ArcMap坐标投影与转换
第二十二章投影变换、坐标校正
1 坐标系、地图投影
地球表面事物的定位采用二大类坐标：
（1）经纬度坐标，ArcGIS称地理坐标系（Geographic Coordinate System，GCS）。
（2）二维笛卡尔平面坐标，ArcGIS称投影坐标系（Projected Coordinate System，PCS）。
在实际工作中，经测量得到的空间信息在输入GIS数据库之前已经定好了坐标系。不同来源、不同坐标系的空间数据要在一起使用、相互参照时，就要作坐标转换，如果涉及不同的地图投影，要作投影变换。
利用ArcGIS新建数据库时，软件提示用户，将要输入的数据采用什么坐标系（也称空间参照，Spatial Reference），包括坐标系的名称、相关参数，然后输入、保存空间数据，在这期间，软件不对坐标作转换处理，输入前是什么坐标，就保存什么坐标。在某些情况下，可以忽略坐标系的具体名称或相关参数，由软件默认，可能对当前的应用没有影响，但是不同坐标系的数据之间不能相互参照使用。
可能有三种情况需要转换或重新定义坐标系：
（1）临时变换。多种来源、不同投影的数据要在一起参照使用，或为了某种特别的应用，可以临时变换坐标，工作结束后，要素在数据库、数据文件中的坐标恢复到原来的状态。这种临时变换的好处是一种数据可以适合多种用途，缺点是每次变换都要花费计算时间。
（2）永久转换。空间要素的坐标按新的坐标系作转换处理，长期保存，反复使用，不再需要临时变换。这用转换的好处是反复使用中不需要转换，节省计算时间。缺点是相同的事物可能有多个坐标系，有冗余，修改、维护不方便。
（3）修改坐标系的定义。用户建立数据库时，没有定义坐标系或原来的坐标系定错了，可以重新输入坐标系名称、相关参数。修改后，要素在数据库中的坐标并不发生变化，将来临时变换、永久转换时，按修改后的坐标系名称、相关参数起作用，对转换的结果产生实质性的影响。
2 投影变换
启动ArcMap，打开/gis_ex09/ex22/ex22.mxd文档，进入data frame1，可以看到World_grid图层显示的是一个覆盖全球范围的坐标网格。鼠标在图上移动时可以看到状态栏的坐标值，坐标单位是角度，网格的横坐标最大值是东经180o（180o00′00″E），最小值是西经180o（180o00′00″W），纵坐标最大值是北纬90o（90o00′00″N），纵坐标最小值是南纬90o（90o00′00″S），鼠标在地图窗口中移动时，可以看到下侧显示出经纬度坐标（图22-1）。
23-1 坐标系更改前后的区别
双击World_grid层，在弹出的Layer Properties对话框中进入Source选项卡，可以看到坐标系统是GCS_WGS_1984（GCS表示
Geographic Coordinate
System ），可以看到，GCS 坐标系统到南北二极变形最大，南极点和北点在图上变成道平行、等长的两条线。
关闭对话框，选erties ，进入Coordinate System 选项。坐标系统显示为GCS_WGS_1984，准备定义一个新的坐标系统。点击的坐标值并没有变化，仍然是GCS 。
了和赤择菜单View / Data Frame Prop 当前的按钮Clear ，在下面的坐标选择框中选择Predefined / Projected Coordinate System / UTM /WGS 1984 / WGS 1984 UTM Zone 12N 。
点击按钮“应用”，图中的网格发生了变形，南极点和北极点交在一个点上，需要注意，World_grid 数据源_WGS_1984，ArcMap 只是临时（On-the-fly ）改变了原始数据的坐标系，相当于前文讨论的第一种情况。
3 坐标转换（Transforn ）
ArcGIS 有空间校正（Spatial Adjustment ）功能，实现相同坐标系中要素坐标的校正，对矢量型的数据主要是三类：坐标转换（Transform ），橡皮拉伸（Rubber Sheeting ），接边（Edge Matching ）。在ArcMap 中，用空间校正（Spatial Adjustment Toolbars ）工具栏操作
图22-2 空间校正（Spatial Adjustment ）工具栏
选用菜单View / Toolbars / Spatial Adjustment ，添加空间校正工具条（见图22-2。激活Data frame2，其中有三个图层：Roadcenter （线）、Plan （多边形）、Design （线）。击点目录表（TOC ）栏下方的Source 标签，显示出各个图层的数据源。可以看到这三个图层的数据均在同一个Geodatabase 的同一个要素集（Dataset ）不一致。Roadcenter
（线）和（多边形）是已经完成的某地区规划道路中心线和规划地块，相互位）C1中，因此坐标参照系是相同的，但是具体的位置Plan 置基本准确。Design （线）是别人完成的详细规划设计图，和前两者的位置有明显偏差，可以看出Design （线）需要移动、旋转才能和Roadcenter （线）、Plan （多边形）一致（见图22-3）。在Editor 编辑工具条中，选择菜单Editor / Start Editing ，进入编辑状态。
图22-3 Design 图层需要坐标转换
3．1 选择校正的对象
在Spatial Adjustment 工具条中选择菜单Spatial Adjustment / Set Adjust Data…，进入校正对象选择对话框：
选择 All fea Roadcenter tures in these layers.
