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.ARCGIS中坐标转换及地理坐标、投影坐标的定义

1.1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！

1.2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！

1.3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：

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

2.ArcGIS中的坐标系统定义与投影转换

坐标系统是GIS数据重要的数学基础，用于表示地理要素、图像和观测结果的参照系统，坐标系统的定义能够保证地理数据在软件中正确的显示其位置、方向和距离，缺少坐标系统的GIS数据是不完善的，因此在ArcGIS软件中正确的定义坐标系统以及进行投影转换的操作非常重要。

2.1ArcGIS中的坐标系统

ArcGIS中预定义了两套坐标系统，地理坐标系（Geographic coordinate system）和投影坐标系（Projectedcoordinate system）。

2.1.1地理坐标系

地理坐标系 (GCS) 使用三维球面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（基于旋转椭球体）。地理坐标系统中用经纬度来确定球面上的点位，经度和纬度是从地心到地球表面上某点的测量角。球面系统中的水平线是等纬度线或纬线，垂直线是等经度线或经线。这些线包络着地球，构成了一个称为经纬网的格网化网络。

GCS中经度和纬度值以十进制度为单位或以度、分和秒 (DMS) 为单位进行测量。纬度值相对于赤道进行测量，其范围是 -90°（南极点）到 +90°（北极点）。经度值相对于本初子午线进行测量。其范围是 -180°（向西行进时）到 180°（向东行进时）。

ArcGIS中，中国常用的坐标系统为GCS_Beijing_1954（Krasovsky_1940）,GCS_Xian_1980（IAG_75）,GCS_WGS_1984（WGS_1984）,GCS_CN_2000（CN_2000）。

2.1..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：

Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK CM 117E

北京54(西安1980) 3度带无带号

Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK Zone 25

北京54 (西安1980) 3度带有带号

Beijing 1954 (Xian 1980) GK Zone 13

北京54 (西安1980) 6度带有带号

Beijing 1954 GK Zone 13N

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。

2.2 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。

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 and transfomations —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

2.3基于ArcGIS的投影转换

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：

2.3.1 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ArcTool box—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：

Input dataset：要投影的要素类、要素图层或要素数据集

Output Dataset：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

Geographic Transformation: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 黄海海域

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

2.3.2 自定义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，以七参数为例，转换方法如下：

2.3.2.1 自定义七参数地理转换

在ArcTool box中选择Create Custom Geographic 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：

2.3.2.2 投影转换

打开工具箱下的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：