自定义坐标系(北京54、西安80、2000坐标系).pdf

1、 遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 自定义 坐标系（ 北京 54、 西安 80、 2000 坐标系 ） 版权 声明：本教程 涉及到的数据 仅 供练习 使用，禁止 用于商业用途。 目录 自定义坐标系（北京 54、西安 80、 2000 坐标系） 1 1. 概述 . 2 1.1 地理投影的基本原理 2 1.2 国内坐标系介绍 3 1.3 参数的获取 3 2. 详细操作步骤 . 4 2.1 添加椭球体 4 2.2 添加基准面 5 2.3 定义坐标系 6 2.4 使用自定义坐标系 7 3. 使用

2、ArcGIS 国内坐标 系 . 10 遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 1. 概述 1.1 地理投影 的基本原理 常用到的地图坐标系有 2 种，即地理坐标系和投影坐标系。 地理坐标系是以经纬度为单位的地球坐标系统，地理坐标系中有 2 个重要部分，即地球椭球体（ spheroid）和大地基准面（ datum）。由于地球表面的不规则性，它不能用数学公式来表达，也就无法实施运算，所以必须找一个形状和大小都很接近地球的椭球 体来代替地球，这个椭球体被称为地球椭球体，我国常用的椭球体如 下表 所示。

3、 表 1.1 我国常用椭球体 椭球体名称 年代 长半轴（米） 短半轴（米） 扁率 WGS84 1984 6378137.0 6356752.3 1： 298.257 克拉索夫斯基（ Krasovsky） 1940 6378245.0 6356863.0 1： 298.3 Xian_1980 1980 6378140.0 6356755.3 1： 298.257 CGCS2000(CRS80) 2008 6378137.0 6356752.3 1： 298.257 大地基准面指目前参考椭球与 WGS84 参考椭球间的相对位置关系（ 3 个平移， 3 个旋转， 1个缩放），可以用其中 3 个、 4

4、 个或者 7 个参数来描述它们之间的关系，每个椭球体都对应一个或多个大地基准面。 投影坐标系是利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到平面上，属于平面坐标系。数学法则指的是投影类型，目前我国普遍采用的是高斯 克吕格投影，在英美国家称为横轴墨卡托投影（ Transverse Mercator）。高斯克吕格投影的中央经线和赤道为互相垂直，分带标准分为 3 度带和 6 度带。美国编制世界各地军用地图和地球资源卫星像片所采用的全球横轴墨卡托投影（ UTM）是横轴墨卡托投影的一种变型。高斯克吕格投影的中央经线长度比等于 1，UTM 投影规定中央经线长度比为 0.9996。 我国规定 1： 1 万、

5、 1： 2.5 万、 1： 5 万、 1： 10 万、 1： 25 万、 1： 50 万比例尺地形图，均采用高斯克吕格投影。 1： 2.5 万 至 1： 50 万比例尺地形图采用经差 6 度分带， 1： 1 万 和 1： 2.5万比例尺地形图采用经差 3 度分带。 遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 1.2 国内 坐标系 介绍 先了解大地坐标的概念。 大地坐标 ， 在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的距离作为起算边，在这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方位

6、角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各点的坐标。这样推算出的坐标，称为大地坐标。 我国 1954 年在北京设立 了大地坐标原点，由此计算出来的各大地控制点的坐标，称为 1954年北京坐标系。 为了适应大地测量的发展，我国于 1978 年采用国际大地测量协会推荐的 IAG-75地球椭球体建立了我国新的大地坐标系 ，并在 1986 年宣布在陕西省泾阳县设立了新的大地坐标原点，由此计算出来的各大地控制点坐标，称为 1980 年大地坐标系。 随着社会的进步，国民经济建设、国防建设和社会发展、科学研究等对国家大地坐标系提出了新的要求，迫切需要采用原点位于地球质

7、量中心的坐标系统作为国家大地坐标系。 2000 国家大地坐标系 （ China Geodetic Coordinate System 2000， CGCS2000） 是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心 ， CGCS2000 是我国当前最新的国家大地坐标系 。 我们经常给影像投影时用到的北京 54、 西安 80 和 2000 坐标系是投影直角坐标系，如下表所示为 国内 坐标系采用的主要 参数。 从中可以看到 我们通常称谓的北京 54 坐标系、西安 80 坐标系实际上指的是我国的大地基准面 。 表 1.2 北京 54、 西安 80 和 2000 坐标系参数

