各種坐標(biāo)系含義

1、WGS 84 是常用的經(jīng)緯度的橢球面，也是一個(gè)公開(kāi)的基準(zhǔn)面。正轉(zhuǎn)換:經(jīng)緯度-高斯投影坐標(biāo)。大地基準(zhǔn)面用于高斯投影，或者高斯分帶投影，無(wú)論是54，80，還是wgs84，都有可能。在不同的基準(zhǔn)面下，同一個(gè)點(diǎn)的經(jīng)緯度不同，投影坐標(biāo)也不同。地理坐標(biāo)網(wǎng)（經(jīng)緯網(wǎng)）為了制作和使用地圖的方便，高斯克呂格投影的地圖上繪有兩種坐標(biāo)網(wǎng)：地理坐標(biāo)網(wǎng)和直角坐標(biāo)網(wǎng)。在我國(guó)1：1萬(wàn)1：10萬(wàn)地形圖上，經(jīng)緯線只以圖廓的形式表現(xiàn)，經(jīng)緯度數(shù)值注記在內(nèi)圖廓的四角，在內(nèi)外圖廓間，繪有黑白相間或僅用短線表示經(jīng)差、緯差1的分度帶，需要時(shí)將對(duì)應(yīng)點(diǎn)相連接，就構(gòu)成很密的經(jīng)緯網(wǎng)。在1：20萬(wàn)1：100萬(wàn)地形圖上，直接繪出經(jīng)緯網(wǎng)，有時(shí)還繪有供加密

2、經(jīng)緯網(wǎng)的加密分割線。緯度注記在東西內(nèi)外圖廓間，經(jīng)度注記在南北內(nèi)外圖廓間。直角坐標(biāo)網(wǎng)（方里網(wǎng)）直角坐標(biāo)網(wǎng)是以每一投影帶的中央經(jīng)線作為縱軸（X軸），赤道作為橫軸（Y軸）。縱坐標(biāo)以赤道我0起算，赤道以北為正，以南為負(fù)。我國(guó)位于北半球，縱坐標(biāo)都是正值。橫坐標(biāo)本應(yīng)以中央經(jīng)線為0起算，以東為正，以南為負(fù)，但因坐標(biāo)值有正有負(fù)，不便于使用，所以又規(guī)定凡橫坐標(biāo)值均加500公里，即等于將縱坐標(biāo)軸向西移500公里。橫坐標(biāo)從此縱軸起算，則都成正值。然后，以公里為單位，按相等的間距作平行于縱、橫軸的若干直線，便構(gòu)成了圖面上的平面直角坐標(biāo)網(wǎng)，又叫方里網(wǎng)。5Geographic Coordinate System和Proj

3、ection Coordinate System的區(qū)別和聯(lián)系：地理坐標(biāo)系統(tǒng)(Geographic Coordinate System)1、首先理解地理坐標(biāo)系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直譯為地理坐標(biāo)系統(tǒng)，是以經(jīng)緯度為地圖的存儲(chǔ)單位的。很明顯，Geographic coordinate system是球面坐標(biāo)系統(tǒng)。我們要將地球上的數(shù)字化信息存放到球面坐標(biāo)系統(tǒng)上，如何進(jìn)行操作呢？地球是一個(gè)不規(guī)則的橢球，如何將數(shù)據(jù)信息以科學(xué)的方法存放到橢球上？這必然要求我們找到這樣的一個(gè)橢球體。這樣的橢球體具有特點(diǎn)：可以量化計(jì)

4、算的。具有長(zhǎng)半軸，短半軸，偏心率。以下幾行便是Krasovsky_1940橢球及其相應(yīng)參數(shù)。Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: .Semiminor Axis: .Inverse Flattening（扁率）: 298.然而有了這個(gè)橢球體以后還不夠，還需要一個(gè)大地基準(zhǔn)面將這個(gè)橢球定位。在坐標(biāo)系統(tǒng)描述中，可以看到有這么一行：Datum: D_Beijing_1954表示，大地基準(zhǔn)面是D_Beijing_1954。-有了Spheroid和Datum兩個(gè)基本條件，地理坐標(biāo)系統(tǒng)便可以使用。完整參數(shù)：Alias:Abbreviation:Remarks:Ang

5、ular Unit: Degree (0.)Prime Meridian（起始經(jīng)度）: Greenwich (0.)Datum（大地基準(zhǔn)面）: D_Beijing_1954Spheroid（參考橢球體）: Krasovsky_1940Semimajor Axis: .Semiminor Axis: .Inverse Flattening: 298.投影坐標(biāo)系統(tǒng)(Projection Coordinate System)2、接下來(lái)便是Projection coordinate system（投影坐標(biāo)系統(tǒng)），首先看看投影坐標(biāo)系統(tǒng)中的一些參數(shù)。Projection: Gauss_KrugerPara

