arcgis数据框要素坐标系设置ppt课件.ppt

ArcGisArcGis数据框、要素数据框、要素坐坐标系系设置置1.目目录2.ArcGis2.ArcGis2.ArcGis2.ArcGis坐坐坐坐标标系系系系说说明明明明3.3.3.3.数据框坐数据框坐数据框坐数据框坐标标系系系系设设置置置置231.1.1.1.坐坐坐坐标标系系系系统统概念概念概念概念14.4.4.4.要素坐要素坐要素坐要素坐标标系系系系设设置置置置421.1.什么是坐什么是坐标系？系？为了了说明明质点的位置、运点的位置、运动的快慢、方向等，必的快慢、方向等，必须选取其坐取其坐标系在参照系中，系在参照系中，为确定空确定空间一点的位置，按一点的位置，按规定方法定方法选取的有次取的有次序的一序的一组数据，数据，这就叫做就叫做““坐坐标””在某一问题中中规定坐定坐标的方法，的方法，就是就是该问题所用的坐所用的坐标系坐坐标系由原点和坐系由原点和坐标轴组成坐标系种系种类很多，我很多，我们大家在大家在数学中数学中想想必都学必都学过笛卡笛卡尔坐坐标系、极坐系、极坐标系、球面坐系、球面坐标系和柱面坐系和柱面坐标系在地学地学领域域，用到最多的是平面坐，用到最多的是平面坐标系、空系、空间直角坐直角坐标系（前两者属于笛卡系（前两者属于笛卡尔坐坐标系）和球面坐系）和球面坐标系。

比如系比如说一个点坐一个点坐标是（是（1945721319457213，，45678124567812）平面直）平面直角坐角坐标系，（系，（-2850017.472-2850017.472，，4690744.5234690744.523，，3237959.9733237959.973）就是指空）就是指空间直直角坐角坐标，而我，而我们经常看到的常看到的Google EarthGoogle Earth上的点的坐上的点的坐标（（37°20′17″N37°20′17″N，，112°33′20″E112°33′20″E）就是指球面坐）就是指球面坐标  3地球的形状地球的形状Ø 地球的大地水准面Ø 地球看做球形Ø 地球看做椭球4地球地球为椭球球大地水准面大地水准面全球一致的全球一致的总椭球球参考参考椭球球5v地心坐地心坐标系系－－坐坐标原点位于地球原点位于地球质心心1.11.11.11.1地心坐地心坐地心坐地心坐标标系与参心坐系与参心坐系与参心坐系与参心坐标标系系系系v参心坐参心坐标系系－－坐坐标原点不位于地球原点不位于地球质心心v地心坐地心坐标系和参心坐系和参心坐标系的特点系的特点n地心坐地心坐标系适合于全球用途的系适合于全球用途的应用用n参心坐参心坐标系适合于局部用途的系适合于局部用途的应用用o有利于使局部大地水准面与参考有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更好球面符合更好o保持国家坐保持国家坐标系的系的稳定定o有利于坐有利于坐标系的保密系的保密定定义地球形状地球形状6参心坐参心坐标系系Ø原点与原点与轴指向由指向由给定点定定点定义Ø基于国家或局部参考基于国家或局部参考椭球球Ø在国家内部在国家内部进行平差行平差Ø参考系参考系为水平坐水平坐标系系Local ellipsoidGeoidLocal area ofinterestEastingEastingNorthingNorthing7Ø原点原点§地球地球质量中心量中心ØZ-轴§地球平均旋地球平均旋转轴ØX-轴§平均格林尼治子午面平均格林尼治子午面, 垂直于垂直于Z轴P (X, Y, Z)格林尼治格林尼治平均旋平均旋转轴平均赤道面平均赤道面O平均格林尼治子午面平均格林尼治子午面地心坐地心坐地心坐地心坐标标系系系系全球全球椭球球大地水准面大地水准面81.21.21.21.2常用坐常用坐常用坐常用坐标标系系系系*1954年北京坐年北京坐标系系*1980西安坐西安坐标系系*新新1954北京坐北京坐标系系*2000国家大地坐国家大地坐标系系我国大地基准我国大地基准参心坐参心坐标系系地心坐地心坐标系系9存在的存在的问题：：（（1 1））椭球参数有球参数有较大大误差。

