上机二 坐标系统
坐标系统——精选推荐
坐标系统坐标系统，是用来定位地图上地物的一个参照系。
坐标系统可分为两大类：z大地坐标系统（Geographic Coordinate System，简称GCS）z投影坐标系统（Projected Coordinate System，简称PCS）大地坐标系统地球表面是一个高低不平、极其复杂的自然表面。
陆地最高处珠穆朗玛峰高达8848米，海底最深处马里亚纳海沟深度11022米，两者高度相差近20千米。
因此，要在这样一个复杂的曲面上用数学公式计算和处理测量与制图的各种数据是不可能的。
但是，从宏观的角度看，地球表面的高差与地球半径相比却是极小的。
于是人们设想用一个尽可能与地球形状基本吻合的用数学公式表达的表面作为地球的形状，以便在此基础上进行计算。
这个用数学公式表达的模拟地球形状的形体就是所谓的椭球体（Spheroid）。
椭球体仅定义了地球的形状，而没描述与地球之间的位置关系。
调整椭球体的位置，使之拟合地球表面，这种与地球相对定位的椭球体称为大地基准（Datum）。
根据椭球体与地球的定位方式不同，大地基准可分为两类：1、地心大地基准。
即椭球体的球心与地球质心重合，在全球范围内总体拟合情况良好。
广泛使用的“WGS 1984”坐标系统使用的就是地心大地基准。
ESRI中国（北京）培训中心王珏图12、本地大地基准。
即不考虑全球总体拟合情况，将椭球体与地表某点（坐标起算原点）固定，实现局部范围更精确的拟合。
我国常用的“北京1954”和“西安1980”坐标系统就是分别使用了两个不同的本地大地基准。
图2椭球体与地球表面定位后（即大地基准确定后），就可以划分经线和纬线，形成以经纬度为单位的大地坐标系统（GCS）。
ESRI中国（北京）培训中心王珏4图3 图图5认识大地坐标系统各参数：ESRI中国（北京）培训中心王珏图6投影坐标系统（PCS）大地坐标系统是一个不可展的曲面，以经纬度为单位。
而地图是一个平面，且实际工作中经常需要对长度和面积进行量算。
坐标系统知识点总结
坐标系统知识点总结1. 坐标系统的概念及历史坐标系统是用来描述物体在空间位置的一种数学工具。
它的起源可以追溯到古代希腊的几何学，当时人们已经使用了直角坐标系来描述平面上的几何图形。
后来，随着数学和物理学的发展，坐标系统的概念逐渐被推广到了三维空间，并且衍生出了更复杂的矢量坐标系等。
2. 坐标系统的类型在数学和物理学中，常见的坐标系统主要包括直角坐标系、极坐标系、柱坐标系、球坐标系等。
其中直角坐标系是最为常见的一种，它是由两条互相垂直的直线（通常被称为x轴和y轴）确定的。
极坐标系则是通过一个原点和一个单位向量来确定空间中的一个点，而柱坐标系和球坐标系分别是用一个点和两个点来确定空间中的一个点。
3. 坐标系的性质不同的坐标系有不同的性质，比如直角坐标系中的两个坐标轴是互相垂直的，极坐标系中的极轴是由原点向外延伸的直线等。
这些性质可以帮助我们更好地理解和应用坐标系统。
4. 坐标变换在实际问题中，有时候我们需要将一个点在一个坐标系中的位置转换到另一个坐标系中。
这时，就需要进行坐标变换。
通常来说，坐标变换可以通过矩阵乘法或者三维空间中的旋转、平移等变换来实现。
5. 坐标系在物理学中的应用在物理学中，坐标系统是一个非常基础的工具。
比如，我们可以用直角坐标系来描述一个物体在空间中的位置，用极坐标系来描述一个物体的运动轨迹等。
坐标系统的应用可以帮助我们更好地理解和解释物理现象。
6. 坐标系统在工程学中的应用在工程学中，坐标系统同样是一个非常重要的工具。
比如，在机械设计中，我们可以用坐标系统来描述一个零件的尺寸和形状，用坐标变换来实现零件的运动等。
在电子工程中，坐标系统同样有着广泛的应用。
总之，坐标系统是数学和物理学中的一个基础概念，它在各个领域都有着广泛的应用。
