arcgis数据框要素坐标系设置优质PPT课件.ppt

arcgis数据框数据框要素坐标系设要素坐标系设置置目录目录2.ArcGis2.ArcGis2.ArcGis2.ArcGis坐标系说明坐标系说明坐标系说明坐标系说明3.3.3.3.数据框坐标系设置数据框坐标系设置数据框坐标系设置数据框坐标系设置231.1.1.1.坐标系统概念坐标系统概念坐标系统概念坐标系统概念14.4.4.4.要素坐标系设置要素坐标系设置要素坐标系设置要素坐标系设置4地球的形状地球的形状 地球的大地水准面 地球看做球形 地球看做椭球地球为椭球地球为椭球大地水准面大地水准面全球一致的总椭球全球一致的总椭球参考椭球参考椭球v地心坐标系地心坐标系坐标原点位于地球质心坐标原点位于地球质心1.11.11.11.1地心坐标系与参心坐标系地心坐标系与参心坐标系地心坐标系与参心坐标系地心坐标系与参心坐标系v参心坐标系参心坐标系坐标原点不位于地球质心坐标原点不位于地球质心v地心坐标系和参心坐标系的特点地心坐标系和参心坐标系的特点n地心坐标系适合于全球用途的应用地心坐标系适合于全球用途的应用n参心坐标系适合于局部用途的应用参心坐标系适合于局部用途的应用o有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更好有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更好o保持国家坐标系的稳定保持国家坐标系的稳定o有利于坐标系的保密有利于坐标系的保密定义地球形状定义地球形状参心坐标系参心坐标系原点与轴指向由给定点定义原点与轴指向由给定点定义基于国家或局部参考椭球基于国家或局部参考椭球在国家内部进行平差在国家内部进行平差参考系为水平坐标系参考系为水平坐标系Local ellipsoidGeoidLocal area ofinterestEastingEastingNorthingNorthing原点原点地球质量中心地球质量中心Z-轴轴地球平均旋转轴地球平均旋转轴X-轴轴平均格林尼治子午面平均格林尼治子午面,垂直于垂直于Z轴轴P(X,Y,Z)格林尼治格林尼治平均旋转轴平均旋转轴平均赤道面平均赤道面O平均格林尼治子午面平均格林尼治子午面地心坐标系地心坐标系地心坐标系地心坐标系全球椭球全球椭球大地水准面大地水准面1.21.21.21.2常用坐标系常用坐标系常用坐标系常用坐标系*1954年北京坐标系年北京坐标系*1980西安坐标系西安坐标系*新新1954北京坐标系北京坐标系*2000国家大地坐标系国家大地坐标系我国大地基准我国大地基准参心坐标系参心坐标系地心坐标系地心坐标系存在的问题：存在的问题：（1 1）椭球参数有较大误差。）椭球参数有较大误差。（2 2）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西 向东明显的系统性倾斜。向东明显的系统性倾斜。（3 3）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。（4 4）定向不明确。）定向不明确。1954195419541954年北京坐标系（年北京坐标系（年北京坐标系（年北京坐标系（BJ54BJ54BJ54BJ54旧旧旧旧）坐标原点：前苏联的普尔科沃。坐标原点：前苏联的普尔科沃。参考椭球：克拉索夫斯基椭球。参考椭球：克拉索夫斯基椭球。平差方法：分区分期局部平差。平差方法：分区分期局部平差。坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。参考椭球：参考椭球：19751975年国际椭球。年国际椭球。平差方法：天文大地网整体平差。平差方法：天文大地网整体平差。19801980年国家大地坐标系（年国家大地坐标系（GDZ80GDZ80）特点特点：（1 1）采用）采用19751975年国际椭球。年国际椭球。（2 2）椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，）椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。是多点定位。（3 3）定向明确。）定向明确。（4 4）大地原点地处我国中部。）大地原点地处我国中部。（5 5）大地高程基准采用）大地高程基准采用19561956年黄海高程。年黄海高程。新新19541954年北京坐标系（年北京坐标系（BJ54BJ54新）是由新）是由19801980国家大地坐标国家大地坐标（GDZ80GDZ80）转换得来的。）