Arcgis制图中常用的地图投影解析

解决ArcGIS坐标之惑：地理坐标系和投影坐标区别及常⽤操作解决ArcGIS坐标之惑：地理坐标系和投影坐标区别及常⽤操作⼀、基本概念坐标系（Coordinate System）的概念为：“In geometry, a coordinatesystem is a system which uses one or more numbers, or coordinates, to uniquelydetermine the position of a point or other geometric element on a manifold suchas Euclidean space”简单的说，有了坐标系，我们才能够⽤⼀个或多个“坐标值”来表达和确定空间位置。

没有坐标系，坐标值就⽆从谈起，也就⽆法描述空间位置。

在ArcGIS中，或者说在GIS中，我们遇到的坐标系⼀般有两种：1）地理坐标系（GeographicCoordinate System）2）投影坐标系（ProjectedCoordinate System）地理坐标系进⾏地图投影后就变成了投影坐标系。

地图投影（Map Projection）是按照⼀定的数学法则将地球椭球⾯上点的经维度坐标转换到平⾯上的直⾓坐标。

地图投影的理论知识请参考其他资料，此处不做叙述。

需要说明的是，也有将“坐标（CoordinateSystem）”称为“空间参考（Spatial Reference）”的情况，例如在ArcGIS中栅格数据的属性⾥⾯。

尽管投影是介绍坐标系的⼀个绕不开的重要内容。

但是投影和坐标系有本质区别。

坐标系是数据或地图的属性，⽽投影是坐标系的属性。

⼀个数据或⼀张地图⼀定有坐标系，⽽⼀个坐标系可以有投影也可以没投影。

只有投影坐标系才有投影，地理坐标系是没有投影的。

因此，⼀个数据或⼀张地图亦是可以有投影也可以没投影的。

当然，⾮要较真，把具有地理坐标系的数据显⽰在平⾯地图上肯定也有⼀个投影的过程。

ArcGIS中常用的地图投影转换公式常用地图投影转换公式1( 约定本文中所列的转换公式都基于椭球体a -- 椭球体长半轴b -- 椭球体短半轴f -- 扁率e -- 第一偏心率e’ -- 第二偏心率N -- 卯酉圈曲率半径R -- 子午圈曲率半径B -- 纬度，L -- 经度，单位弧度(RAD)-- 纵直角坐标, -- 横直角坐标，单位米(M)2( 椭球体参数我国常用的3个椭球体参数如下(源自“全球定位系统测量规范 GB/T 18314-2001”):椭球体长半轴 a(米) 短半轴b(米) Krassovsky (北京54采用) 6378245 6356863.0188IAG 75(西安80采用) 6378140 6356755.2882WGS 84 6378137 6356752.3142 需要说明的是，在“海洋地质制图常用地图投影系列小程序”中，程序界面上的所谓“北京1954“西安1980”及“WGS 84”在实际计算中只涉及了相应的椭球体参数。

3( 墨卡托(Mercator)投影3.1 墨卡托投影简介墨卡托(Mercator)投影，是一种"等角正切圆柱投影”，荷兰地图学家墨卡托(Gerhardus Mercator 1512,1594)在1569年拟定, 假设地球被围在一中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开，这就是一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图。

墨卡托投影没有角度变形，由每一点向各方向的长度比相等，它的经纬线都是平行直线，且相交成直角，经线间隔相等，纬线间隔从标准纬线向两极逐渐增大。

墨卡托投影的地图上长度和面积变形明显，但标准纬线无变形，从标准纬线向两极变形逐渐增大，但因为它具有各个方向均等扩大的特性，保持了方向和相互位置关系的正确。

在地图上保持方向和角度的正确是墨卡托投影的优点，墨卡托投影地图常用作航海图和航空图，如果循着墨卡托投影图上两点间的直线航行，方向不变可以一直到达目的地，因此它对船舰在航行中定位、确定航向都具有有利条件，给航海者带来很大方便。

ArcGIS实验操作（三）---地图投影ArcGIS实验操作（三）地图投影基础知识：投影变换是将一种地图投影转换为另一种地图投影，主要包括投影类型、投影参数和椭球体等的改变。