对坐标系统的深入理解和熟练运用，可以帮助我们更好地理解和解释各种现象，提高工程设计和科学研究的效率。
坐标系统祥解共76页
坐标系统详解坐标系统是GIS图形显示、数据组织分析的基础，所以建立完善的坐标投影系统对于GIS应用来说是非常重要的，不过由于搞清楚那么多的投影类型、坐标系统是一件很麻烦的事情。
上大学那会儿没有好好学地图学（好好学了估计也不会考虑那么多，嘿嘿。
），所以现在不得不补补了~~（PS：下周就能回家了，昨天刚买好了火车票，正高兴着呢。
都差不多一年没回家了。
好了，言归正传，下面整理了些东西，搞搞清楚GIS的坐标投影系统，目的呢就是开发一个实现坐标投影转换的小模块--这是后话，先把基础的东西搞清楚..）GIS的坐标系统呢大致有三种（本人认为的国外国内做GIS最好的ESRI和Supermap都是这么分的）：Plannar Coordinate System（平面坐标系统，或者Custom用户自定义坐标系统）、Geographic Coordinate System(地理坐标系统）、Projection Coordinate System(投影坐标系统)。
这三者并不是完全独立的，而且各自都有各自的应用特点。
如平面坐标系统常常在小范围内不需要投影或坐标变换的情况下使用，在Arcgis中，默认打开数据不知道坐标系统信息的情况下都当作Custom CS处理，也就是平面坐标系统。
而地理坐标系统和投影坐标系统又是相互联系的，地理坐标系统是投影坐标系统的基础之一，二者的区别联系在下文详述，下面先搞清楚几个基本的概念(参考自Jetz大侠的博客：http://jetzblogs/category/24847.html）：1、椭球面(Ellipsoid)地图坐标系由大地基准面和地图投影确定，大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的大地基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。
我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，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--西安80坐标系，目前GPS定位所得出的结果都属于WGS84坐标系统，WGS84基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心的坐标系。
坐标系统的概述
坐标系统的概述哎，你知道吗？坐标系统就像是我们这个世界的一个大框架，它能帮助我们确定每个点的位置呢。
比如说，你在一个超级大的迷宫里，坐标系统就像是那个能告诉你在第几行、第几列的指示牌。
在我们的生活中，坐标系统无处不在。
就像我们用经纬度来确定地球上某个地方的位置。
你想啊，如果没有这个经纬度的坐标系统，那我们要找个地方可就太难了，就像大海捞针一样。
1. 坐标系统的类型有笛卡尔坐标系统呢。
这个就很有趣啦，它是用X轴和Y轴来确定平面上一个点的位置的。
你可以想象成一个棋盘，X轴就像是横着的那些线，Y轴就像是竖着的那些线。
每个棋子在棋盘上都有它自己独特的位置，这个位置就是用笛卡尔坐标来表示的。
还有极坐标系统哦。
这就像是以一个中心点为原点，然后用距离这个原点的长度和与某个参考方向的夹角来确定一个点的位置。
就好像你站在一个圆形广场的中心，你要告诉别人某个东西在哪里，你就可以说离你多远，在你面朝的方向偏多少度的地方。
2. 坐标系统的应用在地图绘制方面，坐标系统那可是至关重要的。
没有它，我们就没法准确地把各个地方画在地图上。
就像画一幅城市地图，如果没有坐标系统，那些街道、建筑都会乱成一团。
在建筑设计里也离不开坐标系统。
