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          1. 云南超圖地理信息有限公司

            “2000坐標”成了標配,你還不懂坐標系定義和轉換?(含西安80/WGS84轉2000實操)

            發布時間:2020-06-24 09:36:34  |  閱讀次數:493  |  文章來源:原創

            “2000坐標”成了標配,你還不懂坐標系定義和轉換?(含西安80/WGS84轉2000實操)

            國土空間規劃明確要求“統一采用2000國家大地坐系”“1985年國家高程基準”作為空間定位基礎,可是很多時候我們拿到的數據坐標并不是“2000國家大地坐標系”,需要進行坐標轉換,這可就犯了難?


            其實不只是國土空間規劃,其他需要應用ArcGIS的行業同理——


            坐標系統是GIS數據重要的數學基礎,用于表示地理要素、圖像和觀測結果的參照系統,坐標系統的定義能夠保證地理數據在軟件中正確的顯示其位置、方向和距離,缺少坐標系統的GIS數據是不完善的。


            本課,我們來學習下ArcGIS中坐標定義與轉換的相關知識。

            Part 1


            ArcGIS中的坐標系統


            ArcGIS中預定義了兩套坐標系統,地理坐標系(Geographic coordinate system)和投影坐標系(Projectedcoordinate system)。





             地理坐標系

            • 地理坐標系 (GCS) 使用三維球面來定義地球上的位置。
            • GCS中的重要參數包括角度測量單位、本初子午線和基準面(基于旋轉橢球體)。
            • 地理坐標系統中用經緯度來確定球面上的點位,經度和緯度是從地心到地球表面上某點的測量角。
            • 球面系統中的水平線是等緯度線或緯線,垂直線是等經度線或經線。
            • 這些線包絡著地球,構成了一個稱為經緯網的格網化網絡。

            那么問題來了,經緯度是啥呢?


            • GCS中經度和緯度值以十進制度為單位或以度、分和秒 (DMS) 為單位進行測量。
            • 緯度值相對于赤道進行測量,其范圍是 -90°(南極點)到  90°(北極點)。
            • 經度值相對于本初子午線進行測量。其范圍是 -180°(向西行進時)到180°(向東行進時)。

            常用的坐標系都有哪些?

            ArcGIS中,中國常用的坐標系統為
            • GCS_Beijing_1954(Krasovsky_1940)

            • GCS_Xian_1980(IAG_75)

            • GCS_WGS_1984(WGS_1984)

            • GCS_CN_2000(CN_2000)




            投影坐標系


            投影坐標系是個啥?


            • 將球面坐標轉化為平面坐標的過程稱為投影。

            • 投影坐標系的實質是平面坐標系統,地圖單位通常為米。

            • 投影坐標系在二維平面中進行定義。

            • 與地理坐標系不同,在二維空間范圍內,投影坐標系的長度、角度和面積恒定。投影坐標系始終基于地理坐標系,即:

            “投影坐標系=地理坐標系 投影算法函數“。

            我國的投影坐標系——  

            我們國家的投影坐標系主要采用高斯-克呂格投影,分為6度和3度分帶投影,1:2.5萬-1:50萬比例尺地形圖采用經差6度分帶,1:1萬比例尺的地形圖采用經差3度分帶。

            具體分帶法是:

            ArcGIS中的投影坐標系——

            在CoordinateSystems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目錄中,我們可以看到四種不同的命名方式:



            • Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK CM 117E
              北京54(西安1980) 3度帶無帶號
            • Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK Zone 25
              北京54 (西安1980) 3度帶有帶號
            • Beijing 1954 (Xian 1980) GK Zone 13
              北京54 (西安1980) 6度帶有帶號
            • Beijing 1954 GK Zone 13N / Xian 1980 GK CM 75E
              北京54 (西安1980) 6度帶無帶號
             
            注釋:GK 是高斯克呂格,CM 是CentralMeridian 中央子午線,Zone是分帶號,N是表示不顯示帶號。

            Part 2


            ArcGIS定義坐標系


            ArcGIS中所有地理數據集均需要用于顯示、測量和轉換地理數據的坐標系,該坐標系在 ArcGIS 中使用。如果某一數據集的坐標系未知或不正確,可以使用定義坐標系統的工具來指定正確的坐標系,使用此工具前,必須已獲知該數據集的正確坐標系。


