空间数据坐标系转换方法

三参数、四参数、七参数等坐标系转换参数求解-回复在地理信息系统（GIS）和空间数据处理中，经常需要进行不同坐标系之间的转换。

常见的坐标系转换方法包括三参数、四参数和七参数等。

本文将一步一步地讲解这些坐标系转换参数的求解方法。

1. 三参数坐标系转换参数求解三参数坐标系转换是一种基本的坐标系转换方法，适用于同一地区内的小范围转换。

这种方法使用三个参数来描述转换，分别是平移参数（delta X 和delta Y）和旋转参数（delta Z）。

其数学模型可以表示为：X_new = X_old + delta X + delta Z * Y_oldY_new = Y_old + delta Y - delta Z * X_oldZ_new = Z_old要求解这三个参数，通常需要至少三对已知的坐标点。

已知的坐标点可以是在两个不同坐标系中测量得到的。

下面是求解三参数坐标系转换参数的步骤：步骤1：选择至少三对已知的坐标点，并在两个不同坐标系中用坐标系A 和坐标系B表示。

步骤2：通过观察坐标系A和坐标系B之间的关系，将数学模型中的公式改写为总体误差最小的形式。

步骤3：将已知坐标点的坐标值代入改写后的数学模型，得到带有未知参数的方程组。

步骤4：通过数学方法求解方程组，得到三个参数的近似解。

步骤5：对参数的近似解进行迭代计算，直到满足预设的误差限度。

2. 四参数坐标系转换参数求解四参数坐标系转换是在三参数的基础上增加了一个尺度参数（scale factor）。

尺度参数描述了坐标系统之间的比例差异，通常用ppm（百万分之一）表示。

其数学模型可以表示为：X_new = X_old + delta X + ppm * Y_oldY_new = Y_old + delta Y - ppm * X_oldZ_new = Z_old与三参数的求解类似，四参数的求解也需要至少三对已知的坐标点。

下面是求解四参数坐标系转换参数的步骤：步骤1：选择至少三对已知的坐标点，并在两个不同坐标系中用坐标系A 和坐标系B表示。

arcgis空间数据的编辑处理及坐标变换实验3-1、空间数据库管理及属性编辑⼀、实验⽬的1. 利⽤ArcCatalog 管理地理空间数据库，理解Personal Geodatabse 空间数据库模型的有关概念。

2. 掌握在ArcMap中编辑属性数据的基本操作。

3. 掌握根据GPS数据⽂件⽣成⽮量图层的⽅法和过程。

4. 理解图层属性表间的连接(Join)或关联(Link)关系。

⼆、实验准备预备知识：ArcCatalog ⽤于组织和管理所有GIS 数据。

它包含⼀组⼯具⽤于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显⽰数据集及为地理数据定义数据结构。

基本概念：要素数据集、要素类数据⽂件：National.mdb ，GPS.txt （GPS野外采集数据）。

软件准备：ArcGIS Desktop 9.x ---ArcCatalog三、实验内容与主要过程第1步启动ArcCatalog 打开⼀个地理数据库当ArcCatalog打开后，点击按钮（连接到⽂件夹）. 建⽴到包含练习数据的连接在ArcCatalog窗⼝左边的⽬录树中, 点击上⾯创建的⽂件夹的连接图标旁的(+)号，双击个⼈空间数据库－National.mdb。

打开它。

在National.mdb 中包含有2 个要素数据集、1个关系类和1 个属性表。

第2步预览地理数据库中的要素类在ArcCatalog窗⼝右边的数据显⽰区内，点击“预览”选项页切换到“预览”视图界⾯。

在⽬录树中，双击数据集要素集－“WorldContainer”，点击要素类－“Countries94”激活它。

在此窗⼝的下⽅，“预览”下拉列表中，选择“表格”。

现在，你可以看到Countries94的属性表。

查看它的属性字段信息。

第3步创建缩图，并查看元数据导出元数据信息第4步创建个⼈地理数据库(Personal Geodatabase-PGD)在ArcCatalog 的⽬录树中，定位到E盘，右键点击这E盘，在出现的菜单中，选择[新建]>>[⽂件夹]，⽂件夹名称改为myGeoDB 。