建筑师要确定每个柱子、每个房间的位置，就得依靠坐标系统。
不然的话，房子可能就盖歪了，那可就麻烦大了。
在航空航天领域，坐标系统更是不可或缺。
飞机在空中飞行，卫星在太空中运行，都需要精确的坐标系统来确定它们的位置，这样才能保证它们不会相撞，能够准确地到达目的地。
3. 坐标系统的重要性它能让我们的世界变得有序。
如果没有坐标系统，那所有的东西都会是乱糟糟的。
比如说，快递员要送快递，如果没有地址对应的坐标系统，他可能就找不到收件人的家了。
坐标系统还能让我们更好地进行科学研究。
比如天文学家研究天体的运动，就得依靠坐标系统来记录每个天体的位置变化。
如果没有坐标系统，他们就很难发现天体运动的规律了。
坐标系统就像是我们这个世界的一个大管家，默默地管理着每个点的位置，让我们的生活、工作和学习都能有条不紊地进行。
浙江省计算机等级考试上机考试样题
附录三计算机等级考试上机考试样题浙江省计算机等级考试（二级VB）上机测试的要求见附录四，本附录仅给出VB部分的程序设计和调试题。
样题包括程序设计题和程序调试，要求考生在考生目录中，按照题目要求完成界面设计和编写相应事件代码。
一、程序设计题（一）操作说明浙江省计算机等级考试（二级VB）上机测试的程序设计题，要求考生在老考生目录中，按照题目要求，自己新建一工程文件Design.Vbp，按题目要求完成界面设计和编写相应事件代码。
程序设计题的操作步骤如下：1．考生在单击“回答”按钮后，便可启动Visual Basic6.0系统，同时运行考生目录中的Design.exe文件，以便考生设计时随时同程序设计要求最终效果比较。
2．程序界面设计，要求考生设置窗体指定的一些属性，在窗体添加控件，并设置控件的某些属性。
3．编写程序代码，根据题目的要求，在代码窗口中编写相应事件的程序代码，调试运行程序使其程序的运行效果与运行考生目录中的Design.exe相同。
4．将工程以文件名“Design.Vbp”，窗体以文件名“Design.Frm”保存在考生文件夹中。
（二）样题选编1．请参考Design.exe程序的运行效果，如图附3-1所示。
新建一个工程，完成“字幕滚动”程序设计。
将工程文件以Design.Vbp、窗体文件以Design.frm保存到考试目录下，具体要求如下：（1）窗体的标题为“字幕滚动”，固定边框。
（2）在属性窗口中将标签(Label1)的标题设为“祝您考试成功”，字体设置为“宋体”、字形为“粗体”、大小为“二号”、文字颜色为“红色”。
（3）单击“开始”按钮，标签文字在定时器控制下自动地从左向右移动，移动速度为每个时间间隔右移100缇，当标签移动到窗体外时，再从窗体的左边进入，同时“开始”按钮变为“停止”按钮。
（4）单击“停止”按钮，标签“祝您考试成功”文字停止滚动。
同时，“停止”按钮变为“开始”按钮。
146147（5）定时器（Timer1）的时间间隔为0.1秒钟。
第二章坐标系统和时间系统
2.不同的空间直角坐标系之间的坐标换算
坐标转换
1.同一坐标系内空间直角坐标与大地坐标的换算 即 [(B，L，H) (X，Y，Z)]
X ( N H ) cos B cos L Y ( N H ) cos B sin L Z N (1 e ) H sin B a2 N 2 H sin B b
站 心
参考 面
总地球 椭球面 地心大地 坐标系
参考 椭球面
大地 水准面 天文 坐标系
投影平面
地心空间直 角坐标系 参心空间直 角坐标系 站心空间直角 坐标系 站心极 坐标系
参心大地 坐标系 站心赤道 坐标系 站心地平 坐标系
高斯平面 坐标系
WGS-84
ITRS/ITRF
CGCS2000
BJ54
GDZ80
图1 坐标系统分类图
坐标系统的分类和常用坐标系统
2.常用坐标系
1）空间直角坐标系/笛卡尔坐标系 2）大地坐标系/椭球坐标系 3）平面直角坐标系
