坐标系（Coordinate System，ArcGIS栅格数据的属性域中也将其称为“空间参考（Spatial Reference）”）的概念为：在参照系中，为确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做“坐标”。在某一问题中规定坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。换言之，坐标系是我们用一个或多个“坐标值”来表达和确定空间位置的。没有坐标系，坐标值就无从谈起，也就无法描述空间位置。 在常见的GIS软件（例如ArcGIS）中，我们遇到的坐标系一般有两种：1）地理坐标系（Geographic Coordinate System）；2）投影坐标系（Projected Coordinate System）。地理坐标：就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。地理坐标系进行地图投影后就变成了投影坐标系。地图投影（Map Projection）是按照一定的数学法则将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，使地面点位的地理坐标（φ，λ）与地图上相应的点位的平面直角坐标（x，y）或平面极坐标（δ，ρ）间，建立起一一对应的函数关系，能够实现由地球椭球面向地图平面的科学转变。简单来说就是将三维坐标系的经纬度经过复杂的数学法则转换成可以在平面显示的二维坐标对。1、地理坐标系与投影坐标系的联系坐标系是数据或地图的属性，而投影是坐标系的属性。一个数据或一张地图一定有坐标系，而一个坐标系可以有投影也可以没投影。只有投影坐标系才有投影，地理坐标系是没有投影的。因此，一个数据或一张地图亦是可以有投影也可以没投影的。当然，非要较真，把具有地理坐标系的数据显示在平面地图上肯定也有一个投影的过程。地理坐标系经过投影后变成投影坐标系，投影坐标系因此由地理坐标系和投影组成，投影坐标系必然包括有一个地理坐标系。概括来说：投影坐标系（单位为米）=地理坐标系（单位为度）+投影，数据或者地图必须要有地理坐标系，投影可有可无，每个投影坐标系都对应一个地理坐标系，地理坐标系经过投影后称为投影坐标系。如果数据要转换投影的话，首先要考虑将数据转换成相同的地理坐标系，这其中涉及到一种地理(坐标)变换，除了常见的坐标转换，我们还可以通过“创建自定义地理(坐标)变换”工具通过参数转换，我们口中说的“三参法”和“七参法”就是这里的（参数一般涉密，请谨慎获取和使用）。

 为什么要进行投影﹖地理坐标为球面坐标，单位为度，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算（例如如何在地理坐标系表示的地 图中计算一块土地的面积？或者说如何用经纬度表达一块土地的面积？这是不能表示的，因为一度经度在不同的纬度表示的弧长是不一样的，在赤道附近弧长最长，在两极附近弧长最短）。投影显示效果符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析。再仔细看相同地区投影前后形状有所变化，当发生面积、角度、长度等的变化，称为形变。为什么会发生图的形变，那是因为地图投影解决由球面向平面的转换，并不能保持平面与球面之间长度（距离）、角度（形状）、面积等方面完全不变（地球是一个球面，而地图必须是一个平面展示的，因此将地球表面展开成地图平面必然会产生裂隙或褶皱（拉伸处理），必须采用一定的数学方法将曲面展成平面，而且使其变形较小）。至今还没有一种完美的地图投影能做到完全没有形变和误差，所以投影方法就和那句话说的一样：没有最好的，只有最适合的。下面以一个具体示例来初识ArcGIS中的坐标系。“WGS_1984_UTM_Zone_50N” 是一个“投影坐标系（Projected Coordinate System）”。“WKID”是该坐标系的编号，“ESPG”是“European Petroleum Survey Group”的缩写，表示其由“欧洲石油调查组织”发布。可知，“WGS_1984_UTM_Zone_50N”这个投影坐标系由两部分组成：名为“Transverse_Mercator”的“投影（Projection）”和名为“GCS_WGS_1984”的“地理坐标系（GeographicCoordinate System）”。

