1、GIS处理的是空间信息，而所有对空间信息的量算与分析都是基于某个坐标系统的，因此GIS中坐标系统的定义是GIS系统的基础，没有坐标系统的地理数据在生产应用过程中是毫无意义的，正确定义GIS系统的坐标系非常重要。坐标系统又可分为两大类：地理坐标系、投影坐标系。2本章的具体内容包括：5.1 GIS坐标系统定义的基础 5.1.1 地球椭球体 5.1.2 大地基准面 5.1.3 地图投影5.2 地理坐标系5.3 投影坐标系5.4 坐标系统和投影变换在桌面产品中的应用 5.4.1 动态投影 5.4.2 坐标系统描述 5.4.3 投影变换3ArcGIS中的坐标系定义主要由基准面和地图投影两组参数确定，而基
2、准面的定义则由特定椭球体及其对应的转换参数确定，因此欲正确理解GIS坐标系统，必须先弄清地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念及它们之间的关系。455.1.1 地球椭圆体5.1.2 大地基准面5.1.3 地图投影众所周知我们的地球表面是一个凸凹不平的表面，而对于地球测量而言，地表是一个无法用数学公式表达的曲面，这样的曲面不能作为测量和制图的基准面。假想一个扁率极小的椭圆，绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体称之为地球椭球体。地球椭球体表面是一个规则的数学表面，可以用数学公式表达，所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。因此
3、就有了地球椭球体的概念。6地球椭球体有长半径和短半径之分，长半径（a）即赤道半径，短半径（b）即极半径。f=（a-b）/a为椭球体的扁率，表示椭球体的扁平程度。由此可见，地球椭球体的形状和大小取决于a、b、f。因此，a、b、f被称为地球椭球体的三要素。对地球椭球体而言，其围绕旋转的轴叫地轴。地轴的北端称为地球的北极，南端称为南极；过地心与地轴垂直的平面与椭球面的交线是一个圆，这就是地球的赤道；过英国格林威治天文台旧址和地轴的平面与椭球面的交线称为本初子午线。以地球的北极、南极、赤道和本初子午线等作为基本要素，即可构成地球椭球面的地理坐标系统。可以看出地理坐标系统是球面坐标系统，以经度/纬度来表
4、示地面点位的位置，因为度不是标准的长度单位，不可用其直接量测长度和面积。7地理坐标系统以本初子午线为基准（向东，向西各分了180度）之东为东经其值为正，之西为西经其值为负；以赤道为基准（向南、向北各分了90度）之北为北纬其值为正，之南为南纬其值为负。8大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的大地基准面。椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面。把地球椭球体和基准面结合起来看，如果把地球比做是“马铃薯”，表面凸凹不平，而地球椭球体就好比一个“鸭蛋”，那么按照前面的定义
5、，基准面就定义了怎样拿这个“鸭蛋”去逼近“马铃薯”某一个区域的表面，X、Y、Z轴进行一定的偏移，并各自旋转一定的角度，大小不适当的时候就缩放一下“鸭蛋”，这样通过如上的处理必定可以达到很好的逼近地球某一区域的表面。9通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上是采用了两个不同的大地基准面。我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的1975地球椭球体（IAG75）建立了西安80坐标系。自2008年7月1日起，中国全面启用了2000国家大地坐标系，这是我国当前最新的国家大地坐标系，英文名称为China Geodetic Co
6、ordinate System 2000，英文缩写为CGCS2000，它的原点位于地球质量中心，是一种全球地心坐标系。WGS1984基准面采用WGS84椭球体，它是地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。10地球椭球体的表面是一个曲面，而我们日常生活中的地图及量测空间通常是二维平面，因此在地图制图和线性量测时首先要考虑把曲面转化成平面。由于球面上任何一点的位置是用地理坐标（，）表示的，而平面上的点的位置是用直角坐标（X，Y）或极坐标（r，）表示的，所以要采用一定的方法将地球表面上的点转换到平面上，这种转换过程，就称为地图投影。11依据投影面的不同，可分为
