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Python 批量坐标转换:上百个文件,一次跑完

  • 2026-10-11 06:57:52
Python 批量坐标转换:上百个文件,一次跑完

为什么要干这件事

甲方来一句"成果统一交 CGCS2000 3 度带",你打开文件夹一看:87 个 Excel、40 多个 shp,还有几个同事从 CAD 导出来的。手动一个个另存为,一天就交代进去了,而且第 60 个的时候你一定会点错一次带号——这种错还查不出来,因为图形看着都在。

这篇给你一段能直接跑的脚本,把整个文件夹一次转完,顺手统一小数位和字段编码。

适用

  • 会一点 Python(能改变量、会运行 .py 就够了),不会也能照抄
  • 手上有成堆的 xlsx / csv / shp 要换坐标系
  • 目标坐标系明确(问不清楚就别开始转,见下文「常见坑」第 4 条)

准备

pip install pyproj pandas openpyxl geopandas

只转 Excel 表格的话,geopandas 可以不装——它体积大,装起来慢。脚本里做了懒加载,遇到 shp 才会导入。

本文所有代码都在 Python 3.13 + pyproj 3.7 + geopandas 1.1 上实测跑通,输出结果就是文中贴的数字。


步骤

1. 先搞清楚「从哪来、到哪去」

这是整件事最容易出错、也最省时间的一步。别信文件名,别信同事口述,用代码把坐标系的官方名字打出来看:

from pyproj import CRSprint(CRS.from_epsg(4490).name)print(CRS.from_epsg(4547).name)print(CRS.from_epsg(4526).name)

输出:

China Geodetic Coordinate System 2000CGCS2000 / 3-degree Gauss-Kruger CM 114ECGCS2000 / 3-degree Gauss-Kruger zone 38

看清楚了——4547 和 4526 是同一个投影,区别只在 Y 值带不带带号前缀。选错了,坐标会差 3800 万米。

国内常用的几个记住就够用:

用途
EPSG
说明
CGCS2000 经纬度
4490
国家大地坐标系,度为单位
WGS84 经纬度
4326
GPS 原始输出、大部分互联网地图
CGCS2000 3 度带(不带带号)
4534 + (中央经线−75)÷3
Y 从 500000 起
CGCS2000 3 度带(带带号)
4513 + (带号−25)
Y 从 带号×1000000+500000 起
CGCS2000 6 度带(带带号)
4491 + (带号−13)
带号 = (中央经线+3)÷6
西安 80 3 度带
带号版 2349 起 / CM 版 2370 起
老成果常见
北京 54 3 度带
带号版 2401 起 / CM 版 2422 起
更老的成果

记不住也没关系,对话里那个 EPSG 速查器选一选就出码,选完直接把那行 Transformer.from_crs(...) 复制走。

2. 建转换器:一次定义,全程复用

from pyproj import Transformertf = Transformer.from_crs(”EPSG:4490”, ”EPSG:4547”, always_xy=True)x, y = tf.transform(114.5, 30.5)print(round(x, 3), round(y, 3))# 547999.761 3375648.033

两个细节:

  • always_xy=True
     一定要写。 不写的话 pyproj 按 EPSG 官方轴序收参数,4490 的官方轴序是「纬度在前」,你传 (114.5, 30.5) 它当成纬度 114.5——直接算飞。
  • Transformer 建在循环外面。 它初始化时要查参数表,放循环里每个文件建一次,几百个文件能慢出感觉来。

3. 让脚本自己去翻文件夹

from pathlib import PathIN  = Path(r”D:\成果\原始”)OUT = Path(r”D:\成果\转换后”)OUT.mkdir(parents=True, exist_ok=True)for f in IN.rglob(”*.xlsx”):    print(f.relative_to(IN))

glob 只翻当前一层,rglob 连子文件夹一起翻。路径前面的 r 别丢,否则 \成果 里的 \成 会被当转义字符。

输出目录一定跟输入目录分开。原地覆盖翻车了没有后悔药。

4. 表格走 Transformer,矢量走 to_crs

表格(整列一次性传,比逐行 apply 快一两个量级):

x, y = tf.transform(df[”经度”].values, df[”纬度”].values)df[”X”] = pd.Series(x).round(3)df[”Y”] = pd.Series(y).round(3)