WGS_1984_UTM_Zone_50NWKID:32650 Authority: EPSGProjection:Transverse_MercatorFalse_Easting:500000.0False_Northing:0.0Central_Meridian:117.0Scale_Factor:0.9996Latitude_Of_Origin:0.0LinearUnit: Meter (1.0)GeographicCoordinate System: GCS_WGS_1984AngularUnit: Degree (0.0174532925199433)PrimeMeridian: Greenwich (0.0)Datum: D_WGS_1984Spheroid:WGS_1984       Semimajor Axis: 6378137.0Semiminor Axis: 6356752.314245179Inverse Flattening:298.257223563地理坐标系由三个参数来定义：角度单位（Angular Unit）、本初子午线（Prime Meridian）和大地测量系统（Datum）。地理坐标系“GCS_WGS_1984”使用的角度单位为“度（Degree）”，0.0174532925199433这个数字等于“π/180”，使用的本初子午线为0.0度经线，即格林威治皇家天文台（Greenwich）所在位置的经线，使用的大地测量系统则为“D_WGS_1984”。地理坐标系的最重要的参数是“大地测量系统（Datum）”，而大地测量系统的最重要的参数是“椭球（Spheroid）”。椭球相同，大地测量系统不一定相同，因为原点（origin）和方位（orientation）可以不同。想象一下，同一个椭球，首先可以固定在三维空间中的任意一个点，并且在固定于某点后还能以三个自由度任意地旋转其方位（朝向）。当然，具体国家或地区在选择大地测量系统时，总是选择与这一国家或地区的地面最吻合的大地测量系统，而不是拍脑袋随便选的。我们拿到的境内的许多数据使用的都是“D_Xian_1980”大地测量系统，因为“D_Xian_1980”是我们依据我国疆域的地面自己定义出来的，因而较“D_WGS_1984”与我国疆域的地面更吻合。“D_WGS_1984”大地测量系统使用的椭球为“WGS_1984”，而“WGS_1984”椭球的“长半轴（Semimajor Axis）”和“短半轴（Semiminor Axis）”分别为6378137.0和6356752.314245179，其“反扁率（Inverse Flattening）”为298.257223563，等于Semimajor Axis/( Semimajor Axis – Semiminor Axis)。投影的参数对不同的投影方法有一定差别，在此也不详述各投影的具体参数。投影坐标系“WGS_1984_UTM_Zone_50N”使用的“投影（Projection）”名为“横轴墨卡托（Transverse_Mercator）”，然而这个名称并不能完全准确概括其投影。事实上，投影坐标系“WGS_1984_UTM_Zone_50N”这个名称中的“WGS_1984”指出了其地理坐标系为“GCS_WGS_1984”，而“UTM_Zone_50N”则指出了其投影。“UTM_Zone_50N”这个名称指出，其投影方法是“通用横轴墨卡托（Universal Transverse Mercator，UTM）”，其投影带为北半球第50带，这个“Zone_50N”的“中央经线（Central Meridian）”正是117.0度，在“Transverse_Mercator”的参数中得到了体现。举一反三，“Xian_1980_GK_CM_117E”这个坐标系使用的地理坐标系为“GCS_Xian_1980”，而投影名称“GK_CM_117E”指出其使用以东经117度为中央经线的“高斯-克吕格（Gauss-Kruger，GK）”投影。投影的另一个重要参数是“东偏（False Easting）”。有些投影会在X坐标值前加上投影带号，比如：“Xian_1980_GK_Zone_20”的“false_easting”参数为20500000.0，其中20为投影带号，而“Xian_1980_GK_CM_117E”的“false_easting”参数为500000.0，尽管它们的中央经线都为东经117度（各投影的具体参数和相关算法能够系统学习地图学是最好的，如果想了解的话可以参照https://www.jianshu.com/p/6f3f00546f20）。3度带和6度带国际上通用最常见的地理坐标系是WGS84，但由于地区差异，我国有自己的地理坐标系，如CGCS2000、北京54、西安80等，虽然投影类型五花八门，但是我国基本比例尺地形图除1:100万采用兰勃特投影（Lambert）外，其他诸如1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺的地形图均采用高斯-克吕格投影，为减少投影变形，高斯-克吕格投影分为3度或6度带投影。地理坐标系根据需求可以选择，投影带如何选择关乎着数据的精度问题。不同投影带靠近中央经线的地区形变最小（中央子午线长度变形比为1），形变向中央经线两边随着距离的增大而越大。在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大;在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且增大速度较快。UTM投影带计算公式如下：北半球地区，选择最后字母为“N”的带，南半球“S”带号=（经度整数位/6）的整数部分+31

