bd09经纬度坐标。允许的值为bd09ll、bd09mc、gcj02、wgs84。bd09ll表示百度经纬度坐标，bd09mc表示百度墨卡托坐标，gcj02表示经过国测局加密的坐标，wgs84表示gps获取的坐标

用过CASS的人都知道，野外数字测图得到的点数据（平面坐标）可以直接导入到CASS中，进一步绘制地形图。那么，带有坐标的数据能不能在ArcGIS中实现点图层的生成呢？答案是必须的！

本文以气象台站shp数据的生成为例，详细介绍ArcGIS 10.2中导入X、Y坐标（这里指的是经度、纬度），生成Shapefile点数据的流程。


相关阅读：《全站仪、RTK测量坐标数据在CASS和ArcGIS中展点的区别和联系》

目录

1、数据准备

2、添加X、Y数据

3、属性表连接（Join）

4、导出为Shapefile矢量数据

5、自定义投影转换

1、数据准备


链接：https://pan.baidu.com/s/1eaulWklowfB-Qd5S-7wnkA

提取码：4ugl




2、添加X、Y数据

（1）【文件】→【添加数据】→【添加XY数据】




（2）选择“气象台站.xlsx”中的sheet“气象台站”，X字段为经度，Y字段为纬度，Z字段为高程（此处没有），选择地理坐标系CGCS2000。

    注意：坐标系只能选择地理坐标系，而不能选择投影坐标系！！！




    点击【确定】。



   （3）结果展示



3、属性表连接（Join）

    属性表连接为可选项，可以不用连接，本文以连接各个气象台站的气温和降水数据为例。

（1）数据准备：气温降水.xlsx（点击下载）



（2）属性表连接





（3）结果展示



4、导出为Shapefile矢量数据



5、自定义投影转换

为了后面的计算面积等操作方便，现进行投影转换，本文自定义一个Albers投影，并进行投影转换。

注意：Albers投影的参数为中央经线105，标准纬线一25，标准纬线二47。



    结果展示：




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1.基本概念

        平时开展GIS开发、研究、应用工作，总会接触到坐标系，也会遇到坐标转换的问题，如地理坐标系、投影坐标系等。

        地理坐标系是球面坐标，参考平面是椭球面，坐标单位是经纬度；

        投影坐标系是平面坐标系，参考平面是水平面，坐标单位是米、千米等。

        地理坐标系转换到投影坐标系的过程理解为投影，即将不规则的地球曲面转换为平面。

        在当前的信息化的技术条件下，直接使用地理坐标系是不是更加真实准确，像谷歌地球；投影毕竟存在各种变形。

地理坐标系的WKID介绍：Geographic Coordinate Systems

投影坐标系的WKID介绍：Projected Coordinate Systems

EPSG:European Petroleum Survey Group，欧洲石油调查组织，

该组织负责专门维护地球上所有的测量坐标系统，并且给每组坐标系统都赋予了一个编号和一组描述（WKT），

比如大家常用的WGS84坐标系编号就是EPSG:4326，再比如互联网地图（谷歌、高德等）常用的伪墨卡托投影编号就是EPSG:3857。

可以理解成EPSG给大家维护了无数把尺子，并且给每把尺子搞了个编号，还标明了这把尺子适合什么条件下用。

 

2. 地理坐标系

2.1 地球的三级逼近

2.1.1 大地水准面

        地球的自然表面不是平整的，需要想办法用数学公式描述地球表面，只能设想一个近似的数学面。

        大地水准面是地球表面的第一级逼近。假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的曲面，这就是大地水准面。

        地球椭球体是地球表面的第二级逼近。大地水准面可以近似成一个规则成椭球体，但并不是完全规则，其形状接近一个扁率极小的椭圆绕短轴旋转所形成的规则椭球体，这个椭球体称为地球椭球体。

        地球椭球体的基本参数：

长半轴（赤道半径）    a
短半轴（极半径）      b
椭球体的扁率         à=(a-b)/a
第一偏心率           è=（a2-b2）/a2
第二偏心率           é=(a2-b2)/ b2


常见的椭球体的参数：

	克拉索夫斯基椭球	   1975 GRS椭球体	   WGS-84椭球体
a	6 378 245.000 m	   6 378 140.000 m	   6 378 137.000 m
b	6 356 863.019 m	   6 356 755.288 m	   6 356 752.314 m
à	   1/298.3	         1/298.257	        1/298.257 224
è	0.006 693 422	   0.006 694 385	   0.006 694 380
é	0.006 738 525	   0.006 739 502	   0.006 739 497