6、meters:False_Easting: .False_Northing: 0.Central_Meridian: 117.Scale_Factor: 1.Latitude_Of_Origin: 0.Linear Unit: Meter (1.)Geographic Coordinate System:Name: GCS_Beijing_1954Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.)Prime Meridian: Greenwich (0.)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_19

7、40Semimajor Axis: .Semiminor Axis: .Inverse Flattening: 298.從參數(shù)中可以看出，每一個(gè)投影坐標(biāo)系統(tǒng)都必定會(huì)有Geographic Coordinate System。投影坐標(biāo)系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上便是平面坐標(biāo)系統(tǒng)，其地圖單位通常為米。那么為什么投影坐標(biāo)系統(tǒng)中要存在坐標(biāo)系統(tǒng)的參數(shù)呢？這時(shí)候，又要說(shuō)明一下投影的意義：將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)的過(guò)程便稱為投影。好了，投影的條件就出來(lái)了：a、球面坐標(biāo)b、轉(zhuǎn)化過(guò)程（也就是算法）也就是說(shuō)，要得到投影坐標(biāo)就必須得有一個(gè)“拿來(lái)”投影的球面坐標(biāo)，然后才能使用算法去投影！即每一個(gè)投影坐標(biāo)系統(tǒng)都必須要求有Geograp

8、hic Coordinate System參數(shù)。3、我們現(xiàn)在看到的很多教材上的對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)的稱呼很多，都可以歸結(jié)為上述兩種投影。其中包括我們常見(jiàn)的“非地球投影坐標(biāo)系統(tǒng)”。_大地坐標(biāo)（Geodetic Coordinate）大地測(cè)量中以參考橢球面為基準(zhǔn)面的坐標(biāo)。地面點(diǎn)P的位置用大地經(jīng)度L、大地緯度B和大地高H表示。當(dāng)點(diǎn)在參考橢球面上時(shí)，僅用大地經(jīng)度和大地緯度表示。大地經(jīng)度是通過(guò)該點(diǎn)的大地子午面與起始大地子午面之間的夾角，大地緯度是通過(guò)該點(diǎn)的法線與赤道面的夾角，大地高是地面點(diǎn)沿法線到參考橢球面的距離。方里網(wǎng):是由平行于投影坐標(biāo)軸的兩組平行線所構(gòu)成的方格網(wǎng)。因?yàn)槭敲扛粽锢L出坐標(biāo)縱線和坐標(biāo)橫線，所以

9、稱之為方里網(wǎng)，由于方里線同時(shí)又是平行于直角坐標(biāo)軸的坐標(biāo)網(wǎng)線，故又稱直角坐標(biāo)網(wǎng)。在1：1萬(wàn)1：20萬(wàn)比例尺的地形圖上，經(jīng)緯線只以圖廓線的形式直接表現(xiàn)出來(lái)，并在圖角處注出相應(yīng)度數(shù)。為了在用圖時(shí)加密成網(wǎng)，在內(nèi)外圖廓間還繪有加密經(jīng)緯網(wǎng)的加密分劃短線(圖式中稱“分度帶”)，必要時(shí)對(duì)應(yīng)短線相連就可以構(gòu)成加密的經(jīng)緯線網(wǎng)。1：2 5萬(wàn)地形圖上，除內(nèi)圖廓上繪有經(jīng)緯網(wǎng)的加密分劃外，圖內(nèi)還有加密用的十字線。我國(guó)的1：50萬(wàn)1：100萬(wàn)地形圖，在圖面上直接繪出經(jīng)緯線網(wǎng)，內(nèi)圖廓上也有供加密經(jīng)緯線網(wǎng)的加密分劃短線。直角坐標(biāo)網(wǎng)的坐標(biāo)系以中央經(jīng)線投影后的直線為X軸，以赤道投影后的直線為Y軸，它們的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。這樣，坐標(biāo)系