7、：l方位投影l圆柱投影l圆锥投影在上述三种投影中由于几何面与球面的关系位置不同，又分为正轴、横轴和斜轴三种。按照变形性质将投影等角投影（Conformal Projection）、等积投影（Equal Area Projection）、等距投影（Equidistant Projection）、等方位投影（True-direction Projection）。实际应用中往往根据实际需求（例如，海上航行时要求地图方位不变，国土面积统计时要求面积不变等，另外与制图区域的大小、地图比例尺也有关系）选择某种投影方法。1213我国各种大、中比例尺地形图采用了高斯克吕格（Gauss-Kruger)投影，它是
8、一种“等角横切圆柱投影”。德国数学家、物理学家、天文学家高斯（Carl Friedrich Gauss，1777一 1855）于十九世纪二十年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格（Johannes Kruger，18571928）于 1912年对投影公式加以补充，故名。设想用一个圆柱横切于球面上投影带的中央经线，按照投影带中央经线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，将中央经线两侧一定经差范围内的球面正形投影于圆柱面。然后将圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即获高斯-克吕格投影平面。高斯克吕格投影后，除中央经线和赤道为直线外，其它经线均为对称于中央经线的曲线。高斯克吕格投影没有角度变形，在长
9、度和面积上变形也很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大处在投影带内赤道的两端。按一定经差将地球椭球面划分成若干投影带，这是高斯投影中限制长度变形的最有效方法。通常按经差6度或3度分为六度带或三度带。六度带自 0度子午线起每隔经差6度自西向东分带，带号依次编为第 1、260带。三度带是在六度带的基础上分成的，它的中央子午线与六度带的中央子午线和分带子午线重合，即自 1.5度子午线起每隔经差3度自西向东分带，带号依次编为第 1、2120带。14我国的经度范围西起 73东至135，可分成六度带十一个，各带中央经线依次为75、81、87、117、123、129、135，或
10、三度带二十二个。我国大于等于50万的大中比例尺地形图多采用六度带高斯克吕格投影，三度带高斯克吕格投影多用于大比例尺1：1万测图。高斯克吕格投影按分带方法各自进行投影，故各带坐标成独立系统。以中央经线投影为纵轴X，赤道投影为横轴Y，两轴交点即为各带的坐标原点。为了避免横坐标出现负值，高斯克吕格投影北半球投影中规定将坐标纵轴西移500公里当作起始轴。15由于高斯克吕格投影每一个投影带的坐标都是对本带坐标原点的相对值，所以各带的坐标完全相同，为了区别某一坐标系统属于哪一带，通常在横轴坐标前加上带号，如(4231898m，21655933m)，其中21即为带号。高斯克吕格投影及分带示意图如图5.1和图
11、5.2所示。16图 5.1 高斯克吕格投影原理示意图17图 5.2 高斯克吕格投影三度分带和六度分带示意图我国常用的两大投影坐标系为Beijing 1954坐标系和Xian 1980坐标系，在ArcMap中，各有四种不同的命名方式：1.Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E：北京1954坐标系，三度分带法，中央经线在东经75度，横坐标前不加带号；Xian 1980 3 Degree GK CM 75E：西安1980坐标系，三度分带法，中央经线在东经75度，横坐标前不加带号。2.Beijing 1954 3 Degree GK Zone 25：北京1954坐标系，三度分带
12、法，分带号为25，横坐标前加带号；Xian 1980 3 Degree GK Zone 25：西安1980坐标系，三度分带法，分带号为25，横坐标前加带号。183.Beijing 1954 GK Zone 13N：北京1954坐标系，六度分带法，分带号为13，横坐标前不加带号；Xian 1980 GK CM 75E：西安1980坐标系，六度分带法，中央经线在东经75度，横坐标前不加带号。4.Beijing 1954 GK Zone 13：北京1954坐标系，六度分带法，分带号为13，横坐标前加带号；Xian 1980 GK Zone 13：西安1980坐标系，六度分带法，分带号为13，横坐标前
