空间数据坐标系转换方法

1、空间数据坐标系转换方法 中国测绘科学研究院 2009年10月 主要内容 空间数据转换原因 转换试验软件平台 矢量数据（DLG）转换 矢量数据转换后的数据处理 栅格数据转换 栅格数据转换后期处理 元数据修改 椭球名称椭球长半轴 （单位：m） 扁率(f) 1954系克拉索夫斯基6378245.01/298.3 1980系IUGG19756378140.01/298.257 2000系CGCS20006378137.01/298.25722 2101 空间数据转换原因 椭球体不同 坐标系坐标系原点 1954系 参心大地坐标系前苏联的普尔科沃 1980系 参心大地坐标系陕西省泾阳县永乐镇 2000系

2、地心坐标系地球质心 空间数据转换原因 坐标系及原点不同 转换试验软件平台 本次试验是在ArcGis软件平台上， 应用ArcToolbox 工具箱中的工具 完成。 矢量数据（DLG）转换 DLG数据是用点、线、面表示地球表 面各类要素，以X，Y坐标对或X，Y坐 标串来定位要素的空间位置。DLG数据 格式多种多样，坐标系转换操作也有 所不同。下面以Shapefile格式、 Coverage格式、Geodatabase格式数据 为例介绍如何实现54系、80系向2000 系转换。 矢量数据（DLG）转换 矢量数据转换主要过程 坐标投影转换。 转换后的数据进行接边。 2000系的内图廓和公里格网生成。

3、元数据修改 矢量数据（DLG）转换 Shapefile格式数据转换 试验数据 1954坐标系下的骨干交通网数据 j48E016019 转换使用的工具 ArcToolbox/Data Management Tools/Projections and Transformations/Feature/Project 矢量数据（DLG）转换-Shapefile 1954坐标系到2000坐标系的偏移量 W_MOVE = -115 J_MOVE = 27 原数据投影信息检查 数据转换之前，先检查数据是否具有投 影信息。如果有投影信息，检查投影信 息是否正确，如果没有则需要定义投影 信息 。 定义投影信息工

4、具 ArcToolbox/Data Management Tools/Projections and Transformations/Define Projection。 矢量数据（DLG）转换-Shapefile 定 义 投 影 信 息 界 面 矢量数据（DLG）转换- Shapefile 投 影 信 息 填 写 矢量数据（DLG）转换- Shapefile 坐 标 系 转 换 界 面 矢量数据（DLG）转换- Shapefile 2000 坐标 系投 影信 息填 写 矢量数据（DLG）转换- Shapefile 2000 坐标 系椭 球参 数填 写 。 矢量数据（DLG）转换- Shape

5、file 投 影 转 换 操 作 矢量数据（DLG）转换- Shapefile 投 影 转 换 结 果 矢量数据（DLG）转换- Shapefile Coverage格式数据转换 试验数据 1954坐标系下的骨干交通网数据 G48E009019 1954坐标系到2000坐标系的偏移量 W_MOVE = -105 J_MOVE = 32 转换使用的工具 ArcToolbox/Coverage Tools/Data Management /Projections /Project 矢量数据（DLG）转换 投 影 文 件 编 写 矢量数据（DLG）转换-Coverage 投 影 转 换 矢量数据（D

6、LG）转换-Coverage Geodatabase格式转换 试验数据 1980坐标系下的I46E002018中的水系 1980坐标系到2000坐标系的偏移量 W_MOVE = 22 J_MOVE = 101 转换工具 ArcToolbox/Data Management Tools/Projections and Transformation/Feature/Project 矢量数据（DLG）转换 原 数 据 投 影 信 息 检 查 矢量数据（DLG）转换-Geodatabase 20 00 坐 标 系 椭 球 参 数 填 写 矢量数据（DLG）转换-Geodatabase 20 00 投

7、影 信 息 填 写 矢量数据（DLG）转换-Geodatabase 投 影 转 换 操 作 矢量数据（DLG）转换-Geodatabase 注意的问题： 80系数据库中的数据可以按数据集 转换，也可以按数据类转换。数据 集或数据类转换到2000系数据库中 时，该数据集或数据类的名称不能 事先存在，必须是新创建的名称。 矢量数据（DLG）转换-Geodatabase 同带图幅数据接边 以核心图幅数据为中心，与邻图拼接。 数据拼接后，进行数据编辑。线要素要 进行节点的编辑，去除悬挂节点、伪节 点等操作；面要素进行合并等操作；复 合实体（Region、Route）进行连接、 合并。 用2000系的新

