坐標(biāo)系和投影基礎(chǔ)概要課件

坐標(biāo)系和投影基礎(chǔ)

坐標(biāo)系和投影基礎(chǔ)

本章內(nèi)容建表點(diǎn)、線、面、注記和編輯坐標(biāo)系統(tǒng)介紹坐標(biāo)變換和數(shù)據(jù)換帶常見(jiàn)問(wèn)題和應(yīng)用2本章內(nèi)容建表點(diǎn)、線、面、注記和編輯2一、建表點(diǎn)、線、面、注記和編輯建表點(diǎn)、線、面、注記和編輯在arccatalog中右鍵操作右鍵操作3一、建表點(diǎn)、線、面、注記和編輯建表點(diǎn)、線、面、注記和編輯右鍵字段類型說(shuō)明短整數(shù)值只能介于-32,768到32,767之間長(zhǎng)整型（介于-2147483648和2147483647字符串長(zhǎng)度2147483647，對(duì)于shp最大是254單精度浮點(diǎn)數(shù)（浮點(diǎn)型）約為-3.4E38到1.2E384特定數(shù)值范圍內(nèi)包含小數(shù)值的數(shù)值雙精度浮點(diǎn)數(shù)（雙精度型）約為-2.2E308到1.8E30884字段類型說(shuō)明短整數(shù)值只能介于-32,768到32,76二、坐標(biāo)系統(tǒng)介紹1.ArcGIS的坐標(biāo)，投影文件的含義

一、ArcGIS中坐標(biāo)系統(tǒng)兩種:地理空間坐標(biāo)系與投影坐標(biāo)系（平面直角坐標(biāo)）

地理空間坐標(biāo)系（Geographiccoordinatesystem），使用基于經(jīng)緯度坐標(biāo)描述地球上某一點(diǎn)所處的位置。某一個(gè)地理坐標(biāo)系是基于一個(gè)基準(zhǔn)面來(lái)定義的?；鶞?zhǔn)面是利用特定橢球體對(duì)特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個(gè)國(guó)家或地區(qū)均有各自的基準(zhǔn)面；也稱球面坐標(biāo)。如WGS1984（GPS點(diǎn)），Xian1980.prjBeijing1954.prj。5二、坐標(biāo)系統(tǒng)介紹1.ArcGIS的坐標(biāo)，投影文件的含義5ArcGIS的坐標(biāo)，投影文件的含義投影坐標(biāo)系統(tǒng)（Projectioncoordinatesystem）使用基于X,Y值的坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)描述地球上某個(gè)點(diǎn)所處的位置。這個(gè)坐標(biāo)系是從地球的近似橢球體投影得到的，它對(duì)應(yīng)于某個(gè)地理坐標(biāo)系。平面坐標(biāo)系統(tǒng)地圖單位通常為米，也稱非地球投影坐標(biāo)系統(tǒng)（notearth），或者是平面直角坐標(biāo)。投影坐標(biāo)系由以下兩項(xiàng)參數(shù)確定:地理坐標(biāo)系（由基準(zhǔn)面確定，比如:北京54、西安80、WGS84）投影方法（比如高斯－克呂格、Lambert投影）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(diǎn)提供準(zhǔn)確的坐標(biāo)，對(duì)地理坐標(biāo)系坐標(biāo)0~3606ArcGIS的坐標(biāo)，投影文件的含義投影坐標(biāo)系統(tǒng)（Proje投影方法介紹1、蘭伯特等角園錐投影用于小比例尺的地圖投影如1:50萬(wàn)，1：100萬(wàn)經(jīng)線為輻射直線，緯線為同心圓圓弧。指定兩條標(biāo)準(zhǔn)緯度線Q1，Q2，在這兩條緯度線上沒(méi)有長(zhǎng)度變形,即M=N=1。此種投影也叫等角割圓錐投影，2、高斯—克呂格投影（等角橫切橢圓柱投影）用于如1/10萬(wàn)，1/5萬(wàn)、1/萬(wàn)等比例尺高斯一克呂格投影（后，除中央經(jīng)線和赤道為直線外，其他經(jīng)線均為對(duì)稱于中央經(jīng)線的曲線。高斯-克呂格投影沒(méi)有角度變形，在長(zhǎng)度和面積上變形也很小，中央經(jīng)線無(wú)變形，自中央經(jīng)線向投影帶邊緣，變形逐漸增加，變形最大處在投影帶內(nèi)赤道的兩端。

