空间数据坐标系转换方法
三参数、四参数、七参数等坐标系转换参数求解 -回复
三参数、四参数、七参数等坐标系转换参数求解-回复在地理信息系统（GIS）和空间数据处理中，经常需要进行不同坐标系之间的转换。
常见的坐标系转换方法包括三参数、四参数和七参数等。
本文将一步一步地讲解这些坐标系转换参数的求解方法。
1. 三参数坐标系转换参数求解三参数坐标系转换是一种基本的坐标系转换方法，适用于同一地区内的小范围转换。
这种方法使用三个参数来描述转换，分别是平移参数（delta X 和delta Y）和旋转参数（delta Z）。
其数学模型可以表示为：X_new = X_old + delta X + delta Z * Y_oldY_new = Y_old + delta Y - delta Z * X_oldZ_new = Z_old要求解这三个参数，通常需要至少三对已知的坐标点。
已知的坐标点可以是在两个不同坐标系中测量得到的。
下面是求解三参数坐标系转换参数的步骤：步骤1：选择至少三对已知的坐标点，并在两个不同坐标系中用坐标系A 和坐标系B表示。
步骤2：通过观察坐标系A和坐标系B之间的关系，将数学模型中的公式改写为总体误差最小的形式。
步骤3：将已知坐标点的坐标值代入改写后的数学模型，得到带有未知参数的方程组。
步骤4：通过数学方法求解方程组，得到三个参数的近似解。
步骤5：对参数的近似解进行迭代计算，直到满足预设的误差限度。
2. 四参数坐标系转换参数求解四参数坐标系转换是在三参数的基础上增加了一个尺度参数（scale factor）。
尺度参数描述了坐标系统之间的比例差异，通常用ppm（百万分之一）表示。
其数学模型可以表示为：X_new = X_old + delta X + ppm * Y_oldY_new = Y_old + delta Y - ppm * X_oldZ_new = Z_old与三参数的求解类似，四参数的求解也需要至少三对已知的坐标点。
下面是求解四参数坐标系转换参数的步骤：步骤1：选择至少三对已知的坐标点，并在两个不同坐标系中用坐标系A 和坐标系B表示。
arcgis空间数据的编辑处理及坐标变换
arcgis空间数据的编辑处理及坐标变换实验3-1、空间数据库管理及属性编辑⼀、实验⽬的1. 利⽤ArcCatalog 管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabse 空间数据库模型的有关概念。
2. 掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。
3. 掌握根据GPS数据⽂件⽣成⽮量图层的⽅法和过程。
4. 理解图层属性表间的连接(Join)或关联(Link)关系。
⼆、实验准备预备知识：ArcCatalog ⽤于组织和管理所有GIS 数据。
它包含⼀组⼯具⽤于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显⽰数据集及为地理数据定义数据结构。
基本概念：要素数据集、要素类数据⽂件：National.mdb ，GPS.txt （GPS野外采集数据）。
软件准备：ArcGIS Desktop 9.x ---ArcCatalog三、实验内容与主要过程第1步启动ArcCatalog 打开⼀个地理数据库当ArcCatalog打开后，点击按钮（连接到⽂件夹）. 建⽴到包含练习数据的连接在ArcCatalog窗⼝左边的⽬录树中, 点击上⾯创建的⽂件夹的连接图标旁的(+)号，双击个⼈空间数据库－National.mdb。
打开它。
在National.mdb 中包含有2 个要素数据集、1个关系类和1 个属性表。
第2步预览地理数据库中的要素类在ArcCatalog窗⼝右边的数据显⽰区内，点击“预览”选项页切换到“预览”视图界⾯。
在⽬录树中，双击数据集要素集－“WorldContainer”，点击要素类－“Countries94”激活它。
在此窗⼝的下⽅，“预览”下拉列表中，选择“表格”。
现在，你可以看到Countries94的属性表。
查看它的属性字段信息。
第3步创建缩图，并查看元数据导出元数据信息第4步创建个⼈地理数据库(Personal Geodatabase-PGD)在ArcCatalog 的⽬录树中，定位到E盘，右键点击这E盘，在出现的菜单中，选择[新建]>>[⽂件夹]，⽂件夹名称改为myGeoDB 。
arcgis坐标系转换步骤
arcgis坐标系转换步骤ArcGIS是一种常用的地理信息系统软件，可以用于地图制作、空间分析等工作。
在使用ArcGIS进行地图制作时，经常需要进行坐标系的转换。
本文将详细介绍ArcGIS坐标系转换的步骤。
一、了解坐标系的概念在进行坐标系转换之前，首先需要了解什么是坐标系。
坐标系是地理空间数据的基础，它是由坐标系统和投影系统组成的。
坐标系统定义了地理实体在地球上的位置，而投影系统则是将地球上的经纬度坐标投影到平面上的方法。
二、选择需要进行转换的坐标系在进行转换之前，需要明确需要将哪种坐标系进行转换。
通常情况下，我们会选择将经纬度坐标（如WGS84）转换为平面坐标（如UTM投影坐标系）。
三、打开ArcGIS软件并加载数据在进行坐标系转换之前，需要先打开ArcGIS软件，并加载需要进行转换的数据。
可以通过“添加数据”功能将需要转换的数据导入到ArcGIS中。
四、创建新的数据框架在进行坐标系转换之前，需要创建一个新的数据框架。