即球体地图投影平面各个国家的地形图，都选用了一种椭球体数据，作为推算地形图数学基础的依据。

我国1953年开始采用克拉索夫斯基椭球体数据。

1978年决定采用GRS1975年基本大地数据。

地形图还必须有统一的地图投影、统一的大地坐标系和高程系。

有完整的比例尺系列，统一的分幅和编号体系。

我国1：100万地形图采用双标准纬线等角圆锥投影。

我国现行的大于1：100万（大中比例尺）的地形图统一采用高斯－克吕格（Gauss Kruger）投影，它的投影方法是横轴圆柱切椭圆体投影，按6度和3度分带投影。

目前国外许多国家采用与高斯－克吕格投影相近的通用横轴墨卡托（UTM）投影。

我国地形图投影分带规定为1：2.5万――1：50万比例尺地形图，按经差6°分带，即从0°经线开始，每隔经差6°为一投影带，各带带号自西向东用阿拉伯数字1、2、 (60)表示。

例如东经0°～6°为第一带，其中央经线为3°E，6°～12°为第二带，其中央经线为9°E。

设n为投影带的带号，则中央经线的经度L，可按下式求得：东半球L＝6°×n－3°西半球L＝6°×n－3°－360°则福州位于20投影分带，中央经线117°。

1：1万及大于1:1万比例尺地形图，按经差3°分带，规定中央经线的经度为整度数。

为此，3°分带从1°30′E经线开始。

其中央经线的经度L，可按下式求得：L＝3°×n则福州位于39投影分带, 中央经线117°。

我国领土经差约65°，跨11个6°带和23个3°带。

测绘技术中的地图投影技术解析地图投影技术是测绘技术中的重要组成部分，它将地球上的三维空间转化为平面地图上的二维表示，使人们更直观地了解地球表面的地理信息。

在地球表面无法完全展示在二维平面上的情况下，地图投影技术的应用显得尤为重要。

地图投影技术的基本原理是将地球上的位置坐标通过一定的数学方法映射到平面坐标系上。

这个过程中，地球上的物体形状、大小、方位关系都会发生一定的变化。

因此，地图投影技术的选择应根据具体的应用需求来确定。

最常用的地图投影方法是圆柱投影、圆锥投影和平面投影。

圆柱投影是将地球的经纬线投影为平行的直线，常用于制作世界地图。

圆锥投影则是将地球的经纬线投影为收敛的直线，常用于制作区域地图。

平面投影则是将地球的一部分区域投影到一个平面上，如通常所见的分幅地图。

不同的地图投影方法在地图的形状、大小、方位关系以及面积等方面会存在差异。

例如，在圆柱投影中，纬度线与经度线呈直角交汇，形成矩形网格，但是在南北极附近会出现严重的形变。

而在圆锥投影中，纬度线呈弯曲形态，但是在高纬度地区仍然会存在形变问题。

平面投影则通常以特定的地点为中心，保持该地点周围区域的形状关系，但是离中心越远的区域形变越严重。

为了解决地图投影中的形变问题，研究者们提出了各种各样的投影方法。

其中，等积投影被广泛应用。

等积投影即尽量保持地球上的面积关系不变，以减小面积上的形变。

在这种投影方法中，经纬线会出现弯曲，形成大小不等的网格，但是面积比例相对较为准确。

除了常见的地图投影方法外，还存在一些特殊的投影方法，如高斯-克吕格投影、横轴等角投影等。

这些投影方法主要用于特定区域的地图制作，如导航地图、航海图等。

在这些地图中，为了满足特定要求，投影方法不仅要考虑地图形状、大小等方面的要求，还要考虑地图的方位关系、角度等因素。

除了基本的地图投影方法外，数字地图制作与地图投影技术的结合也成为测绘技术发展的重要领域之一。

数字地图制作利用卫星遥感数据、地理信息系统等技术，将地球表面的各种地理信息输入计算机中进行处理，然后通过地图投影技术将结果呈现在二维平面上，实现对地球的全方位展示。

