arcgis数据框要素坐标系设置PPT学习课件

1、ArcGis数据框、要素坐标系设置,1,2020/8/3,目录,2.ArcGis坐标系说明,3.数据框坐标系设置,1.坐标系统概念,4.要素坐标系设置,Page 2,1.什么是坐标系？,为了说明质点的位置、运动的快慢、方向等，必须选取其坐标系。在参照系中，为确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做“坐标”。在某一问题中规定坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。,坐标系由原点和坐标轴组成。坐标系种类很多，我们大家在数学中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系。在地学领域，用到最多的是平面坐标系、空间直角坐标系（前两者属于笛卡尔坐标系）和球面坐标系。比如说一个

2、点坐标是（19457213，4567812）平面直角坐标系，（-2850017.472，4690744.523，3237959.973）就是指空间直角坐标，而我们经常看到的GoogleEarth上的点的坐标（372017N，1123320E）就是指球面坐标。,Page 3,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,4,地球为椭球,5,地心坐标系坐标原点位于地球质心,1.1地心坐标系与参心坐标系,参心坐标系坐标原点不位于地球质心,地心坐标系和参心坐标系的特点 地心坐标系适合于全球用途的应用 参心坐标系适合于局部用途的应用 有利于使局部大地水准面与参考椭球面符合更好 保持国家坐标系

3、的稳定 有利于坐标系的保密,定义地球形状,Page 6,参心坐标系,原点与轴指向由给定点定义 基于国家或局部参考椭球 在国家内部进行平差 参考系为水平坐标系,Page 7,原点 地球质量中心 Z-轴 地球平均旋转轴 X-轴 平均格林尼治子午面, 垂直于Z轴,P (X, Y, Z),格林尼治,平均旋转轴,平均赤道面,O,平均格林尼治子午面,地心坐标系,Page 8,1.2常用坐标系,1954年北京坐标系 1980西安坐标系 新1954北京坐标系 2000国家大地坐标系,我国大地基准,参心坐标系,地心坐标系,Page 9,存在的问题： （1）椭球参数有较大误差。 （2）参考椭球面与我国大地水准面存

4、在着自西 向东明显的系统性倾斜。 （3）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。 （4）定向不明确。,1954年北京坐标系（BJ54旧） 坐标原点：前苏联的普尔科沃。 参考椭球：克拉索夫斯基椭球。 平差方法：分区分期局部平差。,Page 10,坐标原点：陕西省泾阳县永乐镇。 参考椭球：1975年国际椭球。 平差方法：天文大地网整体平差。,1980年国家大地坐标系（GDZ80）,特点： （1）采用1975年国际椭球。 （2）椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。 （3）定向明确。 （4）大地原点地处我国中部。 （5）大地高程基准采用1956年黄海高程。,Page 11,新19

5、54年北京坐标系（BJ54新）是由1980国家大地坐标（GDZ80）转换得来的。 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。 平差方法：天文大地网整体平差。,新1954年北京坐标系（BJ54新）,BJ54新的特点 ： （1）采用克拉索夫斯基椭球。 （2）是综合GDZ80和BJ54旧 建立起来的参心坐标系。 （3）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。 （4）定向明确。 （5）大地原点与GDZ80相同，但大地起算数据不同。 （6）大地高程基准采用1956年黄海高程。,Page 12,（7）与BJ54旧 相比，所采用的椭球参数相同， 其定位相近，但定向不同。

6、 （8）BJ54旧 与BJ54新 无全国统一的转换参 数，只能进行局部转换。,Page 13,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-84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： a=63781372（m）； 地球引力常数： GM=3986005108m3s-20.6108m3s-2； 正常化二阶带谐系数：C20= -

7、484.166851061.310-9； J2=10826310-8 地球自转角速度：=729211510-11rads-10.15010-11rads-1,Page 14,国务院批准，2008年7月1日起正式实施 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 Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向 X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面（历元2000.0）的交点,该历元的指向由国际时间局给定的历元1984.0推算得到 Y轴与Z轴、X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： 长半轴a=6378137m，扁率f=1/298.257222101

8、,2000国家大地坐标系,Page 15,独立坐标系统,大多数建立在上个世纪五六十年代 控制网普遍采用传统的三角导线测量方法布测 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； 基于2000国家大地坐标系建立的独立坐标系统，称为2000独立坐标系。 建立方法与常用独立坐标系建立方法基本相同。,Page 16,1.3坐标系各参数比较,Page 17,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，各个坐标系的经纬度是不一样的； 1954年北京和1980西安坐标系是二维坐标系 WGS84和CGCS

9、2000是三维坐标系,Page 18,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。 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小误差，就产生了各种投影方法。,地图投影,地图投影：,Page 19,1.4地图投影分类：,按变形性质分类：等角投影，等积投影，任意投影 按几何构成方法分类：方位投影，圆柱投影，圆锥投影 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 按照投影面积与地球相割或相切分类：割投影，切投影,Page 20,常用的几何投影

10、： 方位投影：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。 圆柱投影：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。 圆锥投影：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。,Page 21,圆锥投影，圆柱投影，以及方位投影：,Page 22,方位投影，圆锥投影，圆柱投影的异同分析,Page 23,兰伯特投影，通用横轴墨卡托(Mercator)投影，高斯克吕格投影的对比分析,Page 24

11、,Page 25,3度分带、6度分带对应平面XY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,Page 26,带号和中央经线的计算公式,3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）。 6度带 中央经线经度L0的计算公式为:L0=(6n-3) 带号n:=(L

12、0+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。,Page 27,我国基本比例尺地形图 12.5万、15万、110万、125万、150万均采用6分带的高斯-克吕格投影。 15千、11万地形图则采用3分带的高斯-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：,Page 28,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 m yB = - 168 474.8 m,yA通 = 20 745 863.7 m yB通 =

13、20 331 525.2 m,Page 29,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 m yB = - 168 474.8 m,yA通 = 20 745 863.7 m yB通 = 20 331 525.2 m,Page 30,3度分带、6度分带对应平面XY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，4

14、231898m)，其中21即为带号。,Page 31,分带范围,Page 32,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

15、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UTM分区,Page 33,Page 34,度(分、秒)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=11

16、1.3km 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。,Page 35,Page 36,2 ArcGIS坐标系统文件说明,ArcGIS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

17、坐标系,新1954年北京坐标系,1980西安坐标系,WGS 84坐标系,Page 37,ArcGIS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.prj Beijing 1954 GK Zone 16.prj Beijing 1954 GK Zone 16N.prj,1980西安坐标系 在 坐标系Projected Coo

18、rdinate SystemsGauss Krugerxian 1980 目录中，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 20.prj,Page 38,UTM,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 中央经线L=6*(n-30)-3,Page 39,具体如下,Page 40,3 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。,Page 41,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,Page 42,选择坐标系,Page 43,4.要素坐标系设置,1）通过目录设置要素坐标系,点击坐标系标签,