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UTM 投影投影UTM 投影全称为“通用横轴墨卡托投影” ，英文名称为 Universal Transverse Mercator，是一种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， 被许多国家用作地形图的数学基础，如中国采用的高斯-克吕格投影就是 UTM 投影的一种 变形，很多遥感数据，如 Landsat 和 Aster 数据都应用 UTM 投影发布的 UTM 投影将北纬 84 度和南纬 80 度之间的地球表面积按经度 6 度划分为南北纵带(投 影带)从 180 度经线开始向东将这些投影带编号，从 1 编至 60(北京处于第 50 带)每个 带再划分为纬差 8 度的四边形两条标准纬线距中央经线为 180KM 左右，中央经线比例 系数为 0.9996 UTM 北半球投影北伪偏移为零，南半球则为 10000 公里 在 ArcGIS 中 UTM 投影坐标文件名的 N 和 S 的区别N 代表北半球，S 代表南半球， 文件内容的区别在与参数 False_Northing—北伪偏移值 中国 UTM 投影带号：中国国境所跨 UTM 带号为 43-53 UTM 投影带号计算，如 WGS_1984_UTM_Zone_49N，这个 49 的计算方法： 49：从 180 度经度向东,每 6 度为一投影带，第 49 个投影带 49=（114+180）/6，这个 114 为 49 投影带的最大经线层次ArcGIS 坐标系统文件坐标系统文件ArcGIS 自带了多种坐标系统，在${ArcGISHome}\Coordinate Systems\目录下可以看到 三个文件夹，分别是 Geographic Coordinate Systems、Projected Coordinate Systems、Vertical Coordinate Systems，中文翻译为地理坐标系、投影坐标系、垂直坐标系。

1 Geographic Coordinate Systems 在 Geographic Coordinate Systems 目录中，我们可以看到已定义的许多坐标系信息，典型的 如 Geographic Coordinate Systems\World 目录下的 WGS 1984.prj2 Projected Coordinate Systems 在 Projected Coordinate Systems 目录中同样存在许多已定义的投影坐标系，我国大部分地 图所采用的北京 54 和西安 80 坐标系的投影文件就在其中，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 和西安 80 是我们使用最多的坐标系，在 ArcGIS 文件中，对于这两种坐标系 统的命名有一些不同，简单看去很容易让人产生迷惑在此之前，先简单介绍高斯-克吕格 投影的基本知识，了解就直接跳过，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 Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 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 Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Xian 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，为什么没有采用统一的命名方式？让人看了有些费解。

3 Vertical Coordinate Systems Vertical Coordinate Systems 定义了测量海拔或深度值的原点，具体的定义，英文描述 的更为准确： A vertical coordinate system defines the origin for height or depth values. Like a horizontal coordinate system, most of the information in a vertical coordinate system is not needed unless you want to display or combine a dataset with other data that uses a different vertical coordinate system. Perhaps the most important part of a vertical coordinate 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 z values represent heights (elevations) or depths. For each type, the z-axis direction is positive “up“ or “down“, respectively. One z value is shown for the height-based mean sea level system. Any point that falls below the mean sea level line but is referenced to it will have a negative z value. The mean low water system has two z values associated with it. Because the mean low water system is depth-based, the z values are positive. Any point that falls above the mean low water line but is referenced to it will have a negative坐标转换简介坐标转换简介坐标系统之间的坐标转换既包括不同的参心坐标之间的转换，或者不同的地心坐标系 之间的转换，也包括参心坐标系与地心坐标系之间的转换以及相同坐标系的直角坐标与大 地坐标之间的坐标转换，还有大地坐标与高斯平面坐标之间的转换。

在两个空间角直坐标 系中，假设其分别为 O-XYZ 和 O-XYZ，如果两个坐标系的原来相同，通过三次旋转，就 可以两个坐标系重合；如果两个直角坐标系的原点不在同一个位置，通过坐标轴的平移和 旋转可以取得一致；如果两个坐标系的尺度也不尽一致，就需要再增加一个尺度变化参数； 而对于大地坐标和高斯投影平面坐标之间的转换，则需要通过高斯投影正算和高斯投影反 算，通过使用中央子午线的经度和不同的参考椭球以及不同的投影面的选择来实现坐标的 转换 我们通常说的 WGS-84 坐标是指经纬度这种坐标表示方法，北京 54 坐标通常是指经 过高斯投影的平面直角坐标这种坐标表示方法为什么要进行坐标转换？我们先来看两组 参数，如表 1 所示： 表 1 BJ54 与 WGS84 基准参数参考椭球体长半轴短半轴扁率BJ54 基准 参数Krasovsky_194063782456356863.0188298.3WGS84 基 准参数WGS 8463781376356752.3142298.257224很显然，WGS84 与 BJ54 是两种不同的大地基准面，不同的参考椭球体，因而两种地 图下，同一个点的坐标是不同的，无论是三度带六度带坐标还是经纬度坐标都是不同的。

当要把 GPS 接收到的点（WGS84 坐标系统的）叠加到 BJ54 坐标系统的底图上，那就会发 现这些 GPS 点不能准确的在它该在的地方，即“与实际地点发生了偏移”这就要求把这些 GPS 点从 WGS84 的坐标系统转换成 BJ54 的坐标系统了 有关 WGS84 与 BJ54 的坐标转换问题，实质是 WGS-84 椭球体到 BJ54 椭球体的转换 问题如果我们是需要把 WGS84 的经纬度坐标转换成 BJ54 的高斯投影坐标，那就还会涉 及到投影变换问题因此，这个转换过程，一般的 GPS 数据处理软件都是采用下述步骤进 行的： 1） （B，L）84—（X，Y，Z）84，空间大地坐标到空间直角坐标的转换 2） （X，Y，Z）84—（X，Y，Z）54，坐标基准的转换，即 Datum 转换通常有三种 转换方法：七参数、简化三参数、Molodensky 3） （X，Y，Z）54—（B，L）54，空间直角坐标到空间大地坐标的转换 4） （B，L）54—（x，y）54，高斯投影正算 从以上步骤不难看出，转换的关键是第二步，转换的参数鉴于我国曾使用不同的坐 标基准（BJ54、State80、Correct54） ，各地的重力值又有很大差异，所以很难确定一套适 合全国且精度较好的转换参数。

在 WGS-84 坐标和北京 54 坐标之间是不存在一套转换参 数可以全国通用的，在每个地方会不一样 必须了解，在不同的椭球之间的转换是不严密的那么，两个椭球间的坐标转换应该 是怎样的呢？一般而言比较严密的是用七参数法，即 3 个平移因子（X 平移，Y 平移，Z平移） ，3 个旋转因子（X 旋转，Y 旋转，Z 旋转） ，一个比例因子（也叫尺度变化 K） 国 内参数来源的途径不多，一般当地测绘部门会有通行的做法是：在工作区内找三个以上 的已知点，利用已知点的 BJ54 坐标和所测 。