在ArcGISDesktop中进行三参数或七参数精确投影转换

在ArcGISDesktop中进⾏三参数或七参数精确投影转换
转⾃ArcGIS中定义的投影转换⽅法，在对数据的空间信息要求较⾼的⼯程中往往不能适⽤，有⽐较明显的偏差。

在项⽬的前期数据准备⼯作中，需要进⾏更加精确的三参数或七参数投影转换。

下⾯介绍两种办法来在ArcGIS Desktop中进⾏这种转换。

在ArcMap中进⾏动态转换
假设原投影坐标系统为Xian80坐标系统，本例选择为系统预设的Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Xian 1980\Xian 1980 GK Zone 20投影，中央经线为117度，要转换成Beijing 1954\Beijing 1954 GK Zone 20N。

在ArcMap中加载了图层之后，打开View-Data Frame Properties对话框，显⽰当前的投影坐标系统为Xian 1980 GK Zone 20，在下⾯的选择坐标系统框中选择Beijing 1954 GK Zone 20N，在右边有⼀个按钮为Transformations...
点击打开⼀个投影转换对话框，可以在对话框中看到Convert from和Into表明了我们想从什么坐标系统转换到什么坐标系统。

在下⽅的using下拉框右边，点击New...，新建⼀个投影转换公式，在Method下拉框中可以选择⼀系列转换⽅法，其中有⼀些是三参数的，有⼀些是七参数的，然后在参数表中输⼊各个转换参数。

输⼊完毕以后，点击OK，回到之前的投影转换对话框，再点击OK，就完成了对当前地图的动态投影转换。

这时还没有对图层⽂件本⾝的投影进⾏转换，要转换图层⽂件本⾝的投影，再使⽤数据导出，导出时选择投影为当前地图的投影即可。

⽅法2：对于有⼤量图层需要进⾏投影转换时，这种⼿⼯操作的办法显得⽐较繁琐，每次都需要设置参数。

可以只定义⼀次投影转换公式，⽽在此后的转换中引⽤此投影转换公式即可。

这种⽅法需要在ArcTools中进⾏操作。

在Data Management Tools\Projections and Tranformations\下，有Create Custom Geographic Transformation命令。

打开这个命令，选择输⼊和输出的投影，可以是系统⾃带的也可以是⾃⼰设置的，选择转换⽅法，与⽅法１种介绍的类似，可选择三参数或者七参数，然后输⼊各个参数指。

通过为这个投影转换公式指定⼀个名称，可以在以后的操作中直接引⽤此公式⽽不⽤重复输⼊各个参数了。

点击OK⽣成这个投影转换公式。

在⽅法⼀⾥⾯，我们是动态的改变了地图的投影，然后通过数据导出的办法将要转换投影的图层重新⽣成的。

在这⾥，我们可以直接使⽤Data Management Tools\Projections and Tranformations\下的Project命令，⽣成转换后的图层⽂件，Project命令分别位于Feature和Raster ⽬录下，分别针对于⽮量和栅格数据。

在这个命令中，在指定了输⼊的图层后，Input Coordinate System⾃动的识别出了输⼊的投影，需要⽤户指定输出的投影，如果两者与之前定义投影转换公式的输⼊和输⼊投影的话，在下⾯的Geographic Transformation下拉框中会出现之前定义的公式名称，直接选择即可使⽤。

点击OK以后就可以直接⽣成这个图层⽂件⽽不需要进⼀步的操作了。

坐标转换三参数计算器为⼀款在北京54坐标系、西安80坐标系、WGS84坐标系、国家2000不同坐标系之间（⾮同⼀椭球体）三参数条件下的局部范围（900km2）坐标转换软件，具有批量坐标转换功能，通过⼀个已知公共点(同时具有两套坐标系坐标的点)就能转换，避免了七参数要收集三个公共点的困扰。

兼有导航型⼿持GPS的54坐标、西安80坐标系下DA、DF、DX、DY、DZ参数设置的精确计算功能，帮助⼿持GPS⽤户提⾼野处定点精度；同时本软件也是⽬前⼤多数GPS⼿机所定位的经纬度坐标转换成北京54和西安80坐标的最佳帮⼿。