7投影方法介紹1、蘭伯特等角園錐投影7UTMUTM投影全稱為“通用橫軸墨卡托投影”，是等角橫軸割圓柱投影（高斯-克呂格為等角橫軸切圓柱投影），圓柱割地球于南緯80度、北緯84度兩條等高圈，該投影將地球劃分為60個(gè)投影帶，每帶經(jīng)差為6度，已被許多國(guó)家作為地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。UTM投影與高斯投影的主要區(qū)別在南北格網(wǎng)線的比例系數(shù)上，高斯-克呂格投影的中央經(jīng)線投影后保持長(zhǎng)度不變，即比例系數(shù)為1，而UTM投影的比例系數(shù)為0.9996。UTM投影沿每一條南北格網(wǎng)線比例系數(shù)為常數(shù)，在東西方向則為變數(shù)，中心格網(wǎng)線的比例系數(shù)為0.9996，在南北縱行最寬部分的邊緣上距離中心點(diǎn)大約363公里，比例系數(shù)為1.00158。高斯-克呂格投影與UTM投影可近似采用Xutm=0.9996*X高斯，Yutm=0.9996*Y高斯進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。8UTMUTM投影全稱為“通用橫軸墨卡托投影”，是等角橫軸割圓2.2、北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、WGS84的區(qū)別

北京54坐標(biāo)系與西安80坐標(biāo)系都是以Gauss_Kruger為基礎(chǔ)，經(jīng)局部平差后產(chǎn)生的坐標(biāo)系北京54坐標(biāo)系:1954建立原點(diǎn)不在北京而是在前蘇聯(lián)的普爾科沃西安80坐標(biāo)系:也稱國(guó)家大地坐標(biāo)系，1980年，原點(diǎn)在西安附近GPS系統(tǒng)所采用的是1984年世界大地坐標(biāo)系(WordGeodeticSystem1984即WGS-84)。WGS-84坐標(biāo)系是美國(guó)國(guó)防部研制確定的大地坐標(biāo)系。原點(diǎn)是地球的質(zhì)心，以經(jīng)緯度為單位存儲(chǔ)92.2、北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、WGS84的區(qū)別北2.2、北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、WGS84的區(qū)別

北京54:長(zhǎng)半軸a=6378245m:短半軸b=6356863m扁率f=1/298.3西安80:長(zhǎng)半軸a=6378140m;短半軸b=6356755m扁率f=1/298.25WGS-84:長(zhǎng)半軸a=6378137m;短半軸b=6356753.314m扁率f=1/298.25是經(jīng)緯度坐標(biāo)系統(tǒng)注:扁率:f=（a-b）/a

由于長(zhǎng)、短半軸不一樣，西安80坐標(biāo)系與北京54坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換是不嚴(yán)密不存在統(tǒng)一的公式地球上同一點(diǎn)，各個(gè)坐標(biāo)系的經(jīng)緯度是不一樣的WGS84一般是經(jīng)緯度坐標(biāo)系102.2、北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、WGS84的區(qū)別北長(zhǎng)半軸和短半軸NSEWOaba11長(zhǎng)半軸和短半軸NSEWOaba112.3、3度，6度分帶含（中級(jí)）分度方法:有3度和6度分帶法