解决完国际通用之后解决国内特有：①CGCS2000_3_Degree_GK_CM_105E②CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_35③CGCS2000_GK_CM_105E④CGCS2000_GK_Zone_18①3°分带下的35带投影（横坐标没有带号）②3°分带下的35带投影（横坐标有带号）③6°分带下的18带投影（横坐标没有带号）④6°分带下的18带投影（横坐标有带号）一般，在我国标准地形图上，X坐标的前两位代表所在分度带带号，其余的表示X坐标，规定如此。3度带带号=（经度+1.5°）/3取整6度带带号=（经度+6°）/6取整

2、常用操作2.1坐标系选择、新建与编辑坐标系的其他操作都会涉及到选择、新建与编辑等，这些操作可在打开的数据或地图等的“Properties”窗口中的“坐标系”（Coordinate System）或“XY Coordinate System”标签中进行（图2）。注意无论我们是在内容列表中的数据框属性还是图层属性对话框中更改都只是修改显示的坐标系，不会修改源数据的坐标系，要想修改源数据的坐标系可以在目录列表右键数据属性，在shapefile属性对话框中修改数据的XY坐标系（或者在ArcCatalog中右键数据属性进行修改，ArcMap只是将这一功能集成在了目录列表），或者使用其他投影转换工具转换投影。用户可以从“Favorites”、“Geographic Coordinate System”、“ProjectedCoordinate System”和“Layers”等文件夹中选择坐标系，或使用“Import”导入其他数据的坐标系。“Layers”文件夹只有当ArcMap或ArcScene中的Layers加载有数据（Layer）时才会显示出来，而在ArcCatalog中操作则不会出现。另外，使用“Clear”可以清除数据或地图的坐标系。用户也可以根据需要新建坐标系，在新建投影坐标系的操作窗口中，用户需要设置投影坐标系的名称（Name）、投影（Projection）、单位（Linear Unit）和地理坐标系（Geographic CoordinateSystem）等参数。ArcMap中还牵涉到一个动态投影的问题，这边一并讲一下。动态投影：数据的坐标系和ArcMap中的数据框（Data Frame）的坐标系不一致，数据就临时显示变换到数据框的坐标系。ArcMap的数据框的坐标系统默认为第一个加载到当前数据框数据的坐标系统一致，后加入的数据，如果和当前数据框坐标系统不同，则ArcMap会自动做动态投影变换，即把后加入的数据投影变换到当前坐标系统下显示，但此时数据文件所存储的实际数据坐标值并没有改变，只是显示形态上的变化，因此叫动态投影。表现这一点最明显的例子就是在数据导出时，用户可以选择是按数据源的坐标系统导出，还是按照当前数据框的坐标系统导出数据，数据的投影信息与数据框的投影信息有两个，不完全一致。总之：数据有坐标系，数据框也有坐标系，新建一个文档后，数据框的默认的坐标系和第一个加载数据的坐标系一致，以后再加数据，数据框坐标系保持不变，除非你专门修改数据框的坐标系。当数据的坐标系和数据框坐标不一致，数据会动态投影到数据框上。

2.2坐标系定义坐标系定义是指定义数据的属性坐标系。也即将与数据的真实坐标系相同的坐标系赋予给数据的属性。坐标系定义可以通过两种方式来实现：一是在Catalog里面访问该数据的属性对话框进行修改（定义）；二是使用ArcToolbox -> Projections and Transformations -> DefineProject工具（图3）。如果该数据已有属性坐标系，数据输入处会出现警告符号，警告用户已有属性坐标系将被覆盖（可以忽略此警告）。如果数据在ArcMap或ArcScene中打开（被锁定）后，那么就不能在Catalog中改变数据的坐标系了，但是仍然可以利用ArcToolbox中的Define Project工具来定义数据的坐标系，除非这一数据同时也在另外的ArcMap、ArcScene或ArcCatalog中被打开使用，这种被锁定或者占用的错误提示框在专业软件或者是其他软件中非常常见（例如我们要从电脑中删除某样东西时提示此文件已被某某占用），同样的错误也常出现在我们在对表的编辑中，同时在excel和ArcMap打开了表，会显示异常错误。

2.3坐标系转换坐标系转换是指转换数据的真实坐标系。坐标系转换的前提是数据的属性坐标系与数据的真实坐标系吻合。矢量数据的坐标系转换通过ArcToolbox -> Projections and Transformations -> Project工具来实现（图4），栅格数据的坐标系转换通过ArcToolbox -> Projectionsand Transformations -> Raster -> Project Raster工具来实现。（注：不同ArcGIS版本工具在ArcToolbox中的位置可能略有不同，此处为ArcGIS 10.8中的路径）。

