GIS第五次上机实验指导书

上面对话框中是几种大地坐标系（参考椭球体） 。选择 Beijing1954，
上述对话框中是我们要选择的以哪个经线为中央经线的投影带， 这个 要根据我们所处的地理位置来选择中央经线。然后选择一个投影带再单 击添加，就可以把我们要选择的坐标系统加到我们新建的Shapefile中， 单 击确定就完成了对新建图层坐标系统的加载。
大地水准面指目前参考椭球与 WGS84 参考椭球间的相对位置关系 （3 个平移，3 个旋转、1 个缩放） ，可以用其中 3 个、4 个或者 7 个参数来描 述它们之间的关系，每个椭球体都对应一个或多个大地基准面。 投影坐标系是利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到 平面上，属于平面坐标系。数学法则指的是投影类型。目前我国大中比 例尺地形图采用的是高斯-克吕格投影（采用克拉索夫斯基椭球体）1。 高 斯-克吕格投影属于横轴等角切椭圆柱投影，无角度变形。其投影过程可 简述如下：椭圆柱面与地球椭球在某一子午圈上相切，这条子午圈叫做 投影的中央子午线，又称轴子午线，它也是高斯投影后的平面直角坐标 系的纵轴 （一般定义为 x 轴） ； 地球的赤道面与椭圆柱面相交成一条直线， 这条直线与中央子午线正交，它是平面直角坐标系的横轴（ y 轴） ；把椭 圆柱面展开，就得出以（x，y）为坐标的平面直角坐标系。如图 1 所示。
Name:Clarke_1866_Albers Projection: Albers False_Easting: 0.000000 False_Northing: 0.000000 Central_Meridian: 110.000000 Standard_Parallel_1: 25.000000 Standard_Parallel_2: 47.000000 Latitude_Of_Origin: 0.000000 GCS_Clarke_1866
表1 我国常用椭球体 椭球体名称 WGS84 年代 1984 长半轴（米） 短半轴（米） 6378137.0 6378245.0 6378140.0 6356752.3 6356863.0 6356755.3 扁率 1：298.257 1：298.3 1：298.257
克拉索夫斯基 （Krasovsky） 1940 IAG-75 1975
2. 对没有坐标系统的图像赋予坐标系统
（1）对新建图层设置其坐标系统
在ArcMap中打开 ArcCatalog，在左侧目录树中选择一个存放新建图 层的文件，单击鼠标右键，在弹出的子菜单中选择新建选项，并在其子 选项中选择要新建的图层。
（2）单击编辑
在上述对话框中有三个选项可以选：选择，导入，新建。 选择 统 导入 新建 参数） 下面分别介绍以上三个操作： � 选择 是从电脑中已存在图层的坐标系统作为参考坐标系统 是自己编辑一个坐标系统。 （需要知道坐标系统的一些 是从ArcGIS 系统中内置的一些坐标系统中选择坐标系
填加后单击确定，就完成了对新建图层坐标系统的自定义加载。
3. 不同坐标系统之间的转换
（1）栅格数据的坐标系统转换 在ArcToolBox中选择数据管理工具|投影和变换|栅格|投影栅格工 具，打开投影栅格对话框。
在输入栅格文本框中选择需进行投影变换的栅格数据，在 输出栅格 数据集文本框键入输出的栅格数据的路径和名称，单击输出坐标系文本 框旁边的图标，打开空间参考属性对话框，定义输出数据的坐标系统。 变换栅格数据的投影类型，需要重采样数据。地理（坐标）变换是可选 项，用以选择栅格数据在新的投影类型下的重采样方式。单击确定按钮， 完成上述操作。
图 2 高斯-克吕格投影分带
每个投影带设立一个独立的平面直角坐标系， 以中央子午线为纵坐标 x轴，以子午线与赤道的交点为坐标原点，赤道线作为横坐标y轴。这样， 在中央子午线以东的点横坐标 y为正值，以西的点横坐标 y为负值。为了 避免负值的不方便，一般规定将中央子午线向西平移500公里，这样得出 的横坐标用Y表示，Y = 500km + y，Y就总为正值。 高斯-克吕格投影在英美国家称为横轴等角墨卡托投影。美国及其他 一 些 国 家 地 形 图 使 用 的 UTM 投 影 （ UNIVERSAL TRANSVRSE MERCATOL PROJECTION，即通用横轴墨卡托投影，采用 WGS84 椭球 体） 亦属于横轴等角椭圆柱投影的系列。UTM 投影与高斯-克吕格投影的 区别在于，该投影是横轴等角割椭圆柱投影。 UTM 投影将北纬 84°至南 纬 80°之间按经度分为 60 个带，每带 6°。从西经 180°起算。在投影带内 有两条长度比等于 1 的标准经线，中央经线的长度比为 0.9996。
（1）栅格向矢量转换 栅格向矢量转换的目的，是为了将栅格数据分析的结果，ห้องสมุดไป่ตู้过矢量 绘图装置输出，或者为了数据压缩。 选择转换工具|由栅格转出|栅格转面工具可以实现栅格向矢量数据的 转换。 其中，简化面（默认选择）可以简化面状数据的边界。
