《测绘学报》

与学者架起桥梁，与权威拉近距离。

本文由三部分组成。

1.地理坐标系和投影坐标系这两套坐标系是在ArcGIS中预定义的。

2.如何在ArcGIS中定义坐标系？

3.如何变换投影坐标系？

国土规划明确要求以“2000国家大地坐标系”和“1985国家高程基准”作为空间定位的依据，但很多情况下，我们得到的数据坐标并不是“2000国家大地坐标系”，因此需要对坐标进行转换，确实难度较大。

事实上，需要应用ArcGIS的不仅仅是国土空间规划，还有其他行业。

坐标系是地理信息系统数据的重要数学基础，是表示地理要素、图像和观测结果的参考系统。坐标系的定义可以保证地理数据在软件中正确显示其位置、方向和距离，没有坐标系的GIS数据是不完善的。

在本课中，我们将学习ArcGIS中坐标的定义和转换。

第一部分

ArcGIS中的坐标系

ArcGIS中预定义了两套坐标系，即地理坐标系和投影坐标系。

1.地理坐标系

地理坐标系(GCS)使用三维球体来定义地球上的位置。

GCS中的重要参数包括角度测量单位、本初子午线和基准面(基于旋转椭球)。

在地理坐标系中，纬度和经度用于确定球体上的点。经度和纬度是从地球中心到地球表面某一点的测量角度。

球体中的水平线为等纬度线或纬线，垂直线为等经度线或经线。

这些线包围着地球，形成了一个网格网络，称为经纬度网。

那么问题来了，什么是经纬度？

全球导航卫星系统中的经度和纬度值以十进制度或度、分和秒(DMS)为单位。

纬度是相对于赤道测量的，其范围是-90(南极)到90(北极)。

经度是相对于本初子午线测量的。范围是-180(向西旅行时)到180(向东旅行时)。

常见的坐标系有哪些？

在ArcGIS中，中国常用的坐标系是GCS _ Beijing _ 1954(Krasovsky _ 1940)

西安1980(IAG 75)

GCS_WGS_1984(WGS_1984)

2000年全球气候观测系统

2.投影坐标系

什么是投影坐标系？

把球面坐标转换成平面坐标的过程叫做投影。

投影坐标系的本质是平面坐标系，地图单位通常是米。

投影坐标系在二维平面中定义。

与地理坐标系不同，投影坐标系的长度、角度和面积在二维空间中是不变的。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的功能”。

中国投影坐标系——

我国的投影坐标系主要采用秋凉投影，分为6度分区投影和3度分区投影。13，336，025，000-13，336，050，000比例尺地形图按6度经度差分区，13，336，010，000比例尺地形图按3度经度差分区。

具体的分区方法是：

6度分带从本初子午线开始，按照6度子午线差从西向东划分为一个投影带。世界上有60个投影区，中国横跨13-23个区。

3度分区从东经1度30分(1.5度)的经度线开始，按照3度的经度差从西向东划分为一个投影区。世界上有120个投影区，中国横跨25-45个区。

ArcGIS ——中的投影坐标系

在坐标系\投影坐标系\高斯克鲁格\北京1954目录中，我们可以看到四种不同的命名方式：

北京1954(西安1980) 3度CM 117E

Beijing 54(Xi 1980)无波段号的3度波段

北京1954年(西安1980年)3度25区

北京54(Xi 1980)3度带波段号

北京1954年(西安1980年)13区

北京54(Xi 1980)6度带波段号

北京1954年13N区/西安1980年GK CM 75E

北京54(Xi 1980)6度波段无波段号

注：GK是高斯克鲁格，厘米是厘

Part 2

ArcGIS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。

该工具为包含未定义或未知坐标系的要素类或数据集定义坐标系，位于ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations—Define Projections

Input Dataset：要定义投影的数据集或要素类

CoordinateSystem：为数据集定义的坐标系统

Part 3

ArcGIS投影转换

在数据的操作中，我们经常需要将不同坐标系统的数据转换到统一坐标系下，方便对数据进行处理与分析，软件中坐标系转换常用以下两种方式：

1、采用已定义参数进行投影转换

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

OutputDataset：已在输出坐标系参数中指定坐标系的新要素数据集或要素类。

out_coor_system：已知要素类将转换到的新坐标系

GeographicTransformation:列表中为转换参数，以GCS_Beijing_1954转为GCS_WGS_1984为例，各转换参数含义如下：

Beijing_1954_To_WGS_1984_1 15918 鄂尔多斯盆地

Beijing_1954_To_WGS_1984_2 15919 xrpdlm海域

Beijing_1954_To_WGS_1984_3 15920 南海海域-珠江口

Beijing_1954_To_WGS_1984_4 15921 塔里木盆地

Beijing_1954_To_WGS_1984_5 15935 北部湾

Beijing_1954_To_WGS_1984_6 15936鄂尔多斯盆地

该方法转换后会有不同程度的偏差，需要进行地理配准或空间校正。

2、 三参数或七参数转换

当ArcGIS软件中不能自动实现投影间直接转换时，需要自定义七参数或三参数实现投影转换，（首先你要获得参数）以七参数为例，转换方法如下：

在ArcToolbox中选择Create CustomGeographic Transformation工具，在弹出的窗口中，输入一个转换的名字，如wgs84ToBJ54。在定义地理转换方法下面，在Method中选择合适的转换方法如 COORDINATE_FRAME，然后输入七参数，即平移参数、旋转角度和比例因子，如图所示：

打开工具箱下的Data management tools—Projections and Transformations>Feature>Project，在弹出的窗口中输入要转换的数据以及Output Coordinate System，然后输入第一步自定义的地理坐标系如wgs84ToBJ54，开始投影变换，如图所示完成投影转换：

来源：ArcGIS带你飞