ARCGIS種通過(guò)三參數(shù)和其參數(shù)進(jìn)行精確投影轉(zhuǎn)換

    坐標(biāo)系統(tǒng)是GIS數(shù)據(jù)重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，用于表示地理要素、圖像和觀測(cè)結(jié)果的參照系統(tǒng)，坐標(biāo)系統(tǒng)的定義能夠保證地理數(shù)據(jù)在軟件中正確的顯示其位置、方向和距離，缺少坐標(biāo)系統(tǒng)的GIS數(shù)據(jù)是不完善的，因此在ArcGIS軟件中正確的定義坐標(biāo)系統(tǒng)以及進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換的操作非常重要。

1.     ArcGIS中的坐標(biāo)系統(tǒng)

ArcGIS中預(yù)定義了兩套坐標(biāo)系統(tǒng)，地理坐標(biāo)系（Geographic coordinate system）和投影坐標(biāo)系（Projectedcoordinate system）。

1．1 地理坐標(biāo)系

地理坐標(biāo)系 (GCS) 使用三維球面來(lái)定義地球上的位置。GCS中的重要參數(shù)包括角度測(cè)量單位、本初子午線和基準(zhǔn)面（基于旋轉(zhuǎn)橢球體）。地理坐標(biāo)系統(tǒng)中用經(jīng)緯度來(lái)確定球面上的點(diǎn)位，經(jīng)度和緯度是從地心到地球表面上某點(diǎn)的測(cè)量角。球面系統(tǒng)中的水平線是等緯度線或緯線，垂直線是等經(jīng)度線或經(jīng)線。這些線包絡(luò)著地球，構(gòu)成了一個(gè)稱為經(jīng)緯網(wǎng)的格網(wǎng)化網(wǎng)絡(luò)。

GCS中經(jīng)度和緯度值以十進(jìn)制度為單位或以度、分和秒 (DMS) 為單位進(jìn)行測(cè)量。緯度值相對(duì)于赤道進(jìn)行測(cè)量，其范圍是-90°（南極點(diǎn)）到 +90°（北極點(diǎn)）。經(jīng)度值相對(duì)于本初子午線進(jìn)行測(cè)量。其范圍是 -180°（向西行進(jìn)時(shí)）到 180°（向東行進(jìn)時(shí)）。

ArcGIS中，中國(guó)常用的坐標(biāo)系統(tǒng)為GCS_Beijing_1954（Krasovsky_1940）,GCS_Xian_1980（IAG_75）,GCS_WGS_1984（WGS_1984）,GCS_CN_2000（CN_2000）。

1.2 投影坐標(biāo)系

將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)的過(guò)程稱為投影。投影坐標(biāo)系的實(shí)質(zhì)是平面坐標(biāo)系統(tǒng)，地圖單位通常為米。投影坐標(biāo)系在二維平面中進(jìn)行定義。與地理坐標(biāo)系不同，在二維空間范圍內(nèi)，投影坐標(biāo)系的長(zhǎng)度、角度和面積恒定。投影坐標(biāo)系始終基于地理坐標(biāo)系，即：

“投影坐標(biāo)系=地理坐標(biāo)系+投影算法函數(shù)“。

我們國(guó)家的投影坐標(biāo)系主要采用高斯-克呂格投影，分為6度和3度分帶投影，1:2.5萬(wàn)－1:50萬(wàn)比例尺地形圖采用經(jīng)差6度分帶，1:1萬(wàn)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（prime meridian）開始，按經(jīng)差6度為一個(gè)投影帶自西向東劃分，全球共分60個(gè)投影帶，中國(guó)跨13-23帶；3度投影帶是從東經(jīng)1度30分經(jīng)線（1.5°）開始，按經(jīng)差3度為一個(gè)投影帶自西向東劃分，全球共分120個(gè)投影帶，中國(guó)跨25-45帶。

在CoordinateSystems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式：

Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK CM 117E

    北京54(西安1980) 3度帶無(wú)帶號(hào)

Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK Zone 25

    北京54 (西安1980) 3度帶有帶號(hào)

Beijing 1954 (Xian 1980) GK Zone 13

    北京54 (西安1980) 6度帶有帶號(hào)

