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ArcGIS 坐标系统文件

    作者:Flyingis

    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。

    ArcGIS自带了多种坐标系统,在${ArcGISHome}\Coordinate Systems\目录下可以看到三个文件夹,分别是Geographic Coordinate Systems、Projected Coordinate Systems、Vertical Coordinate Systems,中文翻译为地理坐标系、投影坐标系、垂直坐标系。

coordinate-system.gif

    关于地理坐标系和投影坐标系的区别,网络上有相关的文章介绍--地理坐标系与投影坐标系的区别,简而言之,投影坐标系=地理坐标系+投影过程。

    1 Geographic Coordinate Systems

    在Geographic Coordinate Systems目录中,我们可以看到已定义的许多坐标系信息,典型的如Geographic Coordinate Systems\World目录下的WGS 1984.prj,里面所定义的坐标参数:

    GEOGCS["GCS_WGS_1984",DATUM["D_WGS_1984",SPHEROID["WGS_1984",6378137,298.257223563]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT["Degree",0.017453292519943295]]

    里面描述了地理坐标系的名称、大地基准面、椭球体、起始坐标参考点、单位等。

    2 Projected Coordinate Systems

    在Projected Coordinate Systems目录中同样存在许多已定义的投影坐标系,我国大部分地图所采用的北京54和西安80坐标系的投影文件就在其中,它们均使用高斯-克吕格投影,前者使用克拉索夫斯基椭球体,后者使用国际大地测量协会推荐的IAG 75地球椭球体。如Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj定义的坐标参数:

    PROJCS["Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_75E",GEOGCS["GCS_Beijing_1954",DATUM["D_Beijing_1954",SPHEROID["Krasovsky_1940",6378245.0,298.3]],PRIMEM
["Greenwich",0.0],UNIT["Degree",0.0174532925199433]],PROJECTION["Gauss_Kruger"],PARAMETER["False_Easting",500000.0],PARAMETER
["False_Northing",0.0],PARAMETER["Central_Meridian",75.0],PARAMETER["Scale_Factor",1.0],PARAMETER["Latitude_Of_Origin",0.0],UNIT["Meter",1.0]]

    可以看出,参数里除了包含地理坐标系的定义外,还有投影方式的信息。

    北京54和西安80是我们使用最多的坐标系,在ArcGIS文件中,对于这两种坐标系统的命名有一些不同,简单看去很容易让人产生迷惑。在此之前,先简单介绍高斯-克吕格投影的基本知识,了解就直接跳过,我国大中比例尺地图均采用高斯-克吕格投影,其通常是按6度和3度分带投影,1:2.5万-1:50万比例尺地形图采用经差6度分带,1:1万比例尺的地形图采用经差3度分带。具体分带法是:6度分带从本初子午线开始,按经差6度为一个投影带自西向东划分,全球共分60个投影带,带号分别为1-60;3度投影带是从东经1度30秒经线开始,按经差3度为一个投影带自西向东划分,全球共分120个投影带。为了便于地形图的测量作业,在高斯-克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统,具体方法是,规定中央经线为X轴,赤道为Y轴,中央经线与赤道交点为坐标原点,x值在北半球为正,南半球为负,y值在中央经线以东为正,中央经线以西为负。由于我国疆域均在北半球,x值均为正值,为了避免y值出现负值,规定各投影带的坐标纵轴均西移500km,中央经线上原横坐标值由0变为500km。为了方便带间点位的区分,可以在每个点位横坐标y值的百千米位数前加上所在带号,如20带内A点的坐标可以表示为YA=20 745 921.8m。

    在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目录中,我们可以看到四种不同的命名方式:

    Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj
    Beijing 1954 3 Degree GK Zone 25.prj
    Beijing 1954 GK Zone 13.prj
    Beijing 1954 GK Zone 13N.prj

    对它们的说明分别如下:

    三度分带法的北京54坐标系,中央经线在东75度的分带坐标,横坐标前不加带号
    三度分带法的北京54坐标系,中央经线在东75度的分带坐标,横坐标前加带号
    六度分带法的北京54坐标系,分带号为13,横坐标前加带号
    六度分带法的北京54坐标系,分带号为13,横坐标前不加带号

    在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Xian 1980目录中,文件命名方式又有所变化:

