坐标系和投影基础课件

中国科学院计算技术研究所教育中心,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2坐标系和投影基础,2坐标系和投影基础2坐标系和投影基础坐标系和投影基础闫磊,EMail：gisworld126.COM,2坐标系和投影基础2坐标系和投影基础2坐标系和投影基础坐标系,坐标系和投影基础,闫磊,EMail,：,gisworld126.COM,坐标系和投影基础闫磊,本章内容,建表点、线、面、注记和编辑,坐标系统介绍,坐标变换和数据换带,常见问题和应用,3,本章内容建表点、线、面、注记和编辑3,一、建表点、线、面、注记和编辑,建表点、线、面、注记和编辑,在,arccatalog,中,右键操作,右键操作,4,一、建表点、线、面、注记和编辑建表点、线、面、注记和编辑右键,字段类型说明,短整数值只能介于,-32,768,到,32,767,之间,长整型（介于,-2147483648,和,2147483647,字符串长度,2147483647,，对于,shp,最大是,254,单精度浮点数（浮点型）约为,-3.4E38,到,1.2E384,特定数值范围内包含小数值的数值,双精度浮点数（双精度型）约为,-2.2E308,到,1.8E3088,5,字段类型说明短整数值只能介于-32,768 到 32,76,二、坐标系统介绍,1.ArcGIS的坐标，投影文件的含义,一、ArcGIS中坐标系统两种:,地理空间坐标系,与,投影坐标系（平面直角坐标）,地理空间坐标系,（Geographic coordinate system），使用基于经纬度坐标描述地球上某一点所处的位置。某一个地理坐标系是基于一个基准面来定义的。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基准面；也称球面坐标。如WGS 1984（GPS点），Xian 1980.prj Beijing 1954.prj。,6,二、坐标系统介绍1.ArcGIS的坐标，投影文件的含义 6,ArcGIS的坐标，投影文件的含义,投影坐标系统,（Projection coordinate system）使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。平面坐标系统地图单位通常为米，也称非地球投影坐标系统（not earth），或者是平面直角坐标。,投影坐标系由以下两项参数确定:,地理坐标系（由基准面确定，比如:北京54、西安80、WGS84）,投影方法（比如高斯克吕格、Lambert投影）,坐标是GIS数据的骨骼框架，能够将我们的数据定位到相应的位置，为地图中的每一点提供准确的坐标，对,地理坐标系,坐标0360,7,ArcGIS的坐标，投影文件的含义投影坐标系统（Proje,投影方法介绍,1,、兰伯特等角园锥投影,用于小比例尺的地图投影如,1:50,万，,1,：,100,万,经线为辐射直线，纬线为同心圆圆弧。指定两条标准纬度线,Q1,，,Q2,，在这两条纬度线上没有长度变形,即,M=N=1,。此种投影也叫等角割圆锥投影，,2,、高斯,克吕格投影（等角横切椭圆柱投影）,用于如,1/10,万，,1/5,万、,1/,万等比例尺,高斯一克吕格投影（后，除中央经线和赤道为直线外，其他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。,8,投影方法介绍1、兰伯特等角园锥投影8,UTM,UTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”，是等角横轴割圆柱投影（高斯-克吕格为等角横轴切圆柱投影），圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，该投影将地球划分为60个投影带，每带经差为6度，已被许多国家作为地形图的数学基础。UTM投影与高斯投影的主要区别在南北格网线的比例系数上，高斯-克吕格投影的中央经线投影后保持长度不变，即比例系数为1，而UTM投影的比例系数为0.9996。UTM投影沿每一条南北格网线比例系数为常数，在东西方向则为变数，中心格网线的比例系数为0.9996，在南北纵行最宽部分的边缘上距离中心点大约 363公里，比例系数为 1.00158。高斯-克吕格投影与UTM投影可近似采用 Xutm=0.9996*X高斯，Yutm=0.9996*Y高斯进行坐标转换。,9,UTMUTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”，是等角横轴割圆,2.,2、,北京54坐标系、西安80坐标系、WGS84的区别,北京54坐标系与西安80坐标系都是以Gauss_Kruger为基础，经局部平差后产生的坐标系,北京54坐标系,:1954建立原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃,西安80坐标系,:也称国家大地坐标系，1980年，原点在西安附近,GPS系统所采用的是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System 1984即WGS-84)。WGS-84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系。原点是地球的质心，以,经纬度为单位存储,10,2.2、北京54坐标系、西安80坐标系、WGS84的区别 北,2.,2、,北京54坐标系、西安80坐标系、WGS84的区别,北京54:长半轴a=6378245m:短半轴b=6356863m 扁率 f=1/298.3,西安80:长半轴a=6378140m;短半轴b=6356755m 扁率f=1/298.25,WGS-84:长半轴a=6378137m;短半轴b=6356753.314 m 扁率f=1/298.25 是经纬度坐标系统,注:扁率:,f=（a-b）/a,由于长、短半轴不一样，西安80坐标系与北京54坐标系转换是不严密不存在统一的公式,地球上同一点，,各个坐标系的经纬度是不一样的,WGS84一般是经纬度坐标系,11,2.2、北京54坐标系、西安80坐标系、WGS84的区别 北,长半轴和短半轴,N,S,E,W,O,a,b,a,12,长半轴和短半轴NSEWOaba12,2.,3、3度，6度分带含,（中级）,分度方法:有3度和6度分带法,6分带法,:从格林威治零度经线起，每6分为一个投影带，全球共分为60个投影带，,东半球从东经0-6为第一带，中央经线为3，9，15 ，依此类推，投影带号为1-30。