矢量(geopandas 会顺手把 .prj 写对):

import geopandas as gpdgpd.read_file(f).to_crs(”EPSG:4547”).to_file(out, encoding=”utf-8”)

实测一条:(114.5, 30.5) → (547999.761, 3375648.033)。

5. 抽点核验,再交付

chk = gpd.read_file(out)print(chk.crs.name)print(chk.head(3).geometry.tolist())

挑首、中、尾三个点,跟已知控制点或者天地图比一比:

  • 差 几十厘米 → 多半是大地基准选错了(西安 80 当成了 CGCS2000)
  • 差 几百米到几公里 → 中央经线选错了带
  • 差 几千公里 → 带号前缀问题,或者经纬度传反了

6. 完整脚本

存成 convert.py,改 CONFIG 里的六行,然后 python convert.py。xlsx / xls / csv / shp / gpkg / geojson 都吃。

# -*- coding: utf-8 -*-”””批量坐标转换:xlsx / csv / shp 一把梭。改完 CONFIG 直接 python convert.py”””from pathlib import Pathimport pandas as pdfrom pyproj import CRS, TransformerCONFIG = {    ”in_dir”:    r”D:\成果\原始”,    ”out_dir”:   r”D:\成果\转换后”,    ”src”:       ”EPSG:4490”,# 源坐标系    ”dst”:       ”EPSG:4547”,# 目标坐标系    ”lon_col”:   ”经度”,# 表格里的经度列名    ”lat_col”:   ”纬度”,# 表格里的纬度列名    ”recursive”: True,# 是否连子文件夹一起翻    ”digits”:    3,# 输出保留小数位}TABLE_EXT = {”.xlsx”, ”.xls”, ”.csv”}VECTOR_EXT = {”.shp”, ”.gpkg”, ”.geojson”, ”.json”}def log(tag, msg):    print(f”[{tag}] {msg}”)def convert_table(f, out_dir, tf, cfg):    df = pd.read_csv(f, encoding=”utf-8-sig”) if f.suffix.lower() == ”.csv” else pd.read_excel(f)    lon, lat = cfg[”lon_col”], cfg[”lat_col”]    if lon not in df.columns or lat not in df.columns:        log(”跳过”, f”{f.name} 找不到 {lon} / {lat} 列,实际列:{list(df.columns)}”)        return    bad = df[[lon, lat]].isna().any(axis=1).sum()    if bad:        log(”警告”, f”{f.name} 有 {bad} 行坐标为空,将输出为空值”)    x, y = tf.transform(df[lon].values, df[lat].values)    df[”X”] = pd.Series(x).round(cfg[”digits”])    df[”Y”] = pd.Series(y).round(cfg[”digits”])    out = out_dir / f”{f.stem}_{cfg['dst'].split(':')[-1]}{f.suffix}”    if f.suffix.lower() == ”.csv”:        df.to_csv(out, index=False, encoding=”utf-8-sig”)    else:        df.to_excel(out, index=False)    log(”完成”, f”{f.name} -> {out.name}  {len(df)} 行”)def convert_vector(f, out_dir, cfg):    import geopandas as gpd    gdf = gpd.read_file(f)    if gdf.crs is None:        log(”补 CRS”, f”{f.name} 缺 .prj,按 {cfg['src']} 处理”)        gdf = gdf.set_crs(cfg[”src”])    out = out_dir / f”{f.stem}_{cfg['dst'].split(':')[-1]}{f.suffix}”    gdf.to_crs(cfg[”dst”]).to_file(out, encoding=”utf-8”)    log(”完成”, f”{f.name}  {gdf.crs.to_string()} -> {cfg['dst']}  {len(gdf)} 个要素”)def main(cfg=CONFIG):    in_dir, out_dir = Path(cfg[”in_dir”]), Path(cfg[”out_dir”])    out_dir.mkdir(parents=True, exist_ok=True)    log(”源”, CRS.from_user_input(cfg[”src”]).name)    log(”目标”, CRS.from_user_input(cfg[”dst”]).name)    tf = Transformer.from_crs(cfg[”src”], cfg[”dst”], always_xy=True)    files = (in_dir.rglob(”*”) if cfg[”recursive”] else in_dir.glob(”*”))    n = 0    for f in sorted(files):        ext = f.suffix.lower()        if not f.is_file() or ext not in TABLE_EXT | VECTOR_EXT:            continue        try:            if ext in TABLE_EXT:                convert_table(f, out_dir, tf, cfg)            else:                convert_vector(f, out_dir, cfg)            n += 1        except Exception as e:            log(”失败”, f”{f.name}: {e}”)    log(”汇总”, f”共处理 {n} 个文件,输出在 {out_dir}”)if __name__ == ”__main__”:    main()

