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ARCGIS下坐标系统转换方法
坐标转换
前言:
目前国内常见的转换有以下几种：1，大地坐标（BLH）对平面直角坐标（XYZ）；2，北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换；3，任意两空间坐标系的转换。其中第2类可归入第三类中。所谓坐标转换的过程就是转换参数的求解过程。常用的方法有三参数法、四参数法和七参数法。以下对上述三种情况作详细描述如下：
1，大地坐标（BLH）对平面直角坐标（XYZ）
常规的转换应先确定转换参数，即椭球参数、分带标准（3度，6度）和中央子午线的经度。椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准，对应有不同的长短轴及扁率。一般的工程中3度带应用较为广泛。对于中央子午线的确定有两种方法，一是取平面直角坐标系中Y坐标的前两位*3，即可得到对应的中央子午线的经度。如x=3250212m，y=395121123m，则中央子午线的经度=39*3=117度。另一种方法是根据大地坐标经度，如果经度是在155.5~185.5度之间，那么对应的中央子午线的经度=（155.5+185.5）/2=117度，其他情况可以据此3度类推。
另外一些工程采用自身特殊的分带标准，则对应的参数确定不在上述之列。
确定参数之后，可以用软件进行转换，以下提供坐标转换的程序下载。
2，北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换
这三个坐标系统是当前国内较为常用的，它们均采用不同的椭球基准。
其中北京54坐标系，属三心坐标系，大地原点在苏联的普而科沃，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3；西安80坐标系，属三心坐标系，大地原点在陕西省径阳县永乐镇，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101；WGS84坐标系，长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。由于采用的椭球基准不一样，并且由于投影的局限性，使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大，有条件的话，一般都采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可，且有足够的重合点，也可以进行人工解算。详细方法见第三类。
3，任意两空间坐标系的转换
由于测量坐标系和施工坐标系采用不同的标准，要进行精确转换，必须知道至少3个重合点（即为在两坐标系中坐标均为已知的点。采用布尔莎模型进行求解。布尔莎公式:
对该公式进行变换等价得到：
解算这七个参数，至少要用到三个已知点（2个坐标系统的坐标都知道），采用间接平差模型进行解算：
其中： V 为残差矩阵;
X 为未知七参数;
A 为系数矩阵;
解之：L 为闭合差
解得七参数后，利用布尔莎公式就可以进行未知点的坐标转换了，每输入一组坐标值，就能求出它在新坐标系中的坐标。 但是要想GPS观测成果用于工程或者测绘，还需要将地方直角坐标转换为大地坐标，最后还要转换为平面高斯坐标。
上述方法类同于我们的间接平差，解算起来较复杂，以下提供坐标转换程序，只需输入三个已知点的坐标即可求解出坐标转换的七个参数。如果已知点的数量较多，可以进行参数间的平差运算，则精度更高。
当已知点的数量只有两个时，我们可以采用简单变换法，此法较为方便易行，适于手 算，只是精度受到一定的限制。
详细解算方程如下：
式中调x,y和x\&39;、y\&39;分别为新旧（或；旧新）网重合点的坐标，a、b、、k为变换参数，显然要解算出a、b、、k，必须至少有两个重合点，列出四个方程。
即可进行通常的参数平差，解求a、x、b、c、d各参数值。将之代人（3）式，可得各拟合点的残差（改正数）代人（2）式，可得待换点的坐标。
求出解算参数之后，可在Excel中，进行其余坐标的转换。
上次笔者用此法进行过80和54坐标的转换，由于当时没有多余的点可供验证和平差，所以转换精度不得而知，但转换之后各点的相对位置不变。估计，实际的转换误差应该是10m量级的。
还有一些情况是先将大地坐标转换 为直角坐标，然后进行相关转换。
