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企業(yè)動態(tài)ARCGIS下坐標系統(tǒng)轉換方法
坐標轉換
前言:
目前國內常見的轉換有以下幾種:1,大地坐標(BLH)對平面直角坐標(XYZ);2,北京54全國80及WGS84坐標系的相互轉換;3,任意兩空間坐標系的轉換。其中第2類可歸入第三類中。所謂坐標轉換的過程就是轉換參數的求解過程。常用的方法有三參數法、四參數法和七參數法。以下對上述三種情況作詳細描述如下:
1,大地坐標(BLH)對平面直角坐標(XYZ)
常規(guī)的轉換應先確定轉換參數,即橢球參數、分帶標準(3度,6度)和中央子午線的經度。橢球參數就是指平面直角坐標系采用什么樣的橢球基準,對應有不同的長短軸及扁率。一般的工程中3度帶應用較為廣泛。對于中央子午線的確定有兩種方法,一是取平面直角坐標系中Y坐標的前兩位*3,即可得到對應的中央子午線的經度。如x=3250212m,y=395121123m,則中央子午線的經度=39*3=117度。另一種方法是根據大地坐標經度,如果經度是在155.5~185.5度之間,那么對應的中央子午線的經度=(155.5+185.5)/2=117度,其他情況可以據此3度類推。
另外一些工程采用自身特殊的分帶標準,則對應的參數確定不在上述之列。
確定參數之后,可以用軟件進行轉換,以下提供坐標轉換的程序下載。
2,北京54全國80及WGS84坐標系的相互轉換
這三個坐標系統(tǒng)是當前國內較為常用的,它們均采用不同的橢球基準。
其中北京54坐標系,屬三心坐標系,大地原點在蘇聯(lián)的普而科沃,長軸6378245m,短軸6356863,扁率1/298.3;西安80坐標系,屬三心坐標系,大地原點在陜西省徑陽縣永樂鎮(zhèn),長軸6378140m,短軸6356755,扁率1/298.25722101;WGS84坐標系,長軸6378137.000m,短軸6356752.314,扁率1/298.257223563。由于采用的橢球基準不一樣,并且由于投影的局限性,使的全國各地并不存在一至的轉換參數。對于這種轉換由于量較大,有條件的話,一般都采用GPS聯(lián)測已知點,應用GPS軟件自動完成坐標的轉換。當然若條件不許可,且有足夠的重合點,也可以進行人工解算。詳細方法見第三類。
3,任意兩空間坐標系的轉換
由于測量坐標系和施工坐標系采用不同的標準,要進行精確轉換,必須知道至少3個重合點(即為在兩坐標系中坐標均為已知的點。采用布爾莎模型進行求解。布爾莎公式:
對該公式進行變換等價得到:
解算這七個參數,至少要用到三個已知點(2個坐標系統(tǒng)的坐標都知道),采用間接平差模型進行解算:
其中: V 為殘差矩陣;
X 為未知七參數;
A 為系數矩陣;
解之:L 為閉合差
解得七參數后,利用布爾莎公式就可以進行未知點的坐標轉換了,每輸入一組坐標值,就能求出它在新坐標系中的坐標。 但是要想GPS觀測成果用于工程或者測繪,還需要將地方直角坐標轉換為大地坐標,最后還要轉換為平面高斯坐標。
上述方法類同于我們的間接平差,解算起來較復雜,以下提供坐標轉換程序,只需輸入三個已知點的坐標即可求解出坐標轉換的七個參數。如果已知點的數量較多,可以進行參數間的平差運算,則精度更高。
當已知點的數量只有兩個時,我們可以采用簡單變換法,此法較為方便易行,適于手 算,只是精度受到一定的限制。
詳細解算方程如下:
式中調x,y和x\&39;、y\&39;分別為新舊(或;舊新)網重合點的坐標,a、b、、k為變換參數,顯然要解算出a、b、、k,必須至少有兩個重合點,列出四個方程。
即可進行通常的參數平差,解求a、x、b、c、d各參數值。將之代人(3)式,可得各擬合點的殘差(改正數)代人(2)式,可得待換點的坐標。
求出解算參數之后,可在Excel中,進行其余坐標的轉換。
上次筆者用此法進行過80和54坐標的轉換,由于當時沒有多余的點可供驗證和平差,所以轉換精度不得而知,但轉換之后各點的相對位置不變。估計,實際的轉換誤差應該是10m量級的。
還有一些情況是先將大地坐標轉換 為直角坐標,然后進行相關轉換。
一:坐標系統(tǒng):
坐標系統(tǒng)分為:地理坐標系和投影坐標系

