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  • GIS坐标系

    2020-01-15 16:27:44
    GIS坐标系统分类 1.地理坐标系统 定义:地球表面上任一点的坐标,实质上就是对原点而言的空间方向,通常通过经度和纬度两个角度来确定,地理坐标,就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。 分类:根据坐标原点的...

                                                 GIS坐标系统分类

     

    1.地理坐标系统

    定义:地球表面上任一点的坐标,实质上就是对原点而言的空间方向,通常通过经度和纬度两个角度来确定,地理坐标,就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。

    分类:根据坐标原点的不同,地理坐标系又细分为参心坐标系地心坐标系

          1. 参心坐标系:参心坐标系是以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系,参心即指参考椭球的中心。

    目前我国比较常用的参心坐标系为:

                       北京54坐标系:克拉索夫斯基椭球体。

                       西安80坐标系:IAG75椭球体(国际大地测量协会)

          2. 地心坐标系:地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系,或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准                                         面建立的大地坐标系。

    我国常用的地心坐标系及椭球分别为:

                      WGS84坐标系全球统一使用,WGS84椭球体

                              CGCS2000坐标系CGCS2000椭球体(事实上,CGCS2000椭球和WGS84椭球极为相似,偏差仅有       0.11mm,完全可以兼容使用)

     

    2投影坐标系统

    由来:因为地球椭球体表面是曲面,而地图通常要绘制在平面图纸上,因此制图时首先要把曲面展为平面.然而球面是个不可展的曲面,换句话说,就是把它直接展为平面时,不可能不发生破裂或皱纹.若用这种具有破裂或褶皱的平面绘制地球,显然是不实际的,所以必须找到一种方法(也就是所谓的投影)将地球椭球面转换为平整的平面

    定义:投影坐标系统 就是按照一定的数学法则(也就是投影的方法),将地球椭球面上的经纬网转换到平面上。使地面点位的地理坐标 与 平面图纸上相对应的平面直角坐标建立起一一对应的函数关系。  进而将地球的经纬网转化为平面的经纬网。

    种类:投影坐标系的种类是非常多的,常见投影坐标系

    投影方法

    高斯克吕格投影/横轴墨卡托投影:我国的基本比例尺地形图(1:5千,1:1万,1:2.5万,1:5万,1:10万,1:25万,1:50万)均采用高斯克吕格投影,也就是比例尺大于等于50万的都采用这一投影。1:2.5万~1:100万等使用6度分带法;1:5000~1:10000使用3度分带法,具体分带法是:6度分带从本初子午线(prime meridian)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,中国跨13-23带;3度投影带是从东经1度30分经线(1.5°)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,中国跨25-45带。

    墨卡托投影

    通用横轴墨卡托投影(UTM投影):

    Lambert投影:中文名兰伯特投影、兰博特投影。我国地形图常用投影,比如1:400万基础数据、1:100万地形图、大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图多采用Lambert投影。

    Albers投影:中文名阿伯斯投影。又名“正轴等积割圆锥投影”,常用于我国各省市的投影。

    Web墨卡托(WebMercator投影):WKID:3857。这是一个由Google提出的、为了自家GoogleMap而专门定义的一种投影,是墨卡托投影的一种变种。主要是将地球椭球面当作正球面来投影,这就会导致一定的误差。名字是WGS_1984_Web_Mercator_Auxiliary_Sphere,意思就是在WGS84的GCS下进行web墨卡托投影。现在,经常被百度地图等网络地图采用,估计是Web程序员想省事吧。

    应用场景:

     

    参考文章:

    https://www.cnblogs.com/onsummer/p/7451128.html

    https://blog.csdn.net/u012599377/article/details/90383615

     

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  • GIS坐标系转换

    千次阅读 2020-01-15 17:13:30
    地理坐标系变换是数据处理过程中常遇到的问题,今天就说下这方面的问题。 如果遇到这种情景:两份数据有不同的坐标系,想叠加在一起显示,作图或显示精度要求不高。 这种情况使用 ArcMap 的动态投影即可,ArcMap ...

