坐标系是GIS的基础，坐标是根据坐标系来的，如果没有坐标系，点的坐标无从谈起，线的长度和面的面积都是根据点坐标计算的。
国家2000（简称CGCS2000）、西安80（简称Xian 1980）、北京54（简称Beijing 1954）、WGS1984属于不同椭球体，不同的椭球体由于长短轴和控制点不一样，无法直接转换，如果直接使用，Xian 1980和CGCS2000会差100多米，不同的地方，差值不一样，对于弱GIS，如气象、统计部门，可以不考虑；地球上同一点，在不同椭球体，经纬度不完全一致，最大差值几秒，CGCS2000和WGS1984可以认为经纬度一致。
ArcGIS中坐标系主要是XY坐标系(Z是高程系)，XY坐标系分地理坐标系和投影坐标系（任何坐标系，如国家2000、西安80都有地理坐标系和投影坐标系），区别如下：
1.地理坐标系是球面，全局场景的坐标系一定是地理坐标系，投影坐标系是平面，局部场景的坐标建议是投影坐标系。反之：球面一定是地理坐标系，平面可以地理坐标系也可以投影坐标系，建议使用投影坐标系。
2.地理坐标系中单位为度，经度分东经和西经，范围为0-180°，纬度，纬度分北纬和南纬，范围是0-90°；投影坐标系单位为米，水平方向为X，垂直方向为Y。
3.地理坐标系是全局坐标系，如国家2000（China Geodetic Coordinate System 2000），地理坐标系只有一个；而投影坐标系有无数个，选择不同的投影方法和中央经线，都不一样。投影坐标系是地理坐标系加投影方法得到的。
总结：由于投影坐标系的单位为米，一般情况下只有投影坐标系才可以计算面积，长度，地理坐标系无法计算面积和长度，1度在不同的地方长度不一样，1度最长只有111.3千米。
投影坐标系介绍
Pro中投影坐标系，有几百种，在我国主要分为两种：兰伯特投影和高斯—克吕格投影（下面简称高斯投影），区别如下：
1.兰伯特投影适合于小于1：50万比例尺等小比例数据；高斯投影适合于大于等于1：50万大比例尺数据。
2.兰伯特投影适合大范围，如整个地球；高斯投影只适合小范围，大约最大600千米以内，因为高斯最大分带是6度分带。
3.兰伯特投影计算面积和长度误差比较大；高斯投影计算面积和长度，比较精确。
4.兰伯特投影是自己定义中央经线和两条纬度线；高斯投影有3度和6度分带。
高斯投影有3度分带和6度分带，区别如下：
1.3度分度适合大于1：2.5万比例尺数据，如1：1万；6度分度用于小于等于1：2.5的比例尺，如1：5万比例尺。
2.如果带号和中央经线分别用N和L0表示，3分度：L0=3*N，6度分度：L0=6*N-3，在中国境内3度分度带号25-45，6度分度带号13-23，带号大于24是3度分带，小于24是6度分带。
3.3度分度，基本只适合地图宽度小于300KM的范围，3度分带和6度分带，范围不一样，如果中央经线一样，不考虑带号，坐标是一样的，含1.5度分度，适合范围更小。距离中央经线越远，误差越大。
4.不考虑带号，一个3度分度合理X坐标，大约350KM—650KM，一个6度分度合理X坐标，大约200KM—800KM；反之，X坐标在350KM—650KM之间可能是3度也可能是6度分度的坐标，在200KM-350KM，650KM-800KM一般是6度坐标，其他可能是错误。
总结：X坐标，不加带号，以M为单位，整数位是6位，加带号是8位，前2位是带号，大于24，3度分带，小于24，6度分带；在中国境内，陆地Y坐标7位，因为纬度一般大于10度。
定义坐标系
在Pro中，所有数据，含矢量数据，栅格数据，均需要定义坐标系，如果没有定义坐标系，以后面积计算、经纬度坐标显示，可能无法正常进行。
定义坐标系的基本原理，是根据数据的坐标和范围来定义的，具体如下：
1.数据X坐标在负180-180，Y坐标在负90-90，定义地理坐标系。如果负值，一般是WGS1984；正值在中国境内，可能是国家2000，也可能西安80和北京54，最好咨询做数据的原始人。如果无法找到，我们只能推测，大概如下1990年之前的数据是北京54；1990年-2018年大部分数据是西安80；2018年以后的数据都是国家2000。
2.数据X的整数位是8位，Y整数位数为7位，选择高斯投影的带号，8位的前2位就是带号，大于24，3度分带，小于24，6度分带。
3.数据X的整数位6位，Y整数位数为7位，选择高斯投影的中央经线，如果X坐标范围在350KM到650KM，选择3度分带；坐标在200KM-350KM，650KM-800KM范围内，选择6度分带；根据经纬度，数据在那个带就选择那个带，不跨带直接选择；如果数据跨多个带，按面积，那边面积大，就选择那个；如果两边一样大，第1种方法，选择任意一个，之后和中国县级（数据在：chp3\中国数据.GDB\投影坐标系\县）的数据叠加，能叠加到对应位置就对了，不能叠加到对应位置上，再试另一个；第2种方法，自定义中央经线试试。