13、加带号。其中GK 是高斯克吕格，CM 是中央子午线，Zone是分带号，N表示不显示带号。命名中含经度的横坐标前都不加带号，命名中含带号的横坐标都加带号，但是特殊情况如：带号后加了N，则横坐标前不加带号。19建立了参考椭球体或大地基准面后，便可在参考椭球体上定义一系列的经线和纬线构成经纬网，通过经纬度即可确定地面上的点位。地理坐标系就是指用经纬度表示地面点位的球面坐标系。经度和纬度值以十进制度为单位或以度、分、秒为单位。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种描述：即天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度（在GIS中常用大地经纬度和地心经纬度）。201.天文经纬度天文经度在地球上的定义，即本
14、初子午面与过观测点的子午面所夹的二面角；天文纬度在地球上的定义，即为过某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。天文经纬度是通过地面天文测量的方法得到的，其以大地水准面和铅垂线为依据，精确的天文测量成果可作为大地测量中定向控制及校核数据之用。212.大地经纬度地面上任意一点的位置，也可以用大地经度L、大地纬度B表示。大地经度是指过参考椭球面上某一点的大地子午面与本初子午面之间的二面角，大地纬度是指过参考椭球面上某一点的法线与赤道面的夹角。大地经纬度是以地球椭球面和法线为依据，在大地测量中得到广泛采用。223.地心经纬度地心，即地球椭球体的质量中心。地心经度等同于大地经度，地心纬度是指参考椭球体面上的任
15、意一点和椭球体中心连线与赤道面之间的夹角。地理研究和小比例尺地图制图对精度要求不高，故常把椭球体当作正球体看待，地理坐标采用地球球面坐标，经纬度均用地心经纬度。地图学中常采用大地经纬度。23投影坐标系是根据某种映射关系，将地理坐标系统中由经纬度确定的球面坐标投影到二维平面上所使用的坐标系。投影坐标系实质上是平面坐标系，在该坐标系中，我国的地图单位通常为米。在ArcGIS产品中，定义投影坐标系的参数结构如表5.1所示（参数值以Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_102E投影坐标系为例）。24表5.1 Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_102E投影坐标系统
16、的定义参数25参数参数描述描述值值ProjectionProjection投影Gauss_KrugerFalse_Easting:False_Easting:东向偏移500000.0False_NorthingFalse_Northing北向偏移0.0Central_MeridianCentral_Meridian中央经线102.0Scale_FactorScale_Factor比例因子1.0Latitude_Of_OriginLatitude_Of_Origin纬度原点0.0Linear UnitLinear Unit线性单位Meter(1.0)Geographic Geographic C
17、oordinate SystemCoordinate System地理坐标系统GCS_Beijing_1954Angular UnitAngular Unit角度单位Degree(0.0174532925199433)Prime MeridianPrime Meridian本初子午线Greenwich(0.0)DatumDatum大地基准面D_Beijing_1954SpheroidSpheroid椭球体Krasovsky_1940Semimajor AxisSemimajor Axis长半轴6378245.0Semiminor AxisSemiminor Axis短半轴6356863.018
18、773047Inverse FlatteningInverse Flattening反向扁率298.3从参数中可以看出，投影坐标系必定会有Geographic Coordinate System。投影所需要的必要条件是：1）任何一种投影都必须基于一个地球椭球体。2）将球面坐标转换为平面坐标的过程（投影过程）。简单的说投影坐标系是：地理坐标系+投影过程。26缺少坐标系统的GIS数据是不完善的，在桌面产品中正确的定义坐标系统以及进行投影转换的操作非常重要。当空间数据没有定义坐标系或原来定义的不对，可以定义或调整坐标系统描述。当不同来源、不同坐标系的空间数据要在一起使用、相互参照时，就要做坐标转换，
19、如果涉及不同的地图投影，要作投影变换。在了解坐标系统和地图投影的定义以及之间的内在联系后，接下来着重介绍一下坐标系统和投影变换在桌面产品ArcMap、ArcCatalog、ArcToolBox中的主要应用。275.4.1 动态投影5.4.2 坐标系统描述5.4.3 投影变换28所谓动态投影指改变ArcMap中的数据框架（Data Frame）的空间参考或是对后加入到ArcMap中的数据进行投影变换。ArcMap的数据框架的坐标系统默认为第一个加载到当前数据框架的那个图层的坐标系统，后加入的数据如果和当前数据框架的坐标系统不同，则ArcMap会自动做投影变换，把后加入的数据投影变换到当前坐标系统
