ArcGIS10.2-学习课程——2.坐标系基础和投影变换.ppt
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1、中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 2坐标系基础和坐标系基础和投影变换投影变换 四、练习四、练习 四、文本、四、文本、excel生成点生成点 三、投影变换三、投影变换 二、坐标系介绍二、坐标系介绍一、坐标介绍一、坐标介绍 中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 3坐标的基本概念坐标的基本概念n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。n如经纬度下经度、纬度,n平面中X,Y中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 4什么是坐标系?什么是坐标系
2、? 比方说,公路里碑上的公里数,通常是从大城市起算的;说某某建筑有多高,一般是从地面算起。这就是说,地球上任何一点的位置都是相互联系,都有一定相对关系。我们测绘地面上点的位置,也是一样,也要有一个起算标准,不然就分不出高低、这了。测绘地面上某个点的位置时,需要两个起算点:一是平面位置,一是高程。计算这两个位置所依据的系统,就叫坐标系统和高程系统。 中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 5坐标系关键坐标系关键l 采用球体模型(椭球体,基准面)l 选定原点,规定正方向和单位长度。l 目的:坐标系的建立主要是便于计算 。中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高
3、级技术培训中心欢迎你Page 6基准面(基准面(Datum)n 在在测量学中,大地基准面(测量学中,大地基准面(Geodetic datumGeodetic datum),设计用为最密),设计用为最密合部份或全部大地水准面的数学模式。它由椭球体本身及椭球合部份或全部大地水准面的数学模式。它由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义。此关系能以体和地表上一点视为原点间之关系来定义。此关系能以6 6个量来个量来定义,通常(但非必然)是大地纬度、大地经度、原点高度、定义,通常(但非必然)是大地纬度、大地经度、原点高度、原点垂线偏差之两分量及原点至某点的大地方位角。原点垂线偏差之两分量及原
4、点至某点的大地方位角。n GISGIS中的基准面通过当地基准面向中的基准面通过当地基准面向WGS1984WGS1984的转换的转换7 7参数来定义,参数来定义,转换通过相似变换方法实现,假设转换通过相似变换方法实现,假设 XgXg、YgYg、ZgZg表示表示WGS84 WGS84 地心地心坐标系的三坐标轴,坐标系的三坐标轴,XtXt、YtYt、Zt Zt 表示当地坐标系的三坐标轴,表示当地坐标系的三坐标轴,那么自定义基准面的那么自定义基准面的 7 7参数分别为:三个平移参数参数分别为:三个平移参数XX、YY、ZZ表示两坐标原点的平移值;三个旋转参数表示两坐标原点的平移值;三个旋转参数 xx、y
5、y、zz表表示当地坐标系旋转至与地心坐标系平行时,分别绕示当地坐标系旋转至与地心坐标系平行时,分别绕 XtXt、YtYt、Zt Zt 的旋转角;最后是比例校正因子,用于调整椭球大小。每个国的旋转角;最后是比例校正因子,用于调整椭球大小。每个国家或地区均有各自的基准面,我们通常称谓的北京家或地区均有各自的基准面,我们通常称谓的北京 5454坐标系、坐标系、西安西安8080坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 7椭球体(椭球体(Spheroid)n 众所周知我们的地球表面是一个凸凹不
6、平的表面,而对于地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。因此就
7、有了地球椭球体的概念。面。因此就有了地球椭球体的概念。n 地球椭球体有长半径和短半径之分,长半径(地球椭球体有长半径和短半径之分,长半径(a)即赤道半径,)即赤道半径,短半径(短半径(b)即极半径。)即极半径。f=(a-b)/a为椭球体的扁率,表示椭球为椭球体的扁率,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,。因此,a、b、f 被称为地球椭球体的三要素。被称为地球椭球体的三要素。中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 8基准面基准面 当一个旋转椭球体的形状与地球相近时,基
8、准面用于定义旋转椭球体相对于地心的位置。基准面给出了测量地球表面上位置的参考框架。它定义了经线和纬线的原点及方向。n 1、地心基准面地心基准面n 2 2、区域基准面、区域基准面中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 9地心基准面地心基准面在过去的 15 年中,卫星数据为测地学家提供了新的测量结果,用于定义与地球最吻合的、坐标与地球质心相关联的旋转椭球体。地球中心(或地心)基准面使用地球的质心作为原点。最新开发的并且使用最广泛的基准是 WGS 1984。它被用作在世界范围内进行定位测量的框架。还有目前国家2000坐标系中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高
9、级技术培训中心欢迎你Page 10区域基准面区域基准面 区域基准面是在特定区域内与地球表面极为吻合的旋转椭球体。旋转椭球体表面上的点与地球表面上的特定位置相匹配。该点也被称作基准面的原点。原点的坐标是固定的,所有其他点由其计算获得。如北京54,和西安80 中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 11几种几种基准面说明基准面说明n 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 n 北京北京5454坐标系坐标系:1954建立原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃n 西安西安8080坐标系坐标系:也称国家大地坐标系, 19