可以通过点击“文件”菜单中的“新建”按钮来创建新的数据框架。
五、设置数据框架的坐标系在创建新的数据框架之后，需要设置数据框架的坐标系。
可以通过“数据框架属性”菜单来设置数据框架的坐标系。
在弹出的对话框中，选择需要转换的坐标系，并点击“确定”按钮。
六、进行坐标系转换设置好数据框架的坐标系之后，就可以进行坐标系转换了。
可以通过“工具箱”中的“数据管理工具”来进行坐标系转换。
在弹出的对话框中，选择需要进行转换的数据，并选择目标坐标系。
然后点击“运行”按钮，等待转换完成。
七、验证转换结果进行坐标系转换之后，需要验证转换的结果是否正确。
可以通过在ArcGIS中显示转换后的数据来进行验证。
如果转换的结果与预期一致，则说明转换成功；如果转换的结果与预期不符，则需要检查转换参数是否设置正确。
八、保存转换结果在验证转换结果无误之后，可以将转换后的数据保存下来。
可以通过“另存为”功能将转换后的数据保存为新的文件，以便后续使用。
空间数据的编辑处理及坐标变换
实验六：空间数据的编辑处理及坐标变换一、实验目的意义1、掌握空间数据处理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法、原理，并领会其用途；2、掌握地图投影变换的基本原理与方法；3、熟悉ArcGIS中投影的应用及投影变换的方法、技术；4、了解地图投影及其变换在实际中的应用。
二、实验步骤实验准备：设定工作区：在ArcMap中执行菜单命令：<Tools>－><Options>，在“Geoprocessing”→“Environments…”→“General Setting”常规设置选项中，设定“Scratch Workspace”为d:\kGIS。
1、裁剪要素⑴在ArcMap中，添数据云南县界.shp、Clip.shp。
如下图：⑵激活Clip图层。
选中Clip图层中的一个要素，注意确保不要选中“云南县界”中的要素！⑶点击打开ArcToolbox⑷双击“Clip”选项，在弹出的对话框中设置：指定输出要素类路径及名称，这里请命名为“云南县界_Clip1”；指定输入类：云南县界；指定剪切要素：Clip（必须是多边形要素）。
在出现的选项框中填写相应内容，如下图：点击ok按钮后，剪切操作自动执行。
然后在TOC中关闭云南县界、Clip图层，就可看到剪切得到的结果。
⑸按照上述步骤，依次选中Clip主题中其它三个要素（三个矩形框），重复以上的操作步骤，完成操作后将得到共四个图层（“云南县界_Clip1”、“云南县界_Clip2”、“云南县界_Clip3”、“云南县界_Clip4”）。
选定1个要素4个要素都选定之后2、拼接图层⑴在ArcMap中新建地图文档，加载剪切要素操作（上一步）中得到的四个图层。
⑵打开ArcToolbox，在ArcToolbox中执行“Append”命令。
⑶在弹出的对话框中设置：输出要素设定为云南县界_Clip,输入要素依次添加其它三个图层。
如下图1图1 图2通过以上操作我们就完成了将4个图层拼接为一个图层的处理（如图2）。
gdal中转换坐标系
gdal中转换坐标系GDAL（Geospatial Data Abstraction Library）是一个开源的地理空间数据处理库，提供各种功能用于读取、写入和转换各种常见的地理空间数据格式。
在实际的GIS应用中，常常需要将地理数据从一个坐标系转换为另一个坐标系，以满足不同的需求。
在这篇文章中，我们将一步一步介绍如何使用GDAL来进行坐标系转换。
第一步，安装GDAL库和相关依赖项。
GDAL可以在Linux、Windows 和Mac等操作系统上运行，并支持各种编程语言，如Python、C++和Java等。
你可以从GDAL的官方网站（第二步，了解地理数据的坐标系。
在进行坐标系转换之前，我们需要了解待转换的地理数据的坐标系信息。
常见的坐标系包括经纬度坐标系（如WGS84）和投影坐标系（如UTM）。
通过查看地理数据的元数据信息，我们可以获取到这些信息。
第三步，使用GDAL命令行工具进行坐标系转换。
GDAL提供了一系列命令行工具，可以直接在终端中使用。
其中，最常用的命令是`gdalwarp`。
首先，我们需要使用`gdalinfo`命令获取待转换地理数据的信息。
例如，执行以下命令可以查看一个GeoTIFF格式的影像数据的信息：gdalinfo input.tif在输出信息的最后，你可以找到地理数据的坐标系信息，如地理坐标系的名称、投影坐标系的名称和EPSG代码等。
下一步，使用`gdalwarp`命令进行坐标系转换。
例如，我们将一个WGS84坐标系的地理数据转换为UTM投影坐标系，可以执行以下命令：gdalwarp -s_srs EPSG:4326 -t_srs EPSG:32618 input.tif output.tif其中，`-s_srs`参数指定原始地理数据的坐标系，`-t_srs`参数指定目标坐标系，`input.tif`和`output.tif`分别是输入和输出的文件名。
第四步，使用GDAL库进行坐标系转换。
大地坐标及直角空间坐标转换计算公式