差 （（2 2）参考）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西球面与我国大地水准面存在着自西 向向东明明显的系的系统性性倾斜3 3）几何大地）几何大地测量和物理大地量和物理大地测量量应用的参考面不用的参考面不统一 （（4 4）定向不明确定向不明确①①①①1954195419541954年北京坐年北京坐年北京坐年北京坐标标系（系（系（系（BJ54BJ54BJ54BJ54旧旧旧旧）））） 坐坐标原点：前原点：前苏联的普的普尔科沃 参考参考椭球：克拉索夫斯基球：克拉索夫斯基椭球 平差方法：分区分期局部平差平差方法：分区分期局部平差10坐坐标原点：原点：陕西省西省泾阳阳县永永乐镇参考参考椭球：球：19751975年国年国际椭球平差方法：天文大地网整体平差平差方法：天文大地网整体平差②②19801980年国家大地坐年国家大地坐标系（系（GDZ80GDZ80））特点特点：：（（1 1）采用）采用19751975年国年国际椭球2 2））椭球面同似大地水准面在我国境内最球面同似大地水准面在我国境内最为密合，密合，是多点定位是多点定位3 3）定向明确定向明确。

4 4）大地原点地）大地原点地处我国中部我国中部5 5）大地高程基准采用）大地高程基准采用19561956年黄海高程年黄海高程11 新新19541954年北京坐年北京坐标系（系（BJ54BJ54新）是由新）是由19801980国家大地坐国家大地坐标（（GDZ80GDZ80））转换得来的 坐坐标原点：原点：陕西省西省泾阳阳县永永乐镇 参考参考椭球：克拉索夫斯基球：克拉索夫斯基椭球 平差方法：天文大地网整体平差平差方法：天文大地网整体平差③③新新19541954年北京坐年北京坐标系（系（BJ54BJ54新）新） BJ54BJ54新的特点新的特点 ：：（（1 1）采用克拉索夫斯基）采用克拉索夫斯基椭球2 2）是）是综合合GDZ80GDZ80和和BJ54BJ54旧旧 建立起来的参心坐建立起来的参心坐标系3 3）采用多点定位但）采用多点定位但椭球面与大地水准面在球面与大地水准面在 我国境内不是最佳我国境内不是最佳拟合4 4）定向明确定向明确 （（5 5）大地原点与）大地原点与GDZ80GDZ80相同，但大地起算数据不同。

相同，但大地起算数据不同6 6）大地高程基准采用）大地高程基准采用19561956年黄海高程年黄海高程12（（7 7）与）与BJ54BJ54旧旧 相比，所采用的相比，所采用的椭球参数相同，球参数相同， 其定位相近，但定向不同其定位相近，但定向不同8 8））BJ54BJ54旧旧 与与BJ54BJ54新新 无全国无全国统一的一的转换参参 数，只能数，只能进行局部行局部转换13 WGS-84椭球及其有关常数：WGS-84采用的椭球是国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值，其四个基本参数④④WGS-84WGS-84坐坐标系系WGS-84的定义：原点在地球质心 Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极（CTP）方向 X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点 Y轴和Z、X轴构成右手坐标系. 它是一个地固坐标系 长半径半径：： a=6378137±2a=6378137±2（（m m）；）；地球引力常数：地球引力常数： GM=3986005×10GM=3986005×108 8m m3 3s s-2-2±0.6×10±0.6×108 8m m3 3s s-2-2；；正常化二正常化二阶带谐系数：系数：C20= -484.16685×10C20= -484.16685×106 6±1.3×10±1.3×10-9-9；； J2=108263×10J2=108263×10-8-8 地球自转角速度：ω=7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-1 14n国国务院批准，院批准，20082008年年7 7月月1 1日起正式日起正式实施施n地心坐地心坐标系，原点系，原点为包括海洋和大气的整个地球的包括海洋和大气的整个地球的质量中量中心心nZ Z轴由原点指向由原点指向历元元2000.02000.0的地球参考极的方向的地球参考极的方向nX X轴由原点指向格林尼治参考子午由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（与地球赤道面（历元元2000.02000.0）的交点）的交点, ,该历元的指向由国元的指向由国际时间局局给定的定的历元元1984.01984.0推算得到推算得到nY Y轴与与Z Z轴、、X X轴构成右手正交坐构成右手正交坐标系。