大地基准面是地球表面的第三极逼近。

        椭球体是对地球的抽象，不能与地球表面完全重合，在设置参考椭球体的时候必然会出现有的地方贴近的好（参考椭球体与地球表面位置接近），有地地方贴近的不好的问题，因此这里还需要一个大地基准面来控制参考椭球和地球的相对位置。有以下两类基准面：

        地心基准面：由卫星数据得到，使用地球的质心作为原点，使用最广泛的是 WGS 1984。

       区域基准面：特定区域内与地球表面吻合，大地原点是参考椭球与大地水准面相切的点，例如Beijing-54、Xian-80。称谓的Beijing-54、Xian-80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。

        地心大地坐标系：指经过定位与定向后，地球椭球的中心与地球质心重合。如CGCS2000、WGS84。

        参心大地坐标系：指经过定位与定向后，地球椭球的中心不与地球质心重合而是接近地球质心。区域性大地坐标系是我国基本测图和常规大地测量的基础。如Beijing-54、Xian-80。

2.2 地理坐标

        地理坐标，就是用经线（子午线）、纬线、经度、纬度表示地面点位的球面坐标。

        一般地理坐标可分为三种，天文经纬度，大地经纬度，地心经纬度。通常地图上使用的经纬度都为大地经纬度。

        大地经度：参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的两面角。向东为正，向西为负。

        大地纬度 ：参考椭球面上某点的法线与赤道平面的夹角。向北为正，向南为负。

        大地高： 指某点沿法线方向到参考椭球面的距离。

        只需要参考椭球体参数以及大地基准面就可以确定地理坐标系。

下面是Arcgis中对北京1954坐标系的说明。——WKID:4214



 

主要就是以下几个参数：        

Prime Meridian（起始经度）

Datum（大地基准面）: D_Beijing_1954

Spheroid（参考椭球体）: Krasovsky_1940 （克拉索夫斯基椭球体）

西安-80地理坐标系。——WKID:4610



WGS-84地理坐标系。——WKID:4326



 

3.投影坐标系

        在地球椭球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。

       地球椭球表面是一种不可能展开的曲面，要把这样一个曲面表现到平面上，就会发生裂隙或褶皱。在投影面上，可运用经纬线的“拉伸”或“压缩”（通过数学手段）来加以避免，以便形成一幅完整的地图。地图投影的变形通常有：长度变形、面积变形和角度变形。在实际应用中，根据使用地图的目的，限定某种变形。

北京-54投影坐标系。——WKID:2435



国家2000投影坐标系。——WKID:4547



西安-80投影坐标系。——WKID:2383



WGS-84投影坐标系.。——WKID:3395



 

按变形性质分类：

等角投影：角度变形为零（Mercator）

等积投影：面积变形为零（Albers）

任意投影：长度、角度和面积都存在变形

 

其中，各种变形相互联系相互影响：等积与等角互斥，等积投影角度变形大，等角投影面积变形大。

 

从投影面类型划分：

横圆柱投影：投影面为横圆柱

圆锥投影：投影面为圆锥

方位投影：投影面为平面

 

从投影面与地球位置关系划分为：

正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合

斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交

横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直

相切投影：投影面与椭球体相切

相割投影：投影面与椭球体相割

 

参考文献

 

问题
因为工作，需要把CGCS2000坐标系下的坐标转到西安80坐标系下，中间由于用到了七参数，所以要进经过到空间直角坐标系的转换，然后再转换到西安80大地坐标下，最后再投影到西安80坐标的某度带。

　　要求是输入CGCS2000下的大地坐标，最后输出西安80下的平面坐标。那么这项工作可以分为以下几个步骤：

　　1.CGCS2000下的大地坐标到CGCS2000下的空间直角坐标的转换；

　　2.CGCS2000下的空间直角坐标经过七参数转换，得到西安80下的空间直角坐标；

　　3.西安80下的空间直角坐标向西安80下的大地坐标转换；

　　4.西安80下的大地坐标进行高斯投影，得到平面坐标。
大地坐标到空间直角坐标的转换
根据转换公式：

　　private double[] dd2kjzj(double[] dd){
        double a=6378137,b=6356752.314;
        double ee=(a*a-b*b)/(a*a);
        double L=Math.toRadians(dd[0]),B=Math.toRadians(dd[1]),H=dd[2];
        double N=a/Math.sqrt(1-ee*Math.sin(B)*Math.sin(B));
        double X=(N+H)*Math.cos(B)*Math.cos(L);
        double Y=(N+H)*Math.cos(B)*Math.sin(L);
        double Z=(N*(1-ee)+H)*Math.sin(B);
        return new double[]{X,Y,Z};
    }