8、图廓切割数据，形成标准 分幅的2000系数据。 矢量数据转换后的数据处理 异带图幅数据接边 方法1：采用经纬度接边法。将2000系 下的跨带数据转换成经纬度，在经纬 度表示的环境下进行接边，接边完成 后再转回各自的投影带。 方法2：采用换带投影接边法。将需要 接边的图幅数据转换成邻带投影，接 边完成后再转回到原来的投影带。 矢量数据转换后的数据处理 拓扑关系建立 原数据完好的拓扑关系，经投影转换 后，拓扑关系遭到破坏，数据转换后 需要重新建立拓扑关系。 Coverage 格式数据使用Build或Clean 命令建立点、线、面拓扑关系。 Geodatabase 格式数据使用拓扑规则建 立拓扑关系

9、。 矢量数据转换后的数据处理 内图廓及公里格网数据生成 以2000系分幅内图廓4点经纬度，生成 内图廓线（纬线要加密点），再投影 成平面坐标。 读取2000系分幅图左下角的经纬度坐 标，将经纬度坐标转换成高斯投影平 面坐标，根据图幅公里格网的大小， 对投影后的坐标取整，以取整后的坐 标对为原点，生成公里格网数据。 矢量数据转换后的数据处理 将内图廓线数据与公里格网数据叠加 合成一层数据。 内图廓线及公里格网生成的工具 ArcToolboxData Management ToolsFeature ClassCreate Fishnet 矢量数据转换后的数据处理 数字正射影像图(DOM) 数字高程

10、模型（DEM） 数字栅格地图(DRG) 栅格数据转换 数字正射影像图(DOM) 1954系或1980系的DOM采用投影转换到 2000系，会产生重采样。DOM重采样会 降低数据质量，为避免因投影而产生的 重采样，只需做平移或修改影像头文 件。 栅格数据转换 数字正射影像图(DOM) 转换主要过程 计算图幅改正量 修改影像头文件或平移坐标 影像接边 修改元数据 栅格数据转换 试验数据1980坐标系下的I46E002018 DOM，数据格式:geotif，象元大小5 米。 不考虑椭球体之间的坐标变化量 2000系的DOM头文件由1980系的DOM头 文件加坐标平移量得到。 1980坐标系到2000

11、坐标系的偏移量 W_MOVE = 22 J_MOVE = 101 栅格数据转换DOM 原数据头文件修改后的头文件 栅格数据转换DOM 不考虑椭球体之间的坐标变化量 考虑椭球体之间的坐标变化量 求椭球变化量 将1980坐标系下的DOM定位点坐标转换 成2000系的坐标，求出椭球变化量。 计算图幅改正量。 图幅改正量=椭球变化量+坐标平移量。 修改DOM定位点坐标。 栅格数据转换DOM DOM图幅改正量使用的问题 对于单景或独立的DOM，直接使用计算出的 图幅改正量平移坐标或更改影像头文件是可 以的，这样做保证了空间数据位置精度。 对于数据库分幅组织的DOM，直接使用计算 出的图幅改正量平移坐标或

12、更改影像头文件 会破坏原来的数据关系，造成影像接边困难 为杜绝此现象，修改图幅改正量。将图幅改 正量修改成像素分辨率的倍数，如分辨率为 5米的影像，原图幅改正量为x=22 y=103 修改成x=20 y=105 。牺牲空间数据位置 精度，禁止数据重采样，保证影像质量。 栅格数据转换DOM 数字高程模型（DEM） 1954系或1980系的DEM转换到2000系， 需要做投影变换及重采样，重采样后 对高程精度会有一定影响。 栅格数据转换 数字高程模型（DEM）转换主要过程 坐标投影转换。 DEM数据整体平移。 转换后的数据进行接边。 元数据修改 栅格数据转换DEM 试验数据 1980坐标系下的I4