10、80年,原点在西安附近中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 12几种几种基准面基准面说明n 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。n 2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现,其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心 中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 13几种常用的地准面几种常用的地准面n1、北京54n2、西安80n3、国家2000n4、WGS1984中国信息
11、化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 14椭球椭球体参数体参数的区别 n 北京54:长半轴a=6378245m 短半轴b=6356863m 扁率 f=1/298.3n 西安80:长半轴a=6378140m;短半轴b=6356755m 扁率f=1/298.25n WGS-84:长半轴a=6378137m;短半轴b=6356753.314m 扁率f=1/298.25 n 2000坐标系,a=6378137m b=6356752.31414m 扁率 f f=1/298.257222101 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
12、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各个坐标系的经纬度是不一样的中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 15注意问题由于长、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,各个坐标系的各个坐标系的经纬度是不一样的经纬度是不一样的北京北京5454和西安和西安8080是二维坐标系是二维坐标系WGS84WGS84和和20002000是三维坐标系是三维坐标系NSEWOab中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 161.ArcGIS的坐标,投影文件的含义2
13、.北京54坐标系、西安80坐标系、WGS84的区别3.3度,6度分带含义4.ArcGIS坐标系统文件说明5.ArcGIS坐标系中两个坐标系统6.定义坐标系7.常见问题解决中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 17二、坐标系统介绍1.ArcGIS1.ArcGIS的坐标,投影文件的含义的坐标,投影文件的含义 一、ArcGIS中坐标系统两种:地理坐标系地理坐标系与投影坐标投影坐标系(平面直角坐标系(平面直角坐标 )地理坐标系以以度为单位,度为单位, 地理空间坐标系地理空间坐标系(Geographic coordinate system ),使用基于经经纬度坐标纬度
14、坐标描述地球上某一点所处的位置。地理坐标地理坐标系系坐标经度范围(-180-180),纬度(-90-90)投影坐标系投影坐标系以以米为单位米为单位中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 18帮助中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 19ArcGIS的坐标,投影文件的含义l 投影坐标系统投影坐标系统 (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 ,或者是平面直角坐
15、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。中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 20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 万,1:100万,1:400等小比例尺,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
16、)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。 中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 21UTMn 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
17、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。中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 22比较中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Pa
18、ge 233、3度,6度分带含义(中级)分度方法:有3度和6度分带法 6 6分带法分带法: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,东半球从东半球从东经东经0 0-6-6为第一带,中央经线为为第一带,中央经线为3 3,9 9,15 15 ,依此类推,投影带号为,依此类推,投影带号为1-301-30。其投影带。其投影带号号n n和中央经线经度和中央经线经度L0L0的计算公式为的计算公式为:L0=(6n-3):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)。中国信息化高级技术培训中心欢迎你
19、中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 243、3度,6度分带含义3 3 分带法分带法: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。东半球有东半球有6060个投影带,编号个投影带,编号1-601-60,各带中央经线计,各带中央经线计算公式算公式:L0=3n ,:L0=3n ,中央经线为中央经线为3 3、6 6.180.180。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中国信息化高级技术培训中心欢迎你中国信息化高级技术培训中心欢迎你Page 2
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