（2）矢量向栅格转换 许多数据如行政边界、交通干线、土地利用类型、土壤类型等都是 用矢量数字化的方法输入计算机或存储在计算机中，表现为点、线、多 边形数据。然而，矢量数据直接用于多数据的复合分析等处理比较复杂； 相比之下，利用栅格数据模式进行处理则容易得多。 选择转换工具|转为栅格|要素转栅格工具可以实现矢量向栅格数据 的转换。
在输入数据集或要素类中选择我们要定义的数据，在坐标系中输入 我们要选择的坐标系统。单击确定完成操作。其中我们要定义的数据格
式可以是前面介绍的栅格数据。 注意，投影和定义投影的区别。前者可用于投影转换，后者仅用于 地理坐标系定义或者地理坐标系的转换。
二、数据转换
数据转换工具：转换工具
1．数据结构转换
� 参数的获取
对于地理坐标，只需要确定两个参数，即椭球体和大地基准面。对于 投影坐标，假如投影类型为Gauss Kruger（Transverse Mercator），除了确 定椭球体和大地基准面外，还需要确定中央经线。 大地基准面的确定关键是确定7个参数（或者其中几个参数），北京 54基准面可以用三个平移参数来确定， 即“-12,-113,-41,0,0,0,0”， 很多软件 近似为Krasovsky(0,0,0,0,0,0,0)基准面；西安80的7参数比较特殊，各个区 域不一样。一般有两个途径：一是直接从测绘部门获取；二是根据三个 以上具有西安80坐标系与其他坐标系的同名点坐标值，利用软件来推算， 有一些绿色软件具有这个功能，如Coord MG。 中央经线获取可有以下两种方法，第一种根据已知带号计算，6度带 用6*N-3，3度带用3*N；第二种方法是根据经度从图中查找。
图 1 高斯-克吕格投影
高斯-克吕格投影的中央经线和赤道为互相垂直，中央经线长度比等 于 1，没有长度变形，其余经线长度比均大于 1，长度变形为正。距中央 经线愈远变形愈大，最大长度变形在赤道和边纬的焦点上。通常按照 3° 或 6°分带投影。我国规定 1：2.5 至 1：50 万比例尺地形图采用 6°分带， 1：1 和 1：2.5 万比例尺地形图采用 3°分带。
�
导入
在上述对话框中选择我们要作为参考坐标系的图层存放的位置， 然后 单击添加，这样就把我们选择的参考坐标系加到我们新建的Shapefile中， 单击确定就完成了对新建图层坐标系统的加载。 � 新建 选择投影，弹出新建投影坐标系对话框，如下：
上面对话框就是我们要自己定置的坐标系统参数， 第一个名称是坐标 系统的名字，第二个名称是我们选择投影方式的名字，再下面就是设置 投影的参数，还有的就是我们要选择的地理坐标系，单击选择可以进行 选择。 下面是我国地区的 Albers 投影所选择的参数设置，我们可以根据下 面的参数填写一下上面的参数设置。
（2）矢量数据的坐标系统转换
� 在ArcToolBox中选择数据管理工具|投影和变换|要素|投影。 进入下面的对话框：
在输入数据集或要素类中输入要变化的坐标系统的 shape数据，输出 数据集或要素类是选择转换后数据的路径和名称，输出坐标系是选择我 们要转换的投影类型。设置好要转换的投影后，单击确定完成此操作。 （3）为数据定义坐标系统 � 在ArcToolBox中选择 数据管理工具|投影和变换|定义投影工具，打 开定义投影对话框。
� 地理投影的基本原理
常用到的地图坐标系有2种，即地理坐标系和投影坐标系。 地理坐标系是以经纬度为单位的地球坐标系统，地理坐标系中有2个 重要部分，即地球椭球体（spheroid ）和大地基准面（datum）。由于地 球表面的不规则性，它不能用数学公式来表达，也就无法实施运算，所 以必须找一个形状和大小都很接近地球的椭球体来代替地球，这个椭球 体被称为地球椭球体，我国常用的椭球体如下：
� 北京54与西安80坐标系
大地坐标，在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的 距离作为起算边，在这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位 （经度、纬度和方位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，根据 起算边的边长和点位，就可以推算出其他各点的坐标。这样推算出的坐 标，称为大地坐标。 我国1954年在北京设立了大地坐标原点， 由此计算出来的各大地控制 点的坐标，称为 1954年北京坐标系。为了适应大地测量的发展，我国于 1978年采用国际大地测量协会推荐的 IAG-75地球椭球体建立了我国新的 大地坐标系，并在1986年宣布在陕西省泾阳县设立了新的大地坐标原点， 由此计算出来的各大地控制点坐标，称为 1980年大地坐标系。如下表所 示为北京54和西安80坐标系采用的主要参数。
2.数据格式转换
（1）CAD数据的转换 CAD是一种常用的数据类型， 例如大多数的工程图、 规划图都是CAD 格式，ArcGIS中的要素类、Shapefile数据都可以与CAD数据互相转换。 选择转换工具| 转为CAD|要素转 CAD工具可以实现要素向 CAD数据 的转换。
1. 在ArcGIS中显示坐标系统
（1）显示数据组坐标系统 1）在桌面上打开ArcGIS应用程序 2）鼠标右键单击图层打开属性对话框，并单击坐标系来查看数 据框的坐标系统。