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162 成果应用 城市道桥与防洪 2011年 12月第 12期 ArcGIS中的坐标系统及投影变换应用研究 乔金海 ，许 哲 ，贾士军 (1 国核电力规划设计研究院，jE京 100094；2．Esri中国(北京)有限公司，北京 100007) 摘 要：该文阐明了坐标系统的基本内容 ，包括地理坐标系统和投影坐标系统两个方面，分别从地球椭球体 、大地基准面、地 图投影三者的基本概念及它们之间的关系阐述了坐标系统及投影变换。最后 ，基于ArcGIS桌面产品说明坐标系统和投影变 换在地理信息系统中的应用 。 关键词 ：坐标系统 ；投影变换；ArcGIS 中图分类号 ：P226+．3 文献标识码 ：A 文章编号：1009—7716(2011)12—0162—03 球面的交线为赤道 ；过英 国格林威治天文台旧址 O 引言 和地轴的平面与椭球面的交线称为本初子午线。 近年来，地理信息系统在各行各业已经得到 地球的北极 、南极 、赤道和本初子午线等构成了地 广泛应用 [11，ArcGIS作为最优秀的地理信息系统 球椭球面的地理坐标系统的基本要素_2_。可以看 商业化软件在国际上得到一致肯定。地理信息系 出地理坐标系统是球面坐标系统 ，以经度、纬度表 统的优势是对空间数据进行管理与处理 ，而空间 示地面点的位置 。 数据最基本特征是基于空间坐标系统。因此地理 ArcGIS桌面软件 中提供 了30种地球椭球体 信息系统中坐标系统的定义是其基础 ，分为地理 模型 ，一般常见的地球椭球体及参数见表 1所列。 坐标系统和投影坐标系统两个方面。地理信息系 表 1 常见的地球椭球体数据表 统中坐标系定义由基准面和地图投影两组参数确 定 ，其中基准面的定义由特定椭球体及其对应的 转换参数确定。本文从地球椭球体 、大地基准面、 地图投影三者的基本概念及它们之间的关系来阐 述 ArcGIS中的坐标系统及投影变换 ，同时基于 ArcGIS桌面产品给出应用实例。 1地球椭球体 众所周知地球表面是一个凸凹不平的不规则 的球面，而对于地球测量而言 ，地表是一个无法用 2 大地基准面 数学公式表达的曲面，这样的曲面不能作为测量 和制图的基准面。假想一个扁率极小的椭圆，绕其 大地基准面设计用为最密合部份或全部大地 短轴旋转所形成的规则椭球体称之为地球椭球 水准面的数学模式 ，由椭球体本身及椭球体和地 体。地球椭球体表面是一个规则的数学表面 ，可以 表上一点视为原点间之关系来定义。在地理信息 用数学公式表达 ，在测量和制图中用它替代地球 系统中，基准面通过当地基准面向WGS1984的转 的 自然表面。 换 7参数来定义 ，转换通过相似变换方法实现f3]。 地球椭球体三要素为：a(长半径)、b (短半 设 xg、Yg、Zg表示 WGS84地心坐标 系的三坐标 径 )、f(扁率 )，长半径即赤道半径 ，短半径即极半 轴 ，Xt、Yt、zt表示当地坐标系的三坐标轴，那么 自 径 ，f_(a—b)／a表示椭球体的扁平程度。地球椭球 定义基准面的7参数分别为 ：三个平移参数 △x、 体的形状和大小取决于a、b、f这三个要素。地球 △Y、△z，表示两坐标原点的平移值 ；三个旋转参 椭球体围绕地轴旋转 ，地轴的北端称为地球的北 数 8x、￡Y、sz，表示当地坐标系旋转至与地心坐 极 ，南端称为南极 ；过地心与地轴垂直的平面与椭 标系平行时，分别