Plan
√ Design 勾选，Design 层上的所有要素需要校正
按OK 键确认。
3．2连接（Displacement Link ）
在ment 工具条中选择新建移位连接（New displacement link ）工具
设定移位Spatial Adjust ，用光标在屏幕上先用工具
确定校正图层Design 上需要校正的某一特
点，单击鼠标的左键确定，在Roadcenter 层上或和Plan 层上找到正确位置的对应点，单击鼠标的左键确定，这就绘出了一条移位连接线（Displacement ink ）。
征L
图22-4 设置移位连接（Displacement Link ）
设置移位连接（Displacement Link ）时，尽可能使用捕捉模式。在Editor 工具条中，选择菜单Editor / Snapping ，选择不同的的捕捉方式（Edge, Vertex, End ）。选用选择菜单Editor / Options ，设置捕捉的距离。捕捉方式的具体使用，可参考关于数据编辑的章节。
配合使用捕捉方式，至少应设3对移位连接，为了保证转换的精度，应多设几对，本练习建议设6对，而且都是在道路中心线的交叉点上（见图22-4）。
如果输入的移位连接的位置有差错，需要调整，选用Spatial Adjustment 工具条中修改移位连接（Modify Link ）工具，不放，选中需要调整的移位连接。用鼠
标对准该连接线的端点，按住鼠标的左键可以拖动该端点微调。用选择
元素（Select Elements ）工具，选中某个移位连接线，按键盘中的Del 键，
该移位连接线被删除。
在Spatial Adjustment 工具条中选择察看连接表工具（View Li k Table ）n ，连接表对话
ID
框弹出：
X Source
Y Source
X Destination
Y Destination
Residual error
连接编号 原来X 值
原来Y 值
转换后X 值
转换后Y 值
残差
可以用鼠标直接点击连接表中的坐标值，直接输入已知坐标值，以便于精确控制转换后的位置。
3．3 Transform 的方式
在Spatial Adjustment 工具条中选Spatial Adjustment / Adjustment Methods / Transform – affine ，就选用了仿射变换的校正方式。选择菜单Spatial
Adjustment / Preview Windo ，会弹出校正预览窗口（Adjustment Preview Window ），可以预览校正择菜单w 后的变化。如果发现未能达到预期的效果，可以回到上一步，继续增设、调整移位连接。
选用菜单Spatial Adjustment / Adjust ，完成Transform 转换，将Design 层经旋转移动等等变换，校正到预定的坐标位置上（图22-5）。
、
图22-5 经Transform 处理，Design 图层被校正
选择Editor 工具栏中菜单Editor/ Stop Editing ，结束编辑状态。按系统的提示，保存校正的结果，完成坐标转换。
4 坐标拉伸（Rubber Sheeting ）
Rubber Sheeting 俗称橡皮拉伸，和Transform 不同，主要针对要素的不均匀变形。激活data frame3。其中有两个图层：Roadplan （规划道路，线）、Pipeline （地下管线，线）。点击TOC （目录表）栏下方的Source 标签，显示出各个图层的数据源。可以看到这两个图层的数据均是存放在同一个Geodatabase Data20中，同属一个要素集Dataset C2。
Roadplan 为某地区的规划道路线，而Pipeline 从纸图扫描后矢量化得到设计的排水管网，两者不仅有定位偏差，而且因原始纸图加扫描处理，排水管网还有各个方向的不均匀变形（见图22-6），为此需要将Pipeline 校正到和Roadplan 一致的位置。在TOC 中选择图层Pipeline ，Editor 编辑工具条中，选择菜单Editor / Start Editing ，进入编辑状态（如果无法启用Start Editing ，很可能是另一个Feature Class 正在编辑，先用Stop Editing 关闭）。
4．1 选择校正对象
在Spatial adjustment 工具条中选择菜单Spatial adjustment / Set Adjust Data…，进入校正对象选择对话框，在其中：
选择 All features in these layers. Roadplan
√ Pipe 需要校正
Link ）
Spatial adjustment 工具条中选择新建移位连接工具line 勾选，Pipeline 层上的所有要素选OK 键确认。
4．2 设定移位连接（Displacement 在，用光标在屏幕上
先用工具
确定校正图层Pipeline 上的某一特征点，单击鼠标的左键确定，然
后在Roadplan 层找到对应点，单击鼠标的左键后，就可以输入一条移位连接线（Displacement Link ）。和Transform 方法一样，一般也需要配合使用捕捉方式，建立多对移位连接（如图22-6）。
同样也可使用Spatial Adjustment 工具条中修改移位连接工具，调整已经
输入的移位连接线。用鼠标对准需要调整的连接线端点，按住鼠标的左键不放，
用拖动方式对端点的位置进行微调。用选择元素工具，选中一个移位连接，
按下键盘中的Del 键，就可以删去不需要的连接线。
图22-6 橡皮拉伸前，应有多个移位连接线
察
选择看连接表工具，就会弹出连接表对话框，在其中察看已有的连接，或者直接输入或修改已知的坐标值，达到精确地输入坐标的目的。
4．3 选择校正方式
在Spatial Adjustment工具条中选择菜单Spatial Adjustment / Adjustment Meth校
djustment Rubbersheet 下拉选择后，单击Options键，进入下一步设置 Method
