地图投影与坐标系变换

高斯克吕格投影
通过分带控制变形
• 6°分带
-
用于1：2.5万 ~1：50万比例尺地图 起始于格林威治，我国范围可分成11个6度带60个投影带
•
3°分带
-
用于大于1：1万比例尺地图 始于东经1°30′，我国范围可分成22个三度带
•
坐标系原点为每个投影带的中央经线与赤道交点
高斯克吕格投影
通过分带控制变形 横坐标可能出现负值？
-
默认是两点间最短距离；ArcGIS10中可以选择等角航线/大 椭圆测量类型 - 基于数据的椭球体信息 - 粗略的测量结果
• 等距投影得到精确结果
缓冲区创建
• 生成的缓冲区垂直方向直径与水平方向直径不等？ • 数据为地理坐标系，建立的缓冲区半径为线性单位 • 缓冲区的节点至数据的距离为大地测量学粗略计算结果
• 转换结果粗略
• 误差几十米~几百米 • 精确的动态投影？ • Transformation选择带有
准确参数的转换方式
跨带问题
• 数据跨越了好几个投影带，如何处理？ • 显示 • 动态投影至地理坐标系
——Beijing54/Xian80
• 分析
• 按照需求重新投影
-
1：100万比例尺 —— lambert投影 - 省级范围 —— lambert或者Albers投影
赤道 -----位于两极点中间的纬 线
•
本初子午线-----零经度线
•
经纬网的原点 (0,0) 定义在赤道 和本初子午线的交点处。
投影坐标系
为什么要使用投影坐标系？
• 经纬度无法精确测量距离或面积，也不
Y 一般数据值
XY+ X+ Y+
能做缓冲区分析等。
• 投影坐标系在二维平面中进行定义。 • 根据不同的投影方式，可以得到等角度，
Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj Beijing 1954 3 Degree GK Zone 25.prj Beijing 1954 GK Zone 13.prj Beijing 1954 GK Zone 13N.prj 北京54坐标下，3度分带，中央子午线东经75度投影， 横坐标前不加带号 北京54坐标下，3度分带，第25分度带（既中央子午线 为75E<东京75度>），横坐标前加带号 北京54坐标下，6度分带，第13带,横坐标前加带号 北京54坐标下，6度分带，第13带，N表示不带带号
ArcGIS中的投影坐标系
Xian 1980 3 Degree GK CM 75E.prj
Xian 1980 3 Degree GK Zone 25.prj
Xian 1980 GK CM 75E.prj Xian 1980 GK Zone 13.prj
西安80坐标文件的命名方式、含义和北京54前两个坐
WGS84地理坐标——西安80地理坐标
WGS84地理坐标——北京54地理坐标
坐标系变换
不同椭球体坐标转换原理：
X平移 Y平移 Z 平移 X旋转 Y旋转 Z旋转 尺度因子
不同椭球体坐标系变换原理
• 常用变换方式 • 三参数 • x偏移，y偏移，z偏移 • 通过一个已知坐标点推算 • 适用30km范围内的数据 • 七参数 • x偏移，y偏移，z偏移，x旋转，y旋转，z旋转，比例因子 • 通过三个已知坐标点推算（布尔莎模型）
•
坐标系原点为每个投影带的中央经线与赤道交点 • 向西偏移（False Easting）500km • 东西方向坐标值前加上所在带号
如何区分不同的投影带？
UTM投影
• WGS84的投影坐标
- 投影后角度不变
- 中央子午线是直线，投影后变形为0.9996 - 保证了离中央经线约330Km处两条不失真的标准经线
• 圆形的缓冲区效果
• 选择与数据坐标系相符的测量单位 • 精确的缓冲区范围
• 进行相应的坐标系变换
谢 谢！
XYX+ Y-
X
等距离或者等面积的投影结果/地图
• 形状，面积，以及距离也可能随之变形
地图投影
• 如果需要将半个篮球压平，要求不改变形状或是创建出不连
续的区域，能否实现？
产生变形。
• 所有地图投影会在某些方面（例如距离、面积、形状或方向）
• 主要投影类型：圆锥投影、圆柱投影和平面投影
高斯克吕格投影
（Projected Coordinate System）
地理坐标系
• 地理坐标系
(GCS) 使用三维 球面来定义地球上的位置。 球表面上某点的测量角。通常 以度或百分度为单位来测量该 角度。
