NO.2 关于坐标系,你不得不知道的事

在进行空间数据相关分析的时候,坐标系是一个绕不去的坎,而各种坐标系的转换也常让人摸不清头脑,这篇文章便是为了整理一下坐标系的基础知识,让我们在遇到坐标系相关问题的时候有些头绪。

基本概念


地理坐标系:球面坐标,参考面是椭球面,坐标单位:经纬度。

我们知道地球可以用一个近似地球表面的椭球面来进行地球表面的定位和测量,但是由于地球表面凹凸不平,对于每个地区而言,都有贴合程度最高的参考椭球面,因此也就有了各种不同的地理坐标系。

常用地理坐标系:

  • WGS84坐标系:国际通用坐标系,也叫地球坐标系,如GPS便是采用的WGS84坐标系。WGS84可能对具体地方的位置描述不如当地坐标贴切,但其对全球范围内的位置估计更为准确
  • 北京54坐标系:在建国初期提出的地理坐标系,从现代眼光看,它并不能十分准确地表达我国境内的空间位置
  • 西安80坐标系:1978年4月在西安建立的我国新地理坐标系。
  • 2000国家大地坐标系:我国当前最新的国家大地坐标系。2018年,我国国土资源系统全面采用2000国家大地坐标系。
  • 地方独立坐标系:许多城市、矿区建立了地方坐标系。

投影坐标系:平面坐标,参考平面为水平面,坐标单位:米、千米等。

投影坐标系是将三维的地理坐标系投影到二维平面上。由于在曲面上进行空间数据的处理分析比较复杂,并且我们生活中的地图及测量空间也是二维平面,因此,在地图制图和线性测量是我们首先考虑把曲面转成平面。

常用投影坐标系:

  • UTM投影坐标系:WGS84地理坐标常采用UTM投影坐标系。投影坐标系通过分带控制投影过程的变形。UTM投影是从180度经线开始向东每6度一个投影带。
    中国UTM投影带的分布情况

  • 高斯-克吕格投影坐标系:我国比例大于1:50万的地形图均采用高斯-克吕格投影,高斯-克吕格投影坐标系又分为 3°分带投影坐标系和 6°分带投影坐标系。°分带高斯-克吕格投影从 1.5° 经线开始向东每 3°为一个投影带。
    我国高斯-克吕格投影带的分布

国内的另类坐标系

在中国出于安全考虑,所有公开的电子地图、导航设备都要按照国标局标准进行加偏处理,加偏后的坐标也被称为火星坐标(GCJ02),百度地图采用的是百度坐标(BD09)。百度坐标是在火星坐标基础上再加偏处理产生的。关于这些坐标的转换,之前的文章坐标纠偏与坐标转换已经介绍过,此处不在赘述。

投影坐标系的表示方法


以Zone(分度带)表示投影带
以 Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_30 投影坐标系为例,表示1980西安坐标系_3度分带_高斯-克吕格投影_第30分带
以中央经度表示投影带
以 Xian_1980_3_Degree_GK_CM_102E 投影坐标系为例,表示1980西安坐标系_3度分带_高斯-克吕格投影_中央经度东经102度

注:我国默认以6度进行分带,若坐标名称里没有3_Degree,则表示该分度带是6度)

地理坐标与投影坐标的转换


在使用archgis进行分析时,我们通常会需要将地理坐标系转换成投影坐标系,因为投影坐标系是以米、千米为单位的,在进行距离、面积等测算时,必须在投影坐标系下进行,而通过archgis的投影工具可以将地理坐标系转成投影坐标系:

  1. 首先,确定数据应该投影的投影坐标系。以上海徐汇区地图数据为例,地图地理坐标为WGS84坐标,因此投影坐标系应为UTM坐标系,上海的经度是东经121度,对照之前的分带表,可以看到上海所在的分度带应该是51带。
    1535329592259

  2. 点击archgis工具箱>系统工具箱>Data Management Tools>投影和变换>要素>投影,设置需要进行转换的图层和输出文件路径,输出坐标系选择投影坐标系>UTM>WGS1984>Northern Hemisphere>WGS 1984 UTM Zone 51 N:
    1535329087817
    1535329431956

  3. 点击确定即可完成转换,转换完成后新建一个文件,加载转换后的数据,此时右下角状态栏坐标已经转变为米制单位坐标。(注:此时若在原文件中加载,archgis默认会进行动态投影,将文件坐标系转换成已加载文件的坐标系
    1535329842029

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