打开数据“chp3\矢量数据定义坐标系\DLTB.SHP”，在Pro右上角，有未知坐标系的提示，如图3-9所示。
图3-9数据没有坐标系的提示
在状态栏中，把数据单位调整为米，如图3-10所示。
图3-10状态栏看坐标
可以看到X坐标是8位，前2位是38，所以我们定义为：CGCS2000 3 Degree GK Zone 38，使用“定义投影(DefineProjection)”工具，操作如图3-11所示，注意：不能在目录窗格中，右键设置了，目录窗格中只能查看，不能修改。
图3-11数据定义投影工具
总结：定义投影工具，可以是矢量数据，也可以是栅格数据，只适合于数据没有坐标系，或者坐标系错误的，不应用于数据坐标系正确定义成错误的。Pro中不能定义“Unknown”，在ArcMap中，定义“Unknown”，相当于清除坐标系。
判断坐标系是否正确
判断坐标系是否正确，数据本身必须定义投影，具体方法：查看空间参考不是“未知坐标系（Unknown）”，有以下三种方法判断：
1．位数法：X坐标的绝对值0-180，Y坐标绝对值0-90，务必定义为地理坐标系，如果不是地理坐标系，一定是定义错误；X坐标整数位6位，Y坐标整数位7位，务必定义成中央经线，不是定义中央经线，一定是错误的；X坐标整数位8位，Y坐标整数位7位，8位前2位是带号，大于24就是3度，小于24，6度分带，带号和实际定义一致，不一致就是错误。
2．经纬度法：在Pro状态栏中，看经纬度，如果经纬度超出合理范围，坐标系定义错误。如果是地理坐标系，经度绝对值在0-180度范围，纬度绝对值在0-90度范围，还应为数据自身合理范围内；如果3度分带，经度必须在3度分带中央经线±1.5度范围内；如果6度分带，经度必须在6度分带中央经线±3度范围内。注意：Pro中地图框坐标系为投影坐标系，状态栏中可以查看经纬度，也可以查看米数；如果地图框是地理坐标系，只能查看经纬度，不能查看米数，原来在ArcMap可以查看，但看到的结果也是错误的。
3．和其他数据叠加法：在中国境内的数据，和中国县域数据叠加,坐标系正确就叠加对应县；做世界地图，添加底图，坐标系正确，数据在对应国家范围内。
注意：2和3方法，所在的地图框需要有坐标系。
在工作中经常会遇到数据的坐标系不是标准的坐标系，Pro提供的坐标系无法满足需要，此时就需要我们自己自定义坐标系。
如需要自定义，中央经线118.5，国家2000，找到类似CGCS2000 3 Degree GK CM 117E，有两种方法：1.在上面定义投影工具中，选择坐标系，找到高斯投影下对应坐标系，如图3-12所示，单击右键复制并修改菜单。
图3-12坐标系复制修改
如图3-13所示，修改上面名称，和下面的修改中央经线，当然也可以在地理坐标系，修改椭球体，如果没有，在地理坐标系中预先定义一个。
图3-13坐标系修改
单击保存，如图3-14所示。
图3-14自定义坐标系后界面
右键→另存为投影文件，一个.PRJ文件，以后使用，图3-15所示，界面右上角，下拉菜单→导入对应的坐标系文件。
图3-15导入对应坐标系文件
动态投影
在Pro中，数据有坐标系，地图（或场景）有坐标系，当数据加载到地图框时，如果数据的坐标系和地图框坐标系，不一致，数据会动态投影到地图框，按地图框的坐标系，显示数据。默认地图（或场景）的坐标系，和第一个数据的坐标系一致，其他再添加数据，坐标系不变。
当多个不同坐标系的数据加载在一起，动态投影的基本原理是经纬度相同就叠加在一起。
动态投影两个前提条件：地图框需要有坐标系（不能是未知坐标系），数据最好定义正确的坐标系。反之：加载数据，缩放到图层，真实存在数据，却看不到数据，是因为数据的坐标系错误，对应经纬度，不在地球范围内。
总结：动态投影优点：多个不同坐标系的数据可以叠加在一起；缺点：数据看起来会变形，看到平面XY以米为单位坐标，XY坐标不真实，而经纬度坐标不变。建议地图框的坐标系最好和数据坐标系一致。
投影
投影将把数据从一个坐标系变换到另一个坐标系，对于同一椭球体，Pro可以直接转换，使用“投影(Project)”工具，该功能可以实现高斯正反算。
对于矢量数据，投影变换，采样工具是“投影(project)”,只要是同一椭球体，如果国家2000，下面几种情况都可以。
1.地理坐标系转换为投影坐标系：坐标从经纬度变成平面XY，就是高斯正算。
2.投影坐标系转换为地理坐标系：坐标从平面XY变成经纬度，就是高斯反算。