GPS三参数，四参数，七参数的区别？
⾸先说七参，就是两个空间坐标系之间的旋转，平移和缩放，这三步就会产⽣必须的七个参数，平移有三个变量Dx，Dy，DZ；旋转有三个变量，再加上⼀个尺度缩放，这样就可以把⼀个空间坐标系转变成需要的⽬标坐标系了，这就是七参的作⽤。

如果说你要转换的坐标系XYZ 三个⽅向上是重合的，那么我们仅通过平移就可以实现⽬标，平移只需要三个参数，并且现在的坐标⽐例⼤多数都是⼀致的，缩放⽐默认为⼀，这样就产⽣了三参数，三参就是七参的特例，旋转为零，尺度缩放为⼀。

四参是应⽤在两个平⾯之间转换的，还没有形成统⼀的标准。

三参数与七参数的区别
这个参数不同是因为北京54坐标系为参⼼⼤地坐标系，⼤地上的⼀点可⽤经度L54、纬度M54和⼤地⾼H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产⽣的坐标系.它采⽤了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进⾏联测，通过计算建⽴了我国⼤地坐标系，定名为1954年北京坐标系。

因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。

它的原点不在北京⽽是在前苏联的普尔科沃。

东经30°19′15〃，北纬59°46′6〃。

⽽80坐标系是1980年国家⼤地坐标系采⽤地球椭球基本参数为1975年国际⼤地测量与地球物理联合会第⼗六届⼤会推荐的数据。

该坐标系的⼤地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北⽅向约60公⾥，故称1980年西安坐标系，⼜简称西安⼤地原点。

基准⾯采⽤青岛⼤港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海⽔⾯（即1985国家⾼程基准）。

西安80坐标系与北京54坐标系其实是⼀种椭球参数的转换作为这种转换在同⼀个椭球⾥的转换都是严密的，⽽在不同的椭球之间的转换是不严密，因此不存在⼀套转换参数可以全国通⽤的，在每个地⽅会不⼀样，因为它们是两个不同的椭球基准
七参数个⼈理解：
第⼀：地球不是真正的球形，所以各个地⽅的坐标值相对于正规的球体有些偏差，因此有了七参数，以得到精确的坐标值
第⼆：数据保密。

七参数的标准各个地⽅，各有不同，并且是绝对保密的。

⽬的就是为了防⽌他国窃取精确数据资料。

坐标系统之间的坐标转换既包括不同的参⼼坐标之间的转换，或者不同的地⼼坐标系之间的转换，也包括参⼼坐标系与地⼼坐标系之间的转换以及相同坐标系的直⾓坐标与⼤地坐标之间的坐标转换，还有⼤地坐标与⾼斯平⾯坐标之间的转换。

在两个空间⾓直坐标系中，假设其分别为O--XYZ和O--XYZ，如果两个坐标系的原来相同，通过三次旋转，就可以两个坐标系重合；如果两个直⾓坐标系的原点不在同⼀个位置，通过坐标轴的平移和旋转可以取得⼀致；如果两个坐标系的尺度也不尽⼀致，就需要再增加⼀个尺度变化参数；⽽对于⼤地坐标和⾼斯投影平⾯坐标之间的转换，则需要通过⾼斯投影正算和⾼斯投影反算，通过使⽤中央⼦午线的经度和不同的参考椭球以及不同的投影⾯的选择来实现坐标的转换。

WGS84与BJ54是两种不同的⼤地基准⾯，不同的参考椭球体，因⽽两种地图下，同⼀个点的坐标是不同的，⽆论是三度带六度带坐标还是经纬度坐标都是不同的。

当要把GPS接收到的点（WGS84坐标系统的）叠加到BJ54坐标系统的底图上，那就会发现这些GPS点不能准确的在它该在的地⽅，即“与实际地点发⽣了偏移”。

这就要求把这些GPS点从WGS84的坐标系统转换成BJ54的坐标系统了。

在不同的椭球之间的转换是不严密的。

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，即3个平移因⼦（X平移，Y平移，Z平移），3个旋转因⼦（X旋转，Y旋转，Z旋转），⼀个⽐例因⼦（也叫尺度变化K）。

国内参数来源的途径不多，⼀般当地测绘部门会有。

通⾏的做法是：在⼯作区内找三个以上的已知点，利⽤已知点的BJ54坐标和所测WGS84坐标，通过⼀定的数学模型，求解七参数。

若多选⼏个已知点，通过平差的⽅法可以获得较好的精度。

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，即只考虑3个平移因⼦（X平移，Y平移，Z平移），⽽将旋转因⼦及⽐例因⼦（X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K）都视为0，所以三参数只是七参数的⼀种特例。