注：函数里面的ａ，ｂ的值是ＣＧＣＳ２０００（和ＷＧＳ８４相同）下的。其他坐标系下的大地坐标向空间直角坐标的转换公式都是相同的，只是ａｂ的值需要改动。
利用七参数进行坐标转换
得到空间直角坐标后就可以利用七参数进行坐标转换了。具体的七参数求解这里不进行讨论，有意向的网友可以自行百度。转换公式如下图所示：

　　

　　经 猫醉 提醒，上图中a1为缩放因子，a2, a3, a4分别为xyz的旋转量（感谢）。
    /*七参数运算*/
    private double[] qicanshu(double[] source){
        double tX,tY,tZ;

        tX=dx+source[0]*(1+k)+Oz*source[1]-Oy*source[2];
        tY=dy+source[1]*(1+k)-Oz*source[0]+Ox*source[2];
        tZ=dz+source[2]*(1+k)+Oy*source[0]-Ox*source[1];

        return new double[]{tX,tY,tZ};
    }

方法中的source数组是CGCS2000坐标系下的空间直角坐标

　　dx，dy，dz是偏移量

　　Ox，Oy，Oz是旋转量

　　k是缩放因子
空间直角坐标到大地坐标的转换
这个转换就是前面所示的逆运算，如下图


　　转换比较复杂，需要进行迭代运算。
    private double[] kjzj2dd(double[] kjzj){
        double X=kjzj[0],Y=kjzj[1],Z=kjzj[2];
        double a=6378140;
        double f=1/298.257;
        double e2=2*f-f*f; //e^2;
        double L=Math.toDegrees(Math.atan(Y/X)+Math.PI);
        double B2=Math.atan(Z/Math.sqrt(X*X+Y*Y));
        double B1;
        double N;
        while (true){
            N=a/Math.sqrt(1-f*(2-f)*Math.sin(B2)*Math.sin(B2));
            B1=Math.atan((Z+N*f*(2-f)*Math.sin(B2))/Math.sqrt(X*X+Y*Y));
            if(Math.abs(B1-B2)<0.0000000001)
                break;
            B2=B1;
        }
        double H=Z/Math.sin(B2)-N*(1-e2);
        double B=Math.toDegrees(B2);
        
        return new double[]{L,B,H};
    }

高斯投影（正算）
在得到西安80坐标下的大地坐标后，需要进行高斯投影，这样才能够得到平面坐标。由于这个计算公式更加的复杂，公式什么的就不再列了。
	//只适用于西安80下的坐标投影，代码来源于互联网，经测试还不错
    private double[] dd2pm(double[] dd){
        double L=Math.toRadians(dd[0]),B=Math.toRadians(dd[1]);

        //辅助量
        double cosB = Math.cos(B);
        double sinB = Math.sin(B);
        double cosB_2 = cosB * cosB;
        double l = L - Math.toRadians(Lo);
        double ll = l * l;

        //计算系数
        double N = 6399596.652 - (21565.045 - (108.996 - 0.603 * cosB_2) * cosB_2) * cosB_2;
        double a0 = 32144.5189 - (135.3646 - (0.7034 - 0.0041 * cosB_2) * cosB_2) * cosB_2;
        double a4 = (0.25 + 0.00253 * cosB_2) * cosB_2 - 0.04167;
        double a6 = (0.166 * cosB_2 - 0.084) * cosB_2;
        double a3 = (0.3333333 + 0.001123 * cosB_2) * cosB_2 - 0.1666667;
        double a5 = 0.00878 - (0.1702 - 0.20382 * cosB_2) * cosB_2;

        //计算高斯平面坐标值
        double x = 6367452.1328 * B - (a0 - (0.5 + (a4 + a6 * ll) * ll) * ll * N) * cosB * sinB;
        double y = (1 + (a3 + a5 * ll) * ll) * l * N * cosB + 500000;

        double[] xy = new double[2];
        xy[0] = x;
        xy[1] = y;
        return xy;
    }

这段代码只适用于IAG75（即西安80）下的高斯投影，其他的坐标系下的投影需要修改下参数。
总结
至此，左右的转换已经完成。用了大概一周吧（中间有很长一段时间纠结于误差大的惊人，今天才知道甲方给的测试数据有问题），算是复习了下专业知识。

　　下载源代码
	链接：https://pan.baidu.com/s/1sdglmFpIOhjTZvvp4zX_SQ 
	提取码：cmyz

使用方法
（补充自2018年4月19日）

程序是用java写的，封装成了CoordsTransformer 类。如果要用于C#、Python语言需要自行修改。
   	 // 首先获取该类的实例
       CoordsTransformer coordsTransformer=CoordsTransformer.getInstance();
   	// 然后获取运行结果
   	double[] resutls=coordsTransformer.fromCgcs2Xian80(119.8774232,28.44428546,112.66);

如果数据量比较多的话，后面这句可以放在一个循环里面。