3.3度分带转换6度分带：如果中央经线相同，如果X坐标6位，坐标不变，如果X坐标8位，前2位变成对应带号，后面6位坐标不变，Y坐标始终不变；如果中央经线不同，XY都有变化，X坐标距离中央经线越远，X值越大，Y值变化比较小。
4.6度分带转换3度分带：同上面。
5.无论3度或6度，中央经线转换带号：X坐标从6位变成8位，后面6位变，Y坐标不变。
6.无论3度或6度，带号转换中央经线：X坐标从8位变成6位，后面6位变，Y坐标不变。
7.换带，如37变成38，或定义坐标系变成国家标准的坐标系：，XY都有变化，X坐标距离中央经线越远，值越大，Y值变化比较小。
例子1：带号转换中央经线，使用数据：chp3\矢量数据定义坐标系\XZQ.shp，如图3-16所示。
图3-16投影实现带号转换中央经线操作
例子2：兰伯特投影坐标系转换地理坐标系，使用数据：chp3\中国数据.GDB\ds\省，操作界面如图3-17所示。注意：保留形状，主要用于地理坐标系转投影坐标系，很长的线段或边。
图3-17投影坐标系转地理坐标系
打开属性表，任意一个字段右键菜单→计算几何，是灰色，如图3-18所示。地理坐标系数据，无法计算面积和长度。
图3-18地理坐标系数据计算几何无法使用
总结：同一椭球体，矢量数据使用“投影(Project)”工具，多个矢量转换：使用“批量投影(BatchProject)”工具，而栅格转换使用：“投影栅格(ProjectRaster)”工具，但在投影之前，必须把数据定义正确的坐标系，不然投影失败。定义投影是动态投影和投影的基础，不定义投影，无法动态投影和投影，动态投影是每个点坐标看起来改变，投影是每个点坐标真实改变。
1.WGS1984和国家2000转换，基本原理：两者的经纬度基本一致。WGS1984投影数据，使用投影工具转成经纬度后，再直接使用“定义投影”定义国家2000地理坐标系，再使用投影工具转成国家2000需要的坐标系，但实际使用两种数据还可能有一些偏差。
2.北京54转西安80，西安80转国家2000：由于两个椭球体不一样，控制点也不一样，不能直接转换。转换一般有两种方法1）7参数法，不同地方参数不一样，也是保密参数；2）同名点空间校正。该内容可以看到水利水电出版社闫磊、张海龙编著的《ArcGIS从基础到实战》第3章内容。
3.北京54转国家2000：北京54先转西安80，再转国家2000。
1.坐标系分成地理坐标系和投影坐标系。常用的北京54、西安80、国家2000和WGS1984都有地理坐标系和投影坐标系，但只有投影坐标才可以计算图形要素的长度和面积。投影坐标系常用的投影：兰勃特投影、高斯投影和UTM（通用墨卡托投影），兰勃特投影一般适合小于1：50万以下比例尺数据；高斯投影和UTM适合大于1:50万比例尺数据。北京54、西安80、国家2000比例尺大于1:50万使用高斯投影，WGS1984使用UTM投影，只有6度分带，没有3度分带。
2.高斯投影有3度和6度分带，1:2.5万（含2.5万）以下使用6度分带，大于1:2.5万使用3度分带。ArcGIS下高斯投影坐标系有带号和中央经线两种表示方式，采用中央经线得到的X坐标为6位数值，采用带号得到的X坐标为8位数值。在我国境内，Y坐标一般是7位数值，反之X坐标6位一定要选中央经线， 8位一定选带号，8位前两位是带号，前两位大于24是3度分带，小于24是6度分带。
3.定义投影（DefineProjection）是对没有坐标系的数据（可以矢量也可以栅格），或者数据本身坐标系不正确数据，定义正确坐标系，也叫定义坐标系，是从无到有过程。不合适数据是正确的坐标系，定义成错误的。
4.动态投影：数据和地图（场景）的坐标系不一致时，将数据动态投影到地图（场景）所使用的坐标系下，其前提条件是数据本身的坐标系必须正确坐标系，数据框必须有坐标系。
5.投影（Project）就是矢量数据坐标系的变换。主要用于同一椭球体（也是基准面一样，如都是国家2000）下的直接坐标系转换，用于不同椭球体时，需要转换参数。投影之后每个点坐标发生变化，是真实改变。而动态投影是看起来改变，并不是数据坐标真实改变；投影的前提条件，是矢量数据必须定义坐标系（定义投影），并且是正确的坐标系。
6.动态投影和投影都是以定义投影为前提条件，没有定义投影，不能投影也不能动态投影。
7.不同椭球体坐标系不能直接转换（直接转换误差100多米，如果可以接受也可以直接把西安80修改成国家2000），需要转换，可以使用参数转换，或者同名点空间校正。
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