大家好，歡迎大家來到測量小課堂，今天為大家帶來的是2000座標的介紹及轉換。
國土空間規劃明確要求“統一採用2000國家大地座標系”和“1985年國家高程基準”作為空間定位基礎，可是很多時候我們拿到的數據座標並不是“2000國家大地座標系”，需要進行座標轉換，這可就犯了難？
其實不只是國土空間規劃，其他需要應用ArcGIS的行業同理——
座標系統是GIS數據重要的數學基礎，用於表示地理要素、圖像和觀測結果的參照系統，座標系統的定義能夠保證地理數據在軟件中正確的顯示其位置、方向和距離，缺少座標系統的GIS數據是不完善的。
本課，我們來學習下ArcGIS中座標定義與轉換的相關知識。
Part 1
ArcGIS中的座標系統
ArcGIS中預定義了兩套座標系統，地理座標系（Geographic coordinate system）和投影座標系（Projectedcoordinate system）。
1 地理座標系
- 地理座標系 (GCS) 使用三維球面來定義地球上的位置。
- GCS中的重要參數包括角度測量單位、本初子午線和基準面（基於旋轉橢球體）。
- 地理座標系統中用經緯度來確定球面上的點位，經度和緯度是從地心到地球表面上某點的測量角。
- 球面系統中的水平線是等緯度線或緯線，垂直線是等經度線或經線。
- 這些線包絡著地球，構成了一個稱為經緯網的格網化網絡。
那麼問題來了，經緯度是啥呢？
- GCS中經度和緯度值以十進制度為單位或以度、分和秒 (DMS) 為單位進行測量。
- 緯度值相對於赤道進行測量，其範圍是 -90°（南極點）到 +90°（北極點）。
- 經度值相對於本初子午線進行測量。其範圍是 -180°（向西行進時）到180°（向東行進時）。
常用的座標系都有哪些？
ArcGIS中，中國常用的座標系統為GCS_Beijing_1954（Krasovsky_1940）
GCS_Xian_1980（IAG_75）
GCS_WGS_1984（WGS_1984）
GCS_CN_2000（CN_2000）
2 投影座標系
投影座標系是個啥？
- 將球面座標轉化為平面座標的過程稱為投影。
- 投影座標系的實質是平面座標系統，地圖單位通常為米。
- 投影座標系在二維平面中進行定義。
- 與地理座標系不同，在二維空間範圍內，投影座標系的長度、角度和麵積恆定。投影座標系始終基於地理座標系，即：
“投影座標系=地理座標系+投影算法函數“。
我國的投影座標系——
我們國家的投影座標系主要採用高斯-克呂格投影，分為6度和3度分帶投影，1:2.5萬－1:50萬比例尺地形圖採用經差6度分帶，1:1萬比例尺的地形圖採用經差3度分帶。
- 具體分帶法是：6度分帶從本初子午線（prime meridian）開始，按經差6度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分60個投影帶，中國跨13-23帶；3度分帶是從東經1度30分經線（1.5°）開始，按經差3度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分120個投影帶，中國跨25-45帶。
ArcGIS中的投影座標系——
在CoordinateSystems\\Projected Coordinate Systems\\Gauss Kruger\\Beijing 1954目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式：
- Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK CM 117E北京54(西安1980) 3度帶無帶號
- Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK Zone 25北京54 (西安1980) 3度帶有帶號
- Beijing 1954 (Xian 1980) GK Zone 13北京54 (西安1980) 6度帶有帶號
- Beijing 1954 GK Zone 13N / Xian 1980 GK CM 75E北京54 (西安1980) 6度帶無帶號
註釋：GK 是高斯克呂格，CM 是CentralMeridian 中央子午線，Zone是分帶號，N是表示不顯示帶號。
Part 2
ArcGIS定義座標系
ArcGIS中所有地理數據集均需要用於顯示、測量和轉換地理數據的座標系，該座標系在 ArcGIS 中使用。如果某一數據集的座標系未知或不正確，可以使用定義座標系統的工具來指定正確的座標系，使用此工具前，必須已獲知該數據集的正確座標系。
該工具為包含未定義或未知座標系的要素類或數據集定義座標系，位於
ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations—Define Projections
Input Dataset：要定義投影的數據集或要素類
CoordinateSystem：為數據集定義的座標系統
Part 3
ArcGIS投影轉換
在數據的操作中，我們經常需要將不同座標系統的數據轉換到統一座標系下，方便對數據進行處理與分析，軟件中座標系轉換常用以下兩種方式：
1 採用已定義參數進行投影轉換
ArcGIS軟件中已經定義了座標轉換參數時，可直接調用座標系轉換工具，直接選擇轉換參數即可。工具位於ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations——Feature—Project（柵格數據投影轉換工具 Raster—Project raster），在工具界面中輸入以下參數：
- Inputdataset：要投影的要素類、要素圖層或要素數據集
- OutputDataset：已在輸出座標系參數中指定座標系的新要素數據集或要素類。
- out_coor_system：已知要素類將轉換到的新座標系
GeographicTransformation:列表中為轉換參數，以GCS_Beijing_1954轉為GCS_WGS_1984為例，各轉換參數含義如下：
- Beijing_1954_To_WGS_1984_1 15918 鄂爾多斯盆地
- Beijing_1954_To_WGS_1984_2 15919 黃海海域
- Beijing_1954_To_WGS_1984_3 15920 南海海域-珠江口
- Beijing_1954_To_WGS_1984_4 15921 塔里木盆地
- Beijing_1954_To_WGS_1984_5 15935 北部灣
- Beijing_1954_To_WGS_1984_6 15936鄂爾多斯盆地
該方法轉換後會有不同程度的偏差，需要進行地理配準或空間校正。
2 三參數或七參數轉換
當ArcGIS軟件中不能自動實現投影間直接轉換時，需要自定義七參數或三參數實現投影轉換，（首先你要獲得參數）以七參數為例，轉換方法如下：
- 自定義七參數地理轉換
在ArcToolbox中選擇Create CustomGeographic Transformation工具，在彈出的窗口中，輸入一個轉換的名字，如wgs84ToBJ54。在定義地理轉換方法下面，在Method中選擇合適的轉換方法如 COORDINATE_FRAME，然後輸入七參數，即平移參數、旋轉角度和比例因子，如圖所示：
- 投影轉換
打開工具箱下的Data management tools—Projections and Transformations>Feature>Project，在彈出的窗口中輸入要轉換的數據以及Output Coordinate System，然後輸入第一步自定義的地理座標系如wgs84ToBJ54，開始投影變換，如圖所示完成投影轉換：
本課講了什麼
1、ArcGIS中預定義了兩套座標系統，地理座標系（Geographic coordinate system）和投影座標系（Projectedcoordinate system）。
2、在ArcGIS中如何定義座標系。
3、如何轉換投影座標系。
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