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企業(yè)動態(tài)ARCGIS坐標(biāo)系
ARCGIS坐標(biāo)系
坐標(biāo)是GIS數(shù)據(jù)的骨骼框架，能夠?qū)⑽覀兊臄?shù)據(jù)定位到相應(yīng)的位置，為地圖中的每一點(diǎn)提供準(zhǔn)確的坐標(biāo)。
ArcGIS自帶了多種坐標(biāo)系統(tǒng)，在${ArcGISHome}Coordinate Systems目錄下可以看到三個文件夾，分別是Geographic Coordinate Systems、Projected Coordinate Systems、VerticalCoordinate Systems，中文翻譯為地理坐標(biāo)系、投影坐標(biāo)系、垂直坐標(biāo)系。
關(guān)于地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系的區(qū)別，網(wǎng)絡(luò)上有相關(guān)的文章介紹－－地理坐標(biāo)系與投影坐標(biāo)系的區(qū)別，簡而言之，投影坐標(biāo)系＝地理坐標(biāo)系＋投影過程。
1Geographic Coordinate Systems
在GeographicCoordinate Systems目錄中，我們可以看到已定義的許多坐標(biāo)系信息，典型的如GeographicCoordinate SystemsWorld目錄下的WGS1984.prj，里面所定義的坐標(biāo)參數(shù)：
GEOGCS["GCS_WGS_1984",DATUM["D_WGS_1984",SPHEROID["WGS_1984",6378137,298.257223563]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT["Degree",0.017453292519943295]]
里面描述了地理坐標(biāo)系的名稱、大地基準(zhǔn)面、橢球體、起始坐標(biāo)參考點(diǎn)、單位等。
2Projected Coordinate Systems
在ProjectedCoordinate Systems目錄中同樣存在許多已定義的投影坐標(biāo)系，我國大部分地圖所采用的北京54和西安80坐標(biāo)系的投影文件就在其中，它們均使用高斯-克呂格投影，前者使用克拉索夫斯基橢球體，后者使用國際大地測量協(xié)會推薦的IAG75地球橢球體。如Beijing1954 3 Degree GK CM 75E.prj定義的坐標(biāo)參數(shù)：
PROJCS["Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_75E",GEOGCS["GCS_Beijing_1954",DATUM["D_Beijing_1954",SPHEROID["Krasovsky_1940",6378245.0,298.3]],PRIMEM
["Greenwich",0.0],UNIT["Degree",0.0174532925199433]],PROJECTION["Gauss_Kruger"],PARAMETER["False_Easting",500000.0],PARAMETER
["False_Northing",0.0],PARAMETER["Central_Meridian",75.0],PARAMETER["Scale_Factor",1.0],PARAMETER["Latitude_Of_Origin",0.0],UNIT["Meter",1.0]]
可以看出，參數(shù)里除了包含地理坐標(biāo)系的定義外，還有投影方式的信息。
北京54和西安80是我們使用最多的坐標(biāo)系，在ArcGIS文件中，對于這兩種坐標(biāo)系統(tǒng)的命名有一些不同，簡單看去很容易讓人產(chǎn)生迷惑。在此之前，先簡單介紹高斯-克呂格投影的基本知識，了解就直接跳過，我國大中比例尺地圖均采用高斯-克呂格投影，其通常是按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(jīng)差6度分帶，1:1萬比例尺的地形圖采用經(jīng)差3度分帶。具體分帶法是：6度分帶從本初子午線開始，按經(jīng)差6度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分60個投影帶，帶號分別為1－60；3度投影帶是從東經(jīng)1度30秒經(jīng)線開始，按經(jīng)差3度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分120個投影帶。為了便于地形圖的測量作業(yè)，在高斯-克呂格投影帶內(nèi)布置了平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)，具體方法是，規(guī)定中央經(jīng)線為X軸，赤道為Y軸，中央經(jīng)線與赤道交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x值在北半球為正，南半球為負(fù)，y值在中央經(jīng)線以東為正，中央經(jīng)線以西為負(fù)。由于我國疆域均在北半球，x值均為正值，為了避免y值出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定各投影帶的坐標(biāo)縱軸均西移500km，中央經(jīng)線上原橫坐標(biāo)值由0變?yōu)?/span>500km。為了方便帶間點(diǎn)位的區(qū)分，可以在每個點(diǎn)位橫坐標(biāo)y值的百千米位數(shù)前加上所在帶號，如20帶內(nèi)A點(diǎn)的坐標(biāo)可以表示為YA=20745 921.8m。
在CoordinateSystemsProjected Coordinate SystemsGauss KrugerBeijing 1954目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式：
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
對它們的說明分別如下：
三度分帶法的北京54坐標(biāo)系，中央經(jīng)線在東75度的分帶坐標(biāo)，橫坐標(biāo)前不加帶號
三度分帶法的北京54坐標(biāo)系，中央經(jīng)線在東75度的分帶坐標(biāo)，橫坐標(biāo)前加帶號
六度分帶法的北京54坐標(biāo)系，分帶號為13，橫坐標(biāo)前加帶號
六度分帶法的北京54坐標(biāo)系，分帶號為13，橫坐標(biāo)前不加帶號
在CoordinateSystemsProjected Coordinate SystemsGauss KrugerXian 1980目錄中，文件命名方式又有所變化：
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坐標(biāo)文件的命名方式、含義和北京54前兩個坐標(biāo)相同，但沒有出現(xiàn)“帶號+N”這種形式，為什么沒有采用統(tǒng)一的命名方式？讓人看了有些費(fèi)解。
3Vertical Coordinate Systems
Vertical Coordinate Systems定義了測量海拔或深度值的原點(diǎn)，具體的定義，英文描述的更為準(zhǔn)確：
A vertical coordinate system defines the origin forheight or depth values. Like a horizontal coordinate system, most of theinformation in a vertical coordinate system is not needed unless you want todisplay or combine a dataset with other data that uses a different verticalcoordinate system.
