GIS学习笔记—有关坐标的一切

内容非原创,来自各种学习资料,ARCGIS知乎问答社区、ARCGIS官网等等。

坐标是GIS数据的骨骼框架,所有数据都要在统一的坐标体系啊啊。

很重要啊!很重要啊!很重要啊!

ArcGIS自带了多种坐标系统,在Coordinate Systems目录下可以看到三个文件夹,分别是

Geographic   Coordinate Systems——地理坐标系(GCS)

Projected       Coordinate Systems——投影坐标系(PCS)

Vertical            Coordinate Systems——垂直坐标系(VCS)

地理坐标系  Geographic   Coordinate Systems

典型的如Geographic Coordinate SystemsWorld目录下的WGS 1984.prjWGS 1984 - 简书

里面所定义的坐标参数: 

GEOGCS["GCS_WGS_1984",

DATUM["D_WGS_1984",

SPHEROID["WGS_1984",6378137,298.257223563]],

PRIMEM["Greenwich",0],

UNIT["Degree",0.017453292519943295]] 

里面描述了地理坐标系的名称、大地基准面、椭球体、起始坐标参考点、单位等。 

投影坐标系 Projected Coordinate Systems 

我国大部分地图所采用的北京54西安80坐标系,它们均使用高斯-克吕格投影,前者使用克拉索夫斯基椭球体,后者使用国际大地测量协会推荐的IAG 75地球椭球体。北京54坐标系和西安80坐标系 - 简书

高斯-克吕格投影的基本知识:我国大中比例尺地图均采用高斯-克吕格投影,

其通常是按6度和3度分带投影

1:2.5万-1:50万比例尺地形图采用经差6度分带,

1:1万比例尺的地形图采用经差3度分带。

具体分带法是:

6度分带从本初子午线开始,按经差6度为一个投影带自西向东划分,全球共分60个投影带,带号分别为1-60;

3度投影带是从东经1度30秒经线开始,按经差3度为一个投影带自西向东划分,全球共分120个投影带。

为了便于地形图的测量作业,在高斯-克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统,具体方法是,规定中央经线为X轴,赤道为Y轴,中央经线与赤道交点为坐标原点,x值在北半球为正,南半球为负,y值在中央经线以东为正,中央经线以西为负。由于我国疆域均在北半球,x值均为正值,为了避免y值出现负值,规定各投影带的坐标纵轴均西移500km,中央经线上原横坐标值由0变为500km。为了方便带间点位的区分,可以在每个点位横坐标y值的百千米位数前加上所在带号,如20带内A点的坐标可以表示为YA=20 745 921.8m。 

在Coordinate SystemsProjected Coordinate SystemsGauss KrugerBeijing 1954目录中,我们可以看到四种不同的命名方式: 

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 

对它们的说明分别如下: 

三度分带法的北京54坐标系,中央经线在东75度的分带坐标,横坐标前不加带号 

三度分带法的北京54坐标系,中央经线在东75度的分带坐标,横坐标前加带号 

六度分带法的北京54坐标系,分带号为13,横坐标前加带号 

六度分带法的北京54坐标系,分带号为13,横坐标前不加带号 

在Coordinate SystemsProjected Coordinate SystemsGauss KrugerXian 1980目录中,文件命名方式又有所变化: 

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前两个坐标相同,但没有出现“带号+N”这种形式。

垂直坐标系 Vertical Coordinate Systems 

Vertical Coordinate Systems定义了测量海拔或深度值的原点,

需要注意的是,大家经常希望能够通过坐标转换,将北京54或西安80中的地理坐标系转换到GS84,实际上这样做是不准确的,北京54或西安80的投影坐标可以通过计算转换到其对应的地理坐标系,但由于我国北京54和西安80中的地理坐标系到WGS84的转换参数没有公开,因此无法完成其到WGS84坐标的精准计算。其他公开了转换参数的坐标系都可以在ArcToolbox中完成转换。 

ArcGIS中的地理坐标系转换方法

动态投影:

两份数据有不同的坐标系,想叠加在一起显示,作图或显示精度要求不高。这种情况使用 ArcMap 的动态投影即可,ArcMap 的内部动投影机制会解决地理坐标系变换的问题。数据在显示的过程中,会实时的被转换,但不改变数据本身。

在打开新的文件的时候,根据需要导入的数据,定义图层坐标系。之后加载的数据会自动更改坐标系。

如果我们需要进行地理坐标系转换,我们知道 ArcGIS Desktop 中提供了投影( Project)工具

不涉及到地理坐标系变换的坐标变换,例如:从 GCS_Xian_1980 进行投影变换,转换为 Xian_1980_3_Degree_GK_CM_120E 投影坐标系。整过转换中,仅使用了高斯克吕格投影变换,没有涉及到地理坐标变换。

涉及到地理坐标系变换的坐标变换,并且ArcGIS 已知二者之间的变换方法,这个参数是必须的,在已知列表中做选择或者自定义。(自定义见:情景3)

例如:从 GCS_Beijing_1954,转换为 GCS_WGS_1984坐标系。转换过程中涉及到地理坐标系变换,也就是进行了椭球体变换。

ArcGIS 中提供了6种已知转换方法,可以根据适用范围选择之。其中如何选择,此文不做介绍,请查看我的另一篇博客:

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