坐標(biāo)系是GIS的基礎(chǔ)，坐標(biāo)是根據(jù)坐標(biāo)系來的，如果沒有坐標(biāo)系，點(diǎn)的坐標(biāo)無從談起，線的長(zhǎng)度和面的面積都是根據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的。
國(guó)家2000（簡(jiǎn)稱CGCS2000）、西安80（簡(jiǎn)稱Xian 1980）、北京54（簡(jiǎn)稱Beijing 1954）、WGS1984屬于不同橢球體，不同的橢球體由于長(zhǎng)短軸和控制點(diǎn)不一樣，無法直接轉(zhuǎn)換，如果直接使用，Xian 1980和CGCS2000會(huì)差100多米，不同的地方，差值不一樣，對(duì)于弱GIS，如氣象、統(tǒng)計(jì)部門，可以不考慮；地球上同一點(diǎn)，在不同橢球體，經(jīng)緯度不完全一致，最大差值幾秒，CGCS2000和WGS1984可以認(rèn)為經(jīng)緯度一致。
ArcGIS中坐標(biāo)系主要是XY坐標(biāo)系(Z是高程系)，XY坐標(biāo)系分地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系（任何坐標(biāo)系，如國(guó)家2000、西安80都有地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系），區(qū)別如下：
1.地理坐標(biāo)系是球面，全局場(chǎng)景的坐標(biāo)系一定是地理坐標(biāo)系，投影坐標(biāo)系是平面，局部場(chǎng)景的坐標(biāo)建議是投影坐標(biāo)系。反之：球面一定是地理坐標(biāo)系，平面可以地理坐標(biāo)系也可以投影坐標(biāo)系，建議使用投影坐標(biāo)系。
2.地理坐標(biāo)系中單位為度，經(jīng)度分東經(jīng)和西經(jīng)，范圍為0-180°，緯度，緯度分北緯和南緯，范圍是0-90°；投影坐標(biāo)系單位為米，水平方向?yàn)閄，垂直方向?yàn)閅。
3.地理坐標(biāo)系是全局坐標(biāo)系，如國(guó)家2000（China Geodetic Coordinate System 2000），地理坐標(biāo)系只有一個(gè)；而投影坐標(biāo)系有無數(shù)個(gè)，選擇不同的投影方法和中央經(jīng)線，都不一樣。投影坐標(biāo)系是地理坐標(biāo)系加投影方法得到的。
總結(jié)：由于投影坐標(biāo)系的單位為米，一般情況下只有投影坐標(biāo)系才可以計(jì)算面積，長(zhǎng)度，地理坐標(biāo)系無法計(jì)算面積和長(zhǎng)度，1度在不同的地方長(zhǎng)度不一樣，1度最長(zhǎng)只有111.3千米。
投影坐標(biāo)系介紹
Pro中投影坐標(biāo)系，有幾百種，在我國(guó)主要分為兩種：蘭伯特投影和高斯—克呂格投影（下面簡(jiǎn)稱高斯投影），區(qū)別如下：
1.蘭伯特投影適合于小于1：50萬(wàn)比例尺等小比例數(shù)據(jù)；高斯投影適合于大于等于1：50萬(wàn)大比例尺數(shù)據(jù)。
2.蘭伯特投影適合大范圍，如整個(gè)地球；高斯投影只適合小范圍，大約最大600千米以內(nèi)，因?yàn)楦咚棺畲蠓謳?度分帶。
3.蘭伯特投影計(jì)算面積和長(zhǎng)度誤差比較大；高斯投影計(jì)算面積和長(zhǎng)度，比較精確。
4.蘭伯特投影是自己定義中央經(jīng)線和兩條緯度線；高斯投影有3度和6度分帶。
高斯投影有3度分帶和6度分帶，區(qū)別如下：
1.3度分度適合大于1：2.5萬(wàn)比例尺數(shù)據(jù)，如1：1萬(wàn)；6度分度用于小于等于1：2.5的比例尺，如1：5萬(wàn)比例尺。
2.如果帶號(hào)和中央經(jīng)線分別用N和L0表示，3分度：L0=3*N，6度分度：L0=6*N-3，在中國(guó)境內(nèi)3度分度帶號(hào)25-45，6度分度帶號(hào)13-23，帶號(hào)大于24是3度分帶，小于24是6度分帶。
3.3度分度，基本只適合地圖寬度小于300KM的范圍，3度分帶和6度分帶，范圍不一樣，如果中央經(jīng)線一樣，不考慮帶號(hào)，坐標(biāo)是一樣的，含1.5度分度，適合范圍更小。距離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，誤差越大。
4.不考慮帶號(hào)，一個(gè)3度分度合理X坐標(biāo)，大約350KM—650KM，一個(gè)6度分度合理X坐標(biāo)，大約200KM—800KM；反之，X坐標(biāo)在350KM—650KM之間可能是3度也可能是6度分度的坐標(biāo)，在200KM-350KM，650KM-800KM一般是6度坐標(biāo)，其他可能是錯(cuò)誤。