8、列表 坐标名称 投影类型 椭球体 基准面 北京 54 Gauss Kruger（ Transverse Mercator） Krasovsky D_Beijing_1954 西安 80 Gauss Kruger（ Transverse Mercator） Xian_1980 D_Xian_1980 CGCS2000 Gauss Kruger（ Transverse Mercator） CGCS2000 D_China_2000 1.3 参数的获取 对 于 地理坐标，只需要确定两个参数，即椭球体和 大地 基准面。对 于 投影坐标，投影类型为 Gauss Kruger（ Transverse Me

9、rcator），除了确定椭球体和 大地 基准面外，还需要确定中央经线。 大地 基准面的确定关键是确定 7 个参数（或者其中几个参数），北京 54 基准面可以用三个平移参数来确定 ，即 “ -12,-113,-41,0,0,0,0”，很多软件近似为 Krasovsky(0,0,0,0,0,0,0)基准面；西安 80 的 7 参数比较特殊，各个区域不一样 。一般有两个途径：一是直接从测绘部门获取；二是遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 根据三个以上具有西安 80 坐标系与其他坐标系的同名点坐标值

10、，利用软件来推算，有一些绿色软件具有这个功能，如 Coord MG。 中央经线获取可有以下两种方法，第 一种根据已知带号计算， 6 度带用 6*N-3， 3 度带用 3*N；第二种方法是根据经度从 下图 中查找。 图 1.1 高斯 克吕格投影的分带 2. 详细操作 步骤 ENVI 中的坐标定义文件存放在 安装 路径下的 map_proj 文件夹内， 在 不同的 ENVI 版本 中 路径 稍有不同 ，分别 为 ： ENVI 4.x： HOMEITTIDLXXproductsenvi4Xmap_proj ENVI 5.x： HOMEExelisENVI5Xclassicmap_proj 在 map

11、_proj 文件夹内 有三个文本文件 记录了坐标信息， 分别为： ellipse.txt 椭球体参数文件 datum.txt 基准面参数文件 map_proj.txt 坐标系参数文件 在 ENVI 中自定义坐标系分三步：定义椭球体、基准面和定义坐标参数 。 2.1 添加 椭球体 修改 文件为 ellipse.txt， 语法为 ,。这里 的逗号为英文 半角输入 状态下的逗号 ， 建议直接复制 文件 中已有的椭球体进行修改 。 这里将 下面 三行加 在 ellipse.txt 文件的末尾 ，保存 关闭即可 。 最终 效果 如 下图 所示。 Krasovsky,6378245.0,6356863.0

12、 遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 Xian_1980,6378140.0,6356755.3 CGCS2000,6378137.0,6356752.3 注： ellipse.txt 文件中已经有了克拉索夫斯基椭球，由于翻译原因，这里的英文名称是Krassovsky，为了让其他软件平台识别，这里新建一个 Krasovsky 椭球体。 图 2.1 定义椭球体 2.2 添加 基准面 修改 文件为 datum.txt， 语法为 ,。 这里将下面 三行添加在 datum.txt 文件末尾， 保存

13、关闭即可 。 最终 效果 如 下图 所示。 D_Beijing_1954, Krasovsky, -12, -113, -41 D_Xian_1980,Xian_1980,0,0,0 D_China_2000,CGCS2000,0,0,0 注：为了更好的与 ArcGIS 系列产品兼容，从 ENVI 4.7 开始，所有产品包括 ENVI、 ENVI+IDL、ENVI Zoom 和 ENVI Ex，全部采用 ArcGIS 投影转换引擎（ ENVI4.7 之前的版本用的是 GCTP 常规制图转换包） 。 对用户来说， ENVI 菜单中所有的投影操作不变，同时还直接支持 ArcGIS 中的投影类型。但

14、是自定义坐标系 时 有一些改变， 需要基准面 名称、 投影坐标系名称 与 ArcGIS 完全一致 即可，字母的大小写也要 相同 。 遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 图 2.2 定义基准面 2.3 定义 坐标系 在 ENVI 任何用到投影坐标的功能模块中都可以新建坐标系（在任何地图投影选择对话框中，点击“ New”按钮即可 ）。 下面 我们以 ENVI Classic 为例，添加一个 北京 54 坐标系，信息 如下 ：北京 54 坐标系 、带号为 20、 中央经线 117E、不添加带号信息