6°分帶法:從格林威治零度經(jīng)線起，每6°分為一個(gè)投影帶，全球共分為60個(gè)投影帶，東半球從東經(jīng)0°-6°為第一帶，中央經(jīng)線為3°，9°，15°，依此類推，投影帶號(hào)為1-30。其投影帶號(hào)n和中央經(jīng)線經(jīng)度L0的計(jì)算公式為:L0=(6n-3)；西半球投影帶從180°回算到0°，編號(hào)為31-60，投影代號(hào)n和中央經(jīng)線經(jīng)度L0的計(jì)算公式L0=360-(6n-3)°。122.3、3度，6度分帶含（中級(jí)）分度方法:有3度和6度分帶法模型首子午線第1帶0°12°6°央子中午線赤道NS13模型首子午線第1帶0°12°6°央子中午線赤道NS132.3、3度，6度分帶含義3°分帶法:從東經(jīng)1°30′起，每3°為一帶，將全球劃分為120個(gè)投影帶，東經(jīng)1°30′-4°30′，...178°30′-西經(jīng)178°30′，...1°30′-東經(jīng)1°30′。東半球有60個(gè)投影帶，編號(hào)1-60，各帶中央經(jīng)線計(jì)算公式:L0=3n,中央經(jīng)線為3°、6°...180°。西半球有60個(gè)投影帶，編號(hào)1-60，各帶中央經(jīng)線計(jì)算公式:L0=360°-3°n,中央經(jīng)線為西經(jīng)177°、...3°、0°142.3、3度，6度分帶含義3°分帶法:從東經(jīng)1°30′起，帶號(hào)和中央經(jīng)線的計(jì)算公式1、3度帶中央經(jīng)線L0=3*n帶號(hào)n:=L0/32、6度帶中央經(jīng)線經(jīng)度L0的計(jì)算公式為:L0=(6n-3)帶號(hào)n:=(L0+3)/6總之：中央經(jīng)線和帶號(hào)只和經(jīng)線有關(guān)，與緯度緯度，經(jīng)度在地球上表現(xiàn)為東西方向。15帶號(hào)和中央經(jīng)線的計(jì)算公式1、3度帶15由經(jīng)線(X)反算最近帶號(hào)1、3度帶以中央經(jīng)線正負(fù)2.5度N=Int（(X+2.50)/3)2、6度帶是以中央經(jīng)線正負(fù)3度N=Int(X/6)+116由經(jīng)線(X)反算最近帶號(hào)1、3度帶16中國(guó)經(jīng)緯度范圍中國(guó)經(jīng)緯度范圍最東端東經(jīng)135度2分30秒黑龍江和烏蘇里江交匯處最西端東經(jīng)73度40分帕米爾高原烏茲別里山口（烏恰縣）最南端北緯3度52分南沙群島曾母暗沙最北端北緯53度33分漠河以北黑龍江主航道（漠河縣）2日本朝鮮韓國(guó)經(jīng)度為73~135，3度為25帶-45帶，6度帶13（對(duì)應(yīng)中央經(jīng)線為75度）-23（對(duì)應(yīng)中央經(jīng)線為135度）緯度為3度-53度17中國(guó)經(jīng)緯度范圍中國(guó)經(jīng)緯度范圍17分帶范圍對(duì)應(yīng)的excel在：2\分帶范圍.xls18分帶范圍對(duì)應(yīng)的excel在：2\分帶范圍.xls183度分帶、6度分帶對(duì)應(yīng)平面XY規(guī)定

在GIS系統(tǒng)中如北京54，西安80，采用6度或3度分帶的高斯-克呂格投影。每一個(gè)分帶構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)網(wǎng)，投影帶中央經(jīng)線投影后的直線為X軸(縱軸，緯度方向)，赤道投影后為Y軸(橫軸，經(jīng)度方向)，為了防止經(jīng)度方向的坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定每帶的中央經(jīng)線加500公里（向東平移500公里），由于高斯-克呂格投影每一個(gè)投影帶的坐標(biāo)都是對(duì)本帶坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)值，所以各帶的坐標(biāo)完全相同，因此規(guī)定在橫軸坐標(biāo)前加上帶號(hào)，如(37318980,2165593)其中37即為帶號(hào)，同樣所定義的偏移值也需要加上帶號(hào)，如37帶的偏移值為37500000米。193度分帶、6度分帶對(duì)應(yīng)平面XY規(guī)定在GIS系統(tǒng)中如平面坐標(biāo)范圍，以標(biāo)準(zhǔn)分幅為例平面坐標(biāo):坐標(biāo)X，Y（在ArcGIS中），X在前，Y在后,X坐標(biāo)不加帶號(hào)，是六位，加帶號(hào)是八位,Y是七位（緯度大于10）20平面坐標(biāo)范圍，以標(biāo)準(zhǔn)分幅為例平面坐標(biāo):坐標(biāo)X，Y（在ArcG問(wèn)題什么時(shí)候采用地理坐標(biāo)，什么時(shí)候采用投影坐標(biāo)？投影坐標(biāo)采用3度帶，6度帶？21問(wèn)題什么時(shí)候采用地理坐標(biāo)，什么時(shí)候采用投影坐標(biāo)？22.4ArcGIS坐標(biāo)系統(tǒng)文件說(shuō)明-北京54在坐標(biāo)系\ProjectedCoordinateSystems\GaussKruger\Beijing1954目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式:

Beijing1954３DegreeGKCM102E.prjBeijing1954３DegreeGKZone34.prjBeijing1954GKZone11.prjBeijing1954GKZone16N.prj說(shuō)明如下:3度分帶法的北京54坐標(biāo)系，中央經(jīng)線在東102度的分帶坐標(biāo)，橫坐標(biāo)前不帶加號(hào)3度分帶法的北京54坐標(biāo)系，34分帶，中央經(jīng)線在東102度的分帶坐標(biāo)，橫坐標(biāo)前加帶號(hào)，分帶確定，中央經(jīng)線就確定166度分帶法的北京54坐標(biāo)系，分帶號(hào)為16，橫坐標(biāo)前加帶號(hào)16N6度分帶法的北京54坐標(biāo)系，分帶號(hào)為16，橫坐標(biāo)前不加帶號(hào)記憶方式:3度分帶，前有3.222.4ArcGIS坐標(biāo)系統(tǒng)文件說(shuō)明-北京54在坐標(biāo)系\P2.4ArcGIS坐標(biāo)系統(tǒng)文件說(shuō)明-西安80在CoordinateSystems\ProjectedCoordinateSystems\GaussKruger\xian1980目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式:

Xian19803DegreeGKCM102E.prjXian19803DegreeGKZone34.prjXian1980GKCM117E.prjXian1980GKZone13.prj3度分帶法的西安80坐標(biāo)系，中央經(jīng)線在東102度的分帶坐標(biāo)，橫坐標(biāo)前不帶加號(hào)3度分帶法的西安80坐標(biāo)系，34分帶，中央經(jīng)線在東102度的分帶坐標(biāo)，橫坐標(biāo)前加帶號(hào)117E6度分帶法的西安80坐標(biāo)系，分帶號(hào)為20，中央經(jīng)線117，橫坐標(biāo)前不加帶號(hào)17度分帶法的西安80坐標(biāo)系，分帶號(hào)為17，中央經(jīng)線99，橫坐標(biāo)前加帶號(hào)記憶方式:3度分帶，前有3，232.4ArcGIS坐標(biāo)系統(tǒng)文件說(shuō)明-西安80在CoordUTMUTM投影自西經(jīng)180°起每隔經(jīng)差6度自西向東分帶，第1帶的中央經(jīng)度為-177°，因此高斯-克呂格投影的第1帶是UTM的第31帶。此外，兩投影的東偽偏移都是500公里，高斯-克呂格投影北偽偏移為零，UTM北半球投影北偽偏移為零，南半球則為10000公里中央經(jīng)線L=6*(n-30)-324UTMUTM投影自西經(jīng)180°起每隔經(jīng)差6度自西向東分帶，第2.5定義坐標(biāo)系有三種方法1、ArcCatalog右鍵屬性（properties）中xycoord，select是自己選擇一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)，import是按另一個(gè)文件設(shè)置本文件2、ArcToolbox->定義投影>3、批量定義坐標(biāo)系統(tǒng)右鍵數(shù)據(jù)為自己新建表252.5定義坐標(biāo)系有三種方法數(shù)據(jù)為自己新建表25地理坐標(biāo)系:GCS_WGS_1984，GCS_Xian_1980GCS_Beijing_1954都是以GCS開(kāi)頭投影坐標(biāo)系:和坐標(biāo)系的文件一致，詳細(xì)部分，detail有向東偏移量，500公里，是不加帶號(hào)，大于500公里，前兩位為帶號(hào)2.6查看已有的坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)自己可以定義時(shí)觀察，也可以看目前2\下的數(shù)據(jù)26地理坐標(biāo)系:GCS_WGS_1984，GCS_Xian_19打開(kāi)坐標(biāo)定義錯(cuò)誤1，坐標(biāo)定義錯(cuò)誤2在arcmap中加載地圖，出現(xiàn)右圖的錯(cuò)誤，如何解決？？數(shù)據(jù)用1\坐標(biāo)定義錯(cuò)誤1.shp,錯(cuò)誤1解決方法.exe坐標(biāo)定義錯(cuò)誤3.shp錯(cuò)誤2解決方法.exe27打開(kāi)坐標(biāo)定義錯(cuò)誤1，坐標(biāo)定義錯(cuò)誤2在arcmap中加載地圖，三、坐標(biāo)變換和數(shù)據(jù)換帶（高級(jí)）坐標(biāo)變換分地理變換和投影變換地理變換:一種在地理坐標(biāo)系（基準(zhǔn)面）間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的方法，當(dāng)將矢量數(shù)據(jù)從一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)變換到另一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)下時(shí)，如果矢量數(shù)據(jù)的變換涉及基準(zhǔn)面的改變時(shí)，需要通過(guò)地理變換來(lái)實(shí)現(xiàn)地理變換或基準(zhǔn)面平移。投影變換:當(dāng)系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)是來(lái)自不同地圖投影的圖幅時(shí)，需要將一種投影的地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種投影的地理數(shù)據(jù)，這就需要進(jìn)行地圖投影變換。28三、坐標(biāo)變換和數(shù)據(jù)換帶（高級(jí)）坐標(biāo)變換分地理變換和投影變換23.1、坐標(biāo)變換