○· Nature Neighbor ○ Linear Rubbersheet的方式为Nature Neighbor
按“确定”键完成Rubbersheet的方式设定，在校正特性对话框再选“确定”键，结束校正方式选择。可以选择菜单Spatial Adjustment / Preview Window，会弹出校正预览窗口（Adjustment Preview Window），可以预览校正后的变化。如果发现未能达到预期的校正效果，可以回到上一步，继续增设、调整移位连接。选用菜单Spatial Adjustment / Adjust，完成橡皮拉伸（Rubber Sheeting），将Pipleline层，经过各个不同方向的橡皮拉伸变换，校正到正确的坐标系中。
选择Editor工具栏中菜单Editor/ Stop Editing，结束编辑状态。按系统的提示，保存校正的结果，完成橡皮拉伸（图22-7）。
ods / Rubber Sheet，确定采用橡皮拉伸（Rubber sheeting）的正方式。选
择菜单Spatial Adjustment / Adjustment Methods / Options，进入校正特性对话框，
选择General标签：
A图22-7 用Rubber Sheeting方法校正后的Pipeline图层
5 接边（Edge Match）
接边是另一种空间校正方法，两个图层之间相互拼接。
激活data frame4。其中有两个图层：Road1（线）、Road2（线）。击点TOC 栏下关闭）方的Source 标签，显示出各个图层的数据源。可以看到这两个图层的数据均是存放在同一个Geodatabase Data20中的同一个要素集（Dataset ）C3中。Road1和Road2是分图幅数字化输入的道路网。两者的坐标均在允许误差的范围内，但由于分开输入的缘故，在两图幅的拼接处，并不严格对接（见图22-8）。在Editor 编辑工具条中，选择菜单Editor / Start Editing ，进入编辑状态（如果无法启用Start Editing ，很可能是另一个Feature Class 正在编辑，用Stop Editing 。
图22-8 不同图幅上的同一条道路线相互不连接 ．1 选择校正的对象
工具条中选择菜单Spatial Adjustment / Set Adjust Data
Spatial Adjustment 工具条中选择菜单Spatial Adjustment / Adjustment ethods / Edge Snap ，确定采用接边校正方式。选择菜单Spatial Adjustment / Adjustment Methods / Options ，进入校正特性对话框，选择General 标签：
Adjustment Edge Snap 下拉选择Edge Snap，单击Options 键，进入下一步设置
Method
○
· Smooth ○ Line 设定接边的方式为Smooth
按“确定”键继续，在校正特性对话框选择Edge Snap 标签，继续设定接边的方式：
Source layer
Target layer
5在Spatial Adjustment …，进入校正对象选择对话框：
选择 All features in these layers. Road1 不勾选
√ Road2 勾选，Road2图层上的所有要素需要校正
按OK 键确认。 5．2 选择接边的方式
在m R road1为目标图层
oad2 下拉选择road2为校正图层
Road1 下拉选择
不选，不使用属性连接 √ 勾选，防止重复连接
Use attributes One link for each destination point 勾选，每一目标点设一个连接 √ Prevent duplicate link
按置。 5“确定”键完成有关接边的设．3 接边处理
接边是通过使用Spatial Adjustment 工具条中的接边工具（Edge Match ）
成。使用接边工具
完之前，还需要设置自动捕捉距离。选择Editor 工具条上
的菜s ，在其中Snapping 一栏中输入：
单Editor / Option
Snapping 7 map units 设定捕捉距离为7个地图单位，此处是7米
图使用接边工具，自动生22-9 成
接边工具
接边的移位连接按“确定”键完成。选择使用Spatial adjustment 工具条中的，
用光标在屏幕上拉出一个选择框，将需要接边的三处拼接点全部框选输入（见al Adjustment /
review Window ，弹出校正预览窗口（Adjustment Preview Window ），可以预览接边边效果，可以回到上一步，继续调整。 adjustment / Adjust ，完成Road1，Road2两个图层的接边（图图22-9），系统自动生成接边的移位连接线。选择菜单Spati P 后的变化。如果发现未能达到预期的接选用菜单Spatial 22-10）。
图22-10 Road1，Road2两个图层的接边完成
选择Editor 工具栏中菜单Editor/ Stop Editing ，结束编辑状态。按系统的提
示，保存接边结果。
影像配准
和
6激活data frame5，有3个图层：“公路”、“县界”、“遥感影像”，公路县界的坐标一致、符合要求，影像图的坐标有偏差，需要配准。在目录表（TOC ）中右键点击“遥感影像”层，选择菜单项Zoom To Layer ，可以看到影像图的全
景（见图22-11），影像图和矢量图上都有6个点，这是本教材专门为练习输入的，是配准影像用的控制点，他们是Graph （图形），不是Feature （要素），位置在公路和县界的交点，三个县的边界交汇点（见图22-12，本例仅用于教学，控制点精度不高）。读者应先熟悉一下他们的相互对应关系，在配准过程中，影像图能会移动，但控制点不会跟着移动。
可
图22-11 Data frame5的图层显示
oolbars / Georeferencing ，调出Georeferencing 工具栏。如果工栏菜单Georeferencing / Auto Adjust 被勾选，应取消。在Layer ：下拉条中选”。
