ARCGIS中坐标转换及地理坐标、投影坐标的定义

ARCGIS中坐标转换及地理坐标、投影坐标的定义
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、Define Projection
2、Feature->Project
3、Raster->Project Raster
4、Create Custom Geographic Transformation
当数据没有任何空间参考时,显⽰为Unknown!时就要先利⽤Define Projection来给数据定义⼀个Coordinate System,然后在利⽤Feature->Project或Raster->Project Raster⼯具来对数据进⾏投影变
换!由于我国经常使⽤的投影坐标系统为北京54,西安80!由这两个坐标系统变换到其他坐标系统下时,通常需要提供⼀个Geographic Transformation,因为Datum已经改变了!这⾥就⽤到我们说常说的转换3参数、转换7参数了!⽽我们国家的转换参数是保密的!因此可以⾃⼰计算或在购买数据时向国家测绘部门索要!知道转换参数后,可以利⽤Create Custom Geographic Transformation⼯具定义⼀个地理变换⽅法,变换⽅法可以根据3参数或7参数选择基于
GEOCENTRIC_TRANSLATION和 COORDINATE_⽅法!这样就完成了数据的投影变换!数据本⾝坐标发⽣了变化!当然这种投影变换⼯作也可以在ArcMap中通过改变Data 的Coordinate System来实现,只是要在做完之后在按照Data 的坐标系统导出数据即可!
⽅法⼀:
在Arcmap中转换:
1、加载要转换的数据,右下⾓为经纬度
2、点击视图——数据框属性——坐标系统
3、导⼊或选择正确的坐标系,确定。这时右下⾓也显⽰坐标。但数据没改变
4、右击图层——数据——导出数据
5、选择第⼆个(数据框架),输出路径,确定。
6、此⽅法类似于投影变换。
⽅法⼆:
在forestar中转换:
1、⽤正确的坐标系和范围新建图层aa
2、打开要转换的数据,图层输出与原来类型⼀致,命名aa,追加。
⽅法三:免费论文下载网站
在ArcToolbox中转换:
1、管理⼯具——投影(project),选择输⼊输出路径以及输出的坐标系
2、前提是原始数据必须要有投影
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
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。
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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:
Remarks:
Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)
Prime Meridian(起始经度): Greenwich (0.000000000000000000)
Datum(⼤地基准⾯): D_Beijing_1954
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Spheroid(参考椭球体): Krasovsky_1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000
Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000
Inverse Flattening: 298.300000000000010000
2、接下来便是Projection coordinate system(投影坐标系统),⾸先看看投影坐
岁月的风铃标系统中的⼀些参数。
Projection: Gauss_Kruger
Parameters:
False_Easting: 500000.000000
False_Northing: 0.000000
Central_Meridian: 117.000000
Scale_Factor: 1.000000
Latitude_Of_Origin: 0.000000
Linear Unit: Meter (1.000000)
Geographic Coordinate System:
Name: GCS_Beijing_1954
Alias:
Abbreviation:
Remarks:
Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)
Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)
Datum: D_Beijing_1954
Spheroid: Krasovsky_1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000
Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000
Inverse Flattening: 298.300000000000010000
从参数中可以看出,每⼀个投影坐标系统都必定会有Geographic Coordinate System。投影坐标系统,实质上便是平⾯坐标系统,其地图单位通常为⽶。地理坐标系统单位是度那么为什么投影坐标系统中要存在地理坐标系统的参数呢?
这时候,⼜要说明⼀下投影的意义:将球⾯坐标转化为平⾯坐标的过程便称为投影。
好了,投影的条件就出来了:
a、球⾯坐标
b、转化过程(也就是算法)
也就是说,要得到投影坐标就必须得有⼀个“拿来”投影的球⾯坐标,然后才能使⽤算法
去投影!
即每⼀个投影坐标系统都必须要求有Geographic Coordinate System参数。
即每⼀个投影坐标系统都必须要求有Geographic Coordinate System参数。
3、我们现在看到的很多教材上的对坐标系统的称呼很多,都可以归结为上述两种投
影。其中包括我们常见的“⾮地球投影坐标系统”。):
