ArcGIS坐标系统与投影变换

地图投影变形
••地在图实投际影应的用变中形，通根常据有使：用长地度图变的形目、的面，积限变定形某和种角变度形变形
长度变形 角度变形
摩尔维特投影－等积伪圆柱投影
UTM－横轴等角割圆柱投影
面长积度变变形形和
常用地图投影
• • • •
墨高兰阿卡斯伯尔托-特伯克投投斯吕影影投格（（影投ML（影aeAm（rlcbbaGeetarrostur））s）s-Kruger）
-北京54地理坐标——西安80地理坐标 -西安80地理坐标——西安54地理坐标 -WGS84地理坐标——西安80地理坐标 -WGS84地理坐标——北京54地理坐标
XX尺平旋度移转因、、子YY平旋移转、、ZZ旋平转移
同一椭球不同坐标系统 西安80地理坐标西安80高斯投影平面坐标
(BL ) ( xy)
兰伯特投影(Lambert)
• 由于我国位于中纬度地区，中国地图和分省地图经常采用 割圆锥投影（ Lambert 或Albers 投影）:
− 中国地图的中央经线常位于东经105度 − 两条标准纬线分别为北纬25度和北纬47度
• 各省的参数可根据地理位置和轮廓形状初步加以判定。例 如内蒙古自治区的参数为：
• 地心坐标系统
– 由卫星数据得到 – 使用地球的质心作为原点 – 使用最广泛的是 WGS 1984
• 参心坐标系统
– 特定区域内与地球表面吻合 – 大准地面原相点切：的参点考。椭球与大地水 ， – Beijing54 Xian80
Global Ellipsoid
Local Ellipso
地理坐标系（大地坐标系）
墨圆卡柱托投(影M）ercator)投影（圆柱投影-等角正
墨墨其圆网将卡卡卡设柱按圆托托托计切等柱投投于思于角面影影1想或条沿。5为是割件一69正令于投条年轴一地影母专等个球于线门角与，圆展为圆地将柱开航柱轴球表平海投方面面面目影向上上，的，一的，即设是致经然得计由的纬后墨的。
墨卡托及web墨卡托
2000国家大地坐标系 （54北现京行系坐、标西系安80系）
坐标系类型 地心坐标系
参心坐标系
椭球定位方式 与全球大地水准面最密合 局部大地水准面最吻合
原点位置 包括海洋球和的大质气量的中整心个地 与地球质量中差心有较大偏
坐标系维数 三维坐标系统
二维坐标系统
相对精度
～ 10-7 10-8
10-6
实现技术 通过现代测空技间术大确地定测量观 传统的大地测量方式确定
不同椭球体坐标变换
西安80地理坐标北京54地理坐标
七参数转换
ArcGIS 中坐标系变换步骤
① 定义基准面转换
– –
创转建换自参定数义地理(坐标)变换
② 投影变换
– 指定输出坐标系
– 选择基准面变换
计算7参数
• 测绘部门提供7参数 • 工具软件计算7参数
常见问题
、1 Unknown coordinate systems
地图类型
所用投影
中国全图
斜斜轴轴等等面角积方方位位投投影影
（南海中诸国岛全做图插曲图） 中国（分海省南（省区除）外地）图 中国分（省海（南区省））地图
国家地1基形:1本图00比系万例列尺 国1:家地5万基形～本图1比系:5例列0万尺 1国:5家地00基形0～本图1比系:2例列.5尺万 国1:家地5万基形～本图1比系:5例列0万尺 （1:城50市0～图1系:5列000）
• A投托rc影投G，影IS常的On被主li称要ne作区、W别Goe就obg是Mle把eMrc地aap球tosr、模或百拟Sp度为h、e球ri腾体ca讯而l M等非e网椭rca络球to地体r，理。它所与使常用规的墨地卡图
我国地理信息系统中地图投影的应用
我国的各种地理信息系统中采用了与我国 基本比例尺地形图一致的地图投影系统，即： 克大吕于格等投于影1；∶50万的地形图，采用高斯—
用经纬度表示地面点位的球面坐标系
• 大以示系地法地统坐线面。标为点系依在就据椭是，球以大体椭地表球经面体度上面和的为大位参地置考纬的面度坐，表标
我国的大地控制网
•
• •