20、下显示，但此时图层数据所存储的坐标值并没有改变，只是显示的地理要素的形态发生了变化，因此将这种投影变换过程叫动态投影，这种投影是一种临时性变换。29实例操作：利用两组数据“县界_Project.shp”和“江西省行政区划范围.shp”来进行一个动态投影的实验。“县界_Project.shp”数据采用Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_117E坐标系，将其在ArcMap中打开，方法如图5.3所示。3031图 5.3“县界_Project”要素的几何形态“江西省行政区划范围.shp”数据为GCS_WGS_1984坐标系，在ArcMap 中打开后其地图要素的形态如图5.4所示。3
21、2图 5.4“江西省行政区划范围”要素的几何形态操作步骤如下：（1）打开ArcMap，在“第五章动态投影”路径下，先加载“县界_Project.shp”要素后再加载“江西省行政区划范围.shp”要素，会弹出【地理坐标系警告】对话框（图5.5），提示正在添加的数据的地理坐标系与数据框所使用的地理坐标系不一致。单击【关闭】按钮，ArcMap会自动对“江西省行政区划范围.shp”数据进行动态投影，显示效果如图5.6所示，可以看到ArcMap对“江西省行政区划范围.shp”做完动态投影后数据在几何形态上发生了改变。说明：叠加江西省行政区范围，江西省行政区几何形态发生了变化。当叠加省级行政区划范围（面）
22、，可以发现整体形态变化明显（第1版教材中叠加后者）3334动态投影前形态动态投影后形态35动态投影前形态动态投影后形态36图 5.5 地理坐标系警告对话框37图 5.6 动态投影后的要素类“江西省行政区划范围”（2）单击主菜单【视图】【数据框属性】，如图5.7所示。38图 5.7 查看数据框属性39在弹出的【数据框属性】对话框中单击【坐标系】选项 卡，可 以 看 到 当 前 工 作 空 间 的 坐 标 系 统 为Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_117E投影坐标系，如图5.8所示。图 5.8 数据框属性对话框40（3）反之在ArcMap 中先加载“江西省行政区划范围.sh
23、p”数据后再加入“县界_Project.shp”数据，ArcMap 对“县界_Project.shp”数据进行动态投影后数据显示效果如图5.9所示：图 5.9 动态投影后的要素类“县界_Project”在数据没有定义坐标系或原来定义的坐标系不对的情况下，可以在ArcCatalog中给数据定义或调整坐标系统描述，相当于给数据贴上标签，但是在ArcCatalog中修改坐标系改的仅仅是一个标签，数据文件中所存储数据的坐标值并没有真正的投影变换到所更改的坐标系统下，而只是把数据坐标系统信息都写入到后缀名为.prj的文件当中。如果把该文件删除，在ArcCatalog中重新查看该图层的坐标信息时，会显示为
24、“未知”。但是正确定义坐标系统描述非常重要，后来的使用都需要依赖这个标签，将来临时变换、永久变换时，按修改后的坐标系统转换，对转换结果会产生实质性的影响，所以定义坐标系统描述前要清楚知道数据的源坐标系，不能贴错标签。41实例操作：将WGS 1984地理坐标系数据“江西省行政区划范围.shp”定义为Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_117E投影坐标系，操作步骤如下：（1）打开ArcCatalog，单击工具栏中的【连接到文件夹】图标按钮，在弹出的【连接到文件夹】对话框选择数据所在的文件夹，如图5.8所示，在“第五章坐标系统描述”路径下。4243图 5.8 连接到文件夹对话框（
25、2）右击“江西省行政区划范围.shp”图层，在弹出的菜单中单击【属性】菜单，如图5.9所示。44图 5.9 查看图层属性（3）在弹出【Shapefile属性】对话框中单击【XY坐标系】选项卡，可以看到数据当前的坐标系为WGS 1984，如图5.10。45图 5.10 Shapefile属性对话框（4）在图5.11中的【在此处输入以进行搜索】列表框中搜索坐标系，如搜索“Beijing”，则只显示了名称包含“Beijing”的投影坐标系，如图5.11所示，双击树节点【投影坐标系】【Gauss Kruger】【Beijing 1954】就可以找到Beijing_1954_3_Degree_GK_CM
