arcgis数据框要素坐标系设置省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

ArcGisArcGis数据框、要素数据框、要素坐标系设置坐标系设置第1页目录目录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.数据数据数据数据框坐标系设置框坐标系设置框坐标系设置框坐标系设置1.1.1.1.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第2页1.1.什么是坐标系？什么是坐标系？为了说明质点位置、运动快慢、方向等，必须选取其坐标系。为了说明质点位置、运动快慢、方向等，必须选取其坐标系。在参考系中，为确定空间一点位置，按要求方法选取有次序一组数在参考系中，为确定空间一点位置，按要求方法选取有次序一组数据，这就叫做据，这就叫做“坐标坐标”。在某一问题中要求坐标方法，就是该问题。在某一问题中要求坐标方法，就是该问题所用坐标系所用坐标系。坐标系由原点和坐标轴组成。坐标系种类很多，我们大家在坐标系由原点和坐标轴组成。坐标系种类很多，我们大家在数学中数学中想想必都学过笛卡尔坐标系、极坐标系、球面坐标系和柱面坐标必都学过笛卡尔坐标系、极坐标系、球面坐标系和柱面坐标系。在系。在地学领地学领域域，用到最多是平面坐标系、空间直角坐标系（前二者属于笛卡尔坐标系），用到最多是平面坐标系、空间直角坐标系（前二者属于笛卡尔坐标系）和球面坐标系。比如说一个点坐标和球面坐标系。比如说一个点坐标是是（1 9 4 5 7 2 1 31 9 4 5 7 2 1 3，4 5 6 7 8 1 24 5 6 7 8 1 2）平面直角坐标系，平面直角坐标系，（-2 8 5 0 0 1 7.4 72-2 8 5 0 0 1 7.4 72，4 6 9 0 7 4 4.5 2 34 6 9 0 7 4 4.5 2 3，3 2 3 7 9 5 9.9 7 33 2 3 7 9 5 9.9 7 3）就是就是指空间直角坐标，而我们经常指空间直角坐标，而我们经常看到看到GoogleGoogleEarthEarth上点坐标上点坐标（3 7 2 0 1 7 3 7 2 0 1 7 N N，1 1 21 1 2 3 3 2 0 E 3 3 2 0 E）就是指球面坐就是指球面坐标。标。第3页地球形状地球形状 地球大地水准面 地球看做球形 地球看做椭球第4页地球为椭球地球为椭球大地水准面大地水准面全球一致总椭球全球一致总椭球参考椭球参考椭球第5页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特点地心坐标系和参心坐标系特点n地心坐标系适合于全球用途应用地心坐标系适合于全球用途应用n参心坐标系适合于局部用途应用参心坐标系适合于局部用途应用o有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更加好有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更加好o保持国家坐标系稳定保持国家坐标系稳定o有利于坐标系保密有利于坐标系保密定义地球形状定义地球形状第6页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第7页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第8页1.21.21.21.2惯用坐标系惯用坐标系惯用坐标系惯用坐标系*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*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第9页存在问题：存在问题：（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 向东显著系统性倾斜。向东显著系统性倾斜。（3 3）几何大地测量和物理大地测量应用参考面不统一。）几何大地测量和物理大地测量应用参考面不统一。（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：前苏联普尔科沃。坐标原点：前苏联普尔科沃。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。第10页坐标原点：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）采取）采取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）大地高程基准采取）大地高程基准采取19561956年黄海高程。年黄海高程。第11页 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。）转换得来。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新特点新特点 ：（1 1）采取克拉索夫斯基椭球。）采取克拉索夫斯基椭球。（2 2）是综合）是综合GDZ80GDZ80和和BJ54BJ54旧旧 建立起来参心坐标系建立起来参心坐标系。（3 3）采取多点定位。但椭球面与大地水准面在）采取多点定位。但椭球面与大地水准面在 我国境内不是最正确拟合。我国境内不是最正确拟合。（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，但大地起算数据不一样。相同，但大地起算数据不一样。（6 6）大地高程基准采取）大地高程基准采取19561956年黄海高程。年黄海高程。第12页（7 7）与）与BJ54BJ54旧旧 相比，所采取椭球参数相同，相比，所采取椭球参数相同，其定位相近，但定向不一样。其定位相近，但定向不一样。（8 8）BJ54BJ54旧旧 与与BJ54BJ54新新 无全国统一转换参无全国统一转换参 数，只能进行局部转换。数，只能进行局部转换。