在选择好输入数据，并定义好输出数据及其坐标系后，用户有可能被要求定义“Geographic Transformation”。这个“Geographic Transformation”被用于两个不同地理坐标系（大地测量系统）之间的转换。只有当输入坐标系和输出坐标系拥有不同的大地测量系统时，这个输入才被要求。在某些情况下，系统会从已有的“Geographic Transformation”中根据输入和输出坐标系自动选择出合理的“Geographic Transformation”，而某些情况下则需要用户从已有的“Geographic Transformation”中进行选择。坐标系转换理论上可以在任意两个覆盖了数据范围的坐标系之间进行。坐标系转换可以在地理坐标系与投影坐标系之间，可以在地理坐标系与地理坐标系之间，也可以在投影坐标系与投影坐标系之间。坐标系转换包括了两种过程：1）大地测量系统（地理坐标系）转换；2）投影（或反投影）。例如，将地理坐标系“GCS_WGS_1984”转换为投影坐标系“Xian_1980_GK_CM_117E”包括了两个过程：分别是一个将大地测量系统“D_WGS_1984”转换为大地测量系统“D_Xian_1980”的过程和一个将地理坐标系“GCS_Xian_1980”投影为投影坐标系“Xian_1980_GK_CM_117E”的过程。再例如，将投影坐标系“WGS_1984_Web_Mercator”转换为投影坐标系“WGS_1984_UTM_Zone_50N”包括了三个过程：分别是一个将投影坐标系“WGS_1984_Web_Mercator”转为地理坐标系“GCS_WGS_1984_Major_Auxiliary_Sphere”的过程（反投影），一个将大地测量系统“D_WGS_1984_Major_Auxiliary_Sphere”转换为大地测量系统“GCS_WGS_1984”的过程和一个将地理坐标系“GCS_WGS_1984”投影为投影坐标系“WGS_1984_UTM_Zone_50N”的过程。栅格数据的坐标系转换与矢量数据的坐标系转换的一个重要不同是：栅格数据的坐标系转换需要设置栅格分辨率。如果是投影坐标系之间或地理坐标系之间的转换，系统一般会默认分辨率数值不变，如果是地理坐标系与投影坐标系之间的转换，系统会自动估计出一个合理的分辨率数值。2.4坐标系猜测坐标系猜测是指猜测数据的真实坐标系，并且把数据的属性坐标系设置为真实坐标系。这在不知道数据的坐标系或数据的属性坐标系是错误的时候是需要的。比如，给你若干点的坐标值，但是不告诉你这些坐标值是在什么坐标系下的坐标值。在这种情况下，最好的方式是向数据的提供方询问数据的真实坐标系是什么。如果不得不猜测数据的真实坐标系，其基本原理是根据数据的坐标值特征来猜测。经验将会很重要。如果数据的坐标值看起来像是经纬度数值，那么认为其真实坐标系为地理坐标系“GCS_WGS_1984”将不会带来很大误差。如果数据的坐标值是地面长度（通常数值很大），那么可以基本认为其真实坐标系为投影坐标系。如果知道该数据大概的空间范围，可以找出该空间范围内的坐标系正确的任一“参考数据”，将其与属性坐标系未知的“目标数据”加载于同一地图中，并将地图坐标系设置为你怀疑的投影坐标系。当目标数据与参考数据范围吻合时，可以猜测此怀疑的投影坐标系即为目标数据的真实坐标系，并可辅以其他手段进行验证。怀疑的投影坐标系可以有很多个，选择哪些投影坐标系作为怀疑对象，需要基于经验根据数据的坐标值特征进行判断。比如，加投影带号与不加投影带号的投影坐标系中的数据X坐标值的大小在很多时候是有明显差异的。在数据分析之前，进行以下有关坐标系的准备工作是一个良好的习惯：保证所有数据的坐标系都是正确的，也即使所有数据的属性坐标系都与其真实坐标系吻合，统一所有数据的坐标系，利用坐标系转换实现。并且，这种统一的坐标系一般宜为投影坐标系，因为只有在投影坐标系下才能正确地进行距离、长度、面积、坡度等度量的计算。当然，有时我们做大尺度的工作，比如进行全球尺度的显示或分析时，一般就用地理坐标系，不用投影坐标系。 作者：小爽爱吃肉肉 https://www.bilibili.com/read/cv16776101 出处：bilibili