    地理坐标系变换是数据处理过程中常遇到的问题,今天就说下这方面的问题。

    如果遇到这种情景:两份数据有不同的坐标系,想叠加在一起显示,作图或显示精度要求不高。

    这种情况使用 ArcMap 的动态投影即可,ArcMap 的内部动投影机制会解决地理坐标系变换的问题。数据在显示的过程中,会实时的被转换,但不改变数据本身。

    如果我们需要进行地理坐标系转换,我们知道 ArcGIS Desktop 中提供了 Project 工具。

    此工具界面上有个至关重要的参数:Geographic Transformation。我们发现它的后面赫然写着 Optional 。依照使用其他工具的经验,这种打了Optional 标志的参数,不就是可填可不填的意思吗?

    但是,它真的让你随便的可填可不填吗? Naive! 图样图森破! 这个参数的填写与否,完全是受前面两个参数决定的,主要三种情景吧。

    情景1:

    不涉及到地理坐标系变换的坐标变换,这个参数完全不需要,而不是 optional 哦。

    例如:从 GCS_Xian_1980 进行投影变换,转换为

    Xian_1980_3_Degree_GK_CM_120E 投影坐标系。

    整个转换中,仅使用了高斯克吕格投影变换,没有涉及到地理坐标变换。

    情景2:

    涉及到地理坐标系变换的坐标变换,并且ArcGIS 已知二者之间的变换方法,这个参数是必须的,在已知列表中做选择或者自定义。(自定义见:情景3)

    例如:从 GCS_Beijing_1954,转换为 GCS_WGS_1984坐标系。

    转换过程中涉及到地理坐标系变换,也就是进行了椭球体变换。

    情景3:

    涉及到地理坐标系变换的坐标变换,并且ArcGIS 未知二者之间的变换方法,也就是ArcGIS没有提供转换方法,但是这个参数是必须的,需要自定义,这个参数前会亮绿灯,告诉用户,必须要填写。另外,上面情景2中,ArcGIS给出的方法,如果都不是自己需要的,也需要自定义。

    例如:从 GCS_Beijing_1954,转换为 GCS_Xian_1980坐标系。

    需要使用工具Creat Custom Geographic transformation,创建一种转换方法,辅助 Project 工具。

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  • GIS坐标系定义与划分以及在gis里面的具体操作GIS坐标系定义与划分(1)地理坐标系(geographic coordinate system)(2)投影坐标系(Projected Coordinate Systems)常用的地图投影(1)**高斯-克吕格投影**,(2)...

    GIS坐标系定义与划分

    GIS坐标系可以说是GIS的灵魂,任何GIS的展示都离不开一种坐标系。通常GIS坐标系可以分为空间直角坐标系、空间大地坐标系和平面直角坐标系。按照ESRI的划分方式又可以将GIS坐标系划分为地理坐标系、投影坐标系,其实这两种划分方式只是名称不一样而已,本质意义都是一样的,这里我们以ESRI的命名来对GIS坐标系进行讲解。

    (1)地理坐标系(geographic coordinate system)

    ESRI的地理坐标系是地心坐标系的一种,以地球质心作为坐标系的原点,东西方向为经度方向,南北方向为纬度方向,地球上的点与本初子午线在经度方向上的夹角就是该点的经度,该点在纬度方向上与赤道的夹角为纬度,其实就是经纬度坐标系,以经度和纬度来表示地球上任意一点的坐标。

    为了定义该坐标系需要引出椭球体的概念,在测量和制图中就用旋转椭球体来代替大地球体,这个旋转椭球体通常称为地球椭球体,简称椭球体。它是一个规则的数学表面,所以人们视其为 地球体的数学表面。定义椭球体有三个重要参数,长轴半径(赤道半径)a,短轴半径(极半径)b,和椭球扁率α,其中α= (a-b)/a。因此对于定义一个椭球体需要两个参数,第三个参数可以通过已知的两个参数求出。