第13页 WGS-84椭球及其相关常数：WGS-84采取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定义：原点在地球质心 Z轴指向BIH1984.0定义协定地球极（CTP）方向 X轴指向BIH1984.0零度子午面和CTP赤道交点 Y轴和Z、X轴组成右手坐标系.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 第14页n国务院同意，7月1日起正式实施n地心坐标系，原点为包含海洋和大气整个地球质量中心nZ轴由原点指向历元.0地球参考极方向nX轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元.0）交点,该历元指向由国际时间局给定历元1984.0推算得到nY轴与Z轴、X轴组成右手正交坐标系。n国家大地坐标系采取地球椭球参数为：n长半轴a=6378137m，扁率f=1/298.257222101国家大地坐标系国家大地坐标系第15页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控制网普遍采取传统三角导线测量方法布测控制网普遍采取传统三角导线测量方法布测n以城市或测区中心设置中央子午线，为了满足每公里长度变形小于以城市或测区中心设置中央子午线，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基于基于国家大地坐标系建立独立坐标系统，称为国家大地坐标系建立独立坐标系统，称为独立坐标系。独立坐标系。n建立方法与惯用独立坐标系建立方法基本相同。建立方法与惯用独立坐标系建立方法基本相同。第16页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-8463781371/298.257223563国家大地坐标系地心坐标系地心坐标系CGCS63781371/298.257222101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第17页注意问题：注意问题：注意问题：注意问题：n由于长、短半轴不一样，不一样坐标系如西安80坐标系与北京54坐标系转换是不严密不存在统一公式地球上同一点，各个坐标系经纬度是不一样；n1954年北京和1980西安坐标系是二维坐标系nWGS84和CGCS2000是三维坐标系第18页地图投影是利用一定数学法则把地球表面经、纬线转换地图投影是利用一定数学法则把地球表面经、纬线转换到平面上理论和方法。到平面上理论和方法。因为地球是一个赤道略宽两极略扁不规则梨形球体，故因为地球是一个赤道略宽两极略扁不规则梨形球体，故其表面是一个不可展平曲面，所以利用任何其表面是一个不可展平曲面，所以利用任何数学方法数学方法进行进行这种转换都会产生误差和变形，为按照不一样需求缩小误这种转换都会产生误差和变形，为按照不一样需求缩小误差，就产生了各种投影方法。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：第19页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按几何组成方法分类：方位投影，圆柱投影，圆锥投影按几何组成方法分类：方位投影，圆柱投影，圆锥投影u按非几何组成方法分类：伪方位投影，伪圆柱投影，伪圆按非几何组成方法分类：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，切投影第20页惯用惯用几何投影几何投影：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，将球面上经纬线投影到平面上而成。其中球心投影惯用于航空及航海图，外心投影惯用于空间透视投影。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，将球面上经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。第21页圆锥投影，圆柱投影，以及圆锥投影，圆柱投影，以及方位投影：方位投影：第22页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半径与纬线投影成平行直线垂直平行直线垂直于同心圆弧且相交于一点直线束投影变形分析经线间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相关，与经差无关，同纬度上各点变形相同其变形只与纬度相关，与经差无关，同纬度上各点变形相同适用范围含有圆形轮廓区域和两极地域低纬度沿纬线伸展区域中纬度处沿纬线伸展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：小百分比尺地图，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，地震观察中心，气象站等需满足到中心距离相等勘测中心。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示一定含义地图2.等角圆锥投影（兰伯特投影）：中纬度地域3.正轴割等角圆锥投影：中纬度地域中小百分比尺地图方位投影，圆锥投影，圆柱投影异同分析方位投影，圆锥投影，圆柱投影异同分析方位投影，圆锥投影，圆柱投影异同分析方位投影，圆锥投影，圆柱投影异同分析第23页兰伯特投影，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，高斯克吕格投影对比分析吕格投影对比分析吕格投影对比分析吕格投影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直线束如图示：如图示：变形分析其变形只与纬度相关，与经差无关，同纬度上各点变形相同，且无角度变形在赤道上离中央经线大约180km位置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。