總結(jié)：X坐標(biāo)，不加帶號(hào)，以M為單位，整數(shù)位是6位，加帶號(hào)是8位，前2位是帶號(hào)，大于24，3度分帶，小于24，6度分帶；在中國(guó)境內(nèi)，陸地Y坐標(biāo)7位，因?yàn)榫暥纫话愦笥?0度。
定義坐標(biāo)系
在Pro中，所有數(shù)據(jù)，含矢量數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)，均需要定義坐標(biāo)系，如果沒有定義坐標(biāo)系，以后面積計(jì)算、經(jīng)緯度坐標(biāo)顯示，可能無法正常進(jìn)行。
定義坐標(biāo)系的基本原理，是根據(jù)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)和范圍來定義的，具體如下：
1.數(shù)據(jù)X坐標(biāo)在負(fù)180-180，Y坐標(biāo)在負(fù)90-90，定義地理坐標(biāo)系。如果負(fù)值，一般是WGS1984；正值在中國(guó)境內(nèi)，可能是國(guó)家2000，也可能西安80和北京54，最好咨詢做數(shù)據(jù)的原始人。如果無法找到，我們只能推測(cè)，大概如下1990年之前的數(shù)據(jù)是北京54；1990年-2018年大部分?jǐn)?shù)據(jù)是西安80；2018年以后的數(shù)據(jù)都是國(guó)家2000。
2.數(shù)據(jù)X的整數(shù)位是8位，Y整數(shù)位數(shù)為7位，選擇高斯投影的帶號(hào)，8位的前2位就是帶號(hào)，大于24，3度分帶，小于24，6度分帶。
3.數(shù)據(jù)X的整數(shù)位6位，Y整數(shù)位數(shù)為7位，選擇高斯投影的中央經(jīng)線，如果X坐標(biāo)范圍在350KM到650KM，選擇3度分帶；坐標(biāo)在200KM-350KM，650KM-800KM范圍內(nèi)，選擇6度分帶；根據(jù)經(jīng)緯度，數(shù)據(jù)在那個(gè)帶就選擇那個(gè)帶，不跨帶直接選擇；如果數(shù)據(jù)跨多個(gè)帶，按面積，那邊面積大，就選擇那個(gè)；如果兩邊一樣大，第1種方法，選擇任意一個(gè)，之后和中國(guó)縣級(jí)（數(shù)據(jù)在：chp3\中國(guó)數(shù)據(jù).GDB\投影坐標(biāo)系\縣）的數(shù)據(jù)疊加，能疊加到對(duì)應(yīng)位置就對(duì)了，不能疊加到對(duì)應(yīng)位置上，再試另一個(gè)；第2種方法，自定義中央經(jīng)線試試。
打開數(shù)據(jù)“chp3\矢量數(shù)據(jù)定義坐標(biāo)系\DLTB.SHP”，在Pro右上角，有未知坐標(biāo)系的提示，如圖3-9所示。
圖3-9數(shù)據(jù)沒有坐標(biāo)系的提示
在狀態(tài)欄中，把數(shù)據(jù)單位調(diào)整為米，如圖3-10所示。
圖3-10狀態(tài)欄看坐標(biāo)
可以看到X坐標(biāo)是8位，前2位是38，所以我們定義為：CGCS2000 3 Degree GK Zone 38，使用“定義投影(DefineProjection)”工具，操作如圖3-11所示，注意：不能在目錄窗格中，右鍵設(shè)置了，目錄窗格中只能查看，不能修改。
圖3-11數(shù)據(jù)定義投影工具
總結(jié)：定義投影工具，可以是矢量數(shù)據(jù)，也可以是柵格數(shù)據(jù)，只適合于數(shù)據(jù)沒有坐標(biāo)系，或者坐標(biāo)系錯(cuò)誤的，不應(yīng)用于數(shù)據(jù)坐標(biāo)系正確定義成錯(cuò)誤的。Pro中不能定義“Unknown”，在ArcMap中，定義“Unknown”，相當(dāng)于清除坐標(biāo)系。
判斷坐標(biāo)系是否正確
判斷坐標(biāo)系是否正確，數(shù)據(jù)本身必須定義投影，具體方法：查看空間參考不是“未知坐標(biāo)系（Unknown）”，有以下三種方法判斷：
1．位數(shù)法：X坐標(biāo)的絕對(duì)值0-180，Y坐標(biāo)絕對(duì)值0-90，務(wù)必定義為地理坐標(biāo)系，如果不是地理坐標(biāo)系，一定是定義錯(cuò)誤；X坐標(biāo)整數(shù)位6位，Y坐標(biāo)整數(shù)位7位，務(wù)必定義成中央經(jīng)線，不是定義中央經(jīng)線，一定是錯(cuò)誤的；X坐標(biāo)整數(shù)位8位，Y坐標(biāo)整數(shù)位7位，8位前2位是帶號(hào)，大于24就是3度，小于24，6度分帶，帶號(hào)和實(shí)際定義一致，不一致就是錯(cuò)誤。