大地坐标与直角空间坐标转换计算公式一、参心大地坐标与参心空间直角坐标转换1名词解释：A ：参心空间直角坐标系：a) 以参心0为坐标原点；b) Z 轴与参考椭球的短轴（旋转轴）相重合；c) X 轴与起始子午面和赤道的交线重合；d) Y 轴在赤道面上与X 轴垂直.构成右手直角坐标系0-XYZ ；e) 地面点P 的点位用（X.Y.Z ）表示；B ：参心大地坐标系：a) 以参考椭球的中心为坐标原点.椭球的短轴与参考椭球旋转轴重合；b) 大地纬度B ：以过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角为大地纬度B ；c) 大地经度L ：以过地面点的椭球子午面与起始子午面之间的夹角为大地经度L ；d) 大地高H ：地面点沿椭球法线至椭球面的距离为大地高H ；e) 地面点的点位用（B.L.H ）表示。
2 参心大地坐标转换为参心空间直角坐标：⎪⎭⎪⎬⎫+-=+=+=B H e N Z L B H N Y L B H N X sin *])1(*[sin *cos *)(cos *cos *)(2公式中.N 为椭球面卯酉圈的曲率半径.e 为椭球的第一偏心率.a 、b 椭球的长短半径.f 椭球扁率.W 为第一辅助系数ab a e 22-= 或 ff e 1*2-= Wa N B W e =-=22sin *1( XX80椭球参数：长半轴a=6378140±5（m ）短半轴b=6356755.2882m扁 率α=1/298.2573 参心空间直角坐标转换参心大地坐标 []N BY X H H e N Y X H N Z B XY L -+=+-++==cos ))1(**)()(*arctan()arctan(22222 二 高斯投影及高斯直角坐标系1、高斯投影概述高斯-克吕格投影的条件：1. 是正形投影；2. 中央子午线不变形高斯投影的性质：1. 投影后角度不变；2. 长度比与点位有关.与方向无关；3. 离中央子午线越远变形越大为控制投影后的长度变形.采用分带投影的方法。
空间大地坐标系与平面直角坐标系转换公式
空间大地坐标系与平面直角坐标系转换公式空间大地坐标系和平面直角坐标系是两种不同的坐标系统，用于描述地球上的点的位置。
在进行空间大地坐标系与平面直角坐标系之间的转换时，需要考虑到地球的椭球体形状和投影方式。
下面将详细介绍空间大地坐标系与平面直角坐标系的转换方法。
1.空间大地坐标系经度：经度是指地球上特定点与本初子午线之间的角度差，用度、分、秒的形式表示。
纬度：纬度是指地球上特定点距离赤道的角度，用度、分、秒的形式表示。
大地高：大地高是指地球表面特定点到参考椭球体上其中一参考面的高度差，可分为正高和负高。
2.平面直角坐标系平面直角坐标系是以地球上一些基准点为原点建立的二维坐标系。
在平面直角坐标系下，点的位置通常用东方向坐标值X和北方向坐标值Y来表示。
3.空间大地坐标系到平面直角坐标系的转换公式3.1平面直角投影平面直角投影是将地球表面上的点投影到一个水平的平面上。
其转换公式为：X = k₀ + R * cosL * sin(λ - λ₀)Y = k₀ + R * (cosφ₀ * sinL - sinφ₀ * cosL * cos(λ - λ₀))其中，X和Y为平面直角坐标系下的坐标值，L为参考点与待转换点的经度差，λ为待转换点的经度，φ₀为参考点的纬度，λ₀为参考点的经度，k₀为常数，R为参考点到地心的距离。
3.2高斯投影高斯投影是将地球上的点投影到一个平面上，使得该平面上的距离尽可能与大地距离一致。
其转换公式为：X = X₀ + N * cosB * (λ - L₀)Y = Y₀ + N * (tanB * cos(λ - L₀) - sinB * (B - B₀))其中，X和Y为平面直角坐标系下的坐标值，X₀和Y₀为参考点的平面坐标，N为法向子午线长度，B为待转换点的纬度，λ为待转换点的经度，L₀为参考点的经度，B₀为参考点的纬度。
4.平面直角坐标系到空间大地坐标系的转换公式平面直角坐标系到空间大地坐标系的转换公式为空间大地坐标系到平面直角坐标系的逆运算，可以通过解方程组或迭代法来进行计算。
地理空间坐标系及坐标变换
➢ 在应用中空间基准需要解决的相关问题
地理信息的空间基准涉及参考椭球、坐标系统、水准原点、 地图投影、分带等多种因素,因此地理信息的空间基准是一个 复杂问题。 由于不同历史时期我国采用不同的空间基准,造成不同时期 地理信息数据的空间基准不一致的现象，给空间数据共享和应 用带来极大困难。空间基准的统一成为多源空间数据集成与融 合研究的重点。
空间数据坐标变化方法
投影变换
仿射投影
相似变换
橡皮拉伸
2.2 坐标变换方法
投影变换：已知变换前后两个空 间参考的投影参数，利用投影公 式的正解和反解算法，推算变化 前后两个空间参考系之间点的一 一对应函数关系。投影变换是坐 标变换中精度最高的变换方法。 允许角度与长度变形。 大多数GIS软件提供常见投影之间 的转换。
➢ 变形纠正：遥感影像本身的几何变形；扫描地形图或遥感影像 过程变形，没压紧、产生斜置或扫描参数设置不恰当等，都会 使被扫入的地形图或遥感影像产生变形；
➢ 坐标旋转平移
坐标变换原因
2.2 坐标变换方法
➢ 利用一系列控制点与转换方程，在投影坐标上配准地图、影 像的过程。
➢ 实质：空间数据从一种数学状态到另一种数学状态的变换， 实质是建立两个平面点之间（或球面坐标和平面坐标）的一 一对应关系，实现由设备坐标（数字化仪坐标或栅格图像坐 标）到现实世界坐标（实际地理坐标）的转换，同时可以控 制数据采集的精度。
3）将变换方程应用于输入要素， 生成输出图层
利用转换公式，原坐标系所有点实 现变换，具有实际地理坐标。
X Y
a0 a1x a2 b0 b1x b2 y
4空间数据处理(1)—空间数据坐标变换
变换区内的若干同名数字化点,采用插值法, 或待定系数法等,从
而实现由一种投影的坐标到另一种投影坐标的变换.