arcgis坐标系转换步骤ArcGIS是一种常用的地理信息系统软件，可以用于地图制作、空间分析等工作。

在使用ArcGIS进行地图制作时，经常需要进行坐标系的转换。

本文将详细介绍ArcGIS坐标系转换的步骤。

一、了解坐标系的概念在进行坐标系转换之前，首先需要了解什么是坐标系。

坐标系是地理空间数据的基础，它是由坐标系统和投影系统组成的。

坐标系统定义了地理实体在地球上的位置，而投影系统则是将地球上的经纬度坐标投影到平面上的方法。

二、选择需要进行转换的坐标系在进行转换之前，需要明确需要将哪种坐标系进行转换。

通常情况下，我们会选择将经纬度坐标（如WGS84）转换为平面坐标（如UTM投影坐标系）。

三、打开ArcGIS软件并加载数据在进行坐标系转换之前，需要先打开ArcGIS软件，并加载需要进行转换的数据。

可以通过“添加数据”功能将需要转换的数据导入到ArcGIS中。

四、创建新的数据框架在进行坐标系转换之前，需要创建一个新的数据框架。

可以通过点击“文件”菜单中的“新建”按钮来创建新的数据框架。

五、设置数据框架的坐标系在创建新的数据框架之后，需要设置数据框架的坐标系。

可以通过“数据框架属性”菜单来设置数据框架的坐标系。

在弹出的对话框中，选择需要转换的坐标系，并点击“确定”按钮。

六、进行坐标系转换设置好数据框架的坐标系之后，就可以进行坐标系转换了。

可以通过“工具箱”中的“数据管理工具”来进行坐标系转换。

在弹出的对话框中，选择需要进行转换的数据，并选择目标坐标系。

然后点击“运行”按钮，等待转换完成。

七、验证转换结果进行坐标系转换之后，需要验证转换的结果是否正确。

可以通过在ArcGIS中显示转换后的数据来进行验证。

如果转换的结果与预期一致，则说明转换成功；如果转换的结果与预期不符，则需要检查转换参数是否设置正确。

八、保存转换结果在验证转换结果无误之后，可以将转换后的数据保存下来。

可以通过“另存为”功能将转换后的数据保存为新的文件，以便后续使用。

实验六：空间数据的编辑处理及坐标变换一、实验目的意义1、掌握空间数据处理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法、原理，并领会其用途；2、掌握地图投影变换的基本原理与方法；3、熟悉ArcGIS中投影的应用及投影变换的方法、技术；4、了解地图投影及其变换在实际中的应用。

二、实验步骤实验准备：设定工作区：在ArcMap中执行菜单命令：<Tools>－><Options>，在“Geoprocessing”→“Environments…”→“General Setting”常规设置选项中，设定“Scratch Workspace”为d:\kGIS。

1、裁剪要素⑴在ArcMap中，添数据云南县界.shp、Clip.shp。

如下图：⑵激活Clip图层。

选中Clip图层中的一个要素，注意确保不要选中“云南县界”中的要素！⑶点击打开ArcToolbox⑷双击“Clip”选项，在弹出的对话框中设置：指定输出要素类路径及名称，这里请命名为“云南县界_Clip1”；指定输入类：云南县界；指定剪切要素：Clip（必须是多边形要素）。

在出现的选项框中填写相应内容，如下图：点击ok按钮后，剪切操作自动执行。

然后在TOC中关闭云南县界、Clip图层，就可看到剪切得到的结果。

⑸按照上述步骤，依次选中Clip主题中其它三个要素（三个矩形框），重复以上的操作步骤，完成操作后将得到共四个图层（“云南县界_Clip1”、“云南县界_Clip2”、“云南县界_Clip3”、“云南县界_Clip4”）。

选定1个要素4个要素都选定之后2、拼接图层⑴在ArcMap中新建地图文档，加载剪切要素操作（上一步）中得到的四个图层。

⑵打开ArcToolbox，在ArcToolbox中执行“Append”命令。

⑶在弹出的对话框中设置：输出要素设定为云南县界_Clip,输入要素依次添加其它三个图层。

如下图1图1 图2通过以上操作我们就完成了将4个图层拼接为一个图层的处理（如图2）。

gdal中转换坐标系GDAL（Geospatial Data Abstraction Library）是一个开源的地理空间数据处理库，提供各种功能用于读取、写入和转换各种常见的地理空间数据格式。