26、_117E投影坐标系。4647图 5.11 搜索坐标系或者单击 图标按钮【添加坐标系】【导入】，如图5.12所示：48图 5.12 导入坐标系选择“县界_Project.shp”文件，单击【添加】按钮，如图5.13所示：49图 5.13 选择坐标系文件可以看到，县界_Project.shp文件的Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_117E投影坐标系统描述导入在了【收藏夹】节点下（图5.14），单击【确定】按钮。50图 5.14 坐标系导入在收藏夹节点下（5）单击ArcCatalog里的【预览】选项卡，可发现数据并没有发生形变，说明更改数据的坐标系统描述并不能使数据进行投影变
27、换。51（6）但是以记事本的方式打开该数据的prj 文件（图5.15），可以看到已经记录了更改后的坐标系统以及详细参数。52图 5.15 以记事本查看prj 文件（7）删除此prj文件，在ArcCatalog的空白处右击，在弹出的菜单中单击【刷新】，如图5.16所示。53图 5.16 刷新文件（8）查看该图层的属性，可以看到当前坐标系显示为“未知”，如图5.17所示。54图 5.17 查看Shapefile的坐标系由5.1.3节可知，北京1954坐标系和西安1980坐标系都是三度带或六度带的，如在【投影坐标系】【Gauss Kruger】【Beijing 1954】节点下，三度带坐标系有Bei
28、jing 1954 3 Degree GK CM 114E、Beijing 1954 3 Degree GK CM 117E、Beijing 1954 3 Degree GK CM 120E。在实际工作中，如果测量的坐标数据为北京1954坐标系以116为中央经线的分带坐标，但是定义坐标系的时候却没有以116为中央经线的的坐标系可供选择，那怎么办呢？5556操作步骤如下：（1）打开ArcCatalog，右键单击任一数据，选择【属性】-【XY坐标系】选项卡，单击【投影坐标系】【Gauss Kruger】【Beijing 1954】，右键单击任一坐标系，在弹出的菜单中单击【复制并修改】，如图5.18
29、所示。57图 5.18 右键坐标系弹出的菜单（2）将参数Central_Meridian（中央子午线）改为116，坐标系名称改为：Beijing_1954_3_Degree _GK_CM_116E，如图5.19所示：58图 5.19 修改坐标系名称和参数（3）单击【确定】按钮，【自定义】树节点下就有了Beijing_1954_3_Degree _GK_CM_116E投影坐标系，如图5.20所示。59图 5.20 坐标系添加到自定义树节点下真正的投影变换是一种永久性转换，会真正的改变数据的坐标值，在反复使用中不需要临时转换，节省计算时间，也不需要重复操作。在【ArcToolBox】【数据管理工具
30、】【投影和变换】中提供了工具集，如图5.21所示。6061图 5.21 投影和变换工具集在这个工具集下有几个工具最为常用：【定义投影】【要素】【投影】【栅格】【投影栅格】【创建自定义地理（坐标）变换】当数据没有任何空间参考信息时，在ArcCatalog的坐标系统描述（XY坐标系）选项卡中会显示为“未知”。这时如果要对数据进行投影变换就要先利用【定义投影】工具来给数据定义一个坐标系统，然后再利用【要素】【投影】或【栅格】【投影栅格】工具来对数据进行投影变换。这里的【定义投影】工具与在ArcCatalog中给数据定义坐标系的性质是一样的。62下面结合实际工作中可能碰到的问题，给出三个实例操作示范。
31、实例操作1：将WGS 1984地理坐标系数据“江西省行政区划范围.shp”投影为Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_117E投影坐标系。操作步骤如下：63（1）打开ArcMap，在“第五章投影变换”路径下，加载要素类“江西省行政区划范围.shp”，双击【数据管理工具】【投影和变换】【要素】【投影】，弹出【投影】对话框，输入要素类“江西省行政区划范围”，如图5.22所示。64图 5.22 选择输入要素类（2）指定输出要素的保存路径，名称定义为“江西省行政区划范围_Project.shp”，如图5.23所示。65图 5.23 指定输出要素的保存路径和名称（3）在【输出坐标系】中
32、选择“Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_117E”投影坐标系，所有参数设置如图5.24所示。66图5.24【投影】对话框的参数选取新建一个空白地图，添加“江西省行政区划范围_Project.shp”数据，可见数据在几何形态上发生了改变。在【内容列表】中右击“江西省行政区划范围_Project”图层，在弹出的菜单中单击【属性】菜单，在弹出的【图层属性】对话框中单击【源】标签，可见坐标系为“Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_117E”投影坐标系（见图5.25），说明数据发生了实质的投影变换。6768图 5.25 查看图层坐标系实例操作2：将WGS 198