13、6E002018DEM，数 据格式：Image的bil,图像分辨率25 米。 1980坐标系到2000坐标系的偏移量 W_MOVE = 22 J_MOVE = 101 转换使用的工具 ArcToolbox/Data Management Tools/Projections and Transformation/Raster/Project 栅格数据转换DEM 转 换 界 面 栅格数据转换DEM 原 数 据 投 影 信 息 检 查 栅格数据转换DEM 200 0椭 球 体 参 数 填 写 栅格数据转换DEM 200 0坐 标 系 投 影 参 数 填 写 栅格数据转换DEM 转换操作 栅格数据转换

14、DEM DEM坐标起算点修正 DEM经过上述投影后，起算点坐标变成不是 像元分辨率的倍数，对于独立的DEM而言， 不存在任何问题，但对于数据库分幅存放 的DEM来说，出现接边困难的问题。为了解 决接边问题，将起算点坐标修改成像元分 辨率的倍数，即降低空间数据的位置精 度，保证DEM数据正确接边。 栅格数据转换DEM 数字栅格地图(DRG) 数字栅格地图（Digital Raster Graphic 简称DRG）是纸质地形图的数 字化产品。每幅图经扫描、纠正、图幅 处理及数据压缩处理后，形成在内容、 几何精度和色彩上与地形图保持一致的 栅格文件。色彩模式、分辨率、定位坐 标是其主要参数。 栅格数

15、据转换 数字栅格地图(DRG) 转换主要步骤 计算图幅改正量 DRG数据坐标转换 2000系内图廓线及公里格网生成 内图廓线及公里格网与DRG数据叠加 元数据修改 栅格数据转换DRG 数字栅格图数据没有坐标信息 提取元数据中记录的图廓四点坐标，将四点 坐标进行椭球体转换，求出椭球体的变化 量。 原图廓四点坐标加上椭球体的变化量再加上 图幅坐标平移量，生成四个新的图廓点坐 标。 使用图像4点纠正或4点仿射变换，完成1954 系或1980系数字栅格图向2000系坐标转换。 栅格数据转换DRG 数字栅格图数据有坐标信息 提取四图廓点坐标进行椭球体转换，求出椭 球体的变化量。 求出图幅坐标改正量。图幅

16、坐标改正量=椭 球体的变化量+图幅坐标平移量。 平移数字栅格图数据，移动的距离为图幅坐 标改正量。 栅格数据转换DRG DEM转换后期处理 同带接边 以核心数据为中心，合并邻图数据。 内图廓线外扩 内图廓线外扩不小于N个像素，四角坐 标为像素分辨率的倍数。 数据裁切 用外扩的图廓线裁切拼接的DEM，形成 2000系的分幅DEM。 栅格数据转换后期处理 DOM转换后期处理 同带接边 以核心数据为中心，合并邻图数据。 内图廓线外扩 内图廓线外扩不小于N个像素，四角坐 标为像素分辨率的倍数。 数据裁切 用外扩的图廓线裁切拼接的DOM，形成 2000系的分幅DOM。 栅格数据转换后期处理 DRG转换后

17、期处理 图幅不需接边 生成2000系内图廓线及公里格网。 将生成的2000系内图廓线及公里格网叠 加到转换后的DRG数据上。 栅格数据转换后期处理 DLG、DEM、DOM、DRG都有自己的元数 据，数据经过坐标系转换，都需要修改 各自的元数据。现以H46E017017 DRG为 例，说明如何修改元数据，其他数据的 元数据修改，根据各自情况，修改相应 内容 使用记事本打开H46E017017元数据 元数据修改 元数据修改 确定要修改的项 西南图廓角点X坐标，西南图廓角点Y坐标 西北图廓角点X坐标，西北图廓角点Y坐标 东北图廓角点X坐标，东北图廓角点Y坐标 东南图廓角点X坐标，东南图廓角点Y坐标 椭球长半径、椭球扁率、所采用的大地基准 坐标转换参数（x，y） 元数据修改 序号 H46E017017图幅1954系元数据 3228213.35 16597286.44 3246688.47 16597128.87 3246922.09 16621412.9 3228446.13 16621609.89 6378245.0000 1/298.3 1954年北京坐标系 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 名称 西南图廓角点X