            該工具為包含未定義或未知坐標系的要素類或數據集定義坐標系,位于ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations—Define Projections



            Input Dataset:要定義投影的數據集或要素類

            CoordinateSystem:為數據集定義的坐標系統

            Part 3


            ArcGIS投影轉換


            在數據的操作中,我們經常需要將不同坐標系統的數據轉換到統一坐標系下,方便對數據進行處理與分析,軟件中坐標系轉換常用以下兩種方式:


            1   

             采用已定義參數進行投影轉換

            ArcGIS軟件中已經定義了坐標轉換參數時,可直接調用坐標系轉換工具,直接選擇轉換參數即可。工具位于ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations——Feature—Project(柵格數據投影轉換工具 Raster—Project raster),在工具界面中輸入以下參數:


            • Inputdataset:要投影的要素類、要素圖層或要素數據集

            • OutputDataset:已在輸出坐標系參數中指定坐標系的新要素數據集或要素類。

            • out_coor_system:已知要素類將轉換到的新坐標系


            GeographicTransformation:列表中為轉換參數,以GCS_Beijing_1954轉為GCS_WGS_1984為例,各轉換參數含義如下:


            • Beijing_1954_To_WGS_1984_1 15918 鄂爾多斯盆地

            • Beijing_1954_To_WGS_1984_2 15919 黃海海域

            • Beijing_1954_To_WGS_1984_3 15920 南海海域-珠江口

            • Beijing_1954_To_WGS_1984_4 15921 塔里木盆地

            • Beijing_1954_To_WGS_1984_5 15935 北部灣

            • Beijing_1954_To_WGS_1984_6  15936鄂爾多斯盆地



            該方法轉換后會有不同程度的偏差,需要進行地理配準或空間校正。


             
             三參數或七參數轉換


            當ArcGIS軟件中不能自動實現投影間直接轉換時,需要自定義七參數或三參數實現投影轉換,(首先你要獲得參數)以七參數為例,轉換方法如下:


            • 自定義七參數地理轉換


            在ArcToolbox中選擇Create CustomGeographic Transformation工具,在彈出的窗口中,輸入一個轉換的名字,如wgs84ToBJ54。在定義地理轉換方法下面,在Method中選擇合適的轉換方法如 COORDINATE_FRAME,然后輸入七參數,即平移參數、旋轉角度和比例因子,如圖所示:




            • 投影轉換


            打開工具箱下的Data management tools—Projections and Transformations>Feature>Project,在彈出的窗口中輸入要轉換的數據以及Output Coordinate System,然后輸入第一步自定義的地理坐標系如wgs84ToBJ54,開始投影變換,如圖所示完成投影轉換:



            Part 4

            西安80/WGS84轉2000


            一.矢量數據坐標系轉換


            工具:【工具箱---數據管理工具--投影和變換----投影/批量投影】


            原理:將西安80坐標系的數據 坐標系投影為西安80地理坐標系,然后再次操作投影為地理2000坐標系,最后重新認定2000投影坐標系


            步驟:


            1.將原始80坐標系的矢量數據投影為80地理坐標系,等待投影成功



            2.定義剛剛生成的80地理坐標系的數據的坐標系為地理坐標系2000,保存



            3.將定義為2000坐標系的影像重新投影



            4.完成,結果



            批量投影操作和單個投影一致,處理多個數據可以使用批量投影


            二.影像數據坐標系轉換(WGS84轉2000)


            工具:【工具箱---數據管理工具--投影和變換----柵格---投影柵格】


            原理:將wgs84坐標系的數據 坐標系投影為wgs84地理坐標系,然后再次操作投影為地理2000坐標系,最后重新認定2000投影坐標系


            步驟:


            1.將原始84坐標系的影像數據投影為84地理坐標系,等待投影成功



            2.定義剛剛生成的84地理坐標系的影像的坐標系為地理坐標系2000,保存




            3.將定義為2000坐標系的影像重新投影



            4.完成,查看最終結果



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