在实际的GIS应用中，常常需要将地理数据从一个坐标系转换为另一个坐标系，以满足不同的需求。

在这篇文章中，我们将一步一步介绍如何使用GDAL来进行坐标系转换。

第一步，安装GDAL库和相关依赖项。

GDAL可以在Linux、Windows 和Mac等操作系统上运行，并支持各种编程语言，如Python、C++和Java等。

你可以从GDAL的官方网站（第二步，了解地理数据的坐标系。

在进行坐标系转换之前，我们需要了解待转换的地理数据的坐标系信息。

常见的坐标系包括经纬度坐标系（如WGS84）和投影坐标系（如UTM）。

通过查看地理数据的元数据信息，我们可以获取到这些信息。

第三步，使用GDAL命令行工具进行坐标系转换。

GDAL提供了一系列命令行工具，可以直接在终端中使用。

其中，最常用的命令是`gdalwarp`。

首先，我们需要使用`gdalinfo`命令获取待转换地理数据的信息。

例如，执行以下命令可以查看一个GeoTIFF格式的影像数据的信息：gdalinfo input.tif在输出信息的最后，你可以找到地理数据的坐标系信息，如地理坐标系的名称、投影坐标系的名称和EPSG代码等。

下一步，使用`gdalwarp`命令进行坐标系转换。

例如，我们将一个WGS84坐标系的地理数据转换为UTM投影坐标系，可以执行以下命令：gdalwarp -s_srs EPSG:4326 -t_srs EPSG:32618 input.tif output.tif其中，`-s_srs`参数指定原始地理数据的坐标系，`-t_srs`参数指定目标坐标系，`input.tif`和`output.tif`分别是输入和输出的文件名。

第四步，使用GDAL库进行坐标系转换。

大地坐标与直角空间坐标转换计算公式一、参心大地坐标与参心空间直角坐标转换1名词解释：A ：参心空间直角坐标系：a) 以参心0为坐标原点；b) Z 轴与参考椭球的短轴（旋转轴）相重合；c) X 轴与起始子午面和赤道的交线重合；d) Y 轴在赤道面上与X 轴垂直.构成右手直角坐标系0-XYZ ；e) 地面点P 的点位用（X.Y.Z ）表示；B ：参心大地坐标系：a) 以参考椭球的中心为坐标原点.椭球的短轴与参考椭球旋转轴重合；b) 大地纬度B ：以过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角为大地纬度B ；c) 大地经度L ：以过地面点的椭球子午面与起始子午面之间的夹角为大地经度L ；d) 大地高H ：地面点沿椭球法线至椭球面的距离为大地高H ；e) 地面点的点位用（B.L.H ）表示。

2 参心大地坐标转换为参心空间直角坐标：⎪⎭⎪⎬⎫+-=+=+=B H e N Z L B H N Y L B H N X sin *])1(*[sin *cos *)(cos *cos *)(2公式中.N 为椭球面卯酉圈的曲率半径.e 为椭球的第一偏心率.a 、b 椭球的长短半径.f 椭球扁率.W 为第一辅助系数ab a e 22-= 或 ff e 1*2-= Wa N B W e =-=22sin *1( XX80椭球参数：长半轴a=6378140±5（m ）短半轴b=6356755.2882m扁 率α=1/298.2573 参心空间直角坐标转换参心大地坐标 []N BY X H H e N Y X H N Z B XY L -+=+-++==cos ))1(**)()(*arctan()arctan(22222 二 高斯投影及高斯直角坐标系1、高斯投影概述高斯-克吕格投影的条件：1. 是正形投影；2. 中央子午线不变形高斯投影的性质：1. 投影后角度不变；2. 长度比与点位有关.与方向无关；3. 离中央子午线越远变形越大为控制投影后的长度变形.采用分带投影的方法。

