ArcGIS学习课程——坐标系基础和投影变换详解.ppt

坐标系基础和投影变换 闫磊 EMail：arcobjects@126.com 坐标系基础和投影变换 基准面（Datum） 在测量学中，大地基准面（Geodetic datum），设计用为最密合部份或全部大地水准面的数学模式。它由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义。此关系能以6个量来定义，通常（但非必然）是大地纬度、大地经度、原点高度、原点垂线偏差之两分量及原点至某点的大地方位角。 GIS中的基准面通过当地基准面向WGS1984的转换7参数来定义，转换通过相似变换方法实现，假设 Xg、Yg、Zg表示WGS84 地心坐标系的三坐标轴，Xt、Yt、Zt 表示当地坐标系的三坐标轴，那么自定义基准面的 7参数分别为：三个平移参数ΔX、ΔY、ΔZ表示两坐标原点的平移值；三个旋转参数 εx、εy、εz表示当地坐标系旋转至与地心坐标系平行时，分别绕 Xt、Yt、Zt 的旋转角；最后是比例校正因子，用于调整椭球大小。每个国家或地区均有各自的基准面，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。 椭球体（Spheroid） 众所周知我们的地球表面是一个凸凹不平的表面，而对于地球测量而言，地表是一个无法用数学公式表达的曲面，这样的曲面不能作为测量和制图的基准面。假想一个扁率极小的椭圆，绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体称之为地球椭球体。地球椭球体表面是一个规则的数学表面，可以用数学公式表达，所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。因此就有了地球椭球体的概念。 地球椭球体有长半径和短半径之分，长半径（a）即赤道半径，短半径（b）即极半径。f=(a-b)/a为椭球体的扁率，表示椭球体的扁平程度。由此可见，地球椭球体的形状和大小取决于a、b、f 。因此，a、b、f 被称为地球椭球体的三要素。 二、坐标系介绍 1.ArcGIS的坐标，投影文件的含义 2.北京54坐标系、西安80坐标系、WGS84的区别 3.3度，6度分带含义 4.ArcGIS坐标系统文件说明 5.ArcGIS坐标系中两个坐标系统 6.定义坐标系 7.常见问题解决 二、坐标系统介绍 1.ArcGIS的坐标，投影文件的含义 一、ArcGIS中坐标系统两种:地理坐标系与投影坐标系（平面直角坐标 ） 地理坐标系以度为单位， 地理空间坐标系（Geographic coordinate system ），使用基于经纬度坐标描述地球上某一点所处的位置。地理坐标系坐标经度范围（-180-180），纬度（-90-90） 投影坐标系以米为单位 帮助 ArcGIS的坐标，投影文件的含义 投影坐标系统 （Projection coordinate system）使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。平面坐标系统地图单位通常为米 ，或者是平面直角坐标。 投影坐标系由以下两项参数确定: 地理坐标系（由基准面确定，比如:北京54、西安80、WGS84） 投影方法（比如高斯－克吕格、Lambert投影） 坐标是GIS数据的骨骼框架，能够将我们的数据定位到相应的位置，为地图中的每一点提供准确的坐标。 投影方法介绍 1、兰伯特等角园锥投影 用于小比例尺的地图投影如1:50 万，1：100万，1:400等小比例尺，经线为辐射直线，纬线为同心圆圆弧。指定两条标准纬度线Q1，Q2，在这两条纬度线上没有长度变形,即M=N=1。此种投影也叫等角割圆锥投影， 2、高斯—克吕格投影（等角横切椭圆柱投影） 用于如1/10万，1/5 万、1/万等比例尺 高斯一克吕格投影（后，除中央经线和赤道为直线外，其他经线均为对称于中央经线的曲线。高斯-克吕格投影没有角度变形，在长度和面积上变形也很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大处在投影带内赤道的两端。 UTM UTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”，是等角横轴割圆柱投影（高斯-克吕格为等角横轴切圆柱投影），圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，该投影将地球划分为60个投影带，每带经差为6度，已被许多国家作为地形图的数学基础。UTM投影与高斯投影的主要区别在南北格网线的比例系数上，高斯- 克吕格投影的中央经线投影后保持长度不变，即比例系数为1，而UTM投影的比例系数为0.9996。UTM投影沿每一条南北格网线比例系数为常数，在东西方向则为变数，中心格网线的比例系数为0.9996，在南北纵行最宽部分的边缘上距离中心点大约 363公里，比例系数为 1.00158。高斯-克吕格投影与UTM投影可近似采用 Xutm=0.9996 * X高斯，Yutm=0.9996 * Y高斯进行坐标转换。 比较 3、3度，6度分带含义