总结
重点掌握 • 空间数据坐标变换的类型; • 几何纠正的方法及过程； • 投影转换及其类型; • 我国常用的地图投影方式; • 投影转换有哪些方法及应用情况
仿射变换原理如图所示设xxyy为数字化仪坐标xxyy为理论坐标mm11mm22为地图横向和纵向的实际比例尺两坐标系夹角为??数字化仪原点o相对于理论坐标系原点平移了aa00bb00
4 空间数据处理
第一节 空间数据坐标变换
空间数据坐标变换类型： 几何纠正：主要解决数字化原图变形等原因引起的误差，并 进行几何配准。 坐标系转换：主要解决G1S中设备坐标同用户坐标的不一致
2.再输入 4个（或多个）控制 点的正确坐标 3.自动运算
TIC1 TIC4
例证 2 ：遥感影像图的纠正
1.遥感影像图的纠正通常选用同遥感影像图比例尺相同的地
形图或正射影像图作变换标准图，
2.在选择好变换方法后， 3.在被纠正的遥感影像图和标准图上分别采集同名地物点， （所选的点在图上应分布均匀、点位合适，通常选道路交叉 点、河流桥梁等固定设施点，以保证纠正精度。）
4.进行变换运算
二、投影转换
投影转换是将一种地图投影转换为另一种地图投影，主要 包括投影类型、投影参数或椭球体等的改变。
当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将一
种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据。
1 地图投影的类型
圆柱投影
方位投影
圆锥投影
在上述投影中，由于辅助几何面与地球表面的关系位置
2 地图投影的转换方法
当系统使用的数据取自不同地图投影的图幅时，需要将 一种投影的数字化数据转换为所需要投影的坐标数据。
空间数据的坐标变换
空间数据的坐标变换空间数据坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，它们是空间数据处理的基本内容之一。
对于数字化地图数据，由于设备坐标系与用户确定的坐标系不一致，以及由于数字化原图图纸发生变形等原因，需要对数字化原图的数据进行坐标系转换和变形误差的消除。
有时，不同来源的地图还存在地图投影与地图比例尺的差异，因此，还需要进行地图投影的转换和地图比例尺的统一（图3一1）。
1.1几何纠正几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的改正。
现有的几种商业GIS软件一般都具有仿射变换、相似变换、二次变换等几何纠正功能。
仿射变换与相似变换相比较，前者是假设地图因变形而引起的实际比例尺在／和Y方向上都不相同，因此，具有图纸变形的纠正功能。
(X＝ao＋a,x＋a2Y、VI‘（3一2）’TlY＝b,＋b，x＋b2Y．Y,式（3一2）含有6个参数a。
、a，、a。
、b。
、b．、｝＼ｂＺ，要实现仿射变换，需要知道不在同一直I＼／／‘线上的3对控制点的数字化坐标及其理论ｌ入／《值，才能求得上述6个待定参数。
但在实际！叫应用中，通常利用4个以上的点来进行几何口匕一一一一一一匕‘一一一一一一今ｘ纠正。
下面按最小二乘法原理来求解待定参数：图3一2坐标变换原理设Qs、Q，表示转换坐标与理论坐标之差，则有f 0_＝X一（a-＋a，x＋a.,，）t ((，＝r一} Do＋。
,x＋b2Y）按照〔口几」＝min和「ｅ互」＝min的条件，可得到两组法方程：ra-n＋a，又x＋a,又，二又x、a-,.x十a, J x十a., }, x．v＝Lx．A (i＿4）Ｌ～、、．，．～、，．，．‘，＿灰，2＿又，＿。
v“ao山y十a,山x‘y＋a2山y＝山y’入和f bo n＋b, E x＋b2zy＝}Y（boLx＋b．Z; x`＋b2Zx·y＝Z x·Y（3一5）‘b,艺y＋b,名x"y＋b2艺厂二习Y- Y式中：n为控制点个数；二,y为控制点的数字化坐标；x、Y为控制点的理论坐标。
arcgis 变换坐标系
arcgis 变换坐标系
ArcGIS是一款广泛应用于地理信息系统（GIS）的软件，它可以用于
地图制作、数据分析和空间数据管理等方面。
在使用ArcGIS进行地图制作时，我们经常需要将数据从一个坐标系转换到另一个坐标系。
本
文将介绍如何在ArcGIS中进行坐标系变换。
1. 打开ArcMap软件，选择需要进行坐标系变换的数据图层。
2. 在图层属性中，选择“坐标系”选项卡，可以看到当前数据图层的
坐标系信息。
3. 点击“转换”按钮，弹出“坐标系转换”对话框。
4. 在“坐标系转换”对话框中，选择需要将数据图层转换到的坐标系。
可以通过输入坐标系名称或者选择坐标系列表中的坐标系来进行选择。
5. 点击“确定”按钮，系统将自动进行坐标系转换。
转换完成后，可
以在图层属性中查看新的坐标系信息。
6. 如果需要对多个数据图层进行坐标系转换，可以通过批量处理的方
式进行。
选择“批量转换”选项卡，选择需要进行坐标系转换的数据
图层，选择目标坐标系，点击“确定”按钮即可。
7. 在进行坐标系转换时，需要注意选择正确的坐标系。
如果选择错误的坐标系，将会导致数据位置偏移或者变形等问题。
总之，ArcGIS提供了方便快捷的坐标系转换功能，可以帮助我们在地图制作过程中更好地管理和处理空间数据。
在使用时，需要注意选择正确的坐标系，以确保数据的准确性和可靠性。
空间数据坐标转换方案
求得pointZ 即为△X
此方法实质是散点拟合法，核心在于利用不规 则三角网的特性，用插值求解算法得出各三角 形中包含要素的特征值。
§ 七参数转换方法
七参数是两空间直角坐标系之间的转换参 数，包括3个平移参数，3个旋转参数和1个尺度 参数。不同坐标系的转换模型很多，常用的有 布尔沙模型（B模型）和莫洛坚斯基模型（M模 型）。工程中常用来求取一定区域内不同椭球 体之间的转换参数。