坐标系统的分类和常用坐标系统> 常用坐标系
1）空间直角坐标系/笛卡尔坐标系
坐标系原点位于地球的质心或参考椭球的中心；
Z轴指向地球或参考椭球的北极； X轴指向本初（起始）子午面与赤道的交点； Y轴位于赤道面上，且按右手系与X轴呈90夹角
坐标系统的分类和常用坐标系统> ＧＰＳ常用坐标系
用途： 国际大地测量局采用和IGS精密星历基于此系统 定义： 个地球的质心； 长度国际单位制的米，该尺度与地心局部框架的地心坐标时 （TCG–Geocentric Coordinate Time）一致，符合IAU和 IUGG（1991）决议，通过适当的相对论模型获得； 定向为最初由国际时间局（BIH）所给出1984.0定向。定向 的时变通过一个关于全球的水平构造运动的非净旋转条件来 保证。 发展历史： IERS已经公布了10个版本的ITRF，分别为ITRF88、ITRF89、 ITRF90、ITRF91、ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、 ITRF97和ITRF2000。名称“ITRF”后面紧跟着的数字（yy） 表示用于形成该框架时所用数据的最后年份。
第二章坐标系统和时间系统
第二章坐标系统和时间系统
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岁差、章动：由于日、月对地球非球形部分的摄动， 地球自转轴在空间不断摆动产生两种运动。
一．天球、天球坐标系
2. 天球球面坐标系
① 坐标原点：地心M ；
S
r
M
② 赤经α：含天轴和春分点的天球子午面 与过空间点S的天球子午面之间的夹角；
③ 向径γ：原点M至空间点S的距离；
④ 赤纬δ：原点M至空间点S的连线与天球
天球赤道
赤道面之间的夹角
第二章坐标系统和时间系统
15
§2.2 天球坐标系
二．岁差和章动、协议天球坐标系
第二章坐标系统和时间系统
9
§2.1 基本概念
三． 常用坐标系
3. 站心坐标系
① 在描述两点间的空间关系时，有时采用一 种被称为站心坐标系的坐标系更为方便直 观。
② 分类：站心直角坐标系、站心极坐标系
③ 表示：N、E、U（短半轴N、E垂直于NU、 天顶U），或R、A、EL（极距R、方位角 A、高度角EL）
第二章坐标系统和时间系统
3
§2.1 基本概念
一．地形面、大地水准面和参考椭球面
2. 大地水准面
大地水准面（Geoid） 是一个物理参考面，是地球的一个重力等位面 大地测量野外作业的基准面
第二章坐标系统和时间系统
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§2.1 基本概念
一．地形面、大地水准面和参考椭球面
3. 参考椭球面
参考椭球面（Reference Ellipsoid）
是一个几何或数学参考面，是一个与大地水准 面非常接近的旋转椭球面
地球的数学表面,大地测量成果处理的依据面
第二章坐标系统和时间系统
测量坐标系统分为哪三种
测量坐标系统分为哪三种测量坐标系统是用于确定物体在空间中位置和方向的工具。
它将物体的位置和方向表示为一组坐标值，以便测量和记录。
在测量领域，测量坐标系统被广泛应用于测量、制造、航空航天和工程等领域。
那么，测量坐标系统通常分为哪三种类型呢？下面将会详细介绍。
1. 二维坐标系统二维坐标系统是最简单和最常见的测量坐标系统之一。
它由两个坐标轴组成，通常用于二维平面上的测量。
这两个坐标轴分别被称为X轴和Y轴。
物体的位置可由X和Y两个数值表示，分别表示物体在X轴和Y轴上的位置。
在二维坐标系统中，物体的位置通常用一个点表示，该点的坐标值由X和Y数值组成。
例如，当一个物体的X坐标为3，Y坐标为5时，可以表示为(3, 5)。
二维坐标系统广泛应用于图纸、地图和设计等领域。
