坐標系統是GIS數據重要的數學基礎，用于表示地理要素、圖像和觀測結果的參照系統，坐標系統的定義能夠保證地理數據在軟件中正確的顯示其位置、方向和距離，缺少坐標系統的GIS數據是不完善的，因此在ArcGIS軟件中正確的定義坐標系統以及進行投影轉換的操作非常重要。
1. ArcGIS中的坐標系統
ArcGIS中預定義了兩套坐標系統，地理坐標系（Geographic coordinate system）和投影坐標系（Projectedcoordinate system）。
1．1 地理坐標系
地理坐標系 (GCS) 使用三維球面來定義地球上的位置。GCS中的重要參數包括角度測量單位、本初子午線和基準面（基于旋轉橢球體）。地理坐標系統中用經緯度來確定球面上的點位，經度和緯度是從地心到地球表面上某點的測量角。球面系統中的水平線是等緯度線或緯線，垂直線是等經度線或經線。這些線包絡著地球，構成了一個稱為經緯網的格網化網絡。
GCS中經度和緯度值以十進制度為單位或以度、分和秒 (DMS) 為單位進行測量。緯度值相對于赤道進行測量，其范圍是-90°（南極點）到 +90°（北極點）。經度值相對于本初子午線進行測量。其范圍是 -180°（向西行進時）到 180°（向東行進時）。
ArcGIS中，中國常用的坐標系統為GCS_Beijing_1954（Krasovsky_1940）,GCS_Xian_1980（IAG_75）,GCS_WGS_1984（WGS_1984）,GCS_CN_2000（CN_2000）。
1.2 投影坐標系
將球面坐標轉化為平面坐標的過程稱為投影。投影坐標系的實質是平面坐標系統，地圖單位通常為米。投影坐標系在二維平面中進行定義。與地理坐標系不同，在二維空間范圍內，投影坐標系的長度、角度和面積恒定。投影坐標系始終基于地理坐標系，即：
“投影坐標系=地理坐標系+投影算法函數“。
我們國家的投影坐標系主要采用高斯-克呂格投影，分為6度和3度分帶投影，1:2.5萬－1:50萬比例尺地形圖采用經差6度分帶，1:1萬比例尺的地形圖采用經差3度分帶。具體分帶法是：6度分帶從本初子午線（prime meridian）開始，按經差6度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分60個投影帶，中國跨13-23帶；3度投影帶是從東經1度30分經線（1.5°）開始，按經差3度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分120個投影帶，中國跨25-45帶。
在CoordinateSystems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式：
Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK CM 117E
北京54(西安1980) 3度帶無帶號
Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK Zone 25
北京54 (西安1980) 3度帶有帶號
Beijing 1954 (Xian 1980) GK Zone 13
北京54 (西安1980) 6度帶有帶號
Beijing 1954 GK Zone 13N
Xian 1980 GK CM 75E
北京54 (西安1980) 6度帶無帶號
注釋：GK 是高斯克呂格，CM 是CentralMeridian 中央子午線，Zone是分帶號，N是表示不顯示帶號。
2. ArcGIS中定義坐標系
ArcGIS中所有地理數據集均需要用于顯示、測量和轉換地理數據的坐標系，該坐標系在 ArcGIS 中使用。如果某一數據集的坐標系未知或不正確，可以使用定義坐標系統的工具來指定正確的坐標系，使用此工具前，必須已獲知該數據集的正確坐標系。
該工具為包含未定義或未知坐標系的要素類或數據集定義坐標系，位于ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations—Define Projections
Input Dataset：要定義投影的數據集或要素類
CoordinateSystem：為數據集定義的坐標系統
3．基于ArcGIS的投影轉換
在數據的操作中，我們經常需要將不同坐標系統的數據轉換到統一坐標系下，方便對數據進行處理與分析，軟件中坐標系轉換常用以下兩種方式：
3.1 直接采用已定義參數實現投影轉換
ArcGIS軟件中已經定義了坐標轉換參數時，可直接調用坐標系轉換工具，直接選擇轉換參數即可。工具位于ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations——Feature—Project（柵格數據投影轉換工具 Raster—Project raster），在工具界面中輸入以下參數：
Inputdataset：要投影的要素類、要素圖層或要素數據集
OutputDataset：已在輸出坐標系參數中指定坐標系的新要素數據集或要素類。
out_coor_system：已知要素類將轉換到的新坐標系
GeographicTransformation:列表中為轉換參數，以GCS_Beijing_1954轉為GCS_WGS_1984為例，各轉換參數含義如下：
Beijing_1954_To_WGS_1984_1 15918 鄂爾多斯盆地
Beijing_1954_To_WGS_1984_2 15919 黃海海域
Beijing_1954_To_WGS_1984_3 15920 南海海域-珠江口
Beijing_1954_To_WGS_1984_4 15921 塔里木盆地
Beijing_1954_To_WGS_1984_5 15935 北部灣
Beijing_1954_To_WGS_1984_6 15936鄂爾多斯盆地
3.2 自定義三參數或七參數轉換
當ArcGIS軟件中不能自動實現投影間直接轉換時，需要自定義七參數或三參數實現投影轉換，以七參數為例，轉換方法如下：
3.2.1 自定義七參數地理轉換
在ArcToolbox中選擇Create CustomGeographic Transformation工具， 在彈出的窗口中，輸入一個轉換的名字，如wgs84ToBJ54。在定義地理轉換方法下面，在Method中選擇合適的轉換方法如 COORDINATE_FRAME，然后輸入七參數，即平移參數、旋轉角度和比例因子，如圖所示：
3.2.2 投影轉換
打開工具箱下的Projections and Transformations>Feature>Project，在彈出的窗口中輸入要轉換的數據以及Output Coordinate System，然后輸入第一步自定義的地理坐標系如wgs84ToBJ54，開始投影變換，如圖所示完成投影轉換：
轉載來源：www.higis.cn/Tech/tech/tId/60/
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