0
B Z
YB
B Z
0
B X
Байду номын сангаас
B Y
B X
X1i
Y1i
0 Z1i 旋转参数
开始
控制点样本
配置坐标填写方 式、投影参数等
输入该组控制点 样本的两套坐标
求取七参数
计算结果中误差是 否
否满足要求
是
该区域的一套 七参数
加密控制点样本 或再细划分区域
54x，80x
54y，80y
56z，85z
△X=80x-54x
△Y=80y-54y
△Z=85z-56z
用控制点构建三角网 T1,以△X为特征值。
用控制点构建三角网 T2,以△Y为特征值。
用控制点构建三角网 T3,以△Z为特征值。
其他专业数据点要素层M （54xm，54ym，56zm）
求取M中每个点在T1中 的特征值△Xm
在投影面上，中央子午线和赤道的投影都是 直线，并且以中央子午线和赤道的交点O做为坐标 原点，以中央子午线的投影为纵坐标轴，以赤道 的投影为横坐标轴，这样便构成了高斯平面直角 坐标系。
国土资源空间数据向2000国家大地坐标系转换方法探讨
第36卷第4期2027年12月测绘标准化Standardization of Surveying and MappingVoi-36No.4Doc-2027国上资源空间数据向2000国家大地坐标系转换方法探讨陆平(辽宁省自然资源事务服务中心辽宁省基础测绘院辽宁锦州121000)A Method Is Trvnsform Spatiai Data ot Nationai Land Reseurces Is CGCS2000LU Ping摘要：目前，国家启动了自然空间数据向2200国家大地坐标转换的工作，如何获取高精度、无损失的2200国家大地坐标系转换成果是目前迫切需要解决的问题。
以辽宁省某市2000国家大地坐标系转换项目为例，针对传统转换方法存在的不足，探讨应用高分辨率、高精度坐标转换格网进行控制点数据、矢量数据、栅格数据3种数据类型的坐标转换方法，提出3种数据转换的技术流程，并对3种数据的转换精度进行检测。
结果表明，利用高分辨率、高精度格网获取的改正参数，对一、二等三角点进行坐标转换，转换成果能够满足国家标准规定的精度要求。
关键词：坐标转换;格网点改正;精度检测；质量控制Keywcrdt:Cooreina)e Transformation；Grin Poigt Cofection；Acchrpce Testing；Qualita Control中图法分类号:P222.32200国家大地坐标系是我国自主构建的、符合国内现代空间科学技术要求的地心坐标系，从2208年7月1日开始，我国正式使用2700国家大地坐标系。
目前，我国启动了自然资源空间数据向2200国家大地坐标系转换的工作。
传统的坐标转换方法是将彳转换数据的每个坐标点作为转换中心，按照一定的搜索半径计算出该点进行转换所需要的重合点，进而获得该点位从原始坐标系向2700国家大地坐标系坐标转换的参数(dB,dL)，再通过参数改正获取该点的2700国家大地坐标系坐标。
大地坐标系与空间直角坐标系的相互转换方法
大地坐标系与空间直角坐标系的相互转换方法1. 引言在测量和定位中，我们经常会用到坐标系来描述物体的位置。
大地坐标系和空间直角坐标系是常见的两种坐标系统，它们分别适用于地理测量和空间定位。
本文将介绍大地坐标系和空间直角坐标系之间的相互转换方法。
2. 大地坐标系大地坐标系是一种用来描述地球表面点位的坐标系统。
它采用经度、纬度和高度三个参数来确定点的位置。
2.1 经度和纬度经度是指地球表面上某点所在的东西方向线上的投影长度。
纬度是指地球表面上某点所在的南北方向线上的投影长度。
经度的取值范围是-180度到180度，纬度的取值范围是-90度到90度。
2.2 高度高度是指地球表面某点与平均海平面的距离。
它可以是正值，表示点位位于平均海平面之上，也可以是负值，表示点位位于平均海平面之下。
3. 空间直角坐标系空间直角坐标系是一种用来描述物体在空间中位置的坐标系统。
它采用直角坐标表示物体的位置，即用X、Y、Z三个参数表示点在空间中的位置。
3.1 X、Y、Z坐标X坐标表示点在东西方向上的位置，Y坐标表示点在南北方向上的位置，Z坐标表示点在垂直方向上的位置。
4. 大地坐标系转换为空间直角坐标系将大地坐标系中的经度、纬度和高度转换为空间直角坐标系中的X、Y、Z坐标，可以采用以下公式：X = (N + h) * cos(φ) * cos(λ)Y = (N + h) * cos(φ) * sin(λ)Z = (N * (1 - e^2) + h ) * sin(φ)其中，N为椭球面半径，h为高度，φ为纬度，λ为经度，e为第一偏心率。
5. 空间直角坐标系转换为大地坐标系将空间直角坐标系中的X、Y、Z坐标转换为大地坐标系中的经度、纬度和高度，可以采用以下公式：φ = atan(Z / sqrt(X^2 + Y^2))λ = atan(Y / X)h = sqrt(X^2 + Y^2 + Z^2) - N其中，N为椭球面半径，φ为纬度，λ为经度，h为高度。
大地坐标系与空间直角坐标系的相互转换公式
大地坐标系与空间直角坐标系的相互转换公式概述大地坐标系和空间直角坐标系是地理信息系统中两种常用的坐标系。
大地坐标系主要用于描述地球上点的位置，而空间直角坐标系则是使用笛卡尔坐标系的三维空间中的坐标来表示点的位置。
在地理信息系统中，需要经常进行大地坐标系和空间直角坐标系之间的转换，以便在不同的坐标系统之间进行数据交互和分析。
大地坐标系大地坐标系是一种基于地球椭球体的坐标系统，常用来描述地球上点的位置。