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平面投影将地图数据投影到与地球接触的平面。

平面投影也称为方位投影或天顶投影。

此类型的投影通常在一点与地球相切，但也可能相割。

接触点可以是北极、南极、赤道上的某点或者赤道与两极之间的任意点。

此点会指定投影中心，并将作为投影的焦点。

焦点由中央经度和中央纬度标识。

可能的投影方法包括极方位投影、赤道投影和斜轴投影。

极方位投影是最简单的形式。

纬线是以极点为中心的同心圆，经线是在极点处与其真实的方向角相交的直线。

在其他投影方法中，平面投影在焦点处将具有 90 度的经纬网格角度。

由焦点确定的方向是精确的。

穿过焦点的大圆由直线表示;因此从中心到地图上其他任意点的最短距离是直线。

面积和形状变形后的图案是以焦点为中心的圆。

由于这个原因，方位投影更适合圆形区域，而不太适合矩形区域。

平面投影最常用于绘制两极地区的地图。

某些平面投影会在空间中从特定点来观测表面数据。

观测点将确定球面数据如何投影到平面。

在不同的方位投影中，用于观测所有位置的透视图也有所不同。

透视点可以是地球的中心、与焦点正对的表面点或者地球外部的某点，就如同从卫星或其他星球上遥看一样。

有部分方位投影是按焦点和透视点(如果适用)分类的。

球心投影从地心来观测表面数据，而立体投影是在两极之间进行观测。

正射投影从无穷远点(如同从外太空)观察地球。

注意观察透视图之间的差异如何决定与赤道相对的变形程度。

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ARCGIS横坐标和纵坐标ArcGIS（Geographic Information System）是一款用于地理信息系统分析和地图制作的软件。

在ArcGIS中，坐标系统是一个关键的概念，它定义了地图上点的位置。

横坐标（X坐标）和纵坐标（Y坐标）用于描述地理空间中点的位置。

一、坐标系统简介1.1 地图投影地球是一个三维的球体，而地图是一个二维的平面。

为了在平面上准确表示地球表面的点，需要使用地图投影。

常见的地图投影包括经纬度坐标系统、UTM坐标系统等。

1.2 横纵坐标在地图上，横坐标通常表示经度（Longitude），纵坐标通常表示纬度（Latitude）。

经度是指地球表面上任意一点与本初子午线之间的角度，纬度是指地球表面上任意一点与赤道之间的角度。

二、经纬度坐标系统2.1 经度（横坐标）经度的度量单位是度（°），范围从-180°到+180°。

东经为正，西经为负。

本初子午线的经度为0°。

2.2 纬度（纵坐标）纬度的度量单位是度（°），范围从-90°到+90°。

北纬为正，南纬为负。

赤道的纬度为0°。

三、UTM坐标系统3.1 横坐标（Easting）横坐标通常以米为单位，表示点距离投影中央经线的东向距离。

UTM坐标系统将地球分为六度带，每个带内使用横坐标。

3.2 纵坐标（Northing）纵坐标通常以米为单位，表示点距离赤道的北向距离。

UTM坐标系统的纵坐标在南半球为负值，在北半球为正值。

四、在ArcGIS中使用坐标在ArcGIS中，您可以通过以下步骤查看和编辑坐标：4.1 查看坐标在ArcMap中，通过选择“查看”菜单下的“数据框属性”来查看数据框的坐标系统。

在ArcGIS Pro中，可以在“视图”选项卡的“坐标系统”面板中查看和更改坐标系统。

4.2 编辑坐标在ArcMap中，通过启用“编辑”工具栏，选择“编辑”菜单下的“编辑设置”来编辑图层的坐标系统。

GIS中坐标系统的理解理解坐标系统关键要明确两个概念：Geographic coordinate system和Projected coordinate system。

1. 首先理解Geographic coordinate systemGeographic coordinate system为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。

很明显，Geographic coordinate system是球面坐标系统。

我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，要将数据信息以科学的方法存放到椭球上，这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。