    Xian 1980 3 Degree GK CM 75E.prj
    Xian 1980 3 Degree GK Zone 25.prj
    Xian 1980 GK CM 75E.prj
    Xian 1980 GK Zone 13.prj

    西安80坐标文件的命名方式、含义和北京54前两个坐标相同,但没有出现“带号+N”这种形式,为什么没有采用统一的命名方式?让人看了有些费解。

    3 Vertical Coordinate Systems

    Vertical Coordinate Systems定义了测量海拔或深度值的原点,具体的定义,英文描述的更为准确:

    A vertical coordinate system defines the origin for height or depth values. Like a horizontal coordinate system, most of the information in a vertical coordinate system is not needed unless you want to display or combine a dataset with other data that uses a different vertical coordinate system.

    Perhaps the most important part of a vertical coordinate system is its unit of measure. The unit of measure is always linear (e.g., international feet or meters). Another important part is whether the z values represent heights (elevations) or depths. For each type, the z-axis direction is positive "up" or "down", respectively.

    One z value is shown for the height-based mean sea level system. Any point that falls below the mean sea level line but is referenced to it will have a negative z value. The mean low water system has two z values associated with it. Because the mean low water system is depth-based, the z values are positive. Any point that falls above the mean low water line but is referenced to it will have a negative z value.

    需要注意的是,大家经常希望能够通过坐标转换,将北京54或西安80中的地理坐标系转换到WGS84,实际上这样做是不准确的,北京54或西安80的投影坐标可以通过计算转换到其对应的地理坐标系,但由于我国北京54和西安80中的地理坐标系到WGS84的转换参数没有公开,因此无法完成其到WGS84坐标的精准计算。其他公开了转换参数的坐标系都可以在ArcToolbox中完成转换。

    参考资料:

    蔡孟裔等.新编地图学教程.高等教育出版社
    ArcGIS 9.2 Desktop Help

    感谢ESRI中国社区版主isnotnull的帮助

posted on 2007-03-02 09:04 Flyingis 阅读(11356) 评论(7)  编辑  收藏 所属分类: GIS-GPS-RS

评论

# re: ArcGIS 坐标系统文件  回复  更多评论   

分析的很透彻。在GIS空间站上转载一份,谢谢!
http://www.gissky.net/Article/arcgis/200703/759.htm
2007-03-02 10:33 | 兔八哥

# re: ArcGIS 坐标系统文件  回复  更多评论   

比较系统,也比较精简。 学习中
2007-03-02 14:45 | GISeeker

# re: ArcGIS 坐标系统文件  回复  更多评论   

还可以参考这篇文章:
http://www.ccw.com.cn/htm/center/prog/02_3_27_9.asp
2007-03-16 11:43 | Flyingis

# re: ArcGIS 坐标系统文件  回复  更多评论   

Xian 1980 3 Degree GK CM 75E.prj
Xian 1980 3 Degree GK Zone 25.prj
Xian 1980 GK CM 75E.prj
Xian 1980 GK Zone 13.prj

这个命名方式是1与3对应,2和4对应的吧,我第一次看到北京54的时候还在奇怪为啥6度分带不加代号的命名形式是Beijing 1954 GK Zone 13N.prj,与3度分带不加代号的命名方式不一样呢,个人更倾向于新的西安80这种命名方法
2007-08-05 05:17 | lotus

# re: ArcGIS 坐标系统文件  回复  更多评论   

GEOGCS["WGS 84",DATUM["WGS 84",SPHEROID["WGS 84",6378137,298.257223563] ,TOWGS84[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT["Radians",1],AXIS["Long",East],AXIS["Lat",North]]
能不能帮我分析一下这个prj文件
2008-05-30 17:26 | 1111

# re: ArcGIS 坐标系统文件  回复  更多评论   

讲解很详细,谢谢!
2008-06-25 14:29 | Sue

# re: ArcGIS 坐标系统文件  回复  更多评论   

GEOGCS["WGS 84",DATUM["WGS 84",SPHEROID["WGS 84",6378137,298.257223563] ,TOWGS84[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT["Radians",1],AXIS["Long",East],AXIS["Lat",North]]
能不能帮我分析一下这个prj文件
2016-05-23 10:38 | 从v

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