ArcGIS空间参考概述

摘要：在地理数据库中，坐标系和其他相关空间属性被定义为各数据集的空间参考的一部分。空间参考是用于存储各要素类和栅格数据集，以及其他坐标属性（例如，x,y 坐标的坐标分辨率及可选的 z 坐标和测量 (m) 坐标）的坐标系。如果需要，可使用表示表面高程的 z 坐标为数据集定义一个垂直坐标系。

任何特定区域的地理数据都存储在独立的图层中。例如，道路存储在一个图层中，宗地存储在另一个图层中，而建筑物则存储在第三个图层中。要启用各图层中的数据以整合显示和查询的时间，各图层必须以通用方式参考地球表面上的位置。坐标系提供了此框架。此外，坐标系还提供了将以不同方式引用的不同区域内的数据所需的框架。地理数据库中的每个图层都拥有一个坐标系，用于定义如何对图层位置进行地理配准。

在地理数据库中，坐标系和其他相关空间属性被定义为各数据集的空间参考的一部分。空间参考是用于存储各要素类和栅格数据集，以及其他坐标属性（例如，x,y 坐标的坐标分辨率及可选的 z 坐标和测量 (m) 坐标）的坐标系。如果需要，可使用表示表面高程的 z 坐标为数据集定义一个垂直坐标系。

空间参考描述要素实际所处的位置。当创建地理数据库要素数据集或独立要素类时，需要定义空间参考。空间参考包括一个 x、y、z 值坐标系以及 x、y、z 和 m 值的容差值和分辨率值。

坐标系

X,y 坐标通过地理坐标系或投影坐标系进行地理配准。地理坐标系 (GCS) 由基准面、角度测量单位（通常是度）和本初子午线定义。投影坐标系 (PCS) 由线性测量单位（通常是米或英尺）、地图投影、地图投影所使用的特定参数和地理坐标系组成。

投影坐标系或地理坐标系可以具有垂直坐标系这一可选属性。垂直坐标系 (VCS) 用于地理配准 z 值，最常用于表示高程。垂直坐标系包含大地基准或高程基准、测量的线性单位、轴方向和垂直位移。

M（测量）值不具有坐标系。

对于包含未知坐标系 (UCS) 的空间参考，只能指定容差。不能地理配准与 UCS 关联的要素。如果 x,y 坐标系是未知坐标系，则不能定义垂直坐标系。如有可能，尽量不要使用未知坐标系。因为如果有效的使用区域和测量单位都未知，数据的分辨率和容差值可能不适用。

分辨率

分辨率表示要素类记录地理要素的位置和形状时所使用的详细程度。分辨率是分隔要素坐标中唯一 x 值和唯一 y 值的最小距离，使用地图单位。例如，如果空间参考具有 0.01 的 x,y 分辨率，则 x 坐标 1.22 和 1.23 可以被存储为两个独立的坐标值，但 x 坐标 1.222 和 1.223 都可以被存储为 1.22。下图对此进行了说明。后面的一对 x 坐标值的最后一位数字将被截掉，这是因为值的变化小于 x,y 分辨率。这同样适用于 y 坐标。

软件工程师喜欢用带有非常精细的网格的笛卡尔格网来处理整数坐标。网格的间距由坐标分辨率定义。所有的要素坐标都根据所选的坐标系进行地理配准并捕捉到坐标格网。此格网称为坐标分辨率格网，由用于确定坐标值精度（例如，有效数字位数）的分辨率来定义。分辨率用于确定坐标分辨率格网的细度，该格网覆盖了要素类或要素数据集范围。所有坐标均捕捉到此格网，而分辨率定义了格网的各条线之间的距离。

分辨率值的单位与相关坐标系的单位相同。例如，如果空间参考所使用的投影坐标系的单位是米，则也会以米为单位来定义分辨率值。默认分辨率值是 0.0001 米 (1/10 mm)，或者为其等效值（以地图单位表示）。例如，如果要素类以美国国家平面英尺为单位进行存储，则默认精度为 0.0003281 英尺（0.003937 英寸）。如果坐标以经纬度表示，则默认分辨率为 0.000000001 度。

具有较小（较精细）的 x,y 分辨率的要素坐标可以具有更多的精度位数。但是，极小的 x,y 分辨率可能会影响性能，因为使用了过多的磁盘空间以及更多的 I/O。当增大 x,y 分辨率值（即图像变得更粗糙）时，与要素坐标关联的精度将降低，要素边界将进行平滑和简化处理或根本不显示。

在下图中，具有高 x,y 分辨率的格网无法存储具有同样精度的面要素。相反，具有低 x,y 分辨率的格网将用更高的精度存储面要素，从而可以更好地保留面要素的形状。

Esri 强烈建议在大多数情况下使用默认的 x,y 分辨率，因为实践证明这种分辨率性能非常好并且可以存储适用于大多数情况的坐标精度。

容差

空间参考也包含容差值。x、y、z 和 m 坐标都具有反映坐标数据精度的相关容差值。容差值为坐标之间的最小距离。如果一个坐标在另一个坐标的容差值范围内，则会将二者视为同一位置。当需要确定两个点是足够近（可以给定相同的坐标值）还是足够远（各自具有其自己的坐标值）时，会在关系运算和拓扑运算中使用此值。

例如，在下图的同一个要素类中有两个同等级的线要素。在拓扑验证过程中，如果一个折点 V2 位于另一个折点 V1 的 x,y 容差内（反之亦然），则这两个折点都会被移动到一个新位置（例如，坐标之间的加权平均距离）。

默认容差设定值为 0.001 米，或者为其等效值（以地图单位表示）。这是默认分辨率值的 10 倍，大多数情况下推荐使用此设置。可以设置一个自定义 x,y 容差值，但是该容差值不应接近数据采集分辨率，并且允许的最小 x,y 容差值是 x,y 分辨率的两倍。