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15.常用地理坐标系及转换

1.国家常用地理坐标系:

国家地理坐标系也基于当时的时代背景,也经历了一个发展演变的过程,从1954北京坐标系→西安80坐标系→2000国家大地坐标系。这些坐标系的参数在ArcGIS中都可以查看到。

1.1 1954北京坐标系

中华人民共和国成立以后,由于当时的历史条件,暂时采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球,并与前苏联1942年坐标系进行联测,通过计算建立了我国大地坐标系,定名为1954年北京坐标系(BJ54)。因此,1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的大地原点不在北京,而是在前苏联的普尔科沃(Pulovo)。

1.2 西安80坐标系

我国在积累了30年测绘资料的基础上,采用1975年第16届国际大地测量及地球物理联合会推荐的新的椭球体参数,确定重新定位,建立我国新的坐标系。该坐标系以陕西省西安市以北泾阳县永乐镇某点为国家大地坐标原点,建立了1980年国家大地坐标系,即西安80坐标系。该坐标系属于参心大地坐标系,不适合建立全球统一的坐标系统。

1.3 2000国家大地坐标系

2000国家大地坐标系,是我国当前最新的国家大地坐标系,也称为为CGCS2000(China Geodetic Coordinate System 2000)。2000国家大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心,因此属于地心大地坐标系。

国家现在要求2018年7月1日起,我国自然资源系统一律采用2000国家大地坐标系,同时也公布了其他坐标系与2000国家大地坐标系转换的标准。
(1)、全国及省级范围的坐标转换选择二维七参数转换模型;
(2)、省级以下的坐标转换可选择三维四参数模型或平面四参数模型;
(3)、独立平面坐标系统可采用平面四参数模型或多项式回归模型。

2.地理坐标系转换:

2.1 两坐标系的参考椭球体不变时

此时不需要转换参数,直接使用ArcGIS内置的工具即可完成。
打开【工具箱→Data Management Tools→投影与变换→要素→投影】工具,在弹出的对话框中进行设置,选择要转换的数据集或要素,并设置输出坐标系即可。
设置完成后,在对话框下面的【地理坐标变换】栏处,系统会自动加载变换参数,点击确定,完成坐标系转换。

2.2 两坐标系的参考椭球体有变化时

打开【工具箱→Data Management Tools→投影与变换→创建自定义地理(坐标)变换】工具,在弹出的对话框中进行相关设置:

地理(坐标)变换名称——输入自定义变换的工具名称(这里为WGS84_to_CGCS2000);
输入地理坐标系——选择输入数据的地理坐标系(这里为GCS_WGS_1984);
输出地理坐标系——选择要变换到的地理坐标系(CGCS2000_3_Degree_GK_CM_120E);
方法——选择七参数法,COORDINATE_FRAME。

设置完成之后,在参数栏中列出需要我们输入的七个参数值,此时需要借助其他工具得到参数值,这里使用COORD GM软件。

因为在现在系统自带的椭球中没有CGCS2000,需要我们自己添加,单击【文件→椭球管理】,在椭球管理对话框中添加我们需要的椭球体,点击添加,可以看到在在左侧的椭球列表中,就有了我们需要的椭球体名称。

另外还需要设置一下地图投影,单击【设置→地图投影】,在弹出的对话框中进行设置(这里选择自定义高斯投影,中央子午线设置为120E)。

接着就可以进行七参数计算了,单击【设置→计算七参数】,在弹出的对话框中,分别输入三组源坐标点和相对应的目标坐标点,输入完成之后点击计算即可得到七参数。

不过使用COORD GM软件计算得到的结果是以弧度为单位的,而ArcGIS中是以秒为单位的,所以需要将COORD GM软件得到的参数进行一下转换。

然后后转换后得到的参数,输入ArcGIS中创建自定义地理(坐标)变换窗口中的参数栏,点击确定,完成自定义坐标转换工具,然后使用【工具箱→Data Management Tools→投影与变换→要素→投影】工具完成坐标转换。

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