基于同一基準(zhǔn)面，如北京54，地理坐標(biāo)和平面坐標(biāo)，可以有固定公式轉(zhuǎn)換，ArcGIS可以直接轉(zhuǎn)換，誤差可以達(dá)到0.1mm，實(shí)現(xiàn)北京54經(jīng)緯度，和北京54平面（xy）之間轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)西安80經(jīng)緯度，和西安80平面（xy）之間轉(zhuǎn)換工具的位置:Datamangementtools下projectionsandtransformations-feature-projectProject可以用于數(shù)據(jù)換帶數(shù)據(jù)使用:2\coord93.gdb下數(shù)據(jù)293.1、坐標(biāo)變換基于同一基準(zhǔn)面，如北京54，地理坐標(biāo)3.2、不同基準(zhǔn)面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換主要是:三參數(shù)和七參數(shù)法。個(gè)別4參數(shù)三參數(shù)轉(zhuǎn)換含義X平移，Y平移，Z平移（如果區(qū)域范圍不大，最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距離不大于30Km（經(jīng)驗(yàn)值））四參數(shù)轉(zhuǎn)換含義,見(jiàn)右圖----->七參數(shù)轉(zhuǎn)換含義3個(gè)平移因子（X平移，Y平移，Z平移），3個(gè)旋轉(zhuǎn)因子（X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)），一個(gè)比例因子（也叫尺度變化K）。303.2、不同基準(zhǔn)面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換主要是:三參數(shù)和七參數(shù)法。個(gè)別3.3、ArcGIS中投影變換313.3、ArcGIS中投影變換31如何計(jì)算三參數(shù)和七參數(shù)已知幾個(gè)原始點(diǎn)坐標(biāo)，和轉(zhuǎn)換后幾個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，如何計(jì)算三參數(shù)和七參數(shù)，使用如下工具:\1\三和七參數(shù)計(jì)算\坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件Coord\COORD.exe或則MapGIS軟件32如何計(jì)算三參數(shù)和七參數(shù)已知幾個(gè)原始點(diǎn)坐標(biāo)，和轉(zhuǎn)換后幾1、創(chuàng)建自定義地理(坐標(biāo))變換CreateCustomGeographicTransformation2、投影project3.3、三參數(shù)例子CreateCustomGeographicTransformation數(shù)據(jù)使用：2\coord93.gdb\xy54，操作過(guò)程看:\2\54t080.exe331、創(chuàng)建自定義地理(坐標(biāo))變換3.3、三參數(shù)例子Creat3.3、刪除已定義坐標(biāo)轉(zhuǎn)換C:\DocumentsandSettings\Administrator\ApplicationData\ESRI\Desktop10.0\ArcToolbox\CustomTransformations刪除對(duì)應(yīng)文件343.3、刪除已定義坐標(biāo)轉(zhuǎn)換C:\Documentsand3.3、注意:定義坐標(biāo)系統(tǒng)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換區(qū)別坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是真正改變坐標(biāo)（xy）值：投影變換：投影變換是研究從一種地圖投影點(diǎn)的坐標(biāo)變換為另一種地圖投影點(diǎn)的坐標(biāo)的理論和方法。在平面坐標(biāo)下，在a