利用二维坐标系统可以准确地表示和定位物体在平面上的位置。
2. 三维坐标系统三维坐标系统是相对于二维坐标系统而言的，它由三个坐标轴组成，通常用于三维空间中的测量。
这三个坐标轴分别被称为X轴、Y轴和Z轴。
物体的位置可由X、Y和Z三个数值表示，分别表示物体在X轴、Y轴和Z轴上的位置。
在三维坐标系统中，物体的位置通常用一个点表示，该点的坐标值由X、Y和Z三个数值组成。
例如，当一个物体的X坐标为3，Y坐标为5，Z坐标为2时，可以表示为(3, 5, 2)。
三维坐标系统广泛应用于计算机图形学、建筑设计和机械制造等领域。
利用三维坐标系统可以准确地表示和定位物体在空间中的位置和方向。
3. 极坐标系统极坐标系统是一种与直角坐标系不同的坐标系统，它用来描述平面上的点。
极坐标系统由一个极径和一个极角组成。
极径指的是点到原点的距离，极角指的是从正半轴（通常是X轴）逆时针旋转到点的连线与正半轴之间的夹角。
在极坐标系统中，一个点的位置通常用一个有序对表示，第一个数值为极径，第二个数值为极角。
例如，一个点的极径为4，极角为45度，可以表示为(4, 45°)。
极坐标系统广泛应用于天文学、物理学和机械加工等领域。
测量坐标系统有哪些类型
测量坐标系统有哪些类型1. 二维坐标系统在测量领域，二维坐标系统被广泛应用于平面测量。
它由两个相互垂直的轴构成，通常表示为水平轴X和垂直轴Y。
二维坐标系统可用于测量平面上的长度、面积和角度。
1.1 直角坐标系统直角坐标系统是最常用的二维坐标系统。
它以原点为参照点，通过定义平行于X轴和Y轴的直线来表示点的位置。
通过沿着每个轴的正方向进行测量，可以准确地确定点的坐标。
1.2 极坐标系统极坐标系统使用极径和极角来表示点的位置。
极径是从原点到点的距离，而极角是从参考轴（通常是X轴）沿逆时针方向测量的角度。
极坐标系统在测量极坐标图形的几何特性时非常有用。
2. 三维坐标系统三维坐标系统用于测量具有高度（沿Z轴方向）的对象。
它由三个相互垂直的轴组成：X轴、Y轴和Z轴。
三维坐标系统可用于测量物体在空间中的位置、形状和大小。
2.1 笛卡尔坐标系统笛卡尔坐标系统是最常用的三维坐标系统。
它由三个相互垂直的轴组成，类似于二维的直角坐标系统。
X轴与Y轴位于平面上，Z轴垂直于平面。
通过沿着每个轴的正方向进行测量，可以准确地确定一个点在空间中的位置。
2.2 柱坐标系统柱坐标系统使用柱径、极角和高度来表示点的位置。
柱径是从柱坐标系的原点到点的距离，极角是从参考轴（通常是X轴）沿逆时针方向测量的角度，高度是点在Z轴上的位置。
2.3 球坐标系统球坐标系统通过球径、极角和方位角来表示点的位置。
球径是从原点到点的距离，极角是从参考轴（通常是Z轴）沿逆时针方向测量的角度，方位角是从参考轴（通常是X轴）沿逆时针方向测量的角度。
3. 使用方法测量坐标系统的使用方法取决于具体的测量任务。
通常，我们需要选择适合任务要求的坐标系统，并保证测量准确性和可重复性。
在使用坐标系统进行测量时，需要准确地定义参照点和参照轴，并沿着每个轴的正方向进行测量。
4. 应用领域测量坐标系统广泛应用于许多领域，包括制造业、土木工程、建筑设计和地理测量。
在制造业中，测量坐标系统用于定位和测量零件的尺寸。
第二章 坐标系统和时间系统资料PPT课件
§ 2-1、地球的运转
2、章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕
瞬时平北天极产生旋转，大致成椭圆形轨迹，其长半径约 为9.2″，周期约为18.6年。这种现象称为章动。 真赤道: 某一时刻的赤道.(由于岁差和章动的影响,每一时刻赤道的位置不同) 平赤道:只有岁差影响时的赤道.
黄经章动:章动引起的黄经变化.即平春分点与真春点的角距. 交角章动:章动引起的黄赤交角的变化.