    另外一个重要的概念就是基准面,基准面是用特定的椭球体来逼近特定区域的椭球体,对于一个已知的椭球体,可以通过平移(x,y,z)、旋转(x,y,z)和放缩得到一个新的椭球体,这个椭球体就是基准面。也就说,基准面是通过一个已知的椭球体(两个参数定义)和7个参数定义。因此,椭球体和基准面是1对多的关系。举例:WGS84、北京54都定义了一种椭球体,北京54所使用的是克拉索夫斯基椭球,而北京54坐标系的基准面则是克拉索夫斯基椭球加上当地的7个转换参数所计算出来的,而该坐标系在中国使用的转换7参数和俄罗斯使用的7个参数参数显然是不同的。就中国而言,地方坐标系的转换7参数属于国家机密,需要当地的测绘局提供,当然也可以通过国家已知定位点和使用GPS采集的经纬度坐标来反算,据说是违法的。

    总结一下,地理坐标系就是由基准面定义的,椭球体需要两个参数长轴a,和扁率f定义,基准面是由椭球体和7个椭球转换参数所定义。

    (2)投影坐标系(Projected Coordinate Systems)

    地图投影是利用一定数学方法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体,故其表面是一个不可展平的曲面,所以运用任何数学方法进行这种转换都会产生误差和变形,为按照不同的需求缩小误差,就产生了各种投影方法。

    按照投影的变形性质来划分:

    (1)等角投影:在投影面上两个方向的夹角和在实地上两个方向的夹角相等。

    (2)等积投影:地球上区域面积和地图上区域面积的比例固定。

    (3)任意投影:既不是等角投影也不是等积投影。

    根据投影承载面的构造方来划分:

    (1)方位投影又称平面投影,将地球表面投影到一个与地球表面相切或者相割的平面上以球心为视点的投影方式。

    (2)圆锥投影,用一个圆锥相割或者相切与地球的某一个纬度圈,圆锥轴和地轴重合,以球心为视点将地球 表面投影到圆锥面上,沿着圆锥的某一条母线切开展成平面,形成地图。

    (3)圆柱投影,可以认为是一种圆锥投影的特殊方式,承载面是一个圆柱。

    常用的地图投影

    (1)高斯-克吕格投影

    属于等角横切圆柱投影,设想用一个圆柱横切于球面上投影带的中央经线,按照投影中央经线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件,将中央经线两侧一定经差范围内的球面正形投影与球面上,然后圆柱面沿南北极的母线剪开展平,即可获得高斯投影平面。高斯投影除了中央经线和赤道之外,其他经线均为对称与中央经线的曲线,高斯投影没有角度变形,面积和长度变形都很小,中央经线无变形,变形逐渐增加。通常该投影按照6度或者3度进行分带,分为6度带或者3度带。6度带0度自子午线起经差为6度自西向东进行划分将地球划分为60个带。3度带是在6度带的基础上划分的,他的中央经线与6度分带的中央子午线和分带线重合,即自1.5度带起,每3度为一带,编号从1到120度带。

    (2)墨卡托投影

    属于等角正切圆柱投影,假设一个空心圆柱横切与球面上标准纬线,假想地球中心有一盏灯,把地球表面形状投影与圆柱面上,把圆柱面展开就形成了一副墨卡托投影地图。墨卡托投影角度没有变形,经纬度都是直线垂直相交,纬线间隔从标准纬线开始向两级扩大。墨卡托投影地图长度和面积变形明显,但标准纬线无变形。墨卡托地图常用作航空图和航海图。“国家海底地形图编绘规范”比例尺小于1:25万的地图都要采用基准纬线为30度的墨卡托投影。