一：坐标系统:
坐标系统分为：地理坐标系和投影坐标系
目前国内常见的转换有以下几种：1，大地坐标（BLH）对平面直角坐标（XYZ）；2，北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换；3，任意两空间坐标系的转换。其中第2类可归入第三类中。所谓坐标转换的过程就是转换参数的求解过程。常用的方法有三参数法、四参数法和七参数法。以下对上述三种情况作详细描述如下：
1，大地坐标（BLH）对平面直角坐标（XYZ）
常规的转换应先确定转换参数，即椭球参数、分带标准（3度，6度）和中央子午线的经度。椭球参数就是指平面直角坐标系采用什么样的椭球基准，对应有不同的长短轴及扁率。一般的工程中3度带应用较为广泛。对于中央子午线的确定有两种方法，一是取平面直角坐标系中Y坐标的前两位*3，即可得到对应的中央子午线的经度。如x=3250212m，y=395121123m，则中央子午线的经度=39*3=117度。另一种方法是根据大地坐标经度，如果经度是在155.5~185.5度之间，那么对应的中央子午线的经度=（155.5+185.5）/2=117度，其他情况可以据此3度类推。
另外一些工程采用自身特殊的分带标准，则对应的参数确定不在上述之列。
确定参数之后，可以用软件进行转换，以下提供坐标转换的程序下载。
2，北京54全国80及WGS84坐标系的相互转换
这三个坐标系统是当前国内较为常用的，它们均采用不同的椭球基准。
其中北京54坐标系，属三心坐标系，大地原点在苏联的普而科沃，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3；西安80坐标系，属三心坐标系，大地原点在陕西省径阳县永乐镇，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101；WGS84坐标系，长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。由于采用的椭球基准不一样，并且由于投影的局限性，使的全国各地并不存在一至的转换参数。对于这种转换由于量较大，有条件的话，一般都采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标的转换。当然若条件不许可，且有足够的重合点，也可以进行人工解算。详细方法见第三类。
3，任意两空间坐标系的转换
由于测量坐标系和施工坐标系采用不同的标准，要进行精确转换，必须知道至少3个重合点（即为在两坐标系中坐标均为已知的点。采用布尔莎模型进行求解。布尔莎公式:
对该公式进行变换等价得到：
解算这七个参数，至少要用到三个已知点（2个坐标系统的坐标都知道），采用间接平差模型进行解算：
其中： V 为残差矩阵;
X 为未知七参数;
A 为系数矩阵;
解之：L 为闭合差
解得七参数后，利用布尔莎公式就可以进行未知点的坐标转换了，每输入一组坐标值，就能求出它在新坐标系中的坐标。 但是要想GPS观测成果用于工程或者测绘，还需要将地方直角坐标转换为大地坐标，最后还要转换为平面高斯坐标。
上述方法类同于我们的间接平差，解算起来较复杂，以下提供坐标转换程序，只需输入三个已知点的坐标即可求解出坐标转换的七个参数。如果已知点的数量较多，可以进行参数间的平差运算，则精度更高。
当已知点的数量只有两个时，我们可以采用简单变换法，此法较为方便易行，适于手 算，只是精度受到一定的限制。
详细解算方程如下：
式中调x,y和x\&39;、y\&39;分别为新旧（或；旧新）网重合点的坐标，a、b、、k为变换参数，显然要解算出a、b、、k，必须至少有两个重合点，列出四个方程。
即可进行通常的参数平差，解求a、x、b、c、d各参数值。将之代人（3）式，可得各拟合点的残差（改正数）代人（2）式，可得待换点的坐标。
求出解算参数之后，可在Excel中，进行其余坐标的转换。
上次笔者用此法进行过80和54坐标的转换，由于当时没有多余的点可供验证和平差，所以转换精度不得而知，但转换之后各点的相对位置不变。估计，实际的转换误差应该是10m量级的。
还有一些情况是先将大地坐标转换 为直角坐标，然后进行相关转换。
一：坐标系统:
坐标系统分为：地理坐标系和投影坐标系
图1地理坐标系和投影坐标系
地理坐标系统可以简单理解为我们常见的经纬度，本次土地确权标准使用的是GCS_China2000
图2地理坐标系GCS_China2000