地极坐标系：以CIO为原点，零子 午线方向为X轴，以零子午线以西 90°子午线为y轴。
用来描述极移规律。 平春分点：相应于平极的春分点。
§ 2-1、地球的运转
§ 2.2 时间系统
时刻：某一时间点，也就是发生某一现象的瞬间，也称历元。
时间间隔：两个时刻之间的时间差。 时间系统的要素：时间原点、度量单位（时间尺度）。
任何一个周期运动满足如下要求方可作为计量时间的方法： a.运动是连续的； b.周期有足够的稳定性； c.运动是可观测的。 在实际中有多种时间系统。
§ 2.2 时间系统
一、恒星时ST 定义：以春分点为参考点，由它的周日视运动所确定的时间
称为恒星时。 计量时间单位：恒星日、恒星小时、恒星分、恒星秒； 恒星日：春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔。 分类：真恒星时和平恒星时。
LAST LMST GAST GMST cos GMST LMST GAST LAST GMST 1.0027379093 s UT 1 24110 .54841 S 8640184 .812866 S T 0.093104 s T 2 6.2 10 6 T 3
§ 2.2 时间系统
其中，Δψ为黄经章动，ε黄赤交角，T为标准历元J2000.0 到计算历元之间的儒略世纪数
《坐标系统》课件
便于不同领域之 间的数据共享和 交流
满足不同应用场 景的需求，如导 航、测绘、遥感 等
坐标转换的方法
直角坐标与极坐标转换：利用三角函数和反三角函数进行转换 球坐标与直角坐标转换：利用球面坐标公式进行转换 柱面坐标与直角坐标转换：利用柱面坐标公式进行转换 空间直角坐标与球坐标转换：利用空间直角坐标公式进行转换
未来坐标系统的发展趋势与展望
智能化：未来 坐标系统将更 加智能化，能 够自动识别和
定位物体
集成化：未来 坐标系统将更 加集成化，能 够与其他系统 进行无缝对接
实时化：未来 坐标系统将更 加实时化，能 够实时更新和
显示数据
便携化：未来 坐标系统将更 加便携化，能 够方便携带和
使用
安全性：未来 坐标系统将更 加安全，能够 有效防止数据
提高坐标系统的稳定性和可靠性
坐标系统的发展趋 势与展望
新型坐标系统的研究与开发
研究目标：开发新型坐标系 统，提高定位精度和效率
研究内容：包括但不限于卫 星导航系统、惯性导航系统、
视觉导航系统等
研究背景：随着科技的发展， 传统坐标系统已不能满足需 求
研究进展：已有一些研究成 果，如GPS、北斗等，但仍
坐标系统的应用场景
地理信息系统：用于定位、导航和地图绘制 工程设计：用于建筑、机械、电子等领域的设计和制造 科学研究：用于物理、化学、生物等领域的数据分析和模型构建 虚拟现实：用于游戏、电影、动画等领域的场景构建和角色定位
常见的坐标系统
笛卡尔坐标系
创始人：笛卡尔
特点：直角坐标系，由x、y、 z三个坐标轴组成
需进一步研究和开发
坐标系统在各领域的应用前景
导航系统：为车辆、船舶、飞机等提 供精确定位和导航服务
第二章坐标系统1
232621.448 46.815T 0.00059T2 0.001813T3, 9.2025cos0.5736cos(2F 2D 2) 0.0927cos(2F 2), 17.1996sin1.3187sin(2F 2D 2) 0.2274cos(2F 2). 是月球升交点平均经, D度为太阳月亮平均角, F距 M ..
2020/1/17
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大地坐标与空间直角坐标关系：
X=(N+H)cosBcosL Y=(N+H)cosBsinL
Z=[(N(1－e2)+H)]sinB
L=arctan(Y/X)
B=arctan{Z(N+H)/[(X2+Y2)1/2(N(1- e2)+H)]}
H=Z/sinB－N(1－e2)
式中，N=a/(1-e2sin2B)1/2 ，N为该点的卯酉圈曲率半 径， e2=(a2-b2)/a2 ，e为椭球第一偏心率。
• 例：已知P1（34°，117°，30m），P2（45°，45°， 2万km）。
• 计算结果（12239954.188,-17746454.466,8826361.581 ）与（r=23295016m,A=304°35′40.3″,h=22°15′54.9″ ）
x siB ncoLssiB nsiL ncoBsX2X1 y siL n coLs 0 Y2Y1 z平 coBcsoLs coBssiL n siB n1Z2Z1
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2.2.2 大地坐标与三维直角坐标
大地坐标系:
P点大地坐标用纬度B、 经度L和大地高H表示, 也可用三维直角坐标X、 Y、Z表示。
坐标系统介绍
坐标系统介绍一个完整的坐标系统是由坐标系和基准两方面要素所构成的。
坐标系指的是描述空间位置的表达形式，而基准指的是为描述空间位置而定义的一系列点、线、面。
在大地测量中的基准一般是指为确定点在空间中的位置，而采用的地球椭球或参考椭球的几何参数和物理参数，及其在空间的定位、定向方式，以及在描述空间位置时所采用的单位长度的定义。
一、坐标系的分类正如前面所提及的，所谓坐标系指的是描述空间位置的表达形式，即采用什么方法来表示空间位置。
人们为了描述空间位置，采用了多种方法，从而也产生了不同的坐标系，如直角坐标系、极坐标系等。
在测量中，常用的坐标系有以下几种：∙空间直角坐标系空间直角坐标系的坐标系原点位于参考椭球的中心，Z轴指向参考椭球的北极，X 轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于赤道面上，且按右手系与X轴呈90°夹角。
某点在空间中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。