空间大地坐标系与平面直角坐标系转换公式空间大地坐标系和平面直角坐标系是两种不同的坐标系统，用于描述地球上的点的位置。

在进行空间大地坐标系与平面直角坐标系之间的转换时，需要考虑到地球的椭球体形状和投影方式。

下面将详细介绍空间大地坐标系与平面直角坐标系的转换方法。

1.空间大地坐标系经度：经度是指地球上特定点与本初子午线之间的角度差，用度、分、秒的形式表示。

纬度：纬度是指地球上特定点距离赤道的角度，用度、分、秒的形式表示。

大地高：大地高是指地球表面特定点到参考椭球体上其中一参考面的高度差，可分为正高和负高。

2.平面直角坐标系平面直角坐标系是以地球上一些基准点为原点建立的二维坐标系。

在平面直角坐标系下，点的位置通常用东方向坐标值X和北方向坐标值Y来表示。

3.空间大地坐标系到平面直角坐标系的转换公式3.1平面直角投影平面直角投影是将地球表面上的点投影到一个水平的平面上。

其转换公式为：X = k₀ + R * cosL * sin(λ - λ₀)Y = k₀ + R * (cosφ₀ * sinL - sinφ₀ * cosL * cos(λ - λ₀))其中，X和Y为平面直角坐标系下的坐标值，L为参考点与待转换点的经度差，λ为待转换点的经度，φ₀为参考点的纬度，λ₀为参考点的经度，k₀为常数，R为参考点到地心的距离。

3.2高斯投影高斯投影是将地球上的点投影到一个平面上，使得该平面上的距离尽可能与大地距离一致。

其转换公式为：X = X₀ + N * cosB * (λ - L₀)Y = Y₀ + N * (tanB * cos(λ - L₀) - sinB * (B - B₀))其中，X和Y为平面直角坐标系下的坐标值，X₀和Y₀为参考点的平面坐标，N为法向子午线长度，B为待转换点的纬度，λ为待转换点的经度，L₀为参考点的经度，B₀为参考点的纬度。

4.平面直角坐标系到空间大地坐标系的转换公式平面直角坐标系到空间大地坐标系的转换公式为空间大地坐标系到平面直角坐标系的逆运算，可以通过解方程组或迭代法来进行计算。

空间数据的坐标变换空间数据坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，它们是空间数据处理的基本内容之一。

对于数字化地图数据，由于设备坐标系与用户确定的坐标系不一致，以及由于数字化原图图纸发生变形等原因，需要对数字化原图的数据进行坐标系转换和变形误差的消除。

有时，不同来源的地图还存在地图投影与地图比例尺的差异，因此，还需要进行地图投影的转换和地图比例尺的统一（图3一1）。

1.1几何纠正几何纠正是为了实现对数字化数据的坐标系转换和图纸变形误差的改正。

现有的几种商业GIS软件一般都具有仿射变换、相似变换、二次变换等几何纠正功能。

仿射变换与相似变换相比较，前者是假设地图因变形而引起的实际比例尺在／和Y方向上都不相同，因此，具有图纸变形的纠正功能。

(X＝ao＋a,x＋a2Y、VI‘（3一2）’TlY＝b,＋b，x＋b2Y．Y,式（3一2）含有6个参数a。

、a，、a。

、b。

、b．、｝＼ｂＺ，要实现仿射变换，需要知道不在同一直I＼／／‘线上的3对控制点的数字化坐标及其理论ｌ入／《值，才能求得上述6个待定参数。

但在实际！叫应用中，通常利用4个以上的点来进行几何口匕一一一一一一匕‘一一一一一一今ｘ纠正。

下面按最小二乘法原理来求解待定参数：图3一2坐标变换原理设Qs、Q，表示转换坐标与理论坐标之差，则有f 0_＝X一（a-＋a，x＋a.,，）t ((，＝r一} Do＋。

,x＋b2Y）按照〔口几」＝min和「ｅ互」＝min的条件，可得到两组法方程：ra-n＋a，又x＋a,又，二又x、a-,.x十a, J x十a., }, x．v＝Lx．A (i＿4）Ｌ～、、．，．～、，．，．‘，＿灰，2＿又，＿。

v“ao山y十a,山x‘y＋a2山y＝山y’入和f bo n＋b, E x＋b2zy＝}Y（boLx＋b．Z; x`＋b2Zx·y＝Z x·Y（3一5）‘b,艺y＋b,名x"y＋b2艺厂二习Y- Y式中：n为控制点个数；二,y为控制点的数字化坐标；x、Y为控制点的理论坐标。