具有长半轴，短半轴，偏心率。

以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。

Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.300000000000010000然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位.在坐标系统描述中，可以看到有这么一行：Datum: D_Beijing_1954 （表示大地基准面是D_Beijing_1954.）有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用.下面是地理坐标系统的完整参数：Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.3000000000000100002. 接下来是Projection coordinate systemProjection coordinate system即投影坐标系统，首先看看投影坐标系统中的一些参数.Projection: Gauss_KrugerParameters:False_Easting: 500000.000000False_Northing: 0.000000Central_Meridian: 117.000000Scale_Factor: 1.000000Latitude_Of_Origin: 0.000000Linear Unit: Meter (1.000000)Geographic Coordinate System:Name: GCS_Beijing_1954Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.300000000000010000从参数中可以看出，每一个投影坐标系统都必定会有Geographic Coordinate System。

ARCGIS中坐标转换及地理坐标、投影坐标的定义1.ARCGIS中坐标转换及地理坐标、投影坐标的定义1.1动态投影(ArcMap)所谓动态投影指，ArcMap中的Data 的空间参考或是说坐标系统是默认为第一加载到当前工作区的那个文件的坐标系统，后加入的数据，如果和当前工作区坐标系统不相同,则ArcMap会自动做投影变换，把后加入的数据投影变换到当前坐标系统下显示！但此时数据文件所存储的数据并没有改变，只是显示形态上的变化!因此叫动态投影!表现这一点最明显的例子就是,在Export Data时，会让你选择是按this layer's source data（数据源的坐标系统导出）,还是按照the Data (当前数据框架的坐标系统)导出数据!1。

2坐标系统描述(ArcCatalog）大家都知道在ArcCatalog中可以一个数据的坐标系统说明！即在数据上鼠标右键—>Properties->XY Coordinate System选项卡,这里可以通过modify,Select、Import方式来为数据选择坐标系统！但有许多人认为在这里改完了，数据本身就发生改变了!但不是这样的!这里缩写的信息都对应到该数据的。

aux文件！如果你去把该文件删除了，重新查看该文件属性时,照样会显示Unknown！这里改的仅仅是对数据的一个描述而已，就好比你入学时填写的基本资料登记卡，我改了说明但并没有改变你这个人本身！因此数据文件中所存储的数据的坐标值并没有真正的投影变换到你想要更改到的坐标系统下!但数据的这个描述也是非常重要的,如果你拿到一个数据,从ArcMap下所显示的坐标来看，像是投影坐标系统下的平面坐标,但不知道是基于什么投影的！因此你就无法在做对数据的进一不处理！比如：投影变换操作!因为你不知道要从哪个投影开始变换！因此大家要更正一下对ArcCatalog中数据属性中关于坐标系统描述的认识！1.3投影变换(ArcToolBox)上面说了这么多,要真正的改变数据怎么办，也就是做投影变换！在ArcToolBox—>Data Management Tools->Projections and Transformations下做!在这个工具集下有这么几个工具最常用：1、Define Projection2、Feature—〉Project3、Raster->Project Raster4、Create Custom Geographic Transformation当数据没有任何空间参考时，显示为Unknown！时就要先利用Define Projection来给数据定义一个Coordinate System，然后在利用Feature-〉Project或Raster—〉Project Raster工具来对数据进行投影变换！由于我国经常使用的投影坐标系统为北京54,西安80！由这两个坐标系统变换到其他坐标系统下时，通常需要提供一个Geographic Transformation，因为Datum已经改变了!这里就用到我们说常说的转换3参数、转换7参数了!而我们国家的转换参数是保密的！因此可以自己计算或在购买数据时向国家测绘部门索要！知道转换参数后,可以利用Create Custom Geographic Transformation工具定义一个地理变换方法，变换方法可以根据3参数或7参数选择基于GEOCENTRIC_TRANSLATION和COORDINATE_方法!这样就完成了数据的投影变换！数据本身坐标发生了变化！当然这种投影变换工作也可以在ArcMap 中通过改变Data 的Coordinate System来实现，只是要在做完之后在按照Data 的坐标系统导出数据即可！方法一：在Arcmap中转换：1、加载要转换的数据，右下角为经纬度；2、点击视图——数据框属性——坐标系统;3、导入或选择正确的坐标系,确定.这时右下角也显示坐标.但数据没改变；4、右击图层-—数据-—导出数据；5、选择第二个（数据框架），输出路径，确定；6、此方法类似于投影变换。