选择菜单View/T 具择“遥感影像先放大显示影像图，便于精确定位在某个控制点上。选择Georeferencing 工具栏上的Add Control Point 工具，用鼠标左键在影像图上选一个控制点，借助工具
（Full Extent ），
（Zoom In ），
（Pan ），
（Zoom Out ）缩
放、平移地图，在“公路”、“县界”图层上找到对应点，点击图标，在对应点上点击鼠标左键，对应链设好。如果在工具栏菜单中勾选Georeferencing /Auto Adjust ，影像图会立刻移动，否则影像图位置不变。可以选用菜单Geoferencing / Reset Transform ，Georeferencing / Update Display ，使影像图在原始、配准后二种位置上显示。按上述方法继 续操作，建立起6对连接链。
发现连接链输错了，可以删除。先在矢量图上移动鼠标，利用光标的位置在地图窗口底部看到连接点的坐标，点击图标
如果，弹出链接表（Link
Table ），查看X Map ，Y Map 的坐标值，找到对应的记录，鼠标点击该记录，
改变颜色后按键盘上Del 键，该连接线被删除。
图22-12 配准后的影像图
U 到，配影、“本上
选择菜单Georeferencing / pdate Display ，配准后的显示效果见图22-12。可以看准后的“遥感像”和“公路”县界”基吻合。如果已知
某点的具体坐标，用工具点击该点后，用鼠标右键，选择菜单Inp t X and Y ，用键盘输入该点坐标值。点击图标u ，弹出链接表（Link Table ），也可以修改
坐标点的x ，y 值，字段X Source ，Y Source 表示影像的原始坐标，X Map ，YMap
表示配准后的坐标。
目前的配准没有实质性改变影像图的坐标，选择用菜单Georeferencing / Rect 回答“否（N ）”。
6 本章小结
（1）地图投影（Map Projection ）
地球是一个近似的椭球，为了表达、量算的方便，需要将地球表面的事物转换成平面。这种转换对大范围、小比例的地图至关重要。本教程仅让读者了解GIS 软件具备这一功能，在实际应用中，如何选择投影方式、相关参数，相互转换会产生什么后果，需通过其他途径学习，可参考专门的教科书。
（2）坐标转换（Transform ）
坐标转换是用于不同坐标系的转换，包括坐标系的平移、旋转、缩放、倾斜等等。在ArcGIS 中有三种方式可以选择：
Affine （仿射变换）。仿射变换可以实现四种坐标变换（非等比例缩放、倾斜、旋转、平移）。在使用仿射变换时，至少需要设3个移位连接线。
Similarity （相似变换）。相似变换可以实现三种坐标变换（缩放、旋转和平移），使用个移位连接线。
rojective （投影变换）。投影变换用的更为复杂的数学公式，使用投影变换时皮拉伸控据的空间坐标。使用橡皮拉伸时，如果控制点足够多，并且在，在图幅相双方的坐标即使符合精度要求，也会出现少量错位。ArcGIS 的接边（功能可以处理这一问题，消除拼接处的错位，主要是为了以后的空。
，影像配准，但使用的计算方法是专门针对栅格型空间数据有些地方会合并相邻单元。影像配准S ）
： ify ，再选择影像图文件格式，如GRID 、TIFF 、JPG 、ERDAS IMAGINE 。经处理后，影像图的内部坐标将实质性改变。
结束练习，退出ArcMap ，选用菜单File / Exit ，系统提示是否保存对地图文档的修改，为了不影响别人、后续的练习，应相似变换时，至少需要设2P ，至少需要设4个移位连接线。
（3）坐标拉伸（Rubber Sheeting ）
坐标拉伸（俗称橡）适用于校正数字化时产生的朝各个方向不均匀伸缩、变形。在使用时，通过设置制点，与地图上的对应点进行比较，将对应点向控制点移动，同时也移动附近的要素，在使得整个地图总体变形最小的前提下，校正原始数图幅内均匀分布，经过ArcGIS 的橡皮拉伸（Rubber Sheeting ），可以精确校正不均匀变形的数字化地图。在ArcGIS 中，橡皮拉伸可以整体拉伸整个图层上的所有要素，也可以只拉伸选定的要素。
（4）接边（Edge Match ）
接边是处理相邻地图之间的拼接误差。地图往往是分图幅输入邻之处，Edge Match ）间分析，也为了显示、制图的美观转换（Transform ）、拉伸（Rubber Sheeting ）、接边（Edge Match ）的处理结果都改变矢量要素的坐标。
（5）影像配准（Imagy Adjust ）
Transform ，Rubber Sheeting ，Edge Match 主要针对矢量型空间数据的操作过程和这些处理很相似的，适合航空摄影、卫星遥感影像图，配准的结果不但使栅格单元的位置发生了变化，而且在有些地方会插入新单元，对栅格坐标的影响可以是临时的，也可以是永久的。
软件产品将Residual Error （残差）定义为均方根（Root Mean Square ，RM n e e e RMS n /)...(2
2221+++=
2'2'2)()(y y x x e ++?= i i i i i i : 原始点的X 坐标，即X Source
x
'x : 转换参照点的X 坐标，即X Destination
i y : 原始点的Y 坐标，即Y Source
'y : 转换参照点的Y 坐标，即Y Destination
n ：原始点、参照点共有几对
i i i ：第i 个坐标点，和表格中的ID 对应
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
坐标转换工具说明书-1208