2．經(jīng)緯度法：在Pro狀態(tài)欄中，看經(jīng)緯度，如果經(jīng)緯度超出合理范圍，坐標(biāo)系定義錯(cuò)誤。如果是地理坐標(biāo)系，經(jīng)度絕對(duì)值在0-180度范圍，緯度絕對(duì)值在0-90度范圍，還應(yīng)為數(shù)據(jù)自身合理范圍內(nèi)；如果3度分帶，經(jīng)度必須在3度分帶中央經(jīng)線±1.5度范圍內(nèi)；如果6度分帶，經(jīng)度必須在6度分帶中央經(jīng)線±3度范圍內(nèi)。注意：Pro中地圖框坐標(biāo)系為投影坐標(biāo)系，狀態(tài)欄中可以查看經(jīng)緯度，也可以查看米數(shù)；如果地圖框是地理坐標(biāo)系，只能查看經(jīng)緯度，不能查看米數(shù)，原來在ArcMap可以查看，但看到的結(jié)果也是錯(cuò)誤的。
3．和其他數(shù)據(jù)疊加法：在中國(guó)境內(nèi)的數(shù)據(jù)，和中國(guó)縣域數(shù)據(jù)疊加,坐標(biāo)系正確就疊加對(duì)應(yīng)縣；做世界地圖，添加底圖，坐標(biāo)系正確，數(shù)據(jù)在對(duì)應(yīng)國(guó)家范圍內(nèi)。
注意：2和3方法，所在的地圖框需要有坐標(biāo)系。
在工作中經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系不是標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系，Pro提供的坐標(biāo)系無法滿足需要，此時(shí)就需要我們自己自定義坐標(biāo)系。
如需要自定義，中央經(jīng)線118.5，國(guó)家2000，找到類似CGCS2000 3 Degree GK CM 117E，有兩種方法：1.在上面定義投影工具中，選擇坐標(biāo)系，找到高斯投影下對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系，如圖3-12所示，單擊右鍵復(fù)制并修改菜單。
圖3-12坐標(biāo)系復(fù)制修改
如圖3-13所示，修改上面名稱，和下面的修改中央經(jīng)線，當(dāng)然也可以在地理坐標(biāo)系，修改橢球體，如果沒有，在地理坐標(biāo)系中預(yù)先定義一個(gè)。
圖3-13坐標(biāo)系修改
單擊保存，如圖3-14所示。
圖3-14自定義坐標(biāo)系后界面
右鍵→另存為投影文件，一個(gè).PRJ文件，以后使用，圖3-15所示，界面右上角，下拉菜單→導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系文件。
圖3-15導(dǎo)入對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系文件
動(dòng)態(tài)投影
在Pro中，數(shù)據(jù)有坐標(biāo)系，地圖（或場(chǎng)景）有坐標(biāo)系，當(dāng)數(shù)據(jù)加載到地圖框時(shí)，如果數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系和地圖框坐標(biāo)系，不一致，數(shù)據(jù)會(huì)動(dòng)態(tài)投影到地圖框，按地圖框的坐標(biāo)系，顯示數(shù)據(jù)。默認(rèn)地圖（或場(chǎng)景）的坐標(biāo)系，和第一個(gè)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系一致，其他再添加數(shù)據(jù)，坐標(biāo)系不變。
當(dāng)多個(gè)不同坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)加載在一起，動(dòng)態(tài)投影的基本原理是經(jīng)緯度相同就疊加在一起。
動(dòng)態(tài)投影兩個(gè)前提條件：地圖框需要有坐標(biāo)系（不能是未知坐標(biāo)系），數(shù)據(jù)最好定義正確的坐標(biāo)系。反之：加載數(shù)據(jù)，縮放到圖層，真實(shí)存在數(shù)據(jù)，卻看不到數(shù)據(jù)，是因?yàn)閿?shù)據(jù)的坐標(biāo)系錯(cuò)誤，對(duì)應(yīng)經(jīng)緯度，不在地球范圍內(nèi)。
