ArcGIS 10入門培訓(xùn)二GIS的坐標(biāo)系統(tǒng)及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(個人根據(jù)資料匯總而成)

GIS的坐標(biāo)系統(tǒng)及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換二坐標(biāo)系統(tǒng)介紹1.GIS的坐標(biāo)，投影文件的含義

一、GIS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。某一個地理坐標(biāo)系是基于一個基準(zhǔn)面來定義的?；鶞?zhǔn)面是利用特定橢球體對特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個國家或地區(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。ArcGIS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)來描述地球上某個點(diǎn)所處的位置。

這個坐標(biāo)系是從地球的近似橢球體投影得到的，它對應(yīng)于某個地理坐標(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)，對地理坐標(biāo)系坐標(biāo)0~360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1:50萬，1：100萬經(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有長度變形,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1/10萬，1/5萬、1/萬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)線均為對稱于中央經(jīng)線的曲線。高斯-克呂格投影沒有角度變形，在長度和面積上變形也很小，中央經(jīng)線無變形，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。

北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、WGS84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)系是美國國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)緯度為單位存儲北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、WGS84北京54:長半軸a=6378245m:短半軸b=6356863m扁率f=1/298.3西安80:長半軸a=6378140m;短半軸b=6356755m扁率f=1/298.25WGS-84:長半軸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、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)系長半軸和短半軸NSEWOaba3度，6度分帶分度方法: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°分為一個投影帶，全球共分為60個投影帶，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，投影帶號為1-30。其投影帶號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°，編號為31-60，投影代號n和中央經(jīng)線經(jīng)度L0的計(jì)算公式L0=360-(6n-3)°。模型首子午線第1帶0°12°6°央子中午線赤道NS3度，6度分帶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°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(jì)算公式:L0=3n,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(jì)算公式:L0=360°-3°n,中央經(jīng)線為西經(jīng)177°、...3°、0°帶號和中央經(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n:=(L0+3)/6總之：中央經(jīng)線和帶號只和經(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。由經(jīng)線(X)反算最近帶號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)+1中國經(jīng)緯度范圍中國經(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日本朝鮮韓國經(jīng)度為73~135，3度為25帶-45帶，6度帶13（對應(yīng)中央經(jīng)線為75度）-23（對應(yīng)中央經(jīng)線為135度）緯度為3度-53度分帶范圍對應(yīng)的excel在：2\分帶范圍.xls3度分帶、6度分帶對應(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。每一個分帶構(gòu)成一個獨(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-克呂格投影每一個投影帶的坐標(biāo)都是對本帶坐標(biāo)原點(diǎn)的相對值，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，如(37318980,2165593)其中37即為帶號，同樣所定義的偏移值也需要加上帶號，如37帶的偏移值為37500000米。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，是六位，加帶號是八位,Y是七位（緯度大于10）地理坐標(biāo)系:GCS_WGS_1984，GCS_Xian_1980GCS_Beijing_1954都是以GCS開頭投影坐標(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，大于500公里，前兩位為帶號GIS中查看已有的坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)變換和數(shù)據(jù)換帶（高級）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)從一個坐標(biāo)系統(tǒng)變換到另一個坐標(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)，需要通過地理變換來實(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。3.1、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（許多軟件）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,見右圖----->七參數(shù)轉(zhuǎn)換含義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）。如何計(jì)算三參數(shù)和七參數(shù)已知幾個原始點(diǎn)坐標(biāo)，和轉(zhuǎn)換后幾個點(diǎn)坐標(biāo)，如何計(jì)算三參數(shù)和七參數(shù)，使用如