目前國內常見的轉換有以下幾種:1,大地坐標(BLH)對平面直角坐標(XYZ);2,北京54全國80及WGS84坐標系的相互轉換;3,任意兩空間坐標系的轉換。其中第2類可歸入第三類中。所謂坐標轉換的過程就是轉換參數的求解過程。常用的方法有三參數法、四參數法和七參數法。以下對上述三種情況作詳細描述如下:
1,大地坐標(BLH)對平面直角坐標(XYZ)
常規(guī)的轉換應先確定轉換參數,即橢球參數、分帶標準(3度,6度)和中央子午線的經度。橢球參數就是指平面直角坐標系采用什么樣的橢球基準,對應有不同的長短軸及扁率。一般的工程中3度帶應用較為廣泛。對于中央子午線的確定有兩種方法,一是取平面直角坐標系中Y坐標的前兩位*3,即可得到對應的中央子午線的經度。如x=3250212m,y=395121123m,則中央子午線的經度=39*3=117度。另一種方法是根據大地坐標經度,如果經度是在155.5~185.5度之間,那么對應的中央子午線的經度=(155.5+185.5)/2=117度,其他情況可以據此3度類推。
另外一些工程采用自身特殊的分帶標準,則對應的參數確定不在上述之列。
確定參數之后,可以用軟件進行轉換,以下提供坐標轉換的程序下載。
2,北京54全國80及WGS84坐標系的相互轉換
這三個坐標系統(tǒng)是當前國內較為常用的,它們均采用不同的橢球基準。
其中北京54坐標系,屬三心坐標系,大地原點在蘇聯(lián)的普而科沃,長軸6378245m,短軸6356863,扁率1/298.3;西安80坐標系,屬三心坐標系,大地原點在陜西省徑陽縣永樂鎮(zhèn),長軸6378140m,短軸6356755,扁率1/298.25722101;WGS84坐標系,長軸6378137.000m,短軸6356752.314,扁率1/298.257223563。由于采用的橢球基準不一樣,并且由于投影的局限性,使的全國各地并不存在一至的轉換參數。對于這種轉換由于量較大,有條件的話,一般都采用GPS聯(lián)測已知點,應用GPS軟件自動完成坐標的轉換。當然若條件不許可,且有足夠的重合點,也可以進行人工解算。詳細方法見第三類。
3,任意兩空間坐標系的轉換
由于測量坐標系和施工坐標系采用不同的標準,要進行精確轉換,必須知道至少3個重合點(即為在兩坐標系中坐標均為已知的點。采用布爾莎模型進行求解。布爾莎公式:
對該公式進行變換等價得到:
解算這七個參數,至少要用到三個已知點(2個坐標系統(tǒng)的坐標都知道),采用間接平差模型進行解算:
其中: V 為殘差矩陣;
X 為未知七參數;
A 為系數矩陣;
解之:L 為閉合差
解得七參數后,利用布爾莎公式就可以進行未知點的坐標轉換了,每輸入一組坐標值,就能求出它在新坐標系中的坐標。 但是要想GPS觀測成果用于工程或者測繪,還需要將地方直角坐標轉換為大地坐標,最后還要轉換為平面高斯坐標。
上述方法類同于我們的間接平差,解算起來較復雜,以下提供坐標轉換程序,只需輸入三個已知點的坐標即可求解出坐標轉換的七個參數。如果已知點的數量較多,可以進行參數間的平差運算,則精度更高。
當已知點的數量只有兩個時,我們可以采用簡單變換法,此法較為方便易行,適于手 算,只是精度受到一定的限制。
詳細解算方程如下:
式中調x,y和x\&39;、y\&39;分別為新舊(或;舊新)網重合點的坐標,a、b、、k為變換參數,顯然要解算出a、b、、k,必須至少有兩個重合點,列出四個方程。
即可進行通常的參數平差,解求a、x、b、c、d各參數值。將之代人(3)式,可得各擬合點的殘差(改正數)代人(2)式,可得待換點的坐標。
求出解算參數之后,可在Excel中,進行其余坐標的轉換。
上次筆者用此法進行過80和54坐標的轉換,由于當時沒有多余的點可供驗證和平差,所以轉換精度不得而知,但轉換之后各點的相對位置不變。估計,實際的轉換誤差應該是10m量級的。
還有一些情況是先將大地坐標轉換 為直角坐標,然后進行相關轉換。
一:坐標系統(tǒng):
坐標系統(tǒng)分為:地理坐標系和投影坐標系

圖1地理坐標系和投影坐標系
地理坐標系統(tǒng)可以簡單理解為我們常見的經緯度,本次土地確權標準使用的是GCS_China2000

圖2地理坐標系GCS_China2000
地理坐標系統(tǒng)可以簡單理解為我們常見的經緯度,本次土地確權標準使用的是GCS_China2000

圖2地理坐標系GCS_China2000
投影坐標系統(tǒng)本次確權工作中常用的高斯-克呂格投影分為兩種,3度分帶橫坐標前不加帶號(如CGCS2000_3_Degree_GK_CM_108E)、3度分帶橫坐標前加帶號(如CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_36)。