§10.2坐标转换工具 HGO 数据处理软件包提供了坐标转换程序，可以进行地方坐标与WGS-84坐标的相互转换，同时具备参数求解功能。 下面对这个工具进行介绍： 10.2.1概述 首先，介绍一下常见的三种坐标表示方法：经纬度和椭球高（BLH），空间直角坐标（XYZ），平面坐标和水准高程（xyh/NEU）。注意：椭球高是一个几何量，而水准高是一个物理量。 我们通常说的WGS-84坐标是经纬度和椭球这一种，北京54坐标是平面坐标和水准高程这一种，实质是有平面基准和高程基准组成的。 此外，再注意一下坐标转换的严密性问题，在同一个椭球里的纯几何转换都是严密的（BLH<->XYZ），而在不同的基准之间的转换是不严密的。举个例子，在WGS-84坐标和北京54坐标之间是不存在一套转换参数可以全国通用的，因为前者是一个地心坐标系，后者是一个参心坐标系。高程转换是由几何高向物理高转换。因此在每个地方必须用椭球进行局部拟合，通常用7参数模型来拟合。 那么，两个椭球间的坐标转换应该是怎样的呢？一般而言比较严密的是用七参数法（或称布尔莎模型），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（7个参数至少7个方程可解，所以需要三个点列出9个方程），如果区域范围不大、最远点间的距离不大于30Km(经验值)的情况可以用三参数，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。 七参数模型的实质是用一个局部椭球去拟合地方坐标系的形态；所以转换后获得的地方椭球高就是水准高。当然我们也可以把平面和高程两个方向分别进行拟合。例如平面用四参数模型拟合，高程方向则用二次曲面等模型来拟合。这样分开处理的模式相对七参数模型自由度更高。但是由于四参数模型参数较少，表达能力较弱，通常只用于小区域坐标转换。 综上所述，从实用的角度出发，坐标转换程序提供了两种转换策略供给客户选择使用： 1.七参数模型，一步得到地方平面和水准数据。 2.四参数加高程拟合模型，分两步得到地方平面和水准数据。 由于各厂家的模型和流程定义可能是不一样的，这里就我们公司的转换流程描述如下：七参数的转换过程是这样的：
不同类型地图使用的投影与坐标系
不同类型地图使用的投影与坐标系 (2016-08-12 15:29:29) 不同类型地图使用的投影与坐标系 1.概念辨析 地图投影跟大地坐标系是完全两个东西，尽管具有相关性。地球椭球体则是另一个东西。实际上地图编绘涉及三个基本的东西：椭球体、地图投影、大地坐标系。三者密切关联。（百科知识） 要绘制地图，首先考虑用什么椭球体，这是投影和坐标系的基础——我国三代坐标系使用三种椭球体。 三者之间的关系：先有个椭球体，然后是投影到承影面，然后是添加经纬网。椭球体是基础，投影是转换函数，是数学关系，大地坐标系是参照系。因此，同一椭球体可以用不同的投影；而同一投影，也可以用不同的大地坐标系。 但是一般三者是协调一致的，如我国的三代坐标系，有对应的椭球体、投影类型、基准面（坐标系）。 从地图反映地球表面来看，整个过程涉及五个环节：地球～椭球体～投影～坐标系～地图。而地球是球面的，是一个曲面，而地图是平面的，二者的结构性矛盾，导致我们不得不采用一系列转换，这个转换中不可避免地产生扭曲、变形和误差。具体关系：总结：地球（地球表面，存在高低起伏）→椭球体（光滑球面，相关参数）→投影（投影方式：几何投影与解析投影）→坐标系（地理坐标系与平面直角坐标系）→地图。 2. 我国三代坐标系 我们经常给影像投影时用到的北京54、西安80和2000坐标系是投影直角坐标系，如下表所示为国内坐标系采用的主要参数。从中可以看到我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的大地基准面。 表：北京54、西安80和2000坐标系参数列表 坐标名称投影类型椭球体基准面 北京54Gauss Kruger （Transverse Mercator） Krasovsky D_Beijing_1954 西安80Gauss Kruger （Transverse Mercator） IAG75D_Xian_1980 CGCS2000Gauss Kruger CGCS2000D_China_2000
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:
坐标变换就是两种坐标类型
坐标变换就是两种坐标类型、不同参照体系之间的变换 坐标变换因不同的坐标类型、体系变换方法不一样，没有固定的公式 比方说测量地球，就有多种坐标体系： 1。以地心为原点的空间直角坐标 2。经纬度坐标 3。把地球表面分成很多格子，对于一个小格子区，球面接近平面，在这个平面上设一个平面直角坐标系，就是北京54坐标等坐标形式 这些坐标来回转换，比较复杂，甚至是学术性的问题，一般根据不同的观点和精度，有一些小程序，做转换工作 工程施工过程中，常常会遇到不同坐标系统间，坐标转换的问题。目前国内常见的转换有以下几种：1，大地坐标（BLH）对平面直角坐标（XYZ）；2，北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换；3，任意两空间坐标系的转换。其中第2类可归入第三类中。所谓坐标转换的过程就是转换参数的求解过程。常用的方法有三参数法、四参数法和七参数法。以下对上述三种情况作详细描述如下： 1，大地坐标（BLH）对平面直角坐标（XYZ） 常规的转换应先确定转换参数，即椭球参数、分带标准（3度，6度）和中央子午线的经度。椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准，对应有不同的长短轴及扁率。一般的工程中3度带应用较为广泛。对于中央子午线的确定有两种方法，一是取平面直角坐标系中Y坐标的前两位*3，即可得到对应的中央子午线的经度。如x=3250212m， y=395121123m，则中央子午线的经度=39*3=117度。另一种方法是根据大地坐标经度，如果经度是在155.5~185.5度之间，那么对应的中央子午线的经度=（155.5+185.5）/2=117度，其他情况可以据此3度类推。 另外一些工程采用自身特殊的分带标准，则对应的参数确定不在上述之列。 确定参数之后，可以用软件进行转换，以下提供坐标转换的程序下载。 2，北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换 这三个坐标系统是当前国内较为常用的，它们均采用不同的椭球基准。
3度6度带高斯投影详解.
