ArcGIS下的坐标变换
1.ArcGIS中定义坐标系
ArcGIS中所有地理数据集均需要用于显示、测量和转换地理数据的坐标系，该坐标系在ArcGIS中使用。如果某一数据集的坐标系未知或不正确，可以使用定义坐标系统的工具来指定正确的坐标系，使用此工具前，必须已获知该数据集的正确坐标系。
该工具为包含未定义或未知坐标系的要素类或数据集定义坐标系，位于“ArcToolbox”→“数据管理工具”→“投影转换”→“定义投影”，定义投影页面如图3-26所示。
输入数据集或要素类:是指要定义投影的数据集或要素类。
坐标系:是指为数据集定义的坐标系统。
图3-26 定义投影
2.基于ArcGIS的投影转换
在数据的操作中，我们经常需要将不同坐标系的数据转换到统一坐标系下，方便对数据进行处理与分析，软件中坐标系转换常用以下两种方式:
1)直接采用已定义参数实现投影转换
ArcGIS软件中已经定义了坐标转换参数时，可直接调用坐标系转换工具，直接选择转换参数即可。工具位于“ArcToolbox”→“数据管理工具箱”→“投影变换”→“要素”→“投影”(栅格数据投影转换工具:“栅格”→“投影栅格”)，在工具界面中输入以下参数:
①输入数据集或要素类:要投影的要素类、要素图层或要素数据集。
②输出数据集或要素类:已在输出坐标系参数中指定坐标系的新要素数据集或要素类。
③输出坐标系:已知要素类将转换到新坐标系，如图3-27所示。
图3-27 投影变换
地理(坐标)变换是指在两个地理坐标系或基准面之间实现变换的方法。
当输入和输出坐标系的基准面相同时，地理(坐标)变换为可选参数。如果输入和输出基准面不同，则必须指定地理(坐标)变换。
例如，将北京1954坐标系转换为WGS-84坐标系，就需要填写“地理(坐标)变换”，选择合适的方法。以“GCS＿Beijing＿1954”转为“GCS＿WGS＿1984”为例，各转换参数含义如下:
Beijing＿1954＿To＿WGS＿1984＿1鄂尔多斯盆地
内蒙古自治区，陕西省，山西省，宁夏回族自治区，甘肃省，四川省，重庆市
Beijing＿1954＿To＿WGS＿1984＿2黄海海域(https://www.daowen.com)
黑龙江省，吉林省，辽宁省，北京市，天津市，河北省，河南省，山东省，江苏省，安徽省，上海市
Beijing＿1954＿To＿WGS＿1984＿3南海海域-珠江口
浙江省，福建省，江西省，湖北省，湖南省，广东省，广西壮族自治区，海南省，贵州省，云南省，香港和澳门特别行政区，台湾省
Beijing＿1954＿To＿WGS＿1984＿4塔里木盆地
青海省，新疆维吾尔自治区，西藏自治区
Beijing＿1954＿To＿WGS＿1984＿5 15935北部湾
Beijing＿1954＿To＿WGS＿1984＿6 15936鄂尔多斯盆地
2)自定义三参数或七参数转换
如果知道转换的数据区域，可以使用ArcGIS中已经定义好的转换方法，直接进行转换输出。否则，需要自定义七参数或三参数实现投影转换。一般而言比较严密的是用七参数法，即3个平移因子(X平移，Y平移，Z平移)，3个旋转因子(X旋转，Y旋转，Z旋转)，一个比例因子(也叫尺度变化K)。
在ArcToolbox中选择“创建自定义地理(坐标)变换”工具，在弹出的窗口中，输入一个转换的名字。在定义地理转换方法下面，在“方法”中选择合适的转换方法如“Coordinate Frame”，然后输入七参数，即平移参数(单位为米)、旋转角度(单位为秒)和比例因子(采用百万分率)。这些参数可以通过国内的测绘部门获取，另外，也可以通过计算已知点来获得。在工作区内找3个以上的已知点，利用已知点的BJ54坐标和所测WGS－1984坐标，通过一定的数学模型，求解七参数。若多选几个已知点，通过平差的方法可以获得较好的精度。
如图3-28所示，其中，在“自定义地理(坐标)变换”中有很多方法，单击后如图3-29所示，其中七参数变换方法，一般采用Coordinate Frame方法。
图3-28 创建新的地图投影
图3-29 自定义地理(坐标)变换方法
Position Vector也是七参数转换模型，与Coordinate Frame的区别在于:
(1)坐标框架旋转变换(coordinate frame)，美国和澳大利亚的定义，逆时针旋转为正；
(2)位置矢量变换(position vector)，欧洲的定义，逆时针旋转为负。
打开工具箱下的“投影转换”→“要素”→“投影”，在弹出的窗口中输入要转换的数据以及“输出坐标系”，然后输入第一步自定义的地理坐标系，开始投影变换，如图3-30所示，点击“确定”，完成坐标转换。
图3-30 投影变换
