QGIS如何转换各类型的坐标详细教程

最新推荐文章于 2025-04-22 21:02:47 发布

原创最新推荐文章于 2025-04-22 21:02:47 发布

· 2.3k 阅读

9 ·

版权

文章标签：

#QGIS #开源软件

一、QGIS坐标系基础概念

在QGIS中，坐标转换涉及两大核心概念：地理坐标系（Geographic Coordinate System, GCS）与投影坐标系（Projected Coordinate System, PCS）。地理坐标系以经纬度表示位置（如WGS84，EPSG:4326），而投影坐标系通过数学转换将地球曲面映射到平面（如UTM，EPSG:32650）。理解二者的差异是进行坐标转换的基础：

地理坐标系：基于椭球体模型，适用于大范围数据存储。
投影坐标系：基于平面直角坐标，适合局部区域的空间分析和制图。

QGIS默认使用WGS84（EPSG:4326），但支持超过7000种预定义坐标系。

二、QGIS项目坐标系统设置

新建项目时设置CRS
- 通过菜单栏“项目 > 属性 > CRS”，选择目标坐标系（如CGCS2000或UTM分区）。
- 勾选“自动设置CRS到添加的第一个图层”，确保后续图层自动匹配投影。
运行时调整CRS
- 若需临时切换显示投影，可在状态栏点击CRS图标，选择“即时投影”。此操作仅改变显示，不修改数据源。
多坐标系图层叠加
- QGIS支持“动态投影”：不同坐标系的图层叠加时，自动按项目CRS实时转换显示。例如，WGS84的卫星影像与CGCS2000的矢量数据可无缝叠加。

三、地理坐标与投影坐标互转

1. 单点转换

使用“测量工具” ：在地图窗口点击位置，状态栏显示当前CRS下的坐标。切换项目CRS后重新测量，可获取转换结果。
表达式转换：通过字段计算器，使用transform($geometry, '原CRS', '目标CRS')生成新几何字段。

2. 矢量图层批量转换

导出时重投影：右键图层 > 导出 > 另存为，在“目标CRS”中选择新坐标系（如从WGS84转UTM）。
处理工具箱工具：
- 矢量通用工具：使用“重投影图层”（Reproject Layer）工具，设置输入输出CRS。
- 高级转换：对于复杂椭球体变换（如WGS84到CGCS2000），需在“坐标操作”中选择七参数或格网校正。

3. 栅格数据转换

使用“栅格 > 投影 > 变形（Warp）”工具，指定输出CRS和重采样方法（如双线性插值）。
对于无坐标信息的扫描地图，需先通过“地理配准”工具添加控制点。

四、高程坐标系转换要点

高程转换需额外关注垂直基准差异（如EGM96与CGCS2000正常高）：

参数选择
- 使用权威机构发布的转换参数（如国家测绘局提供的格网文件）。
- 在QGIS中安装“垂直基准转换”插件，加载.vdatum文件。
精度验证
- 对比已知高程点：导入水准点数据，验证转换后高程残差。
- 使用“剖面工具”检查地形连续性，避免因参数错误导致的突变。

五、批量坐标转换实战

1. 文本文件批量处理

使用“处理工具箱 > 脚本 > 创建新脚本”，编写Python脚本调用GDAL的osgeo.ogr库。

示例代码片段：

from qgis.core import QgsVectorLayer
layer = QgsVectorLayer("path/to/input.shp", "input", "ogr")
params = {'INPUT': layer, 'TARGET_CRS': 'EPSG:32650', 'OUTPUT': 'path/to/output.shp'}
processing.run("native:reprojectlayer", params)

运行

2. 数据库层转换

对PostGIS数据库，执行SQL命令：

ALTER TABLE table_name 
ALTER COLUMN geom 
TYPE Geometry(Point, 4527) 
USING ST_Transform(geom, 4527);

3. 自动化工作流

利用“图形模型设计器”组合多个工具（如投影转换+属性计算+导出），保存为模型重复调用。

六、复杂投影案例解析

1. 跨带UTM转换

问题：数据跨越两个UTM带（如49N与50N）。
解决方案：
1. 使用“自定义CRS”定义组合投影（如EPSG:32649+32650）。
2. 通过“虚拟图层”将数据分割到各自带区，分别转换后合并。

2. 高斯-克吕格与Web Mercator互转

步骤：
- 高斯投影（如EPSG:2326）→ 地理坐标（WGS84）→ Web Mercator（EPSG:3857）。
- 注意东偏500km的处理：在字段计算器中修正X坐标值。

七、坐标转换验证方法

控制点验证
- 添加已知控制点图层，使用“点位移分析”工具计算残差。
- 设置容差阈值（如5米），标记超限点并修正。
图形比对
- 叠加转换前后的图层，启用“差异渲染”模式，突出显示偏移区域。
- 使用“对齐栅格”工具调整局部配准误差。
统计指标
- 运行“基本统计”工具，检查坐标值的范围与分布是否符合预期。
- 计算RMSE（均方根误差）：理想值应小于数据精度要求。

八、常用插件增强功能

GeoHey Toolbox
- 支持GCJ02/BD09与WGS84互转，解决国内地图偏移问题。
- 操作路径：插件 > GeoHey > 坐标转换，选择输入输出坐标系。
PROJ Integration
- 启用高级转换选项（如地心平移、格网变形），适用于高精度军工测绘。
- 配置路径：设置 > 选项 > CRS > 启用PROJ增强功能。
Verto
- 专业高程转换插件，支持EGM2008、NAVD88等垂直基准。
- 支持批量格网校正，适用于地形建模。

九、典型错误排查

坐标值异常
- 现象：转换后坐标超出合理范围（如纬度>90°）。
- 解决：检查原始数据CRS是否误选（如将投影坐标误设为地理坐标）。
图层错位
- 现象：转换后图层与底图偏移固定距离。
- 解决：确认是否启用“即时投影”，或存在七参数未应用。
性能瓶颈
- 现象：大批量转换时软件卡死。
- 优化：分块处理数据，启用多线程处理（处理工具箱 > 选项 > 设置线程数）。

十、自定义坐标系创建

参数定义
- 通过“设置 > 自定义CRS”添加，格式为PROJ字符串或WKT。
- 示例（自定义高斯投影）：
```
+proj=tmerc +lat_0=0 +lon_0=117 +k=1 +x_0=500000 +y_0=0 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs
```
参数验证
- 使用“测试CRS”功能，输入已知点验证转换准确性。
- 对比专业软件（如ArcGIS）的输出，确保参数正确性。

结语

QGIS的坐标转换功能覆盖从基础投影到高精度参数化校正的全场景需求。通过合理选择工具链（内置工具+插件+脚本），结合严格的质量控制流程（验证+统计），用户可高效完成复杂坐标转换任务。随着PROJ库的持续升级（如PROJ 9.x支持动态地心转换模型），QGIS在处理跨基准、跨时代坐标数据时将更具优势。