在离确定算平大和目1套5地作定各出面地导前系43面为其三其控经线提统48上起点角他制度测供。个建算位形各网（量使，立边（的点采L。用构）一，经角的用的成和系在度值坐平国1大9列这、，标面家5地4相个纬根。控平北纬连边度据这制面京度接的和起样测控坐（的两方算推量制标B三端位边算确网）系角点角的出定含。统形，）边的控三其、，采，长坐制角主19量用用和标点点要8取天精点，的、0方西一文密位称平导法安段观测，为面线是坐精测角就大位点三标确的仪可地置共角系的方器以坐，测两距法测推标即量。
通过分带控制变形
• •
横如坐何标区可分能不出同现的负投值影？带？
• 坐标系原点为每个投影带的中央经线与赤道交点
向东偏移（ ） •
False Easting 500km
• 东西方向坐标值前加上所在带号
兰伯特投影(Lambert)
• 兰的勃正特形投圆影锥是投由影德。国有数两学种家：兰勃特（J.H.Lambert）拟定 等角圆锥投影： 正圆锥切于或割于球面； 没有角度变形； 经线长度比纬线长度比相等； 用途和应用： 处理较大区域
高斯投影变形分析及投影带划分
• 表达高的斯。投其影长没度有变角形度的变规形律，是面：积变形是通过长度变形来 • （1）中央经线上没有长度变形，即u=1； • （2）在同一条纬线上，离中央经线越远变形越大； • （3）在同一条经线上，纬度越低，变形越大
Causs Kruger(高斯克吕格投影)
用于我国大于1：50万的地图
8
不同地理坐标系统坐标值不一致
• 坐标值差异明显！
地理坐标系
CGCS2000
辽宁沈阳
经度
123.5681655°
Beijing54
123.5776000°
Xian80
123.5398041°
纬度
41.8999533° 41.8345690° 41.8876543°
地理坐标系VS基准面
• 基相准对面于用地于心定的义位旋置转椭球体
λ0=(6N-3)°
投影带号中（央N经）线：：24～46 λ0=(3N)°
投中影央带经号线（：Nλ）0：=(61N1～-3)2°2
ArcGIS坐标变换
坐标系变换
• 相同椭球体：
-北京54地理坐标北京54投影坐标 -西安80地理坐标西安80投影坐标 -WGS84地理坐标WGS84投影坐标
• 不同椭球体
我国常用大地坐标系统
•ArcGIS中的地理坐标系定义
地理坐标系的建立
选择一个椭球 椭球体 •① – Krasovsky_1940
椭球定位与定向： •②–大地利基用准“面Da将tu这m个:D_椭B球eij定ing位_1954”
•本地经有条理纬了件坐度S，标ph就系er确统oid定便和了也D大可a地以tum基确准定两面，个，即基
WGS1984 W（G1S98844年椭）球体 椭球体地心 CGCS2000 和逼我近们的国椭家球地形 椭球体地心
椭球体长半轴 椭球体短半轴
6378245
6356863.0
6378140
6356755.2882
6378137
6356752.3142
6378137
6356752.3141 4
2000国家大地坐标系与现行坐标系区别
投影参数 – “Lambert_Conformal_Conic” – False_Easting: 0.0 – False_Northing: 0.0 – Central_Meridian: 105.0 – Standard_Parallel_1: 30.0 – Standard_Parallel_2: 62.0 – Latitude_Of_Origin: 0.0
投影坐标系统
投影坐标系
• 经纬度坐标 —> 平面直角坐标系
直度接和建纬立度在表球达体地上理的对地象理位坐置标，用经 影投
建（立x，在y）平表面达上地的理直对角象坐位标置系统，用
为什么要使用投影坐标系？
• 地数理的坐量标算为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参 • 地所等球以面椭根积球据的体不投为同影不的结可投果展影。曲方面式。，地可图以为得平到面等，角符度合，视等觉距心离理或。者
ArcGIS坐标系统与投影变换
大纲
• 地理坐标系 • 投影坐标系 • ArcGIS坐标系统转换 • 常见问题
坐标系统重要性
• 坐标系统是GIS系统的基础 • 了解坐标系统，才能做到精确定位。精确定位地理要