系2000国家大地坐国家大地坐标系采用的地球系采用的地球椭球的参数球的参数为：：n长半半轴a=6378137m，扁率，扁率f=1/298.257222101 ⑤⑤2000国家大地坐国家大地坐标系系15⑥⑥独立坐独立坐标系系统n大多数建立在上个世大多数建立在上个世纪五六十年代五六十年代n控制网普遍采用控制网普遍采用传统的三角的三角导线测量方法布量方法布测n以城市或以城市或测区中心区中心设立中央子午立中央子午线，，为了了满足每公里足每公里长度度变形小于形小于2.5厘米限差要求；厘米限差要求；n基于基于2000国家大地坐国家大地坐标系建立的独立坐系建立的独立坐标系系统，称，称为2000独立坐独立坐标系n建立方法与常用独立坐建立方法与常用独立坐标系建立方法基本相同系建立方法基本相同161.31.31.31.3坐坐坐坐标标系各参数比系各参数比系各参数比系各参数比较较坐坐标系系统坐坐标系系类型型椭 球球a长半半轴（米）（米）扁率扁率1954年北京坐年北京坐标系系参心坐参心坐标系系克拉索夫斯基克拉索夫斯基6378245 1/298.3 1980西安坐西安坐标系系参心坐参心坐标系系IAG-756378140 1/298.257WGS-84世界坐世界坐标系系地心坐地心坐标系系WGS-8463781371/298.2572235632000国家大地坐国家大地坐标系系地心坐地心坐标系系CGCS200063781371/298.257222101独立坐独立坐标系系参心坐参心坐标系系同国家或自定同国家或自定义17注意注意注意注意问题问题：：：：u由于长、短半轴不一样，不同坐标系如西安80坐标系与北京54坐标系转换是不严密不存在统一的公式地球上同一点，各个坐各个坐标系的系的经纬度度是不一是不一样的的；；u19541954年北京和年北京和19801980西安坐西安坐标系是二系是二维坐坐标系系uWGS84WGS84和和CGCS2000CGCS2000是三是三维坐坐标系系18地地图投影是利用一定数学法投影是利用一定数学法则把地球表面的把地球表面的经、、纬线转换到平面上的理到平面上的理论和方法。

和方法由于地球是一个赤道略由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不两极略扁的不规则的梨形球体，的梨形球体，故其表面是一个不可展平的曲面，所以运用任何故其表面是一个不可展平的曲面，所以运用任何数学方法数学方法进行行这种种转换都会都会产生生误差和差和变形，形，为按照不同的需求按照不同的需求缩小小误差，就差，就产生了各种投影方法生了各种投影方法地地图投影投影地地图投影：投影：191.41.4地地图投影分投影分类：：u按按变形性形性质分分类：等角投影，等：等角投影，等积投影，任意投影投影，任意投影u按几何构成方法分按几何构成方法分类：方位投影，：方位投影，圆柱投影，柱投影，圆锥投影投影u按非几何构成方法分按非几何构成方法分类：：伪方位投影，方位投影，伪圆柱投影，柱投影，伪圆锥投影，多投影，多圆锥投影投影u按照投影面按照投影面积与地球相割或相切分与地球相割或相切分类：割投影，切投影：割投影，切投影20①①常用常用的几何投影的几何投影：： 方方位位投投影影：：以平面作为投影面，使平面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到平面上而成其中球心投影常用于航空及航海图，外心投影常用于空间透视投影。