Beijing 1954 GK Zone 13N

Xian 1980 GK CM 75E

    北京54 (西安1980) 6度帶無(wú)帶號(hào)

注釋：GK 是高斯克呂格，CM 是CentralMeridian 中央子午線，Zone是分帶號(hào)，N是表示不顯示帶號(hào)。

2.     ArcGIS中定義坐標(biāo)系

ArcGIS中所有地理數(shù)據(jù)集均需要用于顯示、測(cè)量和轉(zhuǎn)換地理數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系在 ArcGIS 中使用。如果某一數(shù)據(jù)集的坐標(biāo)系未知或不正確，可以使用定義坐標(biāo)系統(tǒng)的工具來(lái)指定正確的坐標(biāo)系，使用此工具前，必須已獲知該數(shù)據(jù)集的正確坐標(biāo)系。

該工具為包含未定義或未知坐標(biāo)系的要素類或數(shù)據(jù)集定義坐標(biāo)系，位于ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations—Define Projections

 Input Dataset：要定義投影的數(shù)據(jù)集或要素類

 CoordinateSystem：為數(shù)據(jù)集定義的坐標(biāo)系統(tǒng)

3．基于ArcGIS的投影轉(zhuǎn)換

在數(shù)據(jù)的操作中，我們經(jīng)常需要將不同坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標(biāo)系下，方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，軟件中坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換常用以下兩種方式：

3.1 直接采用已定義參數(shù)實(shí)現(xiàn)投影轉(zhuǎn)換

    ArcGIS軟件中已經(jīng)定義了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)，可直接調(diào)用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換工具，直接選擇轉(zhuǎn)換參數(shù)即可。工具位于ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations——Feature—Project（柵格數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換工具 Raster—Project raster），在工具界面中輸入以下參數(shù)：

Inputdataset：要投影的要素類、要素圖層或要素?cái)?shù)據(jù)集

OutputDataset：已在輸出坐標(biāo)系參數(shù)中指定坐標(biāo)系的新要素?cái)?shù)據(jù)集或要素類。

out_coor_system：已知要素類將轉(zhuǎn)換到的新坐標(biāo)系

GeographicTransformation:列表中為轉(zhuǎn)換參數(shù)，以GCS_Beijing_1954轉(zhuǎn)為GCS_WGS_1984為例，各轉(zhuǎn)換參數(shù)含義如下：

Beijing_1954_To_WGS_1984_1 15918 鄂爾多斯盆地

Beijing_1954_To_WGS_1984_2 15919 黃海海域

Beijing_1954_To_WGS_1984_3 15920 南海海域-珠江口

Beijing_1954_To_WGS_1984_4 15921 塔里木盆地

Beijing_1954_To_WGS_1984_5 15935 北部灣

     Beijing_1954_To_WGS_1984_6  15936鄂爾多斯盆地

3.2 自定義三參數(shù)或七參數(shù)轉(zhuǎn)換

當(dāng)ArcGIS軟件中不能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)投影間直接轉(zhuǎn)換時(shí)，需要自定義七參數(shù)或三參數(shù)實(shí)現(xiàn)投影轉(zhuǎn)換，以七參數(shù)為例，轉(zhuǎn)換方法如下：

3.2.1 自定義七參數(shù)地理轉(zhuǎn)換

     在ArcToolbox中選擇Create CustomGeographic Transformation工具，　在彈出的窗口中，輸入一個(gè)轉(zhuǎn)換的名字，如wgs84ToBJ54。在定義地理轉(zhuǎn)換方法下面，在Method中選擇合適的轉(zhuǎn)換方法如 COORDINATE_FRAME，然后輸入七參數(shù)，即平移參數(shù)、旋轉(zhuǎn)角度和比例因子，如圖所示：

3.2.2 投影轉(zhuǎn)換

打開工具箱下的Projections and Transformations>Feature>Project，在彈出的窗口中輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)以及Output Coordinate System，然后輸入第一步自定義的地理坐標(biāo)系如wgs84ToBJ54，開始投影變換，如圖所示完成投影轉(zhuǎn)換：

轉(zhuǎn)載來(lái)源：www.higis.cn/Tech/tech/tId/60/