Perhaps the most important part of a verticalcoordinate system is its unit of measure. The unit of measure is always linear(e.g., international feet or meters). Another important part is whether the zvalues represent heights (elevations) or depths. For each type, the z-axisdirection is positive "up" or "down", respectively.
One z value is shown for the height-based mean sealevel system. Any point that falls below the mean sea level line but isreferenced to it will have a negative z value. The mean low water system hastwo z values associated with it. Because the mean low water system isdepth-based, the z values are positive. Any point that falls above the mean lowwater line but is referenced to it will have a negative z value.
需要注意的是，大家經(jīng)常希望能夠通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將北京54或西安80中的地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到WGS84，實(shí)際上這樣做是不準(zhǔn)確的，北京54或西安80的投影坐標(biāo)可以通過計算轉(zhuǎn)換到其對應(yīng)的地理坐標(biāo)系，但由于我國北京54和西安80中的地理坐標(biāo)系到WGS84的轉(zhuǎn)換參數(shù)沒有公開，因此無法完成其到WGS84坐標(biāo)的精準(zhǔn)計算。其他公開了轉(zhuǎn)換參數(shù)的坐標(biāo)系都可以在ArcToolbox中完成轉(zhuǎn)換。
地理坐標(biāo)：為球面坐標(biāo)。參考平面地是橢球面。坐標(biāo)單位:經(jīng)緯度
大地坐標(biāo)：為平面坐標(biāo)。參考平面地是水平面 坐標(biāo)單位：米、千米等。
地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)的過程可理解為投影。 （投影：將不規(guī)則的地球曲面轉(zhuǎn)換為平面）
在ArcGIS中預(yù)定義了兩套坐標(biāo)系：地理坐標(biāo)系（Geographiccoordinate system）投影坐標(biāo)系（Projectedcoordinate system），
1、首先理解地理坐標(biāo)系（Geographiccoordinate system），Geographiccoordinate system直譯為
地理坐標(biāo)系統(tǒng)，是以經(jīng)緯度為地圖的存儲單位的。很明顯，Geographiccoordinate syst
em是球面坐標(biāo)系統(tǒng)。我們要將地球上的數(shù)字化信息存放到球面坐標(biāo)系統(tǒng)上，如何進(jìn)行操作
呢？地球是一個不規(guī)則的橢球，如何將數(shù)據(jù)信息以科學(xué)的方法存放到橢球上？這必然要求
我們找到這樣的一個橢球體。這樣的橢球體具有特點(diǎn)：可以量化計算的。具有長半軸，短
半軸，偏心率。以下幾行便是Krasovsky_1940橢球及其相應(yīng)參數(shù)。
Spheroid: Krasovsky_1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000
Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000
Inverse Flattening（扁率）:298.300000000000010000
然而有了這個橢球體以后還不夠，還需要一個大地基準(zhǔn)面將這個橢球定位。在坐標(biāo)系統(tǒng)描
述中，可以看到有這么一行：
Datum: D_Beijing_1954
表示，大地基準(zhǔn)面是D_Beijing_1954。
--------------------------------------------------------------------------------
有了Spheroid和Datum兩個基本條件，地理坐標(biāo)系統(tǒng)便可以使用。
完整參數(shù)：
Alias:
Abbreviation:
Remarks:
Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)
Prime Meridian（起始經(jīng)度）:Greenwich (0.000000000000000000)
Datum（大地基準(zhǔn)面）:D_Beijing_1954
Spheroid（參考橢球體）:Krasovsky_1940
Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000
Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000