转换得来的。坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。参考椭球：克拉索夫斯基椭球。参考椭球：克拉索夫斯基椭球。平差方法：天文大地网整体平差。平差方法：天文大地网整体平差。新新19541954年北京坐标系（年北京坐标系（BJ54BJ54新）新）BJ54BJ54新的特点新的特点 ：（1 1）采用克拉索夫斯基椭球。）采用克拉索夫斯基椭球。（2 2）是综合）是综合GDZ80GDZ80和和BJ54BJ54旧旧 建立起来的参心坐标系。建立起来的参心坐标系。（3 3）采用多点定位。但椭球面与大地水准面在）采用多点定位。但椭球面与大地水准面在 我国境内不是最佳拟合。我国境内不是最佳拟合。（4 4）定向明确。）定向明确。（5 5）大地原点与）大地原点与GDZ80GDZ80相同，但大地起算数据不同。相同，但大地起算数据不同。（6 6）大地高程基准采用）大地高程基准采用19561956年黄海高程。年黄海高程。（7 7）与）与BJ54BJ54旧旧 相比，所采用的椭球参数相同，相比，所采用的椭球参数相同，其定位相近，但定向不同。其定位相近，但定向不同。（8 8）BJ54BJ54旧旧 与与BJ54BJ54新新 无全国统一的转换参无全国统一的转换参 数，只能进行局部转换。数，只能进行局部转换。WGS-84椭球及其有关常数：WGS-84采用的椭球是国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值，其四个基本参数WGS-84WGS-84坐标系坐标系WGS-84的定义：原点在地球质心 Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极（CTP）方向 X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点 Y轴和Z、X轴构成右手坐标系.它是一个地固坐标系。长半径长半径：a=63781372a=63781372（m m）；）；地球引力常数：地球引力常数：GM=398600510GM=3986005108 8m m3 3s s-2-20.6100.6108 8m m3 3s s-2-2；正常化二阶带谐系数：正常化二阶带谐系数：C20=-484.1668510C20=-484.16685106 61.3101.310-9-9；J2=10826310J2=10826310-8-8 地球自转角速度：=729211510-11rads-10.15010-11rads-1 n国务院批准，国务院批准，20082008年年7 7月月1 1日起正式实施日起正式实施n地心坐标系，原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中地心坐标系，原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心心nZ Z轴由原点指向历元轴由原点指向历元2000.02000.0的地球参考极的方向的地球参考极的方向nX X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.02000.0）的交点）的交点,该历元的指向由国际时间局给定的历元该历元的指向由国际时间局给定的历元1984.01984.0推算得到推算得到nY Y轴与轴与Z Z轴、轴、X X轴构成右手正交坐标系。轴构成右手正交坐标系。2000国家大地坐标系采用的地球椭球的参数为：国家大地坐标系采用的地球椭球的参数为：n长半轴长半轴a=6378137m，扁率，扁率f=1/298.257222101 2000国家大地坐标系国家大地坐标系独立坐标系统独立坐标系统n大多数建立在上个世纪五六十年代大多数建立在上个世纪五六十年代n控制网普遍采用传统的三角导线测量方法布测控制网普遍采用传统的三角导线测量方法布测n以城市或测区中心设立中央子午线，为了满足每公里长度变形小于以城市或测区中心设立中央子午线，为了满足每公里长度变形小于2.5厘米限差要求；厘米限差要求；n基于基于2000国家大地坐标系建立的独立坐标系统，称为国家大地坐标系建立的独立坐标系统，称为2000独立坐标系。独立坐标系。n建立方法与常用独立坐标系建立方法基本相同。建立方法与常用独立坐标系建立方法基本相同。