深入理解ArcGIS的地理坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系

1、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( Geographic coordinate system )投影坐 標(biāo)系( Projected coordinate system)，1 、首先理解地理坐標(biāo)系( Geographic coordinate system )， Geographic coordinate system 直譯為地理坐標(biāo)系統(tǒng)，是以經(jīng)緯度為地圖的存儲

2、單位的。很明顯，Geographic coordinate system 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：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_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.0187730473000000

3、00Inverse 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.

4、000000000000000000)Datum (大地基準(zhǔn)面) : D_Beijing_1954Spheroid (參考橢球體) : Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.300000000000010000，首先看看投影坐2 、接下來便是 Projection coordinate system (投影坐標(biāo)系統(tǒng)) 標(biāo)系統(tǒng)中的一些參數(shù)。Projection: Gauss_KrugerPar

5、ameters:False_Easting: 500000.000000False_Northing: 0.000000Central_Meridian: 117.000000Scale_Factor: 1.000000Latitude_Of_Origin: 0.000000Linear Unit: Meter (1.000000)Geographic Coordinate System:Name: GCS_Beijing_1954Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridi

6、an: Greenwich (0.000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.300000000000010000從參數(shù)中可以看出，每一個投影坐標(biāo)系統(tǒng)都必定會有Geographic Coordinate System投影坐標(biāo)系統(tǒng)，實質(zhì)上便是平面坐標(biāo)系統(tǒng)，其地圖單位通常為米。那么為什么投影坐標(biāo)系統(tǒng)中要

7、存在坐標(biāo)系統(tǒng)的參數(shù)呢？這時候，又要說明一下投影的意義：將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)的過程便稱為投影。好了，投影的條件就出來了：a 、球面坐標(biāo)b 、轉(zhuǎn)化過程（也就是算法）也就是說，要得到投影坐標(biāo)就必須得有一個“拿來 ”投影的球面坐標(biāo)，然后才能使用算法去投影！即每一個投影坐標(biāo)系統(tǒng)都必須要求有 Geographic Coordinate System 參數(shù)。關(guān)于北京 54 和西安 80 是我們使用最多的坐標(biāo)系先簡單介紹高斯 - 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

8、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 160 ； 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)線與赤道交點為坐標(biāo)原點， 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

9、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)?500km 。為了方便帶間點位的區(qū)分， 可以在每個點位橫坐標(biāo) y 值的百 千米位數(shù)前加上所在帶號，如 20 帶內(nèi) A 點的坐標(biāo)可以表示為 YA=20 745 921.8m 。在 Coordinate SystemsProjected 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.prjBeijing 1954 3 Degree GK Zone 25.

10、prjBeijing 1954 GK Zone 13.prjBeijing 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 六度分帶法的北京54 坐標(biāo)系，分帶號為54 坐標(biāo)系，分帶號為13 ，橫坐標(biāo)前加帶號13 ，橫坐標(biāo)前不加帶號在 Coordinate SystemsProjected Coordinate SystemsGauss KrugerXian 1980 目錄中，文件命名方式又有所變化：Xian

11、1980 3 Degree GK CM 75E.prjXian 1980 3 Degree GK Zone 25.prjXian 1980 GK CM 75E.prjXian 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，但沒有岀現(xiàn)帶號+N”這種形式，為什么沒有采用統(tǒng)一的命名方式？讓人看了有些費解。大地坐標(biāo)( GeodeticCoordinate ): 大地測量中以參考橢球面為基準(zhǔn)面的坐標(biāo)。 地面點P的位置用大地經(jīng)度 L、大地緯度 B和大地高H表示。當(dāng)點在參考橢球面上時，僅用大地經(jīng)度 和大地緯度表示。 大地經(jīng)度是通過該點的大地子午面與起始大地子

12、午面之間的夾角，大地緯度是通過該點的法線與赤道面的夾角，大地高是地面點沿法線到參考橢球面的距離。方里網(wǎng) : 是由平行于投影坐標(biāo)軸的兩組平行線所構(gòu)成的方格網(wǎng)。因為是每隔整公里繪岀坐標(biāo) 縱線和坐標(biāo)橫線，所以稱之為方里網(wǎng)，由于方里線同時又是平行于直角坐標(biāo)軸的坐標(biāo)網(wǎng)線，故又稱直角坐標(biāo)網(wǎng)。在 1：1 萬 1：20 萬比例尺的地形圖上，經(jīng)緯線只以圖廓線的形式直接表現(xiàn)岀來，并在圖角 處注岀相應(yīng)度數(shù)。為了在用圖時加密成網(wǎng)，在內(nèi)外圖廓間還繪有加密經(jīng)緯網(wǎng)的加密分劃短線( 圖式中稱 “分度帶 ”)，必要時對應(yīng)短線相連就可以構(gòu)成加密的經(jīng)緯線網(wǎng)。1 ：25 萬地形圖上，除內(nèi)圖廓上繪有經(jīng)緯網(wǎng)的加密分劃外，圖內(nèi)還有加密用的十字線。我國的 1：50 萬 1：100 萬地形圖，在圖面上直接繪出經(jīng)緯線網(wǎng)，內(nèi)圖廓上也有供加密經(jīng) 緯線網(wǎng)的加密分劃短線。直角坐標(biāo)網(wǎng)的坐標(biāo)系以中央經(jīng)線投影后的直線為 點為坐標(biāo)原點。這樣，坐標(biāo)系