３度６度带高斯投影 选择投影的目的在于使所选投影的性质、特点适合于地图的用途，同时考虑地图在图廓范围内变形较小而且变形分布均匀。海域使用的地图多采用保角投影，因其能保持方位角度的正确。 我国的基本比例尺地形图(1:5千，1:1万，1:2.5万，1:5万，1:10万，1:25万，1:50万，1:100万)中，大于等于50万的均采用高斯-克吕格投影(Gauss-Kruger)，这是一个等角横切椭圆柱投影，又叫横轴墨卡托投影(Transverse Mercator)；小于50万的地形图采用等角正轴割园锥投影，又叫兰勃特投影(Lambert Conformal Conic)；海上小于50万的地形图多用等角正轴圆柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)。一般应该采用与我国基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统。 地图坐标系由大地基准面和地图投影确定，大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的大地基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的IAG 75地球椭球体建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系，目前GPS定位所得出的结果都属于WGS84坐标系统，WGS84基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心的坐标系。因此相对同一地理位置，不同的大地基准面，它们的经纬度坐标是有差异的。 采用的3个椭球体参数如下（源自“全球定位系统测量规范 GB/T 8314-2001”）： 椭球体与大地基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面，如前苏联的Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了Krassovsky
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：
坐标转换器使用说明
大地坐标（BLH） 平面直角坐标（XYZ） 四参数：X 平移、Y 平移、旋转角和比例 七参数：X平移，Y平移，Z 平移，X 轴旋转，Y 轴旋转，Z 轴旋转，缩放比例（尺度比） GPS控制网是由相对定位所求的的基线向量而构成的空间基线基线向量网，在GPS控制网的平差中，是以基线向量及协方差为基本观测量。 图3-1表示为HDS2003数据处理软件进行网平差的基本步骤，从图中可以看到，网平差实际上可以分为三个过程： l、前期的准备工作，这部分是用户进行的。即在网平差之前，需要进行坐标系的设置、并输入已知点的经纬度、平面坐标、高程等。 2、网平差的实际进行，这部分是软件自动完成的； 3、对处理结果的质量分析与控制，这部分也是需要用户分析处理的过程。 图3-1 平差过程 坐标系选择 针对不同的平差，要相应选择不同的坐标系，是否输入相应信息。在笔者接触过的项目中，平差时先通过三维无约束平差后，再进行二维约束平差。由于先进行的时三维无约束平差，是在WGS84坐标系统下进行的。 首先更改项目的坐标系统。在菜单“项目”->“坐标系统”或在工具栏“坐标系统”，则弹出“坐标
系统”对话框，选择WGS-84坐标。 图3-2 坐标系统 这里注意的是，在“投影”下见图，中央子午线是114°。很多情况下这里需要进行修改。 图3-3 WGS84投影 软件中自带的“中国-WGS 84”是允许修改的，我们换种方法：就是新建一个坐标文件，其他参数都和“中国-WGS84”一致，仅仅将中央子午线修改下。 在上图中，点击“新建”，得到“COORD GM”对话框，在“文件”->“新建”，如图
图3-4 新建坐标系统 然后在“设置”->“地图投影”，直接修改中央子午线，这里以81°为例，点击确定后，返回“COORD GM”对话框。 图3-5 投影设置 将输入源坐标和输入目标坐标的椭球，均改为WGS84。在“文件”->“保存”，输入名称和国家（中国），退出操作。
常用坐标系与高程系简介
常用坐标系与高程系简介 2009-09-27 10:06:45| 分类：GIS技术| 标签：|字号大中小订阅 坐标系的概念 1.坐标系的定义： 如果空间上任意一点P的位置，可以用一组基于某一时间系统时刻t的空间结构的数学描述来确定，则这个空间结构可以称为坐标系，数学描述称为P点在该坐标系中的坐标。牛顿运动学原理要求坐标系是惯性的，惯性是每个物体所固有的当没有外力作用时保持静止或匀速直线运动的属性，基于这个特性，惯性坐标系的定义需与时间无关，通常这样的坐标系需要三个属性来描述(这应该是三维空间的本性吧)，首先一个是原点(O)，就是坐标系的中心点，第二个是过原点的任意直线(这里称为Z轴)，第三个是过原点且与Z轴不重合的任意直线(这里称为X轴)，如果X轴与Z轴垂直，会带来较优美的数学描述，我们称这样的坐标系是笛卡尔坐标系。P点的位置可以用P到原点的距离r，OP与Z轴的夹角，OP与X 轴的夹角来描述(当然也可以有其它等价描述)，可以证明这个描述确定的P点是唯一的。 2.GPS领域常用坐标系模型： 在GPS测量中，最常用的坐标系模型是协议地球坐标系，该坐标系随同地球一起旋转，讨论随地球一起自转的目标位置，用这类坐标系方便；另外一类是协议天球坐标系，这个坐标系随同太阳系一同旋转，与地球自转无关，讨论卫星轨道运动时，用这类坐标系方便。 天球坐标系的定义是这样的，原点是地球质心(O)，Z轴指向地球自转轴(天极，向北为正)，X轴指向春分点，根据春分点的定义可以证明X轴与Z轴互相垂直，且X轴在赤道面上，同时为数学描述方便，引入与XOZ成右手旋转关系的Y轴。