 ，投影代號n 和中央經(jīng)線經(jīng)度L0 的計算公式為 L0=360-(6n- 3) °。3。分帶法：從東經(jīng)1。30'起，每3。為一帶，將全球劃分為 120個投影帶，東經(jīng)1° 30' -4° 30',178° 30'-西經(jīng) 178° 30',1

48、6; 30'-東經(jīng) 1 ° 30'。東半球有60個投影帶，編號1-60,各帶中央經(jīng)線計算公式：L0=3。n ，中央經(jīng)線為3。、6°180° 。西半球有60個投影帶，編號1-60,各帶中央經(jīng)線計算公式：L0=360。 -3° n ，中央經(jīng)線為西經(jīng)177°、3°、0°。我國規(guī)定將各帶縱坐標(biāo)軸西移 500公里，即將所有y值加上500公里，坐標(biāo)值前再加各 帶帶號。以18帶為例，原坐標(biāo)值為 y=243353.5m ,西移后為y=743353.5 ,加帶號通用坐標(biāo) 為 y=18743353.5。北京54坐標(biāo)系：采用克拉索

49、夫斯基橢球參數(shù)，又稱北京坐標(biāo)系。新中國成立后，很長一段時間采用 1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)，它與蘇聯(lián)1942年建立的以普 爾科夫天文臺為原點的大地坐標(biāo)系統(tǒng)相聯(lián)系，相應(yīng)的橢球為克拉索夫斯基橢球。到20世紀(jì)80年代初，我國已基本完成了天文大地測量，經(jīng)計算表明，54坐標(biāo)系統(tǒng)普遍低于我國的大地水準(zhǔn)面，平均誤差為 29米左右。(1 )建立坐標(biāo)系原因：新中國成立后，由于當(dāng)時缺乏橢球定位必要資料，把我國東北三個基線網(wǎng)與蘇聯(lián)大地網(wǎng)相聯(lián)，從而將蘇聯(lián) 1942年坐標(biāo)系延伸到我國定名為1954年北京坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點并不在北京，而在蘇聯(lián)。該坐標(biāo)系采用克拉索夫斯基橢球，長半徑a=6378245 米，扁率a =1/298.

50、3(2 ) 1954 年北京坐標(biāo)產(chǎn)生從1954年至 1979年分級布設(shè)國家一、二、三、四等三角控制網(wǎng)，先按一等三角 鎖分區(qū)局部平差，然后再進行二等網(wǎng)平差，逐級控制平差。主要受計算機容量的限制。(3 )存在的問題由于局部地區(qū)平差和再逐級平差，平差地區(qū)的大地網(wǎng)受到明顯的誤差積累影響，特別在兩平差區(qū)接邊處誤差較大。這就是54系存在的一個較大的問題。西安80坐標(biāo)系：采用國際地理聯(lián)合會(IGU )第十六屆大會推薦的橢球參數(shù)，大地坐標(biāo)原點在陜西省涇和縣永樂鎮(zhèn)的大地坐標(biāo)系，又稱西安坐標(biāo)系。(1 )、建立坐標(biāo)系原因：在克服 54 系存在的問題，充分發(fā)揮我國大地網(wǎng)的潛在精度，80年前后對我國天文大地網(wǎng)進行了整體

51、平差。大地原點：陜西省徑陽縣(離西安不遠)橢球采用：1975年國際大的測量協(xié)會第十六屆大會推薦的數(shù)據(jù)，長半徑：a=6378140 扁率：a =1/298.257(2 )國家一、二、三、四等三角網(wǎng)控制點80坐標(biāo)為 1980 西安坐標(biāo)系的基礎(chǔ)。（ 3 ） 80 坐標(biāo)系的精度：點位誤差一般離大地原點距離愈遠點位誤差愈大，一般在分米級。塔里木盆地正負 1 米。（ 4 ） 54 系與 80 系比較a. 由于新舊坐標(biāo)系參考橢球的大小形狀及定位不同， 并受整體平差改正數(shù)的影響， 使得大地網(wǎng)各大地點的新、 舊坐標(biāo)值不同， 總差值 140 米之間， 隨著離大地原點距離增大而增大， 其差值對一般地形圖圖廓線和公里

52、線都產(chǎn)生不同程度的影響， 這就需要坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換問題。b. 兩橢球長半徑相差一百多米， 75 橢球要小。實驗四 ARCGIS實測數(shù)據(jù)成圖【實驗項目編號】4161303620012【實驗項目名稱】ARCGIS 實測數(shù)據(jù)成圖【實驗?zāi)康摹苛私馊绾问褂肁RCGIS 生成點狀、線狀和面狀地圖要素數(shù)據(jù)?！緦嶒炘O(shè)備】微型計算機；Windows2000 操作系統(tǒng)； ArcGIS 軟件【實驗步驟及內(nèi)容】在實際工作過程中，如果獲得了一批點坐標(biāo)信息（如通過GPSa得的點位坐標(biāo)），如何將這些坐標(biāo)信息直接轉(zhuǎn)換成Arcmap 下面的點呢？并把這些點坐標(biāo)直接轉(zhuǎn)換成線或面呢？通過GPSa得的點位坐標(biāo)，需要用到Add XY Dat

53、a工具，直接轉(zhuǎn)換成.shp層下面。方法：1 ，先把點坐標(biāo)信息（一般是經(jīng)緯度）標(biāo)準(zhǔn)化，就是原來的度分秒表示的都要轉(zhuǎn)換成度表示的；轉(zhuǎn)換公式為=LEFT（C3,3）+MID（C3,FIND（" ° ”,C3）+1,2）/60+MID（C3,FIND（"'",C3）+1,4）/3600 （注：各參數(shù)根據(jù)具體情況而定）2 ,將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到 Excel里面，總共有兩列 X, Y （列名可以隨便取，但必須有列名）：下面對應(yīng)x ， y 坐標(biāo)數(shù)據(jù)即可；AB1經(jīng)度緯度2117.1204239. 14463117.1251539.144234117.1290S39. 1

54、44295117.1326039.14456e117,1374039,144937117.1423539,145358117.1507539,145949117.1572839,1453510117.1628839,1454111117. 1655539,1401312117. 1658239, 1361813117. 1680289. 1816514117.1632839.1267915117.1687539.1225816117.1737539.1203917117.1736239.11530IB117.1732839.1106319117.1734839.106422011L1731539.101321117.1657539, 0993822117.1585239, 0989423117.1505239, 0988124117.1436839, 0985425117.1320239, 0976126117.1213539,0961427117.1071839,097343,將文件保存成.csv文件。當(dāng)然我們也可以用記事本自己編寫如下格式的文件:x,y86.578,46.68987.433,45.654保存成txt就可以了。到這里數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作完成，下面開始導(dǎo)入：1 ,