1.31.31.31.3坐标系各参数比较坐标系各参数比较坐标系各参数比较坐标系各参数比较坐标系统坐标系统坐标系类型坐标系类型椭椭 球球a长半轴长半轴（米）（米）扁率扁率1954年北京坐标系年北京坐标系参心坐标系参心坐标系克拉索夫斯基克拉索夫斯基6378245 1/298.3 1980西安坐标系西安坐标系参心坐标系参心坐标系IAG-756378140 1/298.257WGS-84世界坐标系世界坐标系地心坐标系地心坐标系WGS-8463781371/298.2572235632000国家大地坐标系国家大地坐标系地心坐标系地心坐标系CGCS200063781371/298.257222101独立坐标系独立坐标系参心坐标系参心坐标系同国家或自定义同国家或自定义注意问题：注意问题：注意问题：注意问题：u由于长、短半轴不一样，不同坐标系如西安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各个坐标系的经纬度是不一样的是不一样的；u19541954年北京和年北京和19801980西安坐标系是二维坐标系西安坐标系是二维坐标系uWGS84WGS84和和CGCS2000CGCS2000是三维坐标系是三维坐标系地图投影是利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转地图投影是利用一定数学法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。换到平面上的理论和方法。由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体，由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体，故其表面是一个不可展平的曲面，所以运用任何故其表面是一个不可展平的曲面，所以运用任何数学方法数学方法进行这种转换都会产生误差和变形，为按照不同的需求缩进行这种转换都会产生误差和变形，为按照不同的需求缩小误差，就产生了各种投影方法。小误差，就产生了各种投影方法。地图投影地图投影地图投影：地图投影：1.41.4地图投影分类：地图投影分类：u按变形性质分类：等角投影，等积投影，任意投影按变形性质分类：等角投影，等积投影，任意投影u按几何构成方法分类：方位投影，圆柱投影，圆锥投影按几何构成方法分类：方位投影，圆柱投影，圆锥投影u按非几何构成方法分类：伪方位投影，伪圆柱投影，伪圆按非几何构成方法分类：伪方位投影，伪圆柱投影，伪圆锥投影，多圆锥投影锥投影，多圆锥投影u按照投影面积与地球相割或相切分类：割投影，切投影按照投影面积与地球相割或相切分类：割投影，切投影常用常用的几何投影的几何投影：方方位位投投影影：以平面作为投影面，使平面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到平面上而成。其中球心投影常用于航空及航海图，外心投影常用于空间透视投影。圆圆柱柱投投影影：以圆柱面作为投影面，使圆柱面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面展为平面而成。圆圆锥锥投投影影：以圆锥面作为投影面，使圆锥面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。圆锥投影，圆柱投影，以及方位投影：圆锥投影，圆柱投影，以及方位投影：名称方位投影圆柱投影圆锥投影投影面平面圆柱面圆锥面纬线投影特点同心圆平行直线同心圆圆弧经线投影特点同心圆的半径与纬线投影成的平行直线垂直的平行直线垂直于同心圆弧且相交于一点的直线束投影变形分析经线间的夹角与实地经度差相等，其等变形线为圆形其变形只与纬度有关，与经差无关，同纬度上各点的变形相同其变形只与纬度有关，与经差无关，同纬度上各点的变形相同适用范围具有圆形轮廓的区域和两极地区低纬度沿纬线伸展的区域中纬度处沿纬线伸展的区域习惯特殊投影方式及用途1.正轴等角方位投影：极球面2.等积方位投影：小比例尺地图，东西半球图3.正轴等距方位投影：南北极图4.横轴等距方位投影：东西半球图5.斜轴等距方位投影：航空中心站，地震观测中心，气象站等需满足到中心距离相等的勘测中心。1.等角圆柱投影（墨卡托投影）：世界时区图，大圆航线（航空及航海图）1.正轴等面积圆锥投影：行政区域图，人口地图，社会经济等用面积表达一定含义的地图2.等角圆锥投影（兰伯特投影）：中纬度地区3.