一般采用经度（longitude）、纬度（latitude）和高程（elevation）来表示点在地球表面的位置。
经度表示点在东经或西经的位置，纬度表示点在北纬或南纬的位置，高程表示点相对于海平面的高度。
大地坐标系中经度的表示方式有多种，常见的有度分秒制和十进制制。
而纬度则一般用度制表示。
对于高程的表示方式，通常使用米作为单位。
空间直角坐标系空间直角坐标系是使用笛卡尔坐标系的三维空间中的坐标来表示点的位置。
在空间直角坐标系中，每个点的位置由三个数值组成，分别表示点在X轴、Y轴和Z轴方向上的位置。
这三个数值通常以米为单位。
空间直角坐标系中的原点可以选择任意位置，常见的有地心、地心地固、地心地独立三种坐标系。
地心坐标系以地球质心为原点，地心地固坐标系以地球上某一固定点为原点，地心地独立坐标系则是相对于地轴的一个旋转坐标系。
大地坐标系到空间直角坐标系的转换将大地坐标系中的点转换为空间直角坐标系中的点需要使用转换公式。
常用的转换方法有大地测量学和地心测量学两种。
### 大地测量学方法大地测量学方法中，将地球近似为椭球体，利用椭球体的形状参数和点的大地坐标来进行转换。
该方法的核心思想是通过计算点在曲线面上的法线方向，将大地坐标系的点转换为空间直角坐标系的点。
### 地心测量学方法地心测量学方法中，将地球近似为球体，并以地球质心或地球上某一固定点为原点。
该方法利用球面三角学的原理，根据点的经纬度和高程来进行转换。
地理信息系统(GIS)-空间数据处理与转换
由栅格向矢量的转换
线状栅格数据矢量化
① 二值化
② 二值图像的预处理
③ 细化
1）剥皮法 2）骨架法
④ 跟踪
⑤ 拓扑化
面状栅格数据矢量化
双边界直接搜索算法 (Double Boundary Direct Finding - DBDF)
基本思路：通过边界 提取将边界弧段的左 右多边形信息保存在 边界点或结点上。
面状栅格数据矢量化
• 边界线搜索与拓扑信息生成
边界搜索由一个结点开始，选定与之相邻的任意一个边界 点或结点进行搜索。首先记录边界点两个多边形编号作为 被搜索边界的左右多边形，搜索的方向由当前点的进入方 向和下一步走向来确定：
aa
如图，若该边界点由下方搜索到的，则进
入点为下方，搜索方向则只能为右方，其
矢量数据转栅格数据 栅格数据转矢量数据
由矢量向栅格的转换
• 点的栅格化
设A为矢量图层中任一点，则该点在矢量和栅格数据中 分别表示为(x,y)和(I,J)
I
1
Y0 Y DY
J
1
X X0 DX
J
0 '( X0,Y0 )
y I
x
A
DX,DY分别表示栅格单元的宽和高
当栅格单元为正方形时，DX=DY
若没有，则本条线的追踪结束， 转(1)进行下条线的追踪。
③ 把搜索点移到新取的点上，转 (2)
拓扑化
• 为了存储拓扑信息，需找出线的端点和结点，以及 孤立点
⑴ 孤立点：8邻城中没有为1的象元 ⑵ 端点：8邻城中只有一个为1的象元 ⑶ 结点：8邻城中有三个或三个以上为1的象元
• 在追踪时加上以上信息，即可建立矢量数据的空间 拓扑关系。
1 10 00 1 0
国土资源空间数据2000坐标系转换方法研究——以河南省为例
坐标系转换方法研究
地网建立初期为加速社会主义建设建立的坐标系
北京
斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。
北京
54
矿产类数据。
图1 省本级及市、县级工作流程
的支持下完成相对独立的平面直角坐标系下的文件形
式空间数据到2000国家大地坐标系的转换。
2.1.2 重合点选取或布设
人们应尽量选取独立坐标系基础控制网的起算
点及高精度控制点作为重合点。
若在独立坐标系允许
情况下，可选取城市周围国家高精度控制点作为重合
点。
一般情况，重合点要分布均匀，且包围城市区域。
选定部分均匀分布的重合点作为外部检核点，对坐标
转换精度进行检核。
重合点选取不少于5个重合点，
外部检核点不少于5个。
2.1.3 转换模型选取
独立坐标系与国家坐标系中央子午线相同时，采
用四参数模型独立坐标可直接转换2000国家大地坐标
系[4]；当重合点较多时，选用多项式模型转换精度相
对较高，当重合点较少时，选用平面四参数模型。
独
立坐标与2000国家大地坐标系坐标中央子午线不一致
时，首先统一重合点坐标的中央子午线，然后再转换。
2.1.4 北京54坐标系的转换
采用北京54坐标系的数据，需先利用54转80
的转换模型参数转换到西安80坐标系，然后再转换
据精度上保持上下一致性，使用配发的改正量进行转换，特别注意的是县级行政界线（或县级调查界线）要求保持上下级数据库空间位置严格一致，其他要素同名地物点上下级数据库空间位置误差不超
0.05 m。
利用本文所述方法对不同坐标系统下的。
空间坐标变换公式
空间坐标变换公式
空间坐标变换公式是一种将一个坐标系中的点转换到另一个坐标系中的方法。
假设原坐标系是A，目标坐标系是B，则该变换公式可以表示为：
B = TA * A + TB
其中B表示目标坐标系中的点，A表示原坐标系中的点，TA表示原坐标系到公共坐标系的旋转矩阵，TB表示公共坐标系到目标坐标系的旋转矩阵。
这个公式可以通过一系列的数学运算来实现坐标系之间的转换，常用的变换包括平移、旋转和缩放等操作。
这些操作可以根据实际应用需求进行灵活组合，从而实现不同坐标系间的变换。
通过空间坐标变换公式，我们可以方便地将点从一个坐标系转换到另一个坐标系中，从而实现不同坐标系下的数据分析、计算和可视化等工作。
这个公式在计算机科学、数学、物理学等领域中有着广泛的应用。
《坐标系转换专题》课件
矩阵运算：矩阵乘法、矩阵 求逆等
应用：在图形学、机器人学 等领域广泛应用