（见图1）图1 空间直角坐标系∙空间大地坐标系空间大地坐标系是采用大地经、纬度和大地高来描述空间位置的。
纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角，大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。
图2 空间大地坐标系∙平面直角坐标系平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间大地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。
投影变换的方法有很多，如UTM投影、Lambuda投影等，在我国采用的是高斯-克吕格投影，也称为高斯投影。
二、基准所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面，在大地测量中，在大地测量中，基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数，如参考椭球的长短半轴，以及参考椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。
三、坐标系变换与基准变换在GPS测量中，经常要进行坐标系变换与基准变换。
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上机二坐标系统一、目的与任务练习并掌握在ArcGIS环境下坐标系统的操作。
二、实验准备1. 人员组织：以班为单位由教师进行操作上的讲解演示。
2. 仪器资料：计算机、多媒体、已安装的ArcGIS软件、上机指导书。
3. 数据：Shapefile文件idll.shp和stationsll.shp；snow.txt。
三、内容与方法习作1：把一种要素类型从地理坐标系统投影到投影坐标系统所需数据：idll.shp是以地理坐标和十进制表示经纬度数值的Shapefile文件。
idll.shp是爱达荷州轮廓图文件。
在本习作中，你先选择一个预定义坐标系统来定义idll.shp，然后把idll.shp 投影成爱达荷通用横轴墨卡托投影（IDTM）。
IDTM不是一个预定义系统。
IDTM参数值如下：投影：横轴墨卡托大地基准：NAD83单位：m参数比例系数：0.9996中央经线：-114.0参考维度：42.0横坐标东移假定值：2500000纵坐标北移假定值：12000001.启动ArcCatalog，连接到第2章的数据。
在目录树（Catalog tree）中右击idll.shp，选择属性。
在属性对话框中，XY Coordinate System的name显示为unknown。
关闭对话框。
2.首先定义idll.shp的坐标系统。
单击ArcCatalog里的ArcToolbox快捷按钮，打开ArcToolbox窗口。
右击ArcToolbox，选中Environments。
再单击General Setting下拉箭头，在the current workspace中选择Chapter2 database。
双击Data Management Tools / Projections and Transformations工具集里的Define Projection工具。
选择idll.shp为Input feature class，对话框显示idll.shp有一个未知的坐标系统。
单击coordinate system按钮，打开Spatial Reference Properties对话框，单击Select。
双击Geographic Coordinate Systems、North America，选中NAD1927.prj，单击Ok，关闭对话框。
再次查看idll.shp 的属性，XY Coordinate System栏应显示为GCS_North_American_1927。
3.接下来把idll.shp投影到IDTM坐标系。
双击Data Management Tools /Projections and Transformations / Feature工具集的Project。
在Project对话框中，选中idll.shp为Input feature class，指定idtm.shp为output feature class，单击output coordinate system按钮，打开Spatial Reference Properties 对话框。
单击New下拉箭头，选中Projected。
在New Projected Coordinate System对话框，输入idtm为Name，然后你需要在Projection框和Geographic Coordinate Systems中提供投影信息。
在Projection中，Name 下拉菜单中选择Transverse_Mercator。
并输入下列参数值：False_Easting为2500000、False_Nrothing为1200000、Central_Meridian为-114，Scale_Factor为0.9996，和Latitude_Of_Origin为42.确认Linear Unit是Meter。
单击Geographic Coordinate Systems中的Select。
双击North America，选中NAD1983.prj。
单击Finish关闭New Projected Coordinate System对话框。
在Spatial Reference对话框中单击Save as，输入idtm83.prj 作为文件名称。
关闭Spatial Reference Properties对话框。
4.Project对话框的Geographic Transformation旁边有一个绿点，这是因为idll.shp是基于NAD27的，而IDTM是基于NAD83。
该绿点提示投影需要进行地理转换。