    (3)UTM投影

    全称通用横轴墨卡托投影,是一种等角横轴割圆柱投影。两条标准纬线为南纬80度、北纬84度,投影后割线上的两条标准纬线没有变形,中央经线上长度比为0.9996。UTM投影与高斯投影相似将地球划分为60个投影带,从西经180度起自西向东分带,每6度为一带。我国的卫星影像通常采用此投影。

    (4)兰勃特投影

    属于正形圆锥投影。分为两种,(1)等角圆锥投影,设想一个圆锥切于或者割于球面,应用等角条件将地球投影到圆锥面上,然后沿一条母线剪开圆锥面展成平面。投影后纬线为同心圆弧,经线为同心圆半径。没有角度变形,经线长度和纬线长度比相等。适用于制作沿纬线分布的中纬度地区中、小比例尺地图。国际上用此投影编制1∶100万地形图和航空图。②等积方位投影。设想球面与平面切于一点,按等积条件将经纬线投影于平面而成。按投影面与地球面的相对位置,分为正轴、横轴和斜轴3种。在正轴投影中,纬线为同心圆,其间隔由投影中心向外逐渐缩小,经线为同心圆半径。在横轴投影中,中央经线和赤道为相互垂直的直线,其他经线和纬线分别为对称于中央经线和赤道的曲线。在斜轴投影中,中央经线为直线,其他经线为对称于中央经线的曲线。该投影无面积变形,角度和长度变形由投影中心向周围增大。横轴投影和斜轴投影较常应用,东西半球图和分洲图多用此投影。

    如何转换投影

    方法1

    可以一开始先在gis里面弄一个具有投影的画布,然后再一 一导入其它的。

    方法2

    关于shp矢量文件的投影转换:要素——投影(定义投影)
    在这里插入图片描述

    方法3

    关于tif栅格文件的投影转换:栅格——投影栅格
    在这里插入图片描述

    方法4

    视图——数据框属性
    在这里插入图片描述

    方法5(推荐)

    视图——数据框属性
    只要把 空间参考 改为 数据框 再输出 重新导入就可以了。

    在这里插入图片描述

    怎么检查地理坐标系

    方法1

    可以查询每一个图层的“图层属性”
    在这里插入图片描述

    方法2

    查看整个图层的属性,看看收藏夹处是不是显示了
    在这里插入图片描述

    原文链接:https://blog.csdn.net/devCopper/article/details/8496712

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  • GIS坐标系批量转换

    2021-01-06 12:02:46
    WGS84坐标系:地球坐标系,国际通用坐标系;使用:谷歌地球 GCJ02坐标系: 火星坐标系,WGS84坐标系加密后的坐标系;使用:高德、QQ地图 BD09坐标系: 百度坐标系,GCJ02坐标系加密后的坐标系;使用: 百度地图 参考...

    WGS84坐标系:地球坐标系,国际通用坐标系;使用:谷歌地球
    GCJ02坐标系: 火星坐标系,WGS84坐标系加密后的坐标系;使用:高德、QQ地图
    BD09坐标系: 百度坐标系,GCJ02坐标系加密后的坐标系;使用: 百度地图
    参考在线转换的一个网页:传送门:坐标系在线转换工具,这工具只能单个转换,不能批量转换。
    下面介绍一个这3种坐标系之间批量转换的方法:传送门:coord_converter.py
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    具体实现步骤:

    1. coordTransform_utils.pycoord_converter.pytest_input.csv 下载到本地同一目录下,也可以从这里下载:传送门:资源下载
      在这里插入图片描述
      2.打开cmd,进入刚刚下载3个文件的目录,根据上面示例的3种方法选一个
      在这里插入图片描述
      执行完后目录下多了个test_output.csv的文件,打开和原来的比较一下:
      在这里插入图片描述

    上面是将火星坐标系转换为WGS84坐标系,可用在线转换工具验证一下:
    在这里插入图片描述

    展开全文
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