總結(jié)：動(dòng)態(tài)投影優(yōu)點(diǎn)：多個(gè)不同坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)可以疊加在一起；缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)看起來會(huì)變形，看到平面XY以米為單位坐標(biāo)，XY坐標(biāo)不真實(shí)，而經(jīng)緯度坐標(biāo)不變。建議地圖框的坐標(biāo)系最好和數(shù)據(jù)坐標(biāo)系一致。
投影
投影將把數(shù)據(jù)從一個(gè)坐標(biāo)系變換到另一個(gè)坐標(biāo)系，對(duì)于同一橢球體，Pro可以直接轉(zhuǎn)換，使用“投影(Project)”工具，該功能可以實(shí)現(xiàn)高斯正反算。
對(duì)于矢量數(shù)據(jù)，投影變換，采樣工具是“投影(project)”,只要是同一橢球體，如果國(guó)家2000，下面幾種情況都可以。
1.地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)系：坐標(biāo)從經(jīng)緯度變成平面XY，就是高斯正算。
2.投影坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)系：坐標(biāo)從平面XY變成經(jīng)緯度，就是高斯反算。
3.3度分帶轉(zhuǎn)換6度分帶：如果中央經(jīng)線相同，如果X坐標(biāo)6位，坐標(biāo)不變，如果X坐標(biāo)8位，前2位變成對(duì)應(yīng)帶號(hào)，后面6位坐標(biāo)不變，Y坐標(biāo)始終不變；如果中央經(jīng)線不同，XY都有變化，X坐標(biāo)距離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，X值越大，Y值變化比較小。
4.6度分帶轉(zhuǎn)換3度分帶：同上面。
5.無論3度或6度，中央經(jīng)線轉(zhuǎn)換帶號(hào)：X坐標(biāo)從6位變成8位，后面6位變，Y坐標(biāo)不變。
6.無論3度或6度，帶號(hào)轉(zhuǎn)換中央經(jīng)線：X坐標(biāo)從8位變成6位，后面6位變，Y坐標(biāo)不變。
7.換帶，如37變成38，或定義坐標(biāo)系變成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系：，XY都有變化，X坐標(biāo)距離中央經(jīng)線越遠(yuǎn)，值越大，Y值變化比較小。
例子1：帶號(hào)轉(zhuǎn)換中央經(jīng)線，使用數(shù)據(jù)：chp3\矢量數(shù)據(jù)定義坐標(biāo)系\XZQ.shp，如圖3-16所示。
圖3-16投影實(shí)現(xiàn)帶號(hào)轉(zhuǎn)換中央經(jīng)線操作
例子2：蘭伯特投影坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換地理坐標(biāo)系，使用數(shù)據(jù)：chp3\中國(guó)數(shù)據(jù).GDB\ds\省，操作界面如圖3-17所示。注意：保留形狀，主要用于地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)投影坐標(biāo)系，很長(zhǎng)的線段或邊。
圖3-17投影坐標(biāo)系轉(zhuǎn)地理坐標(biāo)系
打開屬性表，任意一個(gè)字段右鍵菜單→計(jì)算幾何，是灰色，如圖3-18所示。地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)，無法計(jì)算面積和長(zhǎng)度。
圖3-18地理坐標(biāo)系數(shù)據(jù)計(jì)算幾何無法使用
總結(jié)：同一橢球體，矢量數(shù)據(jù)使用“投影(Project)”工具，多個(gè)矢量轉(zhuǎn)換：使用“批量投影(BatchProject)”工具，而柵格轉(zhuǎn)換使用：“投影柵格(ProjectRaster)”工具，但在投影之前，必須把數(shù)據(jù)定義正確的坐標(biāo)系，不然投影失敗。定義投影是動(dòng)態(tài)投影和投影的基礎(chǔ)，不定義投影，無法動(dòng)態(tài)投影和投影，動(dòng)態(tài)投影是每個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)看起來改變，投影是每個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)真實(shí)改變。
1.WGS1984和國(guó)家2000轉(zhuǎn)換，基本原理：兩者的經(jīng)緯度基本一致。WGS1984投影數(shù)據(jù)，使用投影工具轉(zhuǎn)成經(jīng)緯度后，再直接使用“定義投影”定義國(guó)家2000地理坐標(biāo)系，再使用投影工具轉(zhuǎn)成國(guó)家2000需要的坐標(biāo)系，但實(shí)際使用兩種數(shù)據(jù)還可能有一些偏差。