ArcGIS中的坐标系定义与投影转换坐标系统是GIS数据重要的数学基础，用于表示地理要素、图像和观测结果（如通用地理框架内的GPS 位置）的参照系统，坐标系统的定义能够保证地理数据在软件中正确的显示其位置、方向和距离，缺少坐标系统的GIS数据是不完善的，因此在ArcGIS软件中正确的定义坐标系统以及进行投影转换的操作非常重要。

1.ArcGIS中的坐标系统ArcGIS中预定义了两套坐标系统，地理坐标系（Geographic coordinate system）和投影坐标系（Projected coordinate system）。

1．1 地理坐标系地理坐标系(GCS) 使用三维球面来定义地球上的位置。

GCS中的重要参数包括角度测量单位、本初子午线和基准面（基于旋转椭球体）。

地理坐标系统中用经纬度来确定球面上的点位，经度和纬度是从地心到地球表面上某点的测量角。

球面系统中的水平线（或东西线）是等纬度线或纬线，垂直线（或南北线）是等经度线或经线。

这些线包络着地球，构成了一个称为经纬网的格网化网络。

GCS中经度和纬度值以十进制度为单位或以度、分和秒(DMS) 为单位进行测量。

纬度值相对于赤道进行测量，其范围是-90°（南极点）到+90°（北极点）。

经度值相对于本初子午线进行测量。

其范围是-180°（向西行进时）到180°（向东行进时）。

ArcGIS中，中国常用的坐标系统为GCS_Beijing_1954（Krasovsky_1940）,GCS_Xian_1980（IAG_75）,GCS_WGS_1984（WGS_1984）,GCS_CN_2000（CN_2000）。

1.2 投影坐标系将球面坐标转化为平面坐标的过程称为投影。

投影坐标系的实质是平面坐标系统，地图单位通常为米。

投影坐标系在二维平面中进行定义。

与地理坐标系不同，在二维空间范围内，投影坐标系的长度、角度和面积恒定。

ArcGIS10.2坐标系定义投影说明坐标系定义投影说明1、坐标系基础知识坐标系分为地理坐标系与投影坐标系。

1.1、地理坐标系常见地理坐标系：国家2000（CGCS2000）；西安80(Xian_1980).地理坐标系坐标值为经纬度格式，如下:1.2、投影坐标系常见投影坐标系：高斯-克吕格投影（Gauss_Kruger）；UTM投影.投影坐标系必须设定在某一个地理坐标系的基础上，其作用是使用某种投影方法将经纬度坐标转换为平面坐标。

投影坐标系按照坐标值的格式分为有代号和无代号两种。

有代号坐标值格式为8-7；（Y值是8位，X值是7位）无代号坐标值格式为6-7，（Y值6位，X值是7位）有代号示例：西安80高斯克吕格39带坐标值格式：无代号示例，西安80高斯克吕格117度坐标值格式：2、坐标系定义坐标系定义原则：必须定义为待定义文件本身真实正确的坐标系。

如不知道其真实坐标系，一般不能直接定义。

定义操作不会改变坐标值，因此如定义错误，可重新定义覆盖。

坐标系定义一般发生在以下情况下：已知某SHP文件坐标系是“西安80高斯投影无代号117”，但此SHP坐标系未定义，如下图，需要定义之后才能与其他文件、影像套和，或进行投影操作。

定义方法：在目录中双击文件，出现属性窗口。

在坐标系页面选择相应坐标系。

3、坐标系投影坐标系投影可以将某标系的文件转换成另一坐标系的文件。

投影注意事项投影之前，必须先正确定义待投影文件的坐标系投影会改变文件的坐标值，转换后其坐标值格式会发生变化。

例如可以将有代号（38带）转换成无代号，转换后坐标值由8-7格式转为6-7格式CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_38转CGCS2000_3_Degree_GK_CM_114E 或将38带转为39带，转换后坐标值由38开头转为39开头CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_38转CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_39 投影方法：。