单击Geographic Transformation的下拉箭头，选中NAD_1927_To_NAD_1983_NADCON。
单击Ok运行该命令。
5.通过查看idtm.shp的属性，你可以证实idll.shp是否已经成功投影到idtm.shp。
习作2：导入一个坐标系统所需数据：stationsll.shp是以十进制表示经纬度值的Shapefile文件。
stationsll.shp是包括爱达荷州的滑雪道的文件。
在习作2中，你将会通过导入习作1里的idll.shp和idtm.shp的投影信息完成本次地图投影。
1.确认stationsll.shp有一个未知的地理坐标系统。
双击Define Projection工具。
选择stationsll.shp为input feature class。
单击coordinate system按钮。
单击Spatial Reference Properties对话框的Import，双击idll.shp把它加进来。
关闭对话框。
2.双击Project工具（Data Management Tools / Projections and Transformations/ Feature），选择stationsll.shp为input feature class，指定stationstm.shp为output feature class，并单击output coordinate system按钮。
在Spatial Reference Properties对话框中单击Import，双击idtm.shp把它加进来。
关闭Spatial Reference Properties对话框。
单击Geographic Transformation下拉箭头，选中NAD_1927_To_NAD_1983_NADCON。
单击Ok完成操作。
现在stationstm.shp已经被投影到与idtm.shp相同的坐标系（IDTM）中。
习作3：用预定义坐标系统投影Shapefile所需数据：snow.txt是一个包含爱达荷州40个滑雪场地理坐标的文本文件。
习作3中，你先要从snow.txt创建一个事件图层。
然后用预定义坐标系统（UTM）对该事件图层进行投影，投影后的图层仍然用经纬度值来度量。
再把该图层存为Shapefile。
1.启动ArcMap。
重命名新数据帧为Task3&4，并添加snow.txt到Task3&4。
（注意Source栏上的目录表。
）右击snow.txt，选择Display XY Data。
在弹出的对话框里，确认输入表格为snow.txt，经度为X字段，纬度为Y字段。
对话框显示输入坐标的空间参照是未知坐标系统。
单击Edit按钮，打开Spatial Reference Properties对话框。
单击Select，双击Geographic Coordinate Systems、North America和NAD1983.prj。
退出对话框，当警告信息提示表中没有Object-ID字段时，单击OK。
2.snow.txt Events被加到ArcMap。
现在可以投影snow.txt Events，并把输出结果存为Shapefile。
在ArcMap单击ArcToolbox快捷按钮打开ArcToolbox 窗口。
在Data Management Tools / Projections and Transformations / Feature 工具集中双击Project工具。
选择snow.txt Events为input dataset，并输入snowutm83.shp为output feature class，保存在第二章数据库里。
单击output coordinate system按钮。
单击Spatial Reference Properties对话框中的Select。
双击Projected Coordinate System、UTM，NAD1983和NAD 1983 UTM Zone 11N.prj。
单击Ok对数据集进行投影。
习作4：从一个坐标系统转换到另一个坐标系统所需数据：习作1的idtm.shp文件和习作3的snowutm83.shp文件。
习作4首先显示ArcMap中如何进行即时投影，然后要求你把idtm.shp从IDTM 坐标系统转换到UTM坐标系统。
1.右击Task3&4，选择Properties。
Coordinate System栏显示当前坐标系统为GCS_North_American_1983。
ArcMap指定第一个图层（如snow.txt Events）的坐标系统为该数据结构的坐标系统。
你也可以通过单击Data Frame Properties对话框的Import输入一个新的坐标系统。
在下一个对话框，双击snowutm83.shp。
关闭对话框。
现在Task3&4就是基于NAD 1983 UTM Zone 11N坐标系统。
2.添加idtm.shp到Task3&4。
尽管idtm基于IDTM坐标系统，但它在ArcMap中用snowutm83.shp进行空间配准。
ArcGIS可以对数据集进行快捷重新投影。
ArcGIS利用现有的空间参照信息把idtm投影到该数据结构的坐标系统。
3.下一步就是要把idtm.shp投影到UTM坐标系，还要创建一个新的Shapefile。
双击Project工具。
选择idtm为input feature class，指定idutm83.shp为output feature class，单击output coordinate system按钮。
单击Spatial Reference Properties对话框中的Select。
双击Projected CoordinateSystem、UTM，NAD1983和NAD 1983 UTM Zone 11N.prj。
单击Ok关闭对话框。
4.尽管在ArcMap中idutm83看起来和idtm完全一样，但其实它已经被投影到UTM格网系统。