33、4地理坐标系数据“县界（面）.shp”转换为Xian_1980_3_Degree_GK_CM_117E投影坐标系。操作步骤如下：（1）打开ArcMap，在“第五章投影变换”路径下，添加“县界（面）.shp”数据，双击【数据管理工具】【投影和变换】【要素】【投影】，在弹出的【投影】对话框输入要素类“县界（面）.shp”，指定输出要素的保存路径和名称，输出坐标系选择Xian_1980_3_Degree_GK_CM_117E投影坐标系，单击【确定】按钮，会弹出错误提示框（图5.29）提示内容为“未定义的地理（坐标）变换”，而且【地理坐标（变换）】参数前会显示绿色的圆点，表示此参数必须要填写。6970
34、图 5.29 错误提示点开【地理坐标（变换）】参数下的下拉列表，可以看到有Beijing 1954和WGS 1984之间的变换方法（图5.30），但是没有Xian 1980和WGS 1984之间的变换方法。当ArcGIS软件未知二者之间的变换方法，不能自动实现投影间直接转换时，需要使用【创建自定义地理（坐标）变换】工具自定义七参数或三参数实现投影转换，但前提是要知道参数值。7172图 5.30 地理变换方法选取（2）双击【数据管理工具】【投影和变换】【创建自定义地理（坐标）变换】，在弹出的【创建自定义地理（坐标）变换】对话框中输入地理变换名称如“WGS_1984_To_Xian_1980”，输
35、入地理坐标系“G C S _ W G S _ 1 9 8 4”，输 出 地 理 坐 标 系“Xian_1980_3_Degree_GK_CM_117E”。在定义地理转换 方 法 下 的【方 法】参 数 中 选 择 转 换 方 法 如 COORDINATE_FRAME，然后输入七参数，即平移参数、旋转角度和比例因子，单击【确定】按钮。这里只做一个示范（图5.31），需要根据实际情况选择合适的转换方法并设置相应的参数值。7374图 5.31 创建自定义地理（坐标）变换（3）再使用【要素】【投影】工具，选择了输入坐标系WGS 1984和输出坐标系Xian_1980_3_Degree_GK_CM_11
36、7E后，【地理（坐标）变换】参数下的列表框自动出现了刚才自定义的地理（坐标）变换（图5.32），这时候就能将数据从WGS 1984地理坐标系投影转换为Xian_1980_3_Degree_GK_CM_117E投影坐标系了。所创建的地理变换文件存储在C:UsersAdministratorAppDataRoamingESRIDesktop10.2ArcToolboxCustomTrans-formations路径下，文件扩展名为.gtf，如需删除地理变换文件要在此路径下直接删除。7576图 5.32 投影参数选取但是由于数据保密原因，通常情况下我们不知道地理变换的参数值，也有一些方法如控制点反算
37、参数、动态投影、几何校准等可以实现不同地理坐标系之间的转换，但是这些方法误差可能比较大，其中动态投影方法操作步骤如下：（1）新建空白地图，在“第五章投影变换”路径下，添加“县界（面）.shp”数据，单击菜单栏【视图】【数据框属性】，在【数据框属性】窗口单击【坐标系】选项卡，选择Xian 1980 3 Degree GK CM 117E投影坐标系，如图5.33所示。7778图 5.33 定义数据框坐标系（2）单击【变换】按钮，弹出【地理坐标系变换】对话框（图5.34），可以看到ArcMap自动识别了地理坐标系转换自GCS_WGS_1984至GCS_Xian_1980，单击【确定】按钮，返回【数据
38、框属性】对话框，再单击【确定】按钮。79图 5.34 地理坐标系变换对话框（3）右击内容列表中的“县界（面）”图层，在弹出的菜单中单击【数据】【导出数据】，如图5.35所示。80图 5.35 导出数据（4）弹出对话框如图所示，可以选择是按此图层的源数据的坐标系，还是按照数据框的坐标系导出数据。这里选择【数据框】单选按钮，如图5.36所示，单击【确定】按钮。81图 5.36 按数据框的坐标系导出数据（5）在弹出对话框（图5.37）中单击【是】按钮。82图 5.37 提示对话框（6）可以看到导出的数据添加到了地图图层中，查看该图层的属性，坐标系为Xian_1980_3_ Degree_GK_CM_
