基于ArcGIS技術的坐標系轉換方法研究

何 宏

沈陽市規劃設計研究院有限公司 遼寧 沈陽 110004

1 引言

隨著科技發展，我國在大地測量工作方面取得了長足的進步，從北京54坐標系到西安80坐標系，再到國家2000坐標系，54坐標和80坐標都是參心坐標系，已都不能適應當前我國經濟和科技的發展現狀，因此，我們急需建立一個以地球質心為坐標原點的新型坐標系7已滿足當前我國的經濟科技發展需求。

2 ArcGIS技術

ArcGIS軟件是美國環境系統研究所公司(簡稱ESRI公司)研發的，專門為用戶提供一個可伸縮的，全面的、系統的GIS平臺。ArcGIS是一個建設完整GIS的軟件集合，它包含了一系列部署GIS的框架，從ArcGIS軟件誕生以來，ArcGIS軟件已更新了很多版本，當前比較最新10系列，本文就以當前國內較流行的10.2.2版本為操作平臺，進行坐標轉換方法的講解。

3 方法研究

(1)傳統方法

a.參數法。傳統常規的坐標系轉換方法為參數法，主要包括三參數、四參數、五參數、還有七參數。

參數法坐標轉換的前提是有一定數目和精度的已知控制數據,組成觀測方程求出轉換參數，一般情況下這種方法至少需要3個公共點。

七參數轉換模型

(2-1)

7 個轉換參數，即3 個平移參數(ΔX，ΔY，ΔZ)，三個旋轉參數，εx、εy、εz，和一個尺度因子k。通過上述模型可以進行兩個不同空間直角坐標系統之間的坐標轉換，當公共點數為三個以上時，便可以通過平差的方法求得七個轉換參數。求得轉換參數后，再利用上述模型進行各點的坐標轉換。

b.直接法。當沒有重合點時(以54坐標和80坐標為例)，當一個測區內沒有54和80的公共點時，我們可以采用以下方法進行54與80的坐標轉換。

第一種情況，若測區內既有54和80點，但沒有重合點，我們可在測區內以54坐標系為基準，測出在80坐標點上的54坐標，從而采用參數法進行坐標轉換。

第二種情況，若測區內只有54坐標點，沒有80坐標點，我們可以在本測區的附近尋找80已知點坐標或是54和80坐標點的重合點坐標，在利用參數法進行坐標轉換。

第三種情況，若是在上面條件都不滿足的情況下，我們只能根據平時的積累，采用一個與本地區相接近的坐標平移改正量進行計算。

(2)基于ArcGIS技術10.2.2版本軟件命令實現參數法進行坐標轉換。

a.基于同一基準面，如西安80例，地理坐標和平面坐標，可以有固定公式轉換，ArcGIS可以直接轉換，工具的位置:Data mangement tools下的projections and transformations(投影和變換)中下面project(投影)命令。

b.不同基準面坐標的轉換.

首先應用命令Create Custom Geographic Transformation(創建自定義地理(坐標)變換)命令，創建確定不同基準的轉換七參數，再用投影 (Project)選擇新建的投影參數后，轉換完成。

c.直接法

當有兩個以上重合點坐標時或者圖形形狀一致，只是坐標系不同時，我們可以采用直接轉換方法。直接法要求地塊面積不大，轉換完成后基本能滿足國土調查、野外勘察等相關工作。

具體方法是用ArcGIS軟件中的spatial adjustment命令進行圖形轉換，選擇4-5個相同形狀的點，點擊Adjust命令后，轉換完成。轉換精度能達到厘米級，基本能滿足一般工作需求。

4 結論

本文通過基于ArcGIS技術坐標系轉換方法研究的詳細論述，分析他們之間內在關系，并提出用ArcGIS軟件解決坐標轉換的常用方法，建立不同坐標系的轉換關系，可以對不同坐標系之間轉換提供參考作用。