• 经度和纬度是从地(参)心到地
地心坐标系
参心坐标系
地理坐标系
•
纬线 -----水平线/东西线
•
•
经线 -----垂直线/南北线
- 离中央子午线越远变形越大
UTM投影
高斯投影
UTM投影
• WGS84的投影坐标
高斯投影和UTM投影转换
高斯投影与UTM投影的近似转换
注：该点（32，121）位于高斯投影的第21带，所以高斯 投影中的21310996.8中的21为带号，必须去掉。
ArcGIS中坐标系统文件
ArcGIS中的投影坐标系
WGS84椭球体 （1984年） 和我们国家地形 逼近的椭球 椭球体地心
6378140
6356755.28 82
WGS1984
6378137
6356752.31 42 6356752.31 414
CGCS2000
椭球体地心
6378137
坐标系统
• 地理坐标系（Geographic • 投影坐标系
Coordinate System）
(Project on the fly) • 用于同时显示不同坐标系下 的数据 • 不改变数据本身的prj信息， 也不改变坐标值
动态投影
• 数据框坐标系
• 更改数据框的坐标系，所有
具有坐标系的图层都将被动 态投影
保存动态投影结果？
动态投影
Project on the fly
• 动态投影时不考虑转换参数
有了O，a,b就有了坐标系！
坐标系统
常见坐标系统
坐标系 1954北京 坐标系 椭球体 克拉索夫斯基椭 球体(1954年) 坐标原点 椭球体中心 椭球体长半轴 6378245 椭球体短半轴 6356863.0
1980西安 坐标系
采用1975国际 椭球体中心 椭球(国际大地测 量协会推荐的 IAG75)
标相同，但没有出现“带号+N”这种形式。
坐标系变换
坐标系变换
相同椭球体： 即投影变换(很简单！) 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
坐标系变换
不同椭球体: （相对复杂） 实质： 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
多用于我国大于1：50万的地图
• 北京54和西安80投影坐标
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
Ln = 6N - 3 为控制投影后的长度变形，采用分带投影的方法。常
用3度带(大于1:1万)或6度(1:2.5万至1:50万)带分带。
Ln = 3N
• 严密的转换过程，结果精确
不同椭球体坐标系变换步骤
1、通过一定的渠道获得需要转换的两个坐标的至 少已知点。（一般到测绘局购买）
2、根据已知点求得(三)七参数或。（Coord软件）
3、用ArcGIS定义转换坐标！
常见问题
警告: 坐标系不一致…
• 向已有数据的ArcMap中添加数据，提示警告：
警告: 坐标系不一致…
量测面积
• 计算数据的面积时，结果为什么是0？
• 不能再地理坐标系下进计算面积 • 允许较大误差
-
将Data Frame设置为投影坐标系，通过动态投影的方式 将数据投影至相应的投影坐标系
• 精确计算
Baidu Nhomakorabea 测量距离
• 使用Measure工具得到地理坐标系下两点间精确的距离？ • 通过大地测量学的方式得到
地理坐标转换和投影
【Esri中国西安办事处】严瑞
概要
• 基本概念
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地理坐标系和投影坐标系
• 坐标系变换
常见坐标系 - 坐标系变换
-
• 常见问题讨论
为什么要了解坐标系？
•
GIS系统不同于普通Mis系统 的最大区别就是：空间位置。
通过叠加不同的源和坐标系 中的数据图层，执行各种可 视化及分析操作。 精确定位地理要素对于制图 和 GIS分析来说都至关重要。 没有坐标系：
-
•
• •
测量单位不知道 地图比例尺未知 数据入库有问题…
源数据的坐标系未知
• 向数据供应方索取 • 查找现有的头文件，Metadata • 相同区域,已知坐标系的数据
坐标系统 Coordinate System
坐标系统
用于定义要素实际位置的坐标框架！
坐标系统
地球 椭球体
坐标原点：O 长半轴：a 短半轴：b 扁率：f