中央经线百分比系数为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个投影带第24页第25页3度分带、度分带、6度分带对应平面度分带对应平面XY要求要求 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第26页带号和中央经线计算公式带号和中央经线计算公式n3度带中央经线 L0=3*n带号n:=L0/3我国共包含22个投影带（2445带）。n6度带中央经线经度L0计算公式为:L0=(6n-3)带号n:=(L0+3)/6我国共包含11个投影带（1323带）。总之：中央经线和带号只和经线相关，与纬度纬度，经度在地球上表现为东西方向。第27页 我国基本百分比尺地形图我国基本百分比尺地形图 1 2.5万、万、1 5万、万、1 10万、万、1 25万、万、1 50万均采取万均采取6分带高斯分带高斯-克吕格投影。克吕格投影。1 5千、千、1 1万地形图则采取万地形图则采取3分带高斯分带高斯-克吕格投影。克吕格投影。为确保精度，高斯-克吕格投影采取6或3分带投影方法：第28页为了确保我国范围内高斯-克吕格投影y 坐标均为正值，要求将每带纵坐标轴向西平移500公里。yA =245 863.7 myB=-168 474.8 myA通=20 745 863.7 myB通=20 331 525.2 m第29页为了确保我国范围内高斯-克吕格投影y 坐标均为正值，要求将每带纵坐标轴向西平移500公里。yA =245 863.7 myB=-168 474.8 myA通=20 745 863.7 myB通=20 331 525.2 m第30页3度分带、度分带、6度分带对应平面度分带对应平面XY要求要求 要求将坐标X轴东移500公里看成起始轴，凡是带内横坐标值均加 500公里。因为高斯-克吕格投影每一个投影带坐标都是对本带坐标原点相对值，所以各带坐标完全相同，为了区分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。第31页分带范围分带范围第32页其实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，即百分比系数为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，二者主要差异在百分比因子上，高斯-克吕格投影中央经线上百分比系数为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带中央经度为-177，所以高斯-克吕格投影第1带是UTM第31带。另外，两投影东伪偏移都是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分区分区分区分区第33页带号中央经线经度范围4375E72E-78E4481E78E-84E4587E84E-90E4693E90E-96E4799E96E-102E48105E102E-108E49111E108E-114E50117E114E-120E51123E120E-126E52129E126E-132E53135E132E-138E第34页度度(分、秒分、秒)和米转换和米转换度和米严格意义无法转换，因为地球是椭圆，在不一样参数中不一样，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。大约计算以下：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累计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。第35页第36页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坐标系第37页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，四种不一样命名方式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，四种不一样命名方式:Xian 1980 3 Degree GK CM 102E.prjXian 1980 3 Degree GK Zone 34.prjXian 1980 GK CM 117E.prjXian 1980 GK Zone 20.prj第38页UTMnUTM投影自西经180起每隔经差6度自西向东分带，第1带中央经度为-177，所以高斯-克吕格投影第1带是UTM第31带。另外，两投影东偏移都是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第39页详细以下详细以下第40页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：所加载图层都将投影到当前数据框坐标系。数据框未定义坐标系：假如数据框未定义坐标系，则数据框将以加载第一个图层坐标坐标系坐标数据框坐标系，后面加载图层将动态投影到当前数据框坐标系。第41页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第42页选择坐标系第43页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）经过目录设置要素坐标系）经过目录设置要素坐标系）经过目录设置要素坐标系）经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第44页选择坐标系第45页自定义坐标系自定义坐标系注：ArcGis在定义坐标系时，通常是选取已经有椭球。只是修改中央经线。右键单击图层点击图层属性第46页点击投影坐标系第47页点击更改，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自定义坐标系名称第48页自定义坐标系将自动保留到自定义文件夹里面第49页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目录树里面定义第50页