确定转换矩阵：通过已知点坐标和转换后的坐标，计算转换矩阵 确定转换参数：根据转换矩阵，确定转换参数，如旋转角度、平移向量等 确定转换顺序：根据转换参数，确定转换顺序，如先旋转后平移 确定转换精度：根据转换参数，确定转换精度，如小数位数、误差范围等
坐标系转换：将一种坐标系的数据 转换为另一种坐标系的数据
添加标题
添加标题
添加标题
Байду номын сангаас
添加标题
地图投影：将地球表面的地理数据 投影到平面上
应用场景：地图制作、地图投影、 导航系统、地理信息系统等
智能化：随着人工智能技术的发展， 坐标系转换技术将更加智能化，能 够自动识别和转换各种坐标系。
实时性：随着通信技术的发展，坐 标系转换技术将更加实时，能够实 时进行坐标转换和定位。
优点： a. 自动化程度高，减少人工操作 b. 转换速度快，提高工作效率 c. 转换精度高，保证数据准确 性 d. 可实现多种坐标系之间的转换
● a. 自动化程度高，减少人工操作 ● b. 转换速度快，提高工作效率 ● c. 转换精度高，保证数据准确性 ● d. 可实现多种坐标系之间的转换
缺点： a. 需要一定的编程基础和软件操作技能 b. 软件兼容性问题，可能无法在所有平台上运行 c. 软 件更新和维护需要一定的时间和成本 d. 软件可能存在bug或漏洞，影响数据安全和准确性
直角坐标系到极坐标系的转换：利用三 角函数和反三角函数进行转换
极坐标系到直角坐标系的转换：利用三 角函数和反三角函数进行转换
球坐标系到直角坐标系的转换：利用球 面坐标公式进行转换
直角坐标系到球坐标系的转换：利用球 面坐标公式进行转换
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栅格数据转换—DRG
数字栅格图数据有坐标信息
提取四图廓点坐标进行椭球体转换，求出椭 球体的变化量。 求出图幅坐标改正量。图幅坐标改正量=椭 球体的变化量+图幅坐标平移量。 平移数字栅格图数据，移动的距离为图幅坐 标改正量。
栅格数据转换后期处理
DEM转换后期处理 同带接边 以核心数据为中心，合并邻图数据。 内图廓线外扩 内图廓线外扩不小于N个像素，四角坐 标为像素分辨率的倍数。 数据裁切 用外扩的图廓线裁切拼接的DEM，形成 2000系的分幅DEM。
投 影 信 息 填 写
矢量数据（DLG）转换- Shapefile
坐 标 系 转 换 界 面
矢量数据（DLG）转换- Shapefile
2000 坐标 系投 影信 息填 写
矢量数据（DLG）转换- Shapefile
2000 坐标 系椭 球参 数填 写
。
矢量数据（DLG）转换- Shapefile
DLG数据是用点、线、面表示地球表 面各类要素，以X，Y坐标对或X，Y坐 标串来定位要素的空间位置。DLG数据 格式多种多样，坐标系转换操作也有 所不同。下面以Shapefile格式、 Coverage格式、Geodatabase格式数据 为例介绍如何实现54系、80系向2000 系转换。
矢量数据（DLG）转换
定义投影信息工具 ArcToolbox//Data Management Tools//Projections and Transformations//Define Projection。
矢量数据（DLG）转换- Shapefile
定 义 投 影 信 息 界 面
矢量数据（DLG）转换- Shapefile
栅格数据转换
数字高程模型（DEM） 1954系或1980系的DEM转换到2000系， 需要做投影变换及重采样，重采样后 对高程精度会有一定影响。
栅格数据转换—DEM
数字高程模型（DEM）转换主要过程 坐标投影转换。 DEM数据整体平移。 转换后的数据进行接边。 元数据修改
栅格数据转换—DEM
试验数据 1980坐标系下的I46E002018DEM，数 据格式：Image的bil,图像分辨率25 米。 1980坐标系到2000坐标系的偏移量 W_MOVE = 22 J_MOVE = 101 转换使用的工具 ArcToolbox//Data Management Tools//Projections and Transformation//Raster//Project
元数据修改
DLG、DEM、DOM、DRG都有自己的元数 据，数据经过坐标系转换，都需要修改 各自的元数据。现以H46E017017 DRG为 例，说明如何修改元数据，其他数据的 元数据修改，根据各自情况，修改相应 内容 使用记事本打开H46E017017元数据
元数据修改
确定要修改的项
空间数据转换原因
坐标系及原点不同
坐标系 1954系 参心大地坐标系 坐标系原点 前苏联的普尔科沃
1980系 参心大地坐标系 陕西省泾阳县永乐镇 2000系 地心坐标系 地球质心
转换试验软件平台
本次试验是在ArcGis软件平台上， 应用ArcToolbox 工具箱中的工具 完成。
矢量数据（DLG）转换
矢量数据转换后的数据处理
将内图廓线数据与公里格网数据叠加 合成一层数据。 内图廓线及公里格网生成的工具
ArcToolbox\\Data Management Tools\\Feature Class\\Create Fishnet
栅格数据转换
数字正射影像图(DOM) 数字高程模型（DEM） 数字栅格地图(DRG)
栅格数据转换
数字栅格地图(DRG) 数字栅格地图（Digital Raster Graphic 简称DRG）是纸质地形图的数 字化产品。每幅图经扫描、纠正、图幅 处理及数据压缩处理后，形成在内容、 几何精度和色彩上与地形图保持一致的 栅格文件。色彩模式、分辨率、定位坐 标是其主要参数。
栅格数据转换—DRG
矢量数据转换后的数据处理