10、中就出現(xiàn)了四個(gè)象限?？v坐標(biāo)從赤道算起向北為正、向南為負(fù)；橫坐標(biāo)從中央經(jīng)線算起，向東為正、向西為負(fù)。雖然我們可以認(rèn)為方里網(wǎng)是直角坐標(biāo)，大地坐標(biāo)就是球面坐標(biāo)。但是我們?cè)谝桓钡匦螆D上經(jīng)常見(jiàn)到方里網(wǎng)和經(jīng)緯度網(wǎng)，我們很習(xí)慣的稱經(jīng)緯度網(wǎng)為大地坐標(biāo)，這個(gè)時(shí)候的大地坐標(biāo)不是球面坐標(biāo)，她與方里網(wǎng)的投影是一樣的（一般為高斯），也是平面坐標(biāo)。GIS中空間坐標(biāo)系詳解在AO開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常會(huì)碰到空間坐標(biāo)系統(tǒng)方面的問(wèn)題，理清楚概念對(duì)于我們開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的,收集整理了相關(guān)的資料，進(jìn)行了總結(jié)，以饗各位。GIS中坐標(biāo)系定義是GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，GIS中的坐標(biāo)系由基準(zhǔn)面（Datum）和地圖投影（Projection）兩組參數(shù)確定

11、。地球橢球體地球是一個(gè)表面很復(fù)雜的球體，人們以假想的平均靜止的海水面形成的“大地體”為參照，推求出近似的橢球體，理論和實(shí)踐證明，該橢球體近似一個(gè)以地球短軸為軸的橢園而旋轉(zhuǎn)的橢球面，這個(gè)橢球面可用數(shù)學(xué)公式表達(dá)，將自然表面上的點(diǎn)歸化到這個(gè)橢球面上，就可以計(jì)算了。常用的一些橢球及參數(shù)海福特橢球(1910)我國(guó)52年以前基準(zhǔn)橢球a=m b=.m =0.克拉索夫斯基橢球(1940 Krassovsky) 北京54坐標(biāo)系基準(zhǔn)橢球a=m b=.m =0.1975年I.U.G.G推薦橢球(國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)1975) 西安80坐標(biāo)系基準(zhǔn)橢球a=m b=.m =0.78WGS-84橢球(GPS全球定位系統(tǒng)橢球、1

12、7屆國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)) WGS-84 GPS 基準(zhǔn)橢球a=m b=.m =0.247Krasovsky_1940橢球及其相應(yīng)參數(shù)Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.)Prime Meridian（起始經(jīng)度）: Greenwich (0.)Datum（大地基準(zhǔn)面）: D_Beijing_1954Spheroid（參考橢球體）: Krasovsky_1940Semimajor Axis: .Semiminor Axis: .Inverse Flattening: 298.地球橢球面上任一點(diǎn)的位置，可由該點(diǎn)的緯度(B)和精度(L)確定

13、，即地面點(diǎn)的地理坐標(biāo)值，由經(jīng)線和緯線構(gòu)成兩組互相正交的曲線坐標(biāo)網(wǎng)叫地理坐標(biāo)網(wǎng)。由經(jīng)緯度構(gòu)成的地理坐標(biāo)系統(tǒng)又叫地理坐標(biāo)系。地理坐標(biāo)分為天文地理坐標(biāo)和大地地理坐標(biāo)。天文地理坐標(biāo)是用天文測(cè)量方法確定的，大地地理坐標(biāo)是用大地測(cè)量方法確定的。我們?cè)诘厍驒E球面上所用的地理坐標(biāo)系屬于大地地理坐標(biāo)系，簡(jiǎn)稱大地坐標(biāo)系。確定橢球的大小后，還要進(jìn)行橢球定向，即把旋轉(zhuǎn)橢球面套在地球的一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢?，這一位置就是該地理坐標(biāo)系的“坐標(biāo)原點(diǎn)”，是全部大地坐標(biāo)計(jì)算的起算點(diǎn),俗稱“大地原點(diǎn)”。基準(zhǔn)面是利用特定橢球體對(duì)特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個(gè)國(guó)家或地區(qū)均有各自的基準(zhǔn)面，我們通常稱謂的北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系實(shí)際上指

14、的是我國(guó)的兩個(gè)大地基準(zhǔn)面。我國(guó)參照前蘇聯(lián)從1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)橢球體建立了我國(guó)的北京54坐標(biāo)系，1978年采用國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)推薦的1975地球橢球體建立了我國(guó)新的大地坐標(biāo)系-西安80坐標(biāo)系，目前大地測(cè)量基本上仍以北京54坐標(biāo)系作為參照，北京54與西安80坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換可查閱國(guó)家測(cè)繪局公布的對(duì)照表。橢球體與基準(zhǔn)面之間的關(guān)系是一對(duì)多的關(guān)系，也就是基準(zhǔn)面是在橢球體基礎(chǔ)上建立的，但橢球體不能代表基準(zhǔn)面，同樣的橢球體能定義不同的基準(zhǔn)面，如前蘇聯(lián)的Pulkovo 1942、非洲索馬里的Afgooye基準(zhǔn)面都采用了Krassovsky橢球體，但它們的基準(zhǔn)面顯然是不同的。GI