因为地球自转轴受其它天体影响(日、月)在空间产生进动，使得春分点变化(章动和岁差)，导致用“瞬时天极”定义的坐标系不断旋转，而旋转的坐标系表现出非惯性的特性，不能直接应用牛顿定律。我们可以用某一历元时刻的天极和春分点(协议天极和协议春分点)定义一个三轴指向不变的天球 坐标系，称为固定极天球坐标系。 地球坐标系的定义是这样的，原点为地球质心(O)，Z轴为地球自转轴，X轴指向地球上赤道的某一固定“刚性”点，所谓“刚性”是指其自转速度与地球一致，同时也为数学描述方便，引入与XOZ成右手旋转关系的Y轴。地球不是一个严格刚性的球体，Z轴在地球上随时间而变，称为极移，同天球坐标系一样，需要指定一个固定极为Z轴，这样的地球坐标系称为固定极地球坐标系。可以证明当观察地球上的物体时，该坐标系是惯性的。如果一个坐标系OXYZ，O不是地球质心，Z轴与地球自转轴平行，则这个坐标系具有与地球相同的自转角速度，我们也把此类坐标系称为地球坐标系。 3.协议坐标系统： 那么，什么是“协议”坐标系呢？通常，理论上坐标系由定义的坐标原点和坐标轴指向来确定。坐标系一经定义，任意几何点都具有唯一一组在该坐标系内的坐标值，反之，一组该坐标系内的坐标值就唯一定义了一个几何点。实际应用中，在已知若干参考点的坐标值后，通过观测又可反过来定义该坐标系。可以将前一种方式称为坐标系的理论定义。而由一系列已知点所定义的坐标系称为协议坐标系，这些已知参考点构成所谓的坐标框架。在点位坐标值不存在误差的情况下，这两种方式对坐标系的定义是一致的。事实上点位的坐标值通常是通过一定的测量手段得到，它们总是有误差的，由它们定义的协议坐标系与原来的理论定义的坐标系会有所不同，凡依据这些点测定的其它点位坐标值均属于这一协议坐标系而不属于理论定义的坐标系。由坐标框架定义的固定极天球坐标系和固定极地球坐标系，称为协议天 球坐标系和协议地球坐标系。
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。
CORS坐标转换软件使用说明
坐标转换软件使用说明 1、功能介绍 在南京进行测量的同行一直受到坐标系统和已知控制点的困扰， 所以往往许多测量成果因坐标系统问题得不到承认，浪费了大量的人 力物力。基于此：本公司集全部精干技术力量，研发本款坐标转换软 件，可以说：它是全体测量工作者的福音。 南京CORS因为其免费，应用十分广泛，但是使用南京CORS在 很多情况下，因为已知控制点原因无法实地取得平面坐标而限制了 CORS优势的发挥。本软件可以实现基于南京CORS测量的WGS84 坐标与92南京地方坐标双向自由转换，转换精度与权威部门转换成 果比较（在南京市6800平方公里范围内，包括高淳、溧水、六合、 浦口）：平面残差中误差优于±5mm、高程残差中误差均优于±1cm。精度完全具有保障，免去到处寻找控制点带来的人力、财力和时间浪费。按照最新城市规范规定，这种模式可以实现城市E级GPS控制 点的平面测量。 本软件是一款后处理软件，即：内业处理软件，它不能在实地计 算坐标，通过事后（采集）或事前（放样）数据处理，同样可以让你 在野外无忧无障碍开展工作。 适用平台：Windows 32位所有系统平台。 2、外业采集数据转换操作介绍 外业测量数据从RTK手簿中以WGS84坐标格式导出，导出以后 将文件复制到计算机，假设文件名为0513.dat。在电脑中启动软件，
界面如下： 图一：程序启动界面 首先选择转换方向下拉列表框，此时选择“WGS84—>NJ92”，表示将WGS84坐标转向92南京地方坐标，此时软件会出现一个按钮 键读入数据并转换，点击该按钮，在弹出的文件对话框中选择从手簿 导出的外业坐标文件。如：0513.dat，点击打开按钮即可完成转换。如图二： 图二：选择原始数据文件 记得一定要选择你的原始数据文件格式在点击打开按钮。转换完 成以后又会在对话框中再出现一个按钮导出转换成果，点击它即可将
各种坐标系的关系
WGS84经纬度坐标与北京54坐标或者西安80坐标的关系一般来讲，GPS直接提供的坐标（B,L,H）是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System1984即WGS-84)的坐标，其中B为纬度，L为经度，H为大地高即是到WGS-84椭球面的高度。而在实际应用中，我国地图采用的是1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的高斯投影坐标（x,y,），不过也有一些电子地图采用1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的经纬度坐标（B,L），高程一般为海拔高度h。 GPS的测量结果与我国的54系或80系坐标相差几十米至一百多米，随区域不同，差别也不同，经粗落统计，我国西部相差70米左右，东北部140米左右，南部75米左右，中部45米左右。 1、1984世界大地坐标系 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。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。 2、1954北京坐标系 1954北京坐标系是将我国大地控制网与前苏联1942年普尔科沃大地坐标系相联结后建立的我国大地坐标系。属于参心大地坐标系，采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球体。其长半轴 a=6378245，扁率