圆柱柱投投影影：以圆柱面作为投影面，使圆柱面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面展为平面而成 圆锥投投影影：以圆锥面作为投影面，使圆锥面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成21圆锥投影，投影，圆柱投影，以及方位投影：柱投影，以及方位投影：22名称方位投影圆柱投影圆锥投影投影面平面圆柱面圆锥面纬线投影特点同心圆平行直线同心圆圆弧经线投影特点同心圆的半径与纬线投影成的平行直线垂直的平行直线垂直于同心圆弧且相交于一点的直线束投影变形分析经线间的夹角与实地经度差相等，其等变形线为圆形其变形只与纬度有关，与经差无关，同纬度上各点的变形相同其变形只与纬度有关，与经差无关，同纬度上各点的变形相同适用范围具有圆形轮廓的区域和两极地区低纬度沿纬线伸展的区域中纬度处沿纬线伸展的区域习惯特殊投影方式及用途1.正轴等角方位投影：极球面2.等积方位投影：小比例尺地图，东西半球图3.正轴等距方位投影：南北极图4.横轴等距方位投影：东西半球图5.斜轴等距方位投影：航空中心站，地震观测中心，气象站等需满足到中心距离相等的勘测中心1.等角圆柱投影（墨卡托投影）：世界时区图，大圆航线（航空及航海图） 1.正轴等面积圆锥投影：行政区域图，人口地图，社会经济等用面积表达一定含义的地图2.等角圆锥投影（兰伯特投影）：中纬度地区3.正轴割等角圆锥投影：中纬度地区的中小比例尺地图方位投影，方位投影，方位投影，方位投影，圆锥圆锥投影，投影，投影，投影，圆圆柱投影的异同分析柱投影的异同分析柱投影的异同分析柱投影的异同分析23兰兰伯特投影，通用横伯特投影，通用横伯特投影，通用横伯特投影，通用横轴轴墨卡托墨卡托墨卡托墨卡托(Mercator)(Mercator)(Mercator)(Mercator)投影，高斯克投影，高斯克投影，高斯克投影，高斯克吕吕格投影的格投影的格投影的格投影的对对比分析比分析比分析比分析名称兰伯特投影通用横轴墨卡托(Mercator)投影（UTM）高斯克吕格投影类型等角圆锥投影横轴等角割圆柱投影等角横切椭圆柱投影投影特点纬线投影为同心圆圆弧，经线垂直于同心圆弧且相交于一点的直线束如图示：如图示：变形分析其变形只与纬度有关，与经差无关，同纬度上各点的变形相同，且无角度变形在赤道上离中央经线大约180km位置的两条割线上没有任何变形，距这两条割线越远变形愈大。

X[UTM]=0.9996 * X[高斯]，Y[UTM]=0.9996 * Y[高斯]无角度变形，中央经线上没有变形，同一条纬线上离中央经线越远变形越大，同一条经线上纬度越低变形越大中央经线比例系数为1.投影分带无分带经度自东经180度和东经174度之间为起始带且连续向东计算，每6度为一个投影带，共60个投影带从格林尼治0度经线起，自东向西，每6度为一个投影带，共60个投影带24253度分度分带、、6度分度分带对应平面平面XY规定定 高斯- 克吕格投影是按分带方法各自进行投影，故各带坐标成独立系统以中央经线投影为纵轴(Y), 赤道投影为横轴(X),两轴交点即为各带的坐标原点纵坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负我国位于北半球，纵坐标均为正值横坐标如以中央经线为零起算，中央经线以东为正，以西为负，横坐标出现负值，使用不便加500KM,向东平移500km26带号和中央号和中央经线的的计算公式算公式n3度带中央经线 L0=3*n带号n:=L0/3我国共包括22个投影带（24—45带）n6度带中央经线经度L0的计算公式为:L0=(6n-3)带号n:=(L0+3)/6我国共包括11个投影带（13—23带）。

总之：中央经线和带号只和经线有关，与纬度纬度，经度在地球上表现为东西方向27 我国基本比例尺地形我国基本比例尺地形图 1∶ ∶2.5万、万、1∶ ∶5万、万、1∶ ∶10万、万、1∶ ∶25万、万、1∶ ∶50万均采用万均采用6°分分带的高斯的高斯-克克吕格投影 1∶ ∶5千、千、1∶ ∶1万地形万地形图则采用采用3°分分带的高斯的高斯-克克吕格投影为保证精度，高斯-克吕格投影采用6°或 3°分带投影方法：28    为了保证我国范围内的高斯-克吕格投影 y 坐标均为正值，规定将每带的纵坐标轴向西平移500公里yA = 245 863.7 myB = - 168 474.8 myA通 = 20 745 863.7 myB通 = 20 331 525.2 m29    为了保证我国范围内的高斯-克吕格投影 y 坐标均为正值，规定将每带的纵坐标轴向西平移500公里yA = 245 863.7 myB = - 168 474.8 myA通 = 20 745 863.7 myB通 = 20 331 525.2 m303度分度分带、、6度分度分带对应平面平面XY规定定 规定将坐标X轴东移500公里当作起始轴，凡是带内的横坐标值均加 500公里。