15、。 操作 步骤 如下 ： （ 1） 打开 ENVI Classic， 选择 Map Customize Map Projection 工具 ； （ 2） 在弹出 的 Customized Map ProjectionDefinition 对话框 内填写如 图所示 参数 ， 其中Projection Name 保持与 ArcGIS 中的名称一致 ； （ 3） 选择 Projection Add New Projection， 保存投影坐标系 ； （ 4） 选择 File Save Projections， 在弹出对话框中点击 OK， 将新建坐标系保存在map_proj.txt 文件内 ， 以便下

16、次启动 ENVI 后依然可以使用 。 注 ： 投影类型选择 Transverse Mercator， Scale factor 填写 1，与 Gauss-Kruger等同。 False easting中如果把带号，即 20500000，得到的坐标就带有带号。 遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 图 2.3 自定义北京 54 坐标系 参数设置 2.4 使用 自定义坐标系 下面将利用自定义坐标系将一副北京 54 坐标系 图像 转化为 2000 坐标系。试验的栅格数据是 一幅北京 54 坐标系的栅

17、格数据，投影参数如下： 投影类型： Transverse Mercator 椭球： Krassovsky 基准面： Krassovsky（ D_Beijing_1954） 中央经线： 117E 东向偏移： 500000m 由于数据的投影信息不是国际标准或者说其参数名称不是标准的，所以在 ENVI 中有可能不能读取数据的投影信息（如下图 -左 ），这个时候就需要重新设定投影信息。 定义 投影步骤 如下 ： （ 1） 按照 2.3 节 的 步骤进行 北京 54 坐标系 的 自定义 ； （ 2） 打开 文件“ 数据 f49e011021.img” ， 在 Available Bands List 中

18、 右键 点击 文件 列表下的 Map Info， 选择 Edit Map Information； （ 3） 在 弹出的 Edit Map Information 对话框中 点击 Change Proj按钮， 选择新建好的北京54 坐标系， 点击 OK。 ENVI 将自动为 f49e011021.img 的 头文件中添加 Map Info，识别结果 如 下 图 -右 所示 。 图 2.4 未能 识别投影坐标系（ 左 ） ， 定义坐标系后（ 右 ） 遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 图 2.

19、5 定义输入文件的 投影 坐标系 下面介绍 将北京 54 坐标系 转换为 2000 坐标系 的步骤： （ 1） 按照 2.3 节的 步骤 定义 2000 坐标系 ， 参数 如 下 图所示。 图 2.6 自定义 2000 坐标系 参数 遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 （ 2） 进行 投影 转换 ，选择 Map Convert Map Projection 工具， 选择 输入文件f49e011021.img（已经 定义为北京 54 坐标系） ， 点击 OK； （ 3） 在 弹出的 Conve

20、rt Map Projection Parameters 对话框 中 点击 Change Proj按钮 ， 选择新建 的 2000 坐标系， 点击 OK； （ 4） 在 Convert Map Projection Parameters 面板 右侧修改转换参数 （如 下 图 所示 ）， 选择输出路径，点击 OK 即可。 （ 5） 投影转换 结果如图 所示 。 图 2.7 投影转换参数设置 图 2.8 投影转换结果 遥感事业部 网址： 技术支持 邮箱 ： ENVI-IDL 电话： 010-57632288 技术支持热线： 400-819-2881-5 3. 使用 ArcGIS 国内 坐标系 通过 以上操作可以 看出 ，虽然在 ENVI 中自定义坐标系 非常 方便， 但是 由于每一个坐标系均存在 3 度 和 6 度 分带，并且 分带较多 ，如果逐个定义也是非常 繁琐 的。为 了 让 用户 更加 方便使国 内 坐标系 ， 我们定义 好了国内坐标系 文件 ， 只要 替换 三个 txt 文件 并 重启 ENVI 即可使用所有分带的 国内 坐标系。 文件路径 为 “ 02.自定义坐标系（北京 54、西安 80、 2000 坐标系） 数据 国内坐标系文件 ”。 图 3.1 国内 坐标系 教程下载： http:/ 视频下载： http:/ 数据下载： http:/