北京54和西安80也是两种不同的⼤地基准⾯，不同的参考椭球体，他们之间的转换也是同理。

在ArcGIS中提供了三参数、七参数转换法。

⽽在同⼀个椭球⾥的转换都是严密的，在同⼀个椭球的不同坐标系中转换需要⽤到四参数转换，举个例⼦，在深圳既有北京54坐标⼜有深圳坐标，在这两种坐标之间转换就⽤到四参数，计算四参数需要两个已知点。

七参数估计 (课件): 第七章参数估计统计推断的基本问题可以分为两⼤类,⼀类是估计问题,另⼀类是假设检验问题.本章讨论总体参数的点估计和区间估计.第⼀节点估计定义1：设总体X的分布函数的形式已知，但它的⼀个或者多个参数未知,借助总体X的⼀个样本来估计总体未知参数的值的问题称为参数的点估计问题.1、矩估计法⽤样本矩作为总体矩的估计，当总体X的分布类型已知，但含有未知参数，可以⽤矩估计法获得未知参数的估计。

在例题中,我们采⽤了样本均值来估计总体均值.下⾯介绍两种常⽤的构造估计量的⽅法：矩估计法和极⼤似然估计法.2、极(最)⼤似然估计(1)似然函数(a)离散型总体(b)连续型总体(2)极⼤似然估计例 6 求均匀分布U[θ1 ,θ2]中参数θ1 ,θ2极⼤似然估计.解先写出似然函数该似然函数不连续，不能⽤似然⽅程求解⽅法，只有回到极⼤似然估计原始定义，注意最⼤值只能发⽣在第⼆节估计量的评价准则1、⽆偏性2、有效性第三节区间估计...
三参数就是尺度⽐为0、旋转为0的七参数，属于椭球转换，四参数是平⾯转换。

GPS导航时⼀般使⽤三参数就可以达到较⾼精度，七参数太⿇烦⽽且不实⽤。

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（包括布尔莎模型，⼀步法模型，海尔曼特等），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（莫洛登斯基模型），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。

WGS-84和BJ-54都需要⽤经纬度，我经常⽤
输⼊经纬度后按convert可以计算三参数，transform是椭球转换
⽐如，⼴东部分地区的84转54的三参数为0、143.6、74.3
输⼊2组经纬度后按convert就可以了，因为是美国的软件，所以不⽀持直⾓坐标，84和54坐标经纬度⼀般差2秒左右
软件⾥⾯的from和to两个椭球的选择要正确，北京坐标选择krassovsky
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、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à数据框属性à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à数据à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à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
地理坐标系和投影坐标系的区别
经常碰到这两个概念：
Geographic coordinate system 和 projected coordinate system
1、⾸先理解Geographic coordinate system，Geographic coordinate system直译为地理坐标系统(⼤地坐标系) ，是以经纬度为地图的存储单位的。

很明显，Geographic coordinate system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: 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:
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
2、接下来便是Projection coordinate system（投影坐标系统），⾸先看看投影坐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（6度带20号带中央⼦午线或者3度带39号带的中央经线）
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。

那么为什么投影坐标系统中要存在坐标系统的参数呢？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。

备注：
Alias: 别名
Abbreviation: 缩写
Remarks: 备注
Projection: Gauss_Kruger 投影⾼斯-克吕格
Parameters: 参数
False_Easting: 500000.000000 伪东
False_Northing: 0.000000 伪北
Central_Meridian: 105.000000中央经线
Scale_Factor: 1.000000 ⽐例因⼦
Latitude_Of_Origin: 0.000000 纬度原点
Linear Unit: Meter (1.000000) 单位⽶
Geographic Coordinate System: 地理坐标系
Name: GCS_Beijing_1954 ⾼斯-克吕格 Beijing_1954
Alias: 别名
Abbreviation: 缩写
Remarks: 备注
Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) ⾓度单位
Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000) ⼦午线
Datum: D_Beijing_1954 ⼤地基准⾯
Spheroid: Krasovsky_1940 椭球体克拉索夫斯基1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 长半轴
Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 短半轴
Inverse Flattening: 298.300000000000010000 偏⼼率。