地理坐标系统可以简单理解为我们常见的经纬度，本次土地确权标准使用的是GCS_China2000
图2地理坐标系GCS_China2000
投影坐标系统本次确权工作中常用的高斯-克吕格投影分为两种，3度分带横坐标前不加带号（如CGCS2000_3_Degree_GK_CM_108E）、3度分带横坐标前加带号（如CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_36）。
图3两种高斯-克吕格投影
二：ARCGIS中识别坐标系统:
如果数据自带有表格或其他信息，则可直接使用，也可向相关部门询问。
我们常常拿到的图在arcmap中打开，源中显示的坐标系统是未定义，此时需要我们来识别坐标系统。在这过程中，要认识到右下角坐标信息的重要性。
地理坐标系统就是常说的经纬度，所以加入图形后右下角坐标显示为很明显的经纬度信息，即数据坐标系为地理坐标系。
二：ARCGIS中识别坐标系统:
如果数据自带有表格或其他信息，则可直接使用，也可向相关部门询问。
我们常常拿到的图在arcmap中打开，源中显示的坐标系统是未定义，此时需要我们来识别坐标系统。在这过程中，要认识到右下角坐标信息的重要性。
地理坐标系统就是常说的经纬度，所以加入图形后右下角坐标显示为很明显的经纬度信息，即数据坐标系为地理坐标系。
图4地理坐标系下的坐标显示
当右下角X坐标显示为6位或者8位，此时为投影坐标系统。当为6位时，坐标系为3度分带横坐标前不加带号（如上图为CGCS2000_3_Degree_GK_CM_108E），当显示为8位时，坐标系统为3度分带横坐标前加带号（如下图为CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_36）.
当右下角X坐标显示为6位或者8位，此时为投影坐标系统。当为6位时，坐标系为3度分带横坐标前不加带号（如上图为CGCS2000_3_Degree_GK_CM_108E），当显示为8位时，坐标系统为3度分带横坐标前加带号（如下图为CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_36）.
图5投影坐标系下的坐标显示
三：坐标系统之间的相互转换:
如果数据自带有表格或其他信息，则可直接使用，也可向相关部门询问。
确认数据使用的是哪个坐标系统后，右键属性查看源中的坐标系是否定义，如果未定义，则先定义成正确的坐标系（工具为数据管理-----投影与变换-----定义投影），再投影成我们需要的坐标系（根据原始数据为矢量或者栅格，分别使用数据管理-投影与变换-要素/栅格-投影/投影栅格）。
三：坐标系统之间的相互转换:
如果数据自带有表格或其他信息，则可直接使用，也可向相关部门询问。
确认数据使用的是哪个坐标系统后，右键属性查看源中的坐标系是否定义，如果未定义，则先定义成正确的坐标系（工具为数据管理-----投影与变换-----定义投影），再投影成我们需要的坐标系（根据原始数据为矢量或者栅格，分别使用数据管理-投影与变换-要素/栅格-投影/投影栅格）。
图6定义投影工具及界面
图7投影工具及界面
如果定义则先判断定义的坐标系是否正确。如果不正确，shape在原始文件夹中删除.prj文件，此文件为投影信息文件，删除之后则为未定义的坐标系，如上。如果正确，可直接进行投影变换，如图7。
注意：此功能可解决一切坐标系统不对应导致的shape和影像、shape和shape或影像和影像之间不能重叠的问题，实现各种坐标系统之间的互相转换。如shape为地理坐标系，影像为不加带号的投影坐标系，可定义shape为地理坐标系，再投影为投影坐标系；如一幅影像为3度分带108E，另一幅为3度分带111E，假设标准要求为108E，则根据标准对111E的定义为111E，再投影为108E。
如果定义则先判断定义的坐标系是否正确。如果不正确，shape在原始文件夹中删除.prj文件，此文件为投影信息文件，删除之后则为未定义的坐标系，如上。如果正确，可直接进行投影变换，如图7。
注意：此功能可解决一切坐标系统不对应导致的shape和影像、shape和shape或影像和影像之间不能重叠的问题，实现各种坐标系统之间的互相转换。如shape为地理坐标系，影像为不加带号的投影坐标系，可定义shape为地理坐标系，再投影为投影坐标系；如一幅影像为3度分带108E，另一幅为3度分带111E，假设标准要求为108E，则根据标准对111E的定义为111E，再投影为108E。