39、117E（图5.38）。83图 5.38 查看图层坐标系实例操作3：利用一个未定义坐标系数据“宗地.shp”和WGS 1984地理坐标系数据“江西省行政区划范围.shp”做投影变换实验。“宗地.shp”在ArcMap中打开后地图要素形态如图5.39所示，与“江西省行政区划范围.shp”显示不在同一范围内(实际上宗地位于江西省)。8485图 5.39 查看图层坐标系操作步骤如下：（1）在“第五章投影变换”路径下，打开ArcMap，添加“宗地.shp”数据，单击菜单栏中工具箱图标按钮，弹出ArcToolBox工具箱窗口，双击【数据管理工具】【投影和变换】【定义投影】，由于该测量数据为西安80坐标系
40、在117度的分带坐标，定义投影坐标系为Xian_1980_3_Degree_GK_CM_117E，如图5.40所示。8687图 5.40 定义投影对话框参数设置（2）双击【数据管理工具】【投影和变换】【要素】【投影】，弹出投影窗口，输入要素类“宗地”，指定输出要素的保存路径和名称，输出坐标系选择“江西省行政区划范围.shp”的GCS_WGS_1984地理坐标系，如图5.41所示。8889图 5.41 投影对话框参数设置（3）单击【确定】按钮，发现桌面右下角显示投影错误，如图5.42所示。单击查看报错详情，如图5.43所示。90图 5.42 投影变换错误91图 5.43 错误详情（4）从“inv
41、alid extent for output coordinate system”和“已试图对空几何执行该操作”信息可知，是坐标范围的问题，将鼠标放在地图上任一位置，坐标形式为（39XXXXXX，YYYYYYY），可见横坐标加上了 带 号，分 带 号 为 3 9，从 5.1.3 节 可 知，Xian_1980_3_Degree_GK_CM_117E坐标系是不加带号的，应重新定义为Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_39坐标系，如图5.44所示。9293图 5.44 重新定义投影（5）再投影至GCS_WGS_1984地理坐标系，如图5.45所示。94图 5.45 投影对话框（6
42、）新建一个空白地图，添加“江西省行政区划范围.shp”数据，并添加投影后的宗地数据，可见两组数据叠加到了一起，如图5.46。95图 5.46 查看投影后的数据在上述实验中的第一步定义投影时，如果想定义坐标系为Xian 1980 3 Degree GK CM 117E，可以在定义坐标系前将数据所有的横坐标减去39000000，这样就可以去掉带号，操作如下：9697图 5.47 开始编辑（1）单击【编辑器】【开始编辑】，此时【移动】按钮为灰色，如图5.47所示。（2）单击 编辑工具，选中图形，单击【编辑器】【移动】，在弹出【增量X、Y】对话框的左边文本框输入“-39000000”，如图5.48所示
43、，按“Enter”键，然后停止编辑，在内容列表中右击“宗地”图层，在弹出的菜单中单击【缩放至图层】，将鼠标放在图形 任 一 位 置 可 见 坐 标 去 除 了 带 号，坐 标 形 式 为（X X X X X X，Y Y Y Y Y Y Y），此 时 再 投 影 转 换 为GCS_WGS_1984地理坐标系就不会报错。9899图 5.48 移动宗地要素通过本章学习，可了解到坐标系统分为两种：(1)地理坐标系。为球面坐标系，以十进制度为单位或以度、分、秒为单位。(2)投影坐标系。为平面坐标系，将地理坐标系统中由经纬度确定的球面坐标投影到二维的平面上，通常以米为单位。100ArcGIS桌面产品中提供
44、了三种投影方式：(1)动态投影。是一种临时性的投影变换，在ArcMap中，数据框架的坐标系统默认为第一个加载进来的图层的坐标系统，后加入的数据如果和当前数据框架的坐标系统不同，则ArcMap会自动将其投影变换到当前坐标系统下显示，但数据所存储的坐标值并没有改变。(2)坐标系统描述。相当于给数据贴上标签，在ArcCatalog中，可以给数据定义或调整坐标系统描述，但是数据文件中所存储数据的坐标值并没有真正的投影变换到所更改的坐标系统下。但是将来临时变换、永久变换时，按修改后的坐标系统转换，对转换结果会产生实质性的影响。(3)投影变换。是一种永久性转换，在ArcToolBox工具箱，可以对数据进行投影变换，真正的改变数据的坐标值，在反复使用中不需要临时转换，节省计算时间，也不需要重复操作。101实验数据：省级行政区划范围（面）.shp省级行政区划图中的相邻的两个省进行跨多个带进行投影，一起观察相邻的两个省是否还能拼接在一起。实例：将湖南省行政区划面投影到 Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_102E 将江西省行政区划面投影到 Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_126E102
