座標系統是GIS資料重要的數學基礎，用於表示地理要素、影象和觀測結果的參照系統，座標系統的定義能夠保證地理資料在軟體中正確的顯示其位置、方向和距離，缺少座標系統的GIS資料是不完善的，因此在ArcGIS軟體中正確的定義座標系統以及進行投影轉換的操作非常重要。

1. ArcGIS中的座標系統

        ArcGIS中預定義了兩套座標系統，地理座標系（Geographic coordinate system）和投影座標系（Projectedcoordinate system）。

    1.1 地理座標系

            地理座標系 (GCS) 使用三維球面來定義地球上的位置。GCS中的重要引數包括角度測量單位、本初子午線和基準面（基於旋轉橢球體）。地理座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路。

        GCS中經度和緯度值以十進位制度為單位或以度、分和秒 (DMS) 為單位進行測量。緯度值相對於赤道進行測量，其範圍是 -90°（南極點）到 +90°（北極點）。經度值相對於本初子午線進行測量。其範圍是 -180°（向西行進時）到180°（向東行進時）。

        ArcGIS中，中國常用的座標系統為GCS_Beijing_1954（Krasovsky_1940）， GCS_Xian_1980（IAG_75），CS_WGS_1984（WGS_1984），GCS_CN_2000（CN_2000）。

    1.2 投影座標系

    將球面座標轉化為平面座標的過程稱為投影。投影座標系的實質是平面座標系統，地圖單位通常為米。投影座標系在二維平面中進行定義。與地理座標系不同，在二維空間範圍內，投影座標系的長度、角度和麵積恆定。投影座標系始終基於地理座標系，即：

    “投影座標系=地理座標系+投影演算法函式”。

    我們國家的投影座標系主要採用高斯-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採用經差6度分帶，1:1萬比例尺的地形圖採用經差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

註釋：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中定義座標系

    ArcGIS中所有地理資料集均需要用於顯示、測量和轉換地理資料的座標系，該座標系在 ArcGIS 中使用。如果某一資料集的座標系未知或不正確，可以使用定義座標系統的工具來指定正確的座標系，使用此工具前，必須已獲知該資料集的正確座標系。

    該工具為包含未定義或未知座標系的要素類或資料集定義座標系，位於ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations—Define Projections

 Input Dataset：要定義投影的資料集或要素類；

 CoordinateSystem：為資料集定義的座標系統；

3．基於ArcGIS的投影轉換

    在資料的操作中，我們經常需要將不同座標系統的資料轉換到統一座標系下，方便對資料進行處理與分析，軟體中座標系轉換常用以下兩種方式：

3.1 直接採用已定義引數實現投影轉換

    ArcGIS軟體中已經定義了座標轉換引數時，可直接呼叫座標系轉換工具，直接選擇轉換引數即可。工具位於ArcToolbox—Data management tools—Projections andtransfomations——Feature—Project（柵格資料投影轉換工具 Raster—Project raster），在工具介面中輸入以下引數：

    Inputdataset：要投影的要素類、要素圖層或要素資料集。

    OutputDataset：已在輸出座標系引數中指定座標系的新要素資料集或要素類。

    out_coor_system：已知要素類將轉換到的新座標系。

    GeographicTransformation:列表中為轉換引數，以GCS_Beijing_1954轉為GCS_WGS_1984為例，各轉換引數含義如下：

GCS_Beijing_1954和GCS_WGS_1984均為地理座標，Beijing 1954 (Xian 1980) 3 Degree GK CM 117E這樣的座標是否需要先轉換為地理座標再轉GCS_WGS_1984？

        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 自定義三引數或七引數轉換

    當ArcGIS軟體中不能自動實現投影間直接轉換時，需要自定義七引數或三引數實現投影轉換，以七引數為例，轉換方法如下：

   3.2.1 自定義七引數地理轉換

     在ArcToolbox中選擇Create CustomGeographic Transformation工具，　在彈出的視窗中，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，然後輸入七引數，即平移引數、旋轉角度和比例因子，如圖所示：

3.2.2 投影轉換

    開啟工具箱下的Projections and Transformations>Feature>Project，在彈出的視窗中輸入要轉換的資料以及Output Coordinate System，然後輸入第一步自定義的地理座標系如wgs84ToBJ54，開始投影變換，如圖所示完成投影轉換：