其投影带号n和中央经线经度L0的计算公式为:L0=(6n-3)；,西半球投影带从180回算到0，编号为31-60，投影代号n和中央经线经度L0的计算公式L0=360-(6n-3)。,13,2.3、3度，6度分带含（中级）分度方法:有3度和6度分带法,模型,首,子,午,线,第,1,带,0,12,6,央,子,中,午,线,赤,道,N,S,14,模型首子午线第1带0126央子中午线赤道 NS14,2.3,、3度，6度分带含义,3 分带法,:从东经130起，每3为一带，将全球划分为120个投影带，东经130-430，.17830-西经17830，.130-东经130。,东半球有60个投影带，编号1-60，各带中央经线计算公式:L0=3n,中央经线为3、6.180。,西半球有60个投影带，编号1-60，各带中央经线计算公式:L0=360-3n,中央经线为西经177、.3、0,15,2.3、3度，6度分带含义3 分带法:从东经130起，,带号和中央经线的计算公式,1、3度带,中央经线 L0=3*n,带号n:=L0/3,2、6度带,中央经线经度L0的计算公式为:L0=(6n-3),带号n:=(L0+3)/6,总之：中央经线和带号只和经线有关，与纬度纬度，经度在地球上表现为东西方向。,16,带号和中央经线的计算公式1、3度带16,由经线(X)反算最近带号,1、3度带,以中央经线正负2.5度,N=Int（(X+2.50)/3),2、6度带,是以中央经线正负3度,N=Int(X/6)+1,17,由经线(X)反算最近带号1、3度带17,中国经纬度范围,中国经纬度范围,最东端 东经135度2分30秒 黑龙江和乌苏里江交汇处,最西端 东经73度40分 帕米尔高原乌兹别里山口（乌恰县）,最南端 北纬3度52分 南沙群岛曾母暗沙,最北端 北纬53度33分 漠河以北黑龙江主航道（漠河县）2日本朝鲜韩国,经度为73 135，3度为25带-45带，,6度带 13（对应中央经线为75度）-23（对应中央经线为135度）,纬度为3度-53度,18,中国经纬度范围中国经纬度范围18,分带范围,对应的,excel,在：,2,分带范围,.xls,19,分带范围对应的excel在：2分带范围.xls19,3度分带、6度分带对应平面XY规定,在GIS系统中如北京54，西安80，采用6度或3度分带的高斯-克吕格投影。每一个分带构成一个独立的平面直角坐标网，投影带中央经线投影后的直线为X轴(纵轴，纬度方向)，赤道投影后为Y轴(横轴，经度方向)，为了防止经度方向的坐标出现负值，规定每带的中央经线加500公里（向东平移500公里），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，因此规定在横轴坐标前加上带号，如(37318980,2165593)其中37即为带号，同样所定义的偏移值也需要加上带号，如,37带的偏移值为37500000米。,20,3度分带、6度分带对应平面XY规定 在GIS系统中如,平面坐标范围，以标准分幅为例,平面坐标:坐标X，Y（在ArcGIS中），X在前，Y在后,X坐标不加带号，是六位，加带号是八位,Y是七位,（,纬度大于,10,）,21,平面坐标范围，以标准分幅为例平面坐标:坐标X，Y（在ArcG,问题,什么时候采用地理坐标，什么时候采用投影坐标？,投影坐标采用,3,度带，,6,度带？,22,问题 什么时候采用地理坐标，什么时候采用投影坐标？2,2.4,ArcGIS坐标系统文件说明-北京54,在,坐标,系,Projected Coordinate SystemsGauss KrugerBeijing 1954 目录中，我们可以看到四种不同的命名方式:,Beijing 1954 Degree GK CM 102E.prj,Beijing 1954 Degree GK Zone 34.prj,Beijing 1954 GK Zone 11.prj,Beijing 1954 GK Zone 16N.prj,说明如下:,3度分带法的北京54坐标系，中央经线在东102度的分带坐标，横坐标前不带加号,3度分带法的北京54坐标系，34分带，中央经线在东102度的分带坐标，横坐标前加带号，分带确定，中央经线就确定,16 6度分带法的北京54坐标系，分带号为16，横坐标前加带号,16N6度分带法的北京54坐标系，分带号为16，横坐标前不加带号,记忆方式:,3度分带，前有3.,23,2.4 ArcGIS坐标系统文件说明-北京54在 坐标系P,2.4,ArcGIS坐标系统文件说明-西安80,在 Coordinate SystemsProjected Coordinate SystemsGauss Krugerxian 1980 目录中，我们可以看到四种不同的命名方式:,Xian 1980 3 Degree GK CM 102E.prj,Xian 1980 3 Degree GK Zone 34.prj,Xian 1980 GK CM 117E.prj,Xian 1980 GK Zone 13.prj,3度分带法的西安80坐标系，中央经线在东102度的分带坐标，横坐标前不带加号,3度分带法的西安80坐标系，34分带，中央经线在东102度的分带坐标，横坐标前加带号,117E 6度分带法的西安80坐标系，分带号为20，中央经线117，横坐标前不加带号,17 度分带法的西安80坐标系，分带号为17，中央经线99，横坐标前加带号,记忆方式:,3度分带，前有3，,24,2.4 ArcGIS