2.北京54轉(zhuǎn)西安80，西安80轉(zhuǎn)國(guó)家2000：由于兩個(gè)橢球體不一樣，控制點(diǎn)也不一樣，不能直接轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換一般有兩種方法1）7參數(shù)法，不同地方參數(shù)不一樣，也是保密參數(shù)；2）同名點(diǎn)空間校正。該內(nèi)容可以看到水利水電出版社閆磊、張海龍編著的《ArcGIS從基礎(chǔ)到實(shí)戰(zhàn)》第3章內(nèi)容。
3.北京54轉(zhuǎn)國(guó)家2000：北京54先轉(zhuǎn)西安80，再轉(zhuǎn)國(guó)家2000。
1.坐標(biāo)系分成地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系。常用的北京54、西安80、國(guó)家2000和WGS1984都有地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系，但只有投影坐標(biāo)才可以計(jì)算圖形要素的長(zhǎng)度和面積。投影坐標(biāo)系常用的投影：蘭勃特投影、高斯投影和UTM（通用墨卡托投影），蘭勃特投影一般適合小于1：50萬(wàn)以下比例尺數(shù)據(jù)；高斯投影和UTM適合大于1:50萬(wàn)比例尺數(shù)據(jù)。北京54、西安80、國(guó)家2000比例尺大于1:50萬(wàn)使用高斯投影，WGS1984使用UTM投影，只有6度分帶，沒有3度分帶。
2.高斯投影有3度和6度分帶，1:2.5萬(wàn)（含2.5萬(wàn)）以下使用6度分帶，大于1:2.5萬(wàn)使用3度分帶。ArcGIS下高斯投影坐標(biāo)系有帶號(hào)和中央經(jīng)線兩種表示方式，采用中央經(jīng)線得到的X坐標(biāo)為6位數(shù)值，采用帶號(hào)得到的X坐標(biāo)為8位數(shù)值。在我國(guó)境內(nèi)，Y坐標(biāo)一般是7位數(shù)值，反之X坐標(biāo)6位一定要選中央經(jīng)線， 8位一定選帶號(hào)，8位前兩位是帶號(hào)，前兩位大于24是3度分帶，小于24是6度分帶。
3.定義投影（DefineProjection）是對(duì)沒有坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)（可以矢量也可以柵格），或者數(shù)據(jù)本身坐標(biāo)系不正確數(shù)據(jù)，定義正確坐標(biāo)系，也叫定義坐標(biāo)系，是從無到有過程。不合適數(shù)據(jù)是正確的坐標(biāo)系，定義成錯(cuò)誤的。
4.動(dòng)態(tài)投影：數(shù)據(jù)和地圖（場(chǎng)景）的坐標(biāo)系不一致時(shí)，將數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)投影到地圖（場(chǎng)景）所使用的坐標(biāo)系下，其前提條件是數(shù)據(jù)本身的坐標(biāo)系必須正確坐標(biāo)系，數(shù)據(jù)框必須有坐標(biāo)系。
5.投影（Project）就是矢量數(shù)據(jù)坐標(biāo)系的變換。主要用于同一橢球體（也是基準(zhǔn)面一樣，如都是國(guó)家2000）下的直接坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，用于不同橢球體時(shí)，需要轉(zhuǎn)換參數(shù)。投影之后每個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)發(fā)生變化，是真實(shí)改變。而動(dòng)態(tài)投影是看起來改變，并不是數(shù)據(jù)坐標(biāo)真實(shí)改變；投影的前提條件，是矢量數(shù)據(jù)必須定義坐標(biāo)系（定義投影），并且是正確的坐標(biāo)系。
6.動(dòng)態(tài)投影和投影都是以定義投影為前提條件，沒有定義投影，不能投影也不能動(dòng)態(tài)投影。
7.不同橢球體坐標(biāo)系不能直接轉(zhuǎn)換（直接轉(zhuǎn)換誤差100多米，如果可以接受也可以直接把西安80修改成國(guó)家2000），需要轉(zhuǎn)換，可以使用參數(shù)轉(zhuǎn)換，或者同名點(diǎn)空間校正。
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