素对于制图和 GIS分析来说都至关重要。 • 了解坐标系统，才能实现不同源和不同坐标系中的数
坐标系变换
• ArcGIS中坐标系变换：
– –
针针对对栅矢格量
不同椭球体坐标变换原理
• 常用变换方式
三参数通（过x偏一移个，已y知偏坐移标，点z偏推移算）
wenku.baidu.com
七参数
适用30km范围内的数据
x通偏过移三，个y偏已移知，坐z标偏点移推，算x旋（转布，尔y莎旋模转型，）z旋转，比例因子
严密的转换过程，结果精确
• 北京54、西安80投影、CGCS2000坐标系的投影方式
- 投影后角度不变
- 中央子午线是直线，投影后不变形
- 离中央子午线越远变形越大
• 为带控投制影投：影后的长度变形，采用分带投影的方法。常用分
-
36度度带带：：大1：于2等.5万于至1：1：1万50，万
Ln是中央经线，N是带号
Causs Kruger(高斯克吕格投影)
线性单位 – Linear Unit: Meter (1.0) – Meter (1.000000)
阿尔伯斯投影（Albers）
• 正轴等积割圆锥投影
-适合于东西方向分布的区域进行投影
在Alb处e理rs等显面示积40割0万圆、锥1投00影万。全国数据时为了保持等面积特性，经常采用
地图投影的选择
• 世意界伪地圆图柱的投投影影等：。保证全球整体变形不大，多圆锥投影，任 • 半南球北地半图球的有投正影轴：等东面西积半（球等有角横、轴等等距积离（）等方角位）投方影位。投影； • 各外投大，影洲亚）地洲、图和南的北美投美洲影（（：彭桑各纳逊洲投投都影影选））用、。了欧斜洲轴和等大面洋积洲方（位正投轴影等，圆此锥 • 我多国）各，种分地省图区投地影图：（全高国斯地投图影（）各种投影，Lambert投影居
− 中央经线为东经105度 − 两条标准纬线分别为北纬34度和47度
ArcGIS中投影坐标系的定义
• ArcGIS中坐标系定义由基准面、投影两部分参数组成
名称（Name） 对应地理坐标系（ ） – “Asia_Lambert_Conformal_Conic”
GCS
地图投影 （ ） – “GCS_WGS_1984”, Projection
• 定义数据的坐标系很重要！
• 正确的坐标系有利于整个项目
– 测量单位不知道 – 地图比例尺未知 – 数据入库有问题…
必须清楚数据对应的正确的空间参考！
2、动态投影
Project on the fly
正轴（等A面lb积ers割投圆影锥）投影 正正（轴轴（L等等aA面ml角bb积e割ers割rt投圆投圆影锥影锥）投）投影影
正（轴Me等rc角at圆or柱投投影影） 正（轴L等am角b割ert圆投锥影投）影
高斯（一6克°分吕带格）投影
高斯（一3克°分吕带格）投影
高斯（一6克°分吕带格）投影 城市平面局标域的投高影斯或投城影市局部坐
主要技术参数 投影中心：
j=27°30′λ=+105°
或j=30°30′λ=+105° 或j=35°00′λ=+105° 标准纬，线： j1=25°00′ j2=47°00′ 各省（各区自）标图准分纬别线采用
按标国准际纬统线一：4j2j°1＝×＝6j°nj分s++3幅355，′ ′ 投影带号中（央N经）线：：13～23
合并延伸到大陆内部的封闭曲面 P
二. 参考椭球面
P′
采用与地球大小和形状接近并确定
了和大地原点关系的旋转椭球体称之
为参考椭球体。它是一个可用数学模
型描叙的几何体。
参考椭球面 面准水地大
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我们国家常用地理坐标系
坐标系 椭球体
坐标原点
1标9系54北京坐 克球拉体索(19夫5斯4年基)椭 椭球体中心
1标9系80西安坐 采球协用(会国1推际9荐7大5的国地际测椭量 椭球体中心 IAG75)
据图层正确转换、叠加。 • 了解坐标系统，才能因地制宜，根据范围、面积、需
求选择适合的坐标系统进行数据采集。
地理坐标系
地球的形状
地球像一个倒放着的大鸭梨，两极略扁，中间略大的不规则球体。 珠穆朗玛峰与太平洋的马里亚纳海沟之间高差近20km
测量基准面
一. 大地水准面
假想一个与静止的平均海水面重 地球表面