实际跑起来长这样(真实输出):

[源] China Geodetic Coordinate System 2000[目标] CGCS2000 / 3-degree Gauss-Kruger CM 114E[完成] A区隐患点.xlsx -> A区隐患点_4547.xlsx  3 行[完成] B区隐患点.xlsx -> B区隐患点_4547.xlsx  3 行[完成] C区.csv -> C区_4547.csv  3 行[跳过] 列名不对.xlsx 找不到 经度 / 纬度 列,实际列:['点号', '名称', 'X坐标', '纬度'][完成] 地块A.shp  EPSG:4490 -> EPSG:4547  2 个要素[完成] 地块B.shp  EPSG:4490 -> EPSG:4547  2 个要素[汇总] 共处理 6 个文件,输出在 D:\成果\转换后

注意那条「跳过」——列名不匹配的文件不会静默出错,而是明确告诉你实际列名是什么。批量作业里,能报错比能跑完更重要。



常见坑

1.always_xy不写,坐标直接飞。pyproj 遵守 EPSG 官方轴序,4490 和 4326 的官方轴序都是「纬度在前」。不加 always_xy=True,你传 (经度, 纬度) 它按 (纬度, 经度) 读。这个坑每个人都要踩一次,早点知道能省一晚上。

2. 带号前缀:38500000 和 500000。EPSG:4526(zone 38)的 Y 值是 38547999.761,EPSG:4547(CM 114E)是 547999.761。同一个点,同一个投影,就差前面那个 38。甲方要哪种一定问清楚,不确定就看他给的样例数据 Y 值有几位数。

3. WGS84 转 CGCS2000,pyproj 会「原样返回」。实测 EPSG:4326 → EPSG:4490 传入 (114.5, 30.5),输出还是 (114.5, 30.5)。因为 EPSG 库里没给这两者定义变换参数,pyproj 按空变换处理。这不代表两者等价——它们参考框架和历元不同,实际存在厘米级差异。日常项目当同一套用问题不大,但高精度控制、变形监测这类场合,成果里必须写清楚到底是哪个,别糊弄过去。

4. 地方独立坐标系,没有参数就是转不了。"城建坐标""某某市独立坐标系"这类,本质是在国家坐标系上做了平移旋转缩放。没有官方给的四参数或七参数,谁也变不出来。网上搜来的参数绝对不能用——参数是分区域的,用错了偏移几米还没有任何报错。正规做法是向当地测绘主管部门申请。拿到参数后用 proj 的 pipeline 写:

Transformer.from_pipeline(    ”+proj=pipeline +step +proj=helmert +x=... +y=... +z=... ”    ”+rx=... +ry=... +rz=... +s=... +convention=coordinate_frame”)

5. shp 缺.prj,或者属性表中文乱码。.shp 其实是一组文件,.prj 存坐标系、.dbf 存属性、.cpg 存编码。只拷了 .shp 过来,geopandas 读出来 crs 是 None——脚本里已经做了兜底(按 src 处理并打印提示),但你得确认这个兜底假设是对的。中文乱码就在读写时显式指定 encoding="utf-8" 或 "gbk",跟源数据保持一致。

6. 高程不会跟着平面一起转。平面坐标转换动的是 X、Y。1985 国家高程基准是正常高,GNSS 直接测的是大地高,两者差一个高程异常,得靠似大地水准面模型改正——比如内蒙古今年 8 月刚通过验收的那套全域 ±5 厘米精度的 GNSS 似大地水准面模型,走的就是这条路。别指望 Transformer 帮你处理 Z。

7. Excel 里的坐标被存成了文本。表格里坐标列前面带个绿三角,或者显示成 1.145E+02,读进 pandas 就是字符串,transform 会报类型错误。转换前加一行:

df[lon] = pd.to_numeric(df[lon], errors=”coerce”)df[lat] = pd.to_numeric(df[lat], errors=”coerce”)

errors="coerce" 会把转不了的变成 NaN,配合脚本里那个空值统计,一眼就知道有多少行有问题。

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