异带图幅数据接边
方法1：采用经纬度接边法。将2000系 下的跨带数据转换成经纬度，在经纬 度表示的环境下进行接边，接边完成 后再转回各自的投影带。 方法2：采用换带投影接边法。将需要 接边的图幅数据转换成邻带投影，接 边完成后再转回到原来的投影带。
矢量数据转换后的数据处理
栅格数据转换—DEM
转 换 界 面
栅格数据转换—DEM
原 数 据 投 影 信 息 检 查
栅格数据转换—DEM
200 0椭 球 体 参 数 填 写
栅格数据转换—DEM
200 0坐 标 系 投 影 参 数 填 写
栅格数据转换—DEM
转换操作
栅格数据转换—DEM
DEM坐标起算点修正
DEM经过上述投影后，起算点坐标变成不是 像元分辨率的倍数，对于独立的DEM而言， 不存在任何问题，但对于数据库分幅存放 的DEM来说，出现接边困难的问题。为了解 决接边问题，将起算点坐标修改成像元分 辨率的倍数，即降低空间数据的位置精 度，保证DEM数据正确接边。
栅格数据转换后期处理
DOM转换后期处理
同带接边 以核心数据为中心，合并邻图数据。 内图廓线外扩 内图廓线外扩不小于N个像素，四角坐 标为像素分辨率的倍数。 数据裁切 用外扩的图廓线裁切拼接的DOM，形成 2000系的分幅DOM。
栅格数据转换后期处理
DRG转换后期处理
图幅不需接边 生成2000系内图廓线及公里格网。 将生成的2000系内图廓线及公里格网叠 加到转换后的DRG数据上。
矢量数据转换主要过程 坐标投影转换。 转换后的数据进行接边。 2000系的内图廓和公里格网生成。 元数据修改
矢量数据（DLG）转换
Shapefile格式数据转换
试验数据 1954坐标系下的骨干交通网数据 j48E016019 转换使用的工具 ArcToolbox//Data Management Tools//Projections and Transformations//Feature//Project
栅格数据转换
数字正射影像图(DOM) 1954系或1980系的DOM采用投影转换到 2000系，会产生重采样。DOM重采样会 降低数据质量，为避免因投影而产生的 重采样，只需做平移或修改影像头文 件。
栅格数据转换
数字正射影像图(DOM) 转换主要过程 计算图幅改正量 修改影像头文件或平移坐标 影像接边 修改元数据
数字栅格地图(DRG) 转换主要步骤 计算图幅改正量 DRG数据坐标转换 2000系内图廓线及公里格网生成 内图廓线及公里格网与DRG数据叠加 元数据修改
栅格数息
提取元数据中记录的图廓四点坐标，将四点 坐标进行椭球体转换，求出椭球体的变化 量。 原图廓四点坐标加上椭球体的变化量再加上 图幅坐标平移量，生成四个新的图廓点坐 标。 使用图像4点纠正或4点仿射变换，完成1954 系或1980系数字栅格图向2000系坐标转换。
投 影 转 换 操 作
矢量数据（DLG）转换-Geodatabase
注意的问题： 80系数据库中的数据可以按数据集 转换，也可以按数据类转换。数据 集或数据类转换到2000系数据库中 时，该数据集或数据类的名称不能 事先存在，必须是新创建的名称。
矢量数据转换后的数据处理
同带图幅数据接边 以核心图幅数据为中心，与邻图拼接。 数据拼接后，进行数据编辑。线要素要 进行节点的编辑，去除悬挂节点、伪节 点等操作；面要素进行合并等操作；复 合实体（Region、Route）进行连接、 合并。 用2000系的新图廓切割数据，形成标准 分幅的2000系数据。
空间数据坐标系转换方法
中国测绘科学研究院 2009年10月
主要内容
空间数据转换原因 转换试验软件平台 矢量数据（DLG）转换 矢量数据转换后的数据处理 栅格数据转换 栅格数据转换后期处理 元数据修改
空间数据转换原因
椭球体不同
椭球长半轴 扁率(f) （单位：m） 1954系 克拉索夫斯基 6378245.0 1/298.3 1980系 IUGG1975 2000系 CGCS2000 6378140.0 6378137.0 1/298.257 1/298.25722 2101 椭球名称
矢量数据（DLG）转换-Shapefile
1954坐标系到2000坐标系的偏移量 W_MOVE = -115 J_MOVE = 27 原数据投影信息检查 数据转换之前，先检查数据是否具有投 影信息。如果有投影信息，检查投影信 息是否正确，如果没有则需要定义投影 信息 。
矢量数据（DLG）转换-Shapefile
栅格数据转换—DOM
DOM图幅改正量使用的问题 对于单景或独立的DOM，直接使用计算出的 图幅改正量平移坐标或更改影像头文件是可 以的，这样做保证了空间数据位置精度。 对于数据库分幅组织的DOM，直接使用计算 出的图幅改正量平移坐标或更改影像头文件 会破坏原来的数据关系，造成影像接边困难 为杜绝此现象，修改图幅改正量。将图幅改 正量修改成像素分辨率的倍数，如分辨率为 5米的影像，原图幅改正量为△x=22 △y=103 修改成△x=20 △y=105 。牺牲空间数据位置 精度，禁止数据重采样，保证影像质量。
栅格数据转换—DOM
不考虑椭球体之间的坐标变化量
原数据头文件 修改后的头文件
栅格数据转换—DOM
考虑椭球体之间的坐标变化量 求椭球变化量 将1980坐标系下的DOM定位点坐标转换 成2000系的坐标，求出椭球变化量。 计算图幅改正量。 图幅改正量=椭球变化量+坐标平移量。 修改DOM定位点坐标。
拓扑关系建立 原数据完好的拓扑关系，经投影转换 后，拓扑关系遭到破坏，数据转换后 需要重新建立拓扑关系。 Coverage 格式数据使用Build或Clean 命令建立点、线、面拓扑关系。 Geodatabase 格式数据使用拓扑规则建 立拓扑关系。