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ArcGIS中坐标系的定义及投影转换方法 张卫东 (安徽省环境信息中心合肥230001) 摘 要 本文就安徽省GIS项目中地理数据所涉及的多种坐标系及地图投影转换等问题作了详细分 析，并在EsⅪ公司的ArcGIS软件平台上介绍了不同坐标系的定义及投影转换方法。 关键词 坐标系；地图投影 1 问题的提出 GIS技术在安徽省环保工作中已应用多年，现有多套基于不同坐标系的地理数据，如全省1： 数据以及同是北京54坐标系但不同投影的遥感解译数据等，这些不同坐标系的数据给我们的使用 带来了困难：如何将遥感解译数据和不同的地理数据转换到一起，GPS采集的经纬度数据如何正 确加载到地图上，以前在北京54坐标系上使用的数据又如何转换到新的西安80坐标系上来?通 过摸索，本人找到了解决问题的一些方法，现介绍如下，首先介绍一下相关的几个概念。 2相关概念 由于GIS所描述是位于地球表面的空间信息，所以在表示时必须嵌入到一个空间参照系中， 这个参照系统就是坐标系，它是根据椭球体等参数建立的。另外，为了能够将地图从球面转换到 平面，还要进行投影。 2．1椭球体(Spheroid)、基准面(Datum)、坐标系(Coordinate 尽管地球是一个不规则的椭球，但为了将数据信息以科学的方法存放到椭球上，我们需要用 axis)，短半轴 一个可以量化计算的椭球体作为地球的模型。这样的椭球体用长半轴a(semimajor b(semiminor axis)，偏心率倒数1／f(Inverseflattening)来描述，这三个参数数学关系为：1／f--a／ (口一务)，实际中我们一般用长、短半轴两个参数来表示就可以了，根据需要人们定义了多种参考 椭球体模型。然而有了这个椭球体还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位，它的作用是 来确定地球与椭球体之间的位置关系，由于每个国家或地区需要最大限度的贴合自己的那一部分 不同，基准面也不同。 Unit)和本初子午线(Prime 有了基于椭球体参数的基准面，再加上角度单位(Angular Coordinate System)，图2清楚地表明了这一点。 Meridian)，就定义了地理坐标系(Geographic 但地理坐标系是用经纬度表示球面的位置，很多时候我们精确分析需要在平面上来进行，这 就要将地图从三维地理坐标通过投影转换成二维平面坐标，这样的坐标系叫投影坐标系 Coordinate (Projection System)，它是在地理坐标系上加上投影转换参数(图4)。 一94— 由于从球面到平面的转换会引起距离、面积、形状、方向～个或多个空间属性的变形失真， 没有一种投影转换能保持所有的空间属性不变。所以一些地图投影通过损失其他空间属性来使某 一属性失真最小，而另一些地图投影则努力平衡全部空间属性的失真，现有数百种地图投影，它 们各自适合于表示整个地球表面或某些区域的不同需求，如我国1：50万和更大比例尺地形图使 用的是高斯一克吕格(Gauss．Kruger)投影，它没有角度变形，在长度和面积上变形也很小，通过 分带投影后能保证很高的精度(图4)，而遥感解译数据常采用阿尔勃斯(AlbersConic) Equal—Area 投影，它是等面积割圆锥投影，可以保持面积不变(图5)。 2．2三种主要坐标系 北京54、西安80、WGS84坐标系这是我国目前所用到的。 建国前我国没有统一的坐标系统，新中国成立后，由于缺少必要的资料，将苏联坐标系引伸 到我国，定名为“1954年北京坐标系”，简称“北京54”。我们现有的大部分数据都是北京54坐 标系。但当时受技术条件限制，存在明显的累积误差、点位精度较低、现势性差等问题。 为了克服这些问题，1980年前后我国建立了新的坐标系，大地原点设在陕西