圖3兩種高斯-克呂格投影
二:ARCGIS中識別坐標系統(tǒng):
如果數據自帶有表格或其他信息,則可直接使用,也可向相關部門詢問。
我們常常拿到的圖在arcmap中打開,源中顯示的坐標系統(tǒng)是未定義,此時需要我們來識別坐標系統(tǒng)。在這過程中,要認識到右下角坐標信息的重要性。
地理坐標系統(tǒng)就是常說的經緯度,所以加入圖形后右下角坐標顯示為很明顯的經緯度信息,即數據坐標系為地理坐標系。

二:ARCGIS中識別坐標系統(tǒng):
如果數據自帶有表格或其他信息,則可直接使用,也可向相關部門詢問。
我們常常拿到的圖在arcmap中打開,源中顯示的坐標系統(tǒng)是未定義,此時需要我們來識別坐標系統(tǒng)。在這過程中,要認識到右下角坐標信息的重要性。
地理坐標系統(tǒng)就是常說的經緯度,所以加入圖形后右下角坐標顯示為很明顯的經緯度信息,即數據坐標系為地理坐標系。

圖4地理坐標系下的坐標顯示
當右下角X坐標顯示為6位或者8位,此時為投影坐標系統(tǒng)。當為6位時,坐標系為3度分帶橫坐標前不加帶號(如上圖為CGCS2000_3_Degree_GK_CM_108E),當顯示為8位時,坐標系統(tǒng)為3度分帶橫坐標前加帶號(如下圖為CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_36).


當右下角X坐標顯示為6位或者8位,此時為投影坐標系統(tǒng)。當為6位時,坐標系為3度分帶橫坐標前不加帶號(如上圖為CGCS2000_3_Degree_GK_CM_108E),當顯示為8位時,坐標系統(tǒng)為3度分帶橫坐標前加帶號(如下圖為CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_36).


圖5投影坐標系下的坐標顯示
三:坐標系統(tǒng)之間的相互轉換:
如果數據自帶有表格或其他信息,則可直接使用,也可向相關部門詢問。
確認數據使用的是哪個坐標系統(tǒng)后,右鍵屬性查看源中的坐標系是否定義,如果未定義,則先定義成正確的坐標系(工具為數據管理-----投影與變換-----定義投影),再投影成我們需要的坐標系(根據原始數據為矢量或者柵格,分別使用數據管理-投影與變換-要素/柵格-投影/投影柵格)。


三:坐標系統(tǒng)之間的相互轉換:
如果數據自帶有表格或其他信息,則可直接使用,也可向相關部門詢問。
確認數據使用的是哪個坐標系統(tǒng)后,右鍵屬性查看源中的坐標系是否定義,如果未定義,則先定義成正確的坐標系(工具為數據管理-----投影與變換-----定義投影),再投影成我們需要的坐標系(根據原始數據為矢量或者柵格,分別使用數據管理-投影與變換-要素/柵格-投影/投影柵格)。


圖6定義投影工具及界面




圖7投影工具及界面
如果定義則先判斷定義的坐標系是否正確。如果不正確,shape在原始文件夾中刪除.prj文件,此文件為投影信息文件,刪除之后則為未定義的坐標系,如上。如果正確,可直接進行投影變換,如圖7。
注意:此功能可解決一切坐標系統(tǒng)不對應導致的shape和影像、shape和shape或影像和影像之間不能重疊的問題,實現各種坐標系統(tǒng)之間的互相轉換。如shape為地理坐標系,影像為不加帶號的投影坐標系,可定義shape為地理坐標系,再投影為投影坐標系;如一幅影像為3度分帶108E,另一幅為3度分帶111E,假設標準要求為108E,則根據標準對111E的定義為111E,再投影為108E。
如果定義則先判斷定義的坐標系是否正確。如果不正確,shape在原始文件夾中刪除.prj文件,此文件為投影信息文件,刪除之后則為未定義的坐標系,如上。如果正確,可直接進行投影變換,如圖7。
注意:此功能可解決一切坐標系統(tǒng)不對應導致的shape和影像、shape和shape或影像和影像之間不能重疊的問題,實現各種坐標系統(tǒng)之間的互相轉換。如shape為地理坐標系,影像為不加帶號的投影坐標系,可定義shape為地理坐標系,再投影為投影坐標系;如一幅影像為3度分帶108E,另一幅為3度分帶111E,假設標準要求為108E,則根據標準對111E的定義為111E,再投影為108E。