ArcGIS中的坐标系及一些坐标系常见问题

在测绘工作中用以模拟地球形状和大小的旋转椭球，用于代表地球大小和形状的数学曲面，大小和形状通常用长半径和扁率来表示。

具有一定几何参数、定位及定向的用于代表某一地区大地水准面的地球椭球

用于尽可能与大地水准面贴合的一个椭球曲面，人为规定的，一个椭球体可以确定多个水准面。

如下图所示，从凹凸不平难以用数学建模的地球自然表面再到参考椭球，整个过程是在逐层逼近。

限制条件不同、研究方法不同，得到的地球椭球也不同，因此目前使用的参考椭球种类非常多，我国常用的参考椭球主要有

【注：CGCS2000和西安80坐标系 变率 ，从小数点第6位开始有差异】

有了参考椭球之后，指定大地水准面，即可以建立局部地区的地理空间坐标系统。

教科书上关于地理空间坐标的分类更加具体，但是实际上我们常用的就两类，地理坐标系（球面坐标系）和投影坐标系（平面坐标系）。

3.1 地理坐标系

地理坐标系（球面坐标系）是以经纬度为单位的地球坐标系统，包含两个重要部分，即地球椭球体（Spheroid）和大地基准面（Datum）。

当然，根据坐标原点的不同，地理坐标系又细分为参心坐标系和地心坐标系。

1. 参心坐标系

参心坐标系是以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系，参心即指参考椭球的中心。目前我国比较常用的参心坐标系为：

北京54坐标系 ：克拉索夫斯基椭球体

西安80坐标系 ：IAG75椭球体

2. 地心坐标系

地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面建立的大地坐标系。我国常用的地心坐标系及椭球分别为：

WGS84坐标系 ：WGS84椭球体（GPS星历的坐标系，全球统一使用，最新版于2002年修正）

CGCS2000坐标系 ：CGCS2000椭球体（事实上，CGCS2000椭球和WGS84椭球极为相似，偏差仅有0.11mm，完全可以兼容使用）

我国常见的地理坐标系如下图：

3.2 投影坐标系

投影坐标系是利用一定的数学法则，将地球上的经纬网表示到平面上，属于平面坐标系，数学法则指的是投影类型。

同样根据坐标原点的不同，投影坐标系也分为参心坐标系和地心坐标系。

投影坐标系的种类是非常多的，我国常见的投影坐标系有：

①

②通用横轴墨卡托投影（UTM投影）

--横轴等角割圆柱投影

UTM投影=0.996高斯投影

基于纬度80°S和84°N，中央经线投影后，是原长度的0.996倍

我国各种遥感影像的常用投影--在ArcGIS中的定义

WGS_1984_UTM_Zone_50N【WGS1984的GCS下，进行UTM投影，投影带是50N】

③墨卡托投影--正轴等角圆柱投影         

无角度变形面积变形较大，随远离纬度而增大

具有等角航线表示成直线的特性，广泛用于编制航海航空图

④兰伯特投影（Lambert）--等角圆锥投影

无角度变形

⑤阿伯斯投影（Albers）

⑥Web墨卡托（Web Mercator）

以上是我国一些比较常用的投影，各个投影的应用场景大致如下：

4.1 基本概念

GIS中的坐标系转换说到底还是空间直角坐标系的移动、旋转问题。上一章提过不管是地理坐标系还是投影坐标系，都可以分为 参心坐标系和地心坐标系。

在进行投影转换时，只要设计到椭球体的变化，就需要相应的参数，而参心坐标系和地心坐标系所需要的参数又是不一样的，具体如下：

地心坐标系的原点为地球质心，因此不涉及原点的变化，只要3参数即可，而参心坐标系需要考虑原点。

4.2 ArcGIS中的坐标转换

1. 地理坐标系转地理坐标系【以WGS84转西安80为例】

①【Toolbox】-【数据管理工具】-【投影和变换】-【投影】  

②设置相应的输入输出参数【Wgs84-西安80，坐标原点是不一样的，需要7参数进行转换，7参数在我们国家是保密的，需要去测绘局找

③ 【Toolbox】-【数据管理工具】-【投影和变换】-【投影】

④设置相应参数

⑤回到步骤②，选择设定的地理变换参数，进行投影

2. 地理坐标系转投影，不涉及椭球体变换

5.1坐标信息缺失

提示信息： 以下添加的数据源缺少空间参考信息，虽然可以在ArcMap中绘制这些数据，但不能投影

解决办法：

（1）查看图层属性，确定图层的范围

红框中可以看出图层的范围是73到135,3到53，很明显这是经纬度，所以可以给图层设置为地理坐标系

（2）给图层添加地理坐标系（定义投影工具）

5.2 地理坐标系转投影坐标系（自定义地理坐标转换）

4.选择方法：默认第一个方法

然后确定：