由于高斯-克吕格投影每一个投影带的坐标都是对本带坐标原点的相对值，所以各带的坐标完全相同，为了区别某一坐标系统属于哪一带，在横轴坐标前加上带号，如 (21655933m，4231898m)，其中21即为带号 31分分带范范围32其实UTM和高斯-克吕格投影投影仅仅相差一个参数高斯-克吕格投影是“等角横切圆柱投影”，投影后中央经线保持长度不变，即比例系数为1；UTM投影是“等角横轴割圆柱投影”，圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，投影后两条割线上没有变形，中央经线上长度比0.9996从计算结果看，两者主要差别在比例因子上，高斯-克吕格投影中央经线上的比例系数为1， UTM投影为0.9996高斯-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为3°；UTM投影自西经180°起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为-177°，因此高斯-克吕格投影的第1带是UTM的第31带此外，两投影的东伪偏移都是500公里，高斯-克吕格投影北伪偏移为零，UTM北半球投影北伪偏移为零，南半球则为10000公里中国中国中国中国UTMUTMUTMUTM分区分区分区分区33带号中央经线经度范围4375E72E-78E4481E78E-84E4587E84E-90E4693E90E-96E4799E96E-102E48105E102E-108E49111E108E-114E50117E114E-120E51123E120E-126E52129E126E-132E53135E132E-138E34度度(分、秒分、秒)和米的和米的转换度和米严格意义无法转换，因为地球是椭圆的，在不同的参数中不一样，就是统一坐标系统如西安80，经线1度和纬线1度长度也是不一样的。

大概计算如下：西安80:长半轴a=6378140m;短半轴b=6356755m 扁率f=1/298.25经度：以赤道为例：1(经）度=6378140*2*3.1415926/360/1000=111.3km合计1分为：1分大约1.85km，1秒大约30m靠近两级（南北极）数字越小35362 2 2 2 ArcGISArcGISArcGISArcGIS坐坐坐坐标标系系系系统统文件文件文件文件说说明明明明ArcGISArcGIS地理坐地理坐地理坐地理坐标标系系系系统统文件文件文件文件说说明明明明在 坐标系\Geographic Coordinate Systems\Asia\Beijing 1954 在 坐标系\Geographic Coordinate Systems\Asia\New Beijing 在 坐标系\Geographic Coordinate Systems\Asia\Xian 1980 在 坐标系\Geographic Coordinate Systems\World\WGS 1984 1954年北京坐标系新1954年北京坐标系1980西安坐标系WGS 84坐标系37ArcGISArcGIS投影坐投影坐标系系统文件文件说明明1954年北京坐标系在 坐标系\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954 目录中，四种不同的命名方式: Beijing 1954 ３ Degree GK CM 102E.prj Beijing 1954 ３ Degree GK Zone 34.prjBeijing 1954 GK Zone 16.prjBeijing 1954 GK Zone 16N.prj 1980西安坐标系在 坐标系\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\xian 1980 目录中，四种不同的命名方式: Xian 1980 3 Degree GK CM 102E.prjXian 1980 3 Degree GK Zone 34.prjXian 1980 GK CM 117E.prjXian 1980 GK Zone 20.prj38UTMnUTM投影自西经180°起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为-177°，因此高斯-克吕格投影的第1带是UTM的第31带。

此外，两投影的东偏移都是500公里，高斯-克吕格投影北伪偏移为零，UTM北半球投影北偏移为零，南半球则为10000公里n中央中央经线L=6*(n-30)-3L=6*(n-30)-339具体如下具体如下403 3 3 3 数据框坐数据框坐数据框坐数据框坐标标系系系系设设置置置置动态投影：①数据框定义坐标系： 所加载的图层都将投影到当前数据框坐标系②数据框未定义坐标系： 如果数据框未定义坐标系，则数据框将以加载的第一个图层坐标坐标系坐标数据框坐标系，后面加载的图层将动态的投影到当前数据框坐标系41数据框定数据框定义坐坐标系方法：系方法：①右键单击图层②点击图层属性③点击坐标系标签42④选择坐标系434.4.4.4.要素坐要素坐要素坐要素坐标标系系系系设设置置置置1 1 1 1）通）通）通）通过过目目目目录设录设置要素坐置要素坐置要素坐置要素坐标标系系系系③点击坐标系标签①右键单击图层②点击图层属性44④选择坐标系45自定自定义坐坐标系系注：ArcGis在定义坐标系时，通常是选用已有的椭球只是修改中央经线①右键单击图层②点击图层属性46③点击投影坐标系47④点击更改，设置地理坐标系⑤设置线性单位⑥设置投影参数中央线必须以十进制度为单位⑦这里必须选择Transverse_Mercator⑧自定义坐标系名称48⑨自定义坐标系将自动保存到自定义文件夹里面49定定义坐坐标系方法系方法n有三种方法①ArcCatalog定义②ArcToolbox->定义投影③ArcMap目录树里面定义50。