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⼤地坐标(Geodetic Coordinate):⼤地测量中以参考椭球⾯为基准⾯的坐标。地⾯点P的位置⽤⼤地经度L、⼤地纬度B和⼤地⾼H表⽰。当点在参考椭球⾯上时,仅⽤⼤地经度和⼤地纬度表⽰。⼤地经度是通过该点的⼤地⼦午⾯与起始⼤地⼦午⾯之间的夹⾓,⼤地纬度是通过该点的法线与⾚道⾯的夹⾓,⼤地⾼是地⾯点沿法线到参考椭球⾯的距离。
⽅⾥⽹:是由平⾏于投影坐标轴的两组平⾏线所构成的⽅格⽹。因为是每隔整公⾥绘出坐标纵线和坐标横线,所以称之为⽅⾥⽹,由于⽅⾥线同时⼜是平⾏于直⾓坐标轴的坐标⽹线,故⼜称直⾓坐标⽹。
在1:1万——1:20万⽐例尺的地形图上,经纬线只以图廓线的形式直接表现出来,并在图⾓处注出相应度数。为了在⽤图时加密成⽹,在内外图廓间还绘有加密经纬⽹的加密分划短线(图式中称“分度带”),必要时对应短线相连就可以构成加密的经纬线⽹。1:2 5万地形图上,除内图廓上绘有经纬⽹的加密分划外,图内还有加密⽤的⼗字线。
我国的1:50万——1:100万地形图,在图⾯上直接绘出经纬线⽹,内图廓上也有供加密经纬线⽹的加密分划短线。
直⾓坐标⽹的坐标系以中央经线投影后的直线为X轴,以⾚道投影后的直线为Y轴,它们的交点为坐标原点。这样,坐标系中就出现了四个象限。纵坐标从⾚道算起向北为正、向南为负;横坐标从中央经线算起,向东为正、向西为负。
虽然我们可以认为⽅⾥⽹是直⾓坐标,⼤地坐标就是球⾯坐标。但是我们在⼀副地形图上经常见到⽅⾥⽹和经纬度⽹,我们很习惯的称经纬度⽹为⼤地坐标,这个时候的⼤地坐标不是球⾯坐标,她与⽅⾥⽹的投影是⼀样的(⼀般为⾼斯),也是平⾯坐标。
关于坐标系(⼤地坐标、平⾯坐标、投影、北京54、西安80、WGS84)的⼀些理解
先从简单说起,假设地球是正圆的,地球表⾯上的⼀点可以⽤经纬度来表⽰,这时的经纬度是唯⼀的。
那什么情况下是不唯⼀的呢,就是地球不是正圆的时候。实际也是如此,地球本来就不是圆的,⽽是⼀个椭圆。关于这个椭圆并不是唯⼀的,⽐如克拉索夫斯基椭球,1975国际椭球等等。椭球的不同主要由两个参数来体现,⼀个是长半轴、⼀个是扁率。之所以会有不同的椭球体出现,是因为地球太⼤了,地球不是⼀个正椭球体,⼀个椭球体不可能都满⾜地球每个⾓落的精度要求,在⼀些边缘地带误差会很⼤,在⾚道附近有适合⾚道使⽤的椭球体,在极圈附近有适合极圈的椭球地,⼀切都是为了符合当地的精度需要。如果你有⾜够的需求也可以⾃定义⼀个椭球体。基于以上原因,这时经纬度就不是唯⼀的了,这个应该很好理解,当你使⽤克拉索夫斯基椭球体时是⼀对经纬度,当使⽤另外⼀个椭球体时⼜是另外⼀对经纬度。
⽤经纬度表⽰的是地理坐标系,也称⼤地坐标系。有时候⽤地理坐标系不够⽅便,⼈们⽐较习惯于使⽤平⾯坐标系,平⾯坐标系⽤xy表⽰。
把球体表⾯的坐标转成平⾯坐标需要⼀定的⼿段,这个⼿段称为投影。投影⽅法也不是唯⼀的,还是为了⼀个⽬的,务求使当地的坐标最准确。所以⽬前就存在了好多投影⽅法,⽐如⾼斯投影、墨卡托投影等。谁有本事⽽且有那⽅⾯的需求也可以⾃创⼀套投影⽅法。
接下来是关于WGS84 北京54 西安80的概念
⾸先有WGS84 北京54 西安80⼤地坐标系,是⽤经纬度表⽰的,也有WGS84 北京54 西安80平⾯坐
标系,使⽤xy表⽰的。
衢地合交
WGS84的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
北京54采⽤的是克拉索夫斯基椭球
西安80采⽤的是1975国际椭球
所以地球表⾯上⼀点的这三者⼤地坐标是不⼀样的,即经纬度是不⼀样的。
⽬前⽐较流⾏的是⾼斯- 克吕格投影和墨卡托投影,当然也可以⽤别的投影,看实际需要了。
涉及到不同坐标系,就会有坐标转的问题。关于坐标转换,⾸先要搞清楚转换的严密性问题,即在同⼀个椭球⾥的坐标转换都是严密的,⽽在不同的椭球之间的转换这时不严密的。例如,由1954北京坐标系的⼤地坐标转换到1954北京坐标系的⾼斯平⾯直⾓坐标是在同⼀参考椭球体范畴内的坐标转换,其转换过程是严密的。由1954北京坐标系的⼤地坐标转换到WGS-84的⼤地坐标,就属于不同椭球体间的转换。
不同椭球体间的坐标转换在局部地区的采⽤的常⽤办法是相似变换法,即利⽤部分分布相对合理⾼等级公共点求出相应的转换参数。⼀般⽽⾔,⽐较严密的是⽤七参数的相似变换法,即X平移,Y平移,
Z平移,X旋转,Y旋转,Z旋转,尺度变化K。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30Km(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K视为0,所以三参数只是七参数的⼀种特例。
如果不考虑⾼程的影响,对于不同椭球体下的⾼斯平⾯直⾓坐标可采⽤四参数的相似变换法,即四参数(x平移,y平移,尺度变化m,旋转⾓度α)。如果⽤户要求的精度低于20⽶,在⼀定范围(2'*2')内,就直接可以⽤⼆参数法(ΔB,ΔL)或(Δx,Δy)修正。但在实际操作中,这也取决于选取的公共点是否合理,并保证其⾜够的精度。
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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CoordinateSystems\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:
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CentralMeridian 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。
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 andtransfomations——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:
Inputdataset:要投影的要素类、要素图层或要素数据集
lonely boy
作者:赵⽴超 邮箱:

本文发布于:2024-09-21 14:26:40,感谢您对本站的认可!

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