正轴割等角圆锥投影：中纬度地区的中小比例尺地图方位投影，圆锥投影，圆柱投影的异同分析方位投影，圆锥投影，圆柱投影的异同分析方位投影，圆锥投影，圆柱投影的异同分析方位投影，圆锥投影，圆柱投影的异同分析兰伯特投影，通用横轴墨卡托兰伯特投影，通用横轴墨卡托兰伯特投影，通用横轴墨卡托兰伯特投影，通用横轴墨卡托(Mercator)(Mercator)(Mercator)(Mercator)投影，高斯克投影，高斯克投影，高斯克投影，高斯克吕格投影的对比分析吕格投影的对比分析吕格投影的对比分析吕格投影的对比分析名称兰伯特投影通用横轴墨卡托(Mercator)投影（UTM）高斯克吕格投影类型等角圆锥投影横轴等角割圆柱投影等角横切椭圆柱投影投影特点纬线投影为同心圆圆弧，经线垂直于同心圆弧且相交于一点的直线束如图示：如图示：变形分析其变形只与纬度有关，与经差无关，同纬度上各点的变形相同，且无角度变形在赤道上离中央经线大约180km位置的两条割线上没有任何变形，距这两条割线越远变形愈大。XUTM=0.9996*X高斯，YUTM=0.9996*Y高斯无角度变形，中央经线上没有变形，同一条纬线上离中央经线越远变形越大，同一条经线上纬度越低变形越大。中央经线比例系数为1.投影分带无分带经度自东经180度和东经174度之间为起始带且连续向东计算，每6度为一个投影带，共60个投影带从格林尼治0度经线起，自东向西，每6度为一个投影带，共60个投影带3度分带、度分带、6度分带对应平面度分带对应平面XY规定规定 高斯-克吕格投影是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(Y),赤道投影为横轴(X),两轴交点即为各带的坐标原点。纵坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负。我国位于北半球，纵坐标均为正值。横坐标如以中央经线为零起算，中央经线以东为正，以西为负，横坐标出现负值，使用不便。加500KM,向东平移500km带号和中央经线的计算公式带号和中央经线的计算公式n3度带中央经线 L0=3*n带号n:=L0/3我国共包括22个投影带（2445带）。n6度带中央经线经度L0的计算公式为:L0=(6n-3)带号n:=(L0+3)/6我国共包括11个投影带（1323带）。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。我国基本比例尺地形图我国基本比例尺地形图 1 2.5万、万、1 5万、万、1 10万、万、1 25万、万、1 50万均采用万均采用6分带的高斯分带的高斯-克吕格投影。克吕格投影。1 5千、千、1 1万地形图则采用万地形图则采用3分带的高斯分带的高斯-克吕格投影。克吕格投影。为保证精度，高斯-克吕格投影采用6或3分带投影方法：为了保证我国范围内的高斯-克吕格投影y 坐标均为正值，规定将每带的纵坐标轴向西平移500公里。yA =245 863.7 myB=-168 474.8 myA通=20 745 863.7 myB通=20 331 525.2 m为了保证我国范围内的高斯-克吕格投影y 坐标均为正值，规定将每带的纵坐标轴向西平移500公里。yA =245 863.7 myB=-168 474.8 myA通=20 745 863.7 myB通=20 331 525.2 m3度分带、度分带、6度分带对应平面度分带对应平面XY规定规定 规定将坐标X轴东移500公里当作起始轴，凡是带内的横坐标值均加 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，为了区别某一坐标系统属于哪一带，在横轴坐标前加上带号，如 (21655933m，4231898m)，其中21即为带号。分带范围分带范围其实UTM和高斯-克吕格投影投影仅仅相差一个参数。高斯-克吕格投影是“等角横切圆柱投影”，投影后中央经线保持长度不变，即比例系数为1；UTM投影是“等角横轴割圆柱投影”，圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，投影后两条割线上没有变形，中央经线上长度比0.9996。从计算结果看，两者主要差别在比例因子上，高斯-克吕格投影中央经线上的比例系数为1，UTM投影为0.9996。高斯-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为3；UTM投影自西经180起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为-177，因此高斯-克吕格投影的第1带是UTM的第31带。此外，两投影的东伪偏移都是500公里，高斯-克吕格投影北伪偏移为零，UTM北半球投影北伪偏移为零，南半球则为10000公里。