坐標(biāo)系統(tǒng)與投影變換及在arcgis中的應(yīng)用論文-全文預(yù)覽
【正文】 54和西安80。但對數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)的這個描述也是非常重要的，如果我們拿到一份數(shù)據(jù)，從ArcMap下所顯示的坐標(biāo)來看，像是投影坐標(biāo)系統(tǒng)下的平面坐標(biāo)，但不知道是基于哪個橢球體的什么投影方法，因此就無法再對數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的處理，如：投影變換、量測等操作。其實不然，！如果把該文件刪除，在ArcCatalog中重新查看（要在該數(shù)據(jù)的上層節(jié)點上Refresh刷新一下）該文件的坐標(biāo)信息時，一樣會顯示為Unknown，并且數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值并沒有發(fā)生實質(zhì)上的投影變換，這里改的僅僅是對數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)信息的一個描述而已，這就好比我們每個人的基本信息登記卡，更改了登記信息，但并沒有改變你這個人本身。在ArcMap或ArcCatalog中預(yù)覽形態(tài)如圖9所示：圖9 北京54投影坐標(biāo)系數(shù)據(jù)單獨顯示幾何形態(tài) (GCS_WGS_1984)。表現(xiàn)這一點最明顯的例子就是在Export Data時，用戶可以選擇是按this layer39。為了避免橫坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，高斯—克呂格投影北半球投影中規(guī)定將坐標(biāo)縱軸西移500公里當(dāng)作起始軸。或三度帶二十二 個。、……、117176。東至135176。通常按經(jīng)差6度或3度分為六度帶或三度帶。高斯—克呂格投影后，除中央經(jīng)線和赤道為直 線外，其他經(jīng)線均為對稱于中央經(jīng)線的曲線。如圖5－7：圖5 正、橫、斜圓柱投影示意圖圖6 正、橫、斜圓錐投影示意圖圖7 正、橫、斜方位投影示意圖我國通常采用的投影——高斯—克呂格（GaussKruger)投影，是一種“等角橫切圓柱投影”。簡單的說投影坐標(biāo)系是地理坐標(biāo)系+投影過程。由于球面上任何一點的位置是用地理坐標(biāo)（λ，φ）表示的，而平面上的點的位置是用直角坐標(biāo)（χ，у）或極坐標(biāo)（r， ）表示的，所以要想將地球表面上的點轉(zhuǎn)移到平面上，必須采用一定的方法來確定地理坐標(biāo)與平面直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)之間的關(guān)系?？死鞣蛩够?Krassovsky)、1975地球橢球體（IAG75）、WGS1984橢球體的參數(shù)可以參考常見的地球橢球體數(shù)據(jù)表。 把地球橢球體和基準(zhǔn)面結(jié)合起來看，如果把地球比做是“馬鈴薯”，表面凸凹不平，而地球橢球體就好比一個“鴨蛋”，那么按照前面的定義，基準(zhǔn)面就定義了怎樣拿這個“鴨蛋”去逼近“馬鈴薯”某一個區(qū)域的表面，X、Y、Z軸進(jìn)行一定的偏移，并各自旋轉(zhuǎn)一定的角度，大小不適當(dāng)?shù)臅r候就縮放一下“鴨蛋”，這樣通過如上的處理必定可以達(dá)到很好的逼近地球某一區(qū)域的表面。它由橢球體本身及橢球體和地表上一點視為原點間之關(guān)系來定義。以地球的北極、南極、赤道和本初子午線等作為基本要素，即可構(gòu)成地球橢球面的地理坐標(biāo)系統(tǒng)(A geographic coordinate system (GCS) uses a threedimensional spherical surface to define locations on the GCS includes an angular unit of measure, a prime meridian,and a datum (based on a spheroid).)。由此可見，地球橢球體的形狀和大小取決于a、b、f 。地球橢球體表面是一個規(guī)則的數(shù)學(xué)表面，可以用數(shù)學(xué)公式表達(dá)，所以在測量和制圖中就用它替代地球的自然表面。本文就對坐標(biāo)系和投影及其在ArcGIS桌面產(chǎn)品中的應(yīng)用做一些簡單的論述。坐標(biāo)系統(tǒng)又可分為兩大類：地理坐標(biāo)系統(tǒng)、投影坐標(biāo)系統(tǒng)。假想一個扁率極小的橢圓，繞大地球體短軸旋轉(zhuǎn)所形成的規(guī)則 橢球體稱之為地球橢球體。f=（ab）/a為橢球體的扁率，表示橢球體的扁平程度。地軸的北 端稱為地球的北極，南端稱為南極；過地心與地軸垂直的平面與橢球面的交線是一個圓，這就是地球的赤道；過英國格林威治天文臺舊址和地軸的平面與橢球面的交 線稱為本初子午線。 地表任意位置的坐標(biāo)值可由圖2表達(dá)：圖2地理坐標(biāo)系統(tǒng)三、大地基準(zhǔn)面（Geodetic datum） 大地基準(zhǔn)面（Geodetic datum），設(shè)計用為最密合部份或全部大地水準(zhǔn)面的數(shù)學(xué)模式。假設(shè)Xg、Yg、Zg表示W(wǎng)GS84地心坐標(biāo)系的三坐標(biāo)軸，Xt、Yt、Zt表示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的三坐標(biāo)軸，那么自定義基準(zhǔn)面的7參數(shù)分別為：三個平移參數(shù)ΔX、ΔY、ΔZ表示兩坐標(biāo)原點的平移值；三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)εx、εy、εz表示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系旋轉(zhuǎn)至與地心坐標(biāo)系平行時，分別繞Xt、Yt、Zt的旋轉(zhuǎn)角；最后是比例校正因子，用于調(diào)整橢球大小。 WGS1984基準(zhǔn)面采用WGS84橢球體，它是一地心坐標(biāo)系，即以地心作為橢球體中心，目前GPS測量數(shù)據(jù)多以WGS1984為基準(zhǔn)。圖3 基準(zhǔn)面定義橢球體擬合地表某一區(qū)域表面四、投影坐標(biāo)系統(tǒng)（Projected Coordinate Systems ） 地球橢球體表面也是個曲面，而我們?nèi)粘Ｉ钪械牡貓D及量測空間通常是二維平面，因此在地圖制圖和線性量測時首先要考慮把曲面轉(zhuǎn)化成平面。 那么我們從這一角度上解釋一下投影和投影所需要的必要條件：將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)的過程便是投影過程；投影所需要的必要條件是：第一、任何一種投影都 必須基于一個橢球（地球橢球體），第二、將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的過程（投影算法）。投影既然是一種數(shù)學(xué)變換方法，那么任何一種投影都存在一定的變形，因此可以按照變形性質(zhì)將投影方法如下分類：等角投影（Conformal 如果按照投影的構(gòu)成方法分類又可分為方位、圓柱、圓錐投影三種，在上述三種投影中由于幾何面與球面的關(guān)系位置不同，又分為正軸、橫軸和斜軸三種。然后將圓柱面沿過南北極的母線剪開展平，即獲高斯克呂格投影平面。分帶時既要控制長度變形使其不大于測圖誤差，又要使帶數(shù)不致過多以減少換帶計算工作，據(jù)此原則將地球橢球面沿子午線劃分成經(jīng)差相等的瓜瓣形地帶,以便分帶投 影。我國的經(jīng)度范圍西
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