f=1/298.3。1954年北京坐标系虽然是苏联1942年坐标系的延伸,但不能说它们完全相同。 3、1980西安坐标系 1978年，我国决定建立新的国家大地坐标系统,并且在新的大地坐标系统中进行全国天文大地网的整体平差,这个坐标系统定名为1980年西安坐标系。属参心大地坐标系。1980年西安坐标系Xi'an Geodetic Coordinate System 1980 采用1975国际椭球,以JYD 1968.0系统为椭球定向基准,大地原点设在陕西省泾阳县永乐镇,采用多点定位所建立的大地坐标系.其椭球参数采用1975年国际大地测量与地球物理联合会推荐值,它们为:其长半轴a=6378140m; 扁率f=1/298.257。 4 高斯平面直角坐标系和UTM 一般的地图均为平面图,其对应的也是平面坐标.因此,需要将椭球面上各点的大地坐标,按照一定的数学规律投影到平面上成为平面直角坐标.目前世界各国采用最广泛的高斯- 克吕格投影和墨卡托投影(UTM)均是正形投影（等角投影），即该投影在小区域范围内使平面图形与椭球面上的图形保持相似。为了限制长度变形，根据国际测量协会规定,将全球按一定经差分成若干带。我国采用6度带或3度带，6度带是自零度子午线起每隔经度。 高斯平面直角坐标系一般以中央经线（L0）投影为纵轴X, 赤道投影为横轴Y，两轴交点即为各带的坐标原点。为了避免横坐标出现负值，在投影中规定将坐标纵轴西移500公里当作起始轴。为了区
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
大地坐标与空间直角坐标的转换程序代码
#include "stdio.h" #include "math.h" #include "stdlib.h" #include "iostream" #define PI 3.1415926535897323 double a,b,c,e2,ep2; int main() { int m,n,t; double RAD(double d,double f,double m); void RBD(double hd); void BLH_XYZ(); void XYZ_BLH(); void B_ZS(); void B_FS(); void GUS_ZS(); void GUS_FS(); printf(" 大地测量学\n"); sp1:printf("请选择功能:\n"); printf("1.大地坐标系到大地空间直角坐标的转换\n"); printf("2.大地空间直角坐标到大地坐标系的转换\n"); printf("3.贝塞尔大地问题正算\n"); printf("4.贝塞尔大地问题反算\n"); printf("5.高斯投影正算\n"); printf("6.高斯投影反算\n"); printf("0.退出程序\n"); scanf("%d",&m); if(m==0)exit(0); sp2:printf("请选择椭球参数(输入椭球序号):\n"); printf("1.克拉索夫斯基椭球参数\n"); printf("2.IUGG_1975椭球参数\n"); printf("3.CGCS_2000椭球参数\n"); printf("0.其他椭球参数(自行输入)\n"); scanf("%d",&n); switch(n) { case 1:a=6378245.0;b=6356863.0188;c=6399698.9018;e2=0.00669342162297;ep2=0.0067385254146 8;break;
高斯投影及其中央子午线的判断
一、高斯-克吕格投影 1、高斯-克吕格简介 高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影简称“高斯投影”，又名"等角横切椭圆柱投影”，地球椭球面和平面间正形投影的一种。德国数学家、物理学家、天文学家高斯（Carl FriedrichＧauss，1777一1855）于十九世纪二十年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格（Johannes Kruger，1857～1928）于1912年对投影公式加以补充，故名。该投影按照投影带中央子午线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，确定函数的形式，从而得到高斯一克吕格投影公式。投影后，除中央子午线和赤道为直线外，其他子午线均为对称于中央子午线的曲线。设想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按上述投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球面正形投影于椭圆柱面。将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即为高斯投影平面。取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x 轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系。 2、高斯-克吕格特性 （1）等角投影——投影前后的角度相等，但长度和面积有变形； （2）等距投影——投影前后的长度相等，但角度和面积有变形； （3）等积投影——投影前后的面积相等，但角度和长度有变形。 3、投影的基本概念 它是一种横轴等角切圆柱投影。它把地球视为球体,假想一个平面卷成一个横圆柱面并把它套在球体外面,使横轴圆柱的轴心通过球的中心,球面上一根子午线与横轴圆柱面相切。这样,该子午线在圆柱面上的投影为一直线,赤道面与圆柱面的交线是一条与该子午线投影垂直的直线。将横圆柱面展开成平面,由这两条正交直线就构成高斯-克吕格平面直角坐标系。为减少投影变形,高斯-克吕格投影分为3o带和6o带投影。
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