中国中国中国中国UTMUTMUTMUTM分区分区分区分区带号中央经线经度范围4375E72E-78E4481E78E-84E4587E84E-90E4693E90E-96E4799E96E-102E48105E102E-108E49111E108E-114E50117E114E-120E51123E120E-126E52129E126E-132E53135E132E-138E度度(分、秒分、秒)和米的转换和米的转换度和米严格意义无法转换，因为地球是椭圆的，在不同的参数中不一样，就是统一坐标系统如西安80，经线1度和纬线1度长度也是不一样的。大概计算如下：西安80:长半轴a=6378140m;短半轴b=6356755m 扁率f=1/298.25经度：以赤道为例：1(经）度=6378140*2*3.1415926/360/1000=111.3km合计1分为：1分大约1.85km，1秒大约30m靠近两级（南北极）数字越小。2 2 2 2 ArcGISArcGISArcGISArcGIS坐标系统文件说明坐标系统文件说明坐标系统文件说明坐标系统文件说明ArcGISArcGIS地理坐标系统文件说明地理坐标系统文件说明地理坐标系统文件说明地理坐标系统文件说明在 坐标系Geographic Coordinate SystemsAsiaBeijing 1954 在 坐标系Geographic Coordinate SystemsAsiaNew Beijing 在 坐标系Geographic Coordinate SystemsAsiaXian 1980 在 坐标系Geographic Coordinate SystemsWorldWGS 1984 1954年北京坐标系新1954年北京坐标系1980西安坐标系WGS84坐标系ArcGISArcGIS投影坐标系统文件说明投影坐标系统文件说明1954年北京坐标系在 坐标系Projected Coordinate SystemsGauss KrugerBeijing 1954 目录中，四种不同的命名方式:Beijing 1954 Degree GK CM 102E.prj Beijing 1954 Degree GK Zone 34.prjBeijing 1954 GK Zone 16.prjBeijing 1954 GK Zone 16N.prj 1980西安坐标系在 坐标系Projected Coordinate SystemsGauss Krugerxian 1980 目录中，四种不同的命名方式:Xian 1980 3 Degree GK CM 102E.prjXian 1980 3 Degree GK Zone 34.prjXian 1980 GK CM 117E.prjXian 1980 GK Zone 20.prjUTMnUTM投影自西经180起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为-177，因此高斯-克吕格投影的第1带是UTM的第31带。此外，两投影的东偏移都是500公里，高斯-克吕格投影北伪偏移为零，UTM北半球投影北偏移为零，南半球则为10000公里n中央经线中央经线L=6*(n-30)-3L=6*(n-30)-3具体如下具体如下3 3 3 3 数据框坐标系设置数据框坐标系设置数据框坐标系设置数据框坐标系设置动态投影：数据框定义坐标系：所加载的图层都将投影到当前数据框坐标系。数据框未定义坐标系：如果数据框未定义坐标系，则数据框将以加载的第一个图层坐标坐标系坐标数据框坐标系，后面加载的图层将动态的投影到当前数据框坐标系。数据框定义坐标系方法：数据框定义坐标系方法：右键单击图层点击图层属性点击坐标系标签选择坐标系4.4.4.4.要素坐标系设置要素坐标系设置要素坐标系设置要素坐标系设置1 1 1 1）通过目录设置要素坐标系）通过目录设置要素坐标系）通过目录设置要素坐标系）通过目录设置要素坐标系点击坐标系标签右键单击图层点击图层属性选择坐标系自定义坐标系自定义坐标系注：ArcGis在定义坐标系时，通常是选用已有的椭球。只是修改中央经线。右键单击图层点击图层属性点击投影坐标系点击更改，设置地理坐标系设置线性单位设置投影参数中央线必须以十进制度为单位这里必须选择Transverse_Mercator自定义坐标系名称自定义坐标系将自动保存到自定义文件夹里面定义坐标系方法定义坐标系方法n有三种方法ArcCatalog定义ArcToolbox-定义投影ArcMap目录树里面定义