15、S中地圖投影的定義：是為解決由不可展的橢球面描繪到平面上的矛盾，用幾何透視方法或數(shù)學(xué)分析的方法，將地球上的點(diǎn)和線投影到可展的曲面(平面、園柱面或圓錐面)上，將此可展曲面展成平面，建立該平面上的點(diǎn)、線和地球橢球面上的點(diǎn)、線的對(duì)應(yīng)關(guān)系。我國(guó)的基本比例尺地形圖(1:5千，1:1萬(wàn)，1:2.5萬(wàn)，1:5萬(wàn)，1:10萬(wàn)，1:25萬(wàn)，1:50萬(wàn)，1:100萬(wàn))中，大于等于50萬(wàn)的均采用高斯-克呂格投影(Gauss-Kruger)，又叫橫軸墨卡托投影(Transverse Mercator)；小于50萬(wàn)的地形圖采用正軸等角割園錐投影，又叫蘭勃特投影(Lambert Conformal Conic)；海上小于

16、50萬(wàn)的地形圖多用正軸等角園柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)，我國(guó)的GIS系統(tǒng)中應(yīng)該采用與我國(guó)基本比例尺地形圖系列一致的地圖投影系統(tǒng)。Projection: Gauss_KrugerParameters:False_Easting: .False_Northing: 0.Central_Meridian: 117.Scale_Factor: 1.Latitude_Of_Origin: 0.Linear Unit: Meter (1.)Geographic Coordinate System:Name: GCS_Beijing_1954Alias:Abbreviation:Remark

17、s:Angular Unit: Degree (0.)Prime Meridian: Greenwich (0.)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: .Semiminor Axis: .Inverse Flattening: 298.高斯-克呂格直角坐標(biāo)高斯克呂格投影是設(shè)想用一個(gè)橢圓柱橫套在地球橢球的外面，并與設(shè)定的中央經(jīng)線相切。高斯克呂格投影分帶規(guī)定:該投影是國(guó)家基本比例尺地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，為控制變形，采用分帶投影的方法，在比例尺 1：2.5萬(wàn)-1：50萬(wàn)圖上采用6分帶，對(duì)比例尺為 1：1萬(wàn)及大于1：1萬(wàn)的

18、圖采用3分帶。6分帶法：從格林威治零度經(jīng)線起，每6分為一個(gè)投影帶，全球共分為60個(gè)投影帶，東半球從東經(jīng)0-6為第一帶，中央經(jīng)線為3，依此類推，投影帶號(hào)為1-30。其投影代號(hào)n和中央經(jīng)線經(jīng)度L0的計(jì)算公式為：L0=(6n-3)；西半球投影帶從180回算到0，編號(hào)為31-60，投影代號(hào)n和中央經(jīng)線經(jīng)度L0的計(jì)算公式為L(zhǎng)0=360-(6n-3)。3分帶法：從東經(jīng)130起，每3為一帶，將全球劃分為120個(gè)投影帶，東經(jīng)130-430，.17830-西經(jīng)17830，.130-東經(jīng)130。東半球有60個(gè)投影帶，編號(hào)1-60，各帶中央經(jīng)線計(jì)算公式：L0=3n ,中央經(jīng)線為3、6.180。西半球有60個(gè)投影帶，編號(hào)1-60，各帶中央經(jīng)線計(jì)算公式：L0=360-3n ,中央經(jīng)線為西經(jīng)177、.3、0。我國(guó)規(guī)定將各帶縱坐標(biāo)軸西移500公里，即將所有y值加上500公里，坐標(biāo)值前再加各帶帶號(hào)以18帶為例，原坐標(biāo)值為y=.5m，西移后為y=.5，加帶號(hào)通用坐標(biāo)為y=.5大地坐標(biāo)（Geodetic Coordinate）:大地測(cè)量中以參考橢球面為基準(zhǔn)面的坐標(biāo)。地面點(diǎn)P的位置用大地經(jīng)度L、大地緯度B和大地高H表示。當(dāng)點(diǎn)在參考橢球面上時(shí)，僅用大地經(jīng)度和大地緯度表示。大地經(jīng)度是通過(guò)該點(diǎn)的大地子午面與起始大地子午面之間的夾角，大地緯度是通過(guò)該點(diǎn)的法線與赤道面的夾角，大地高是地面點(diǎn)沿法線到參