摘自http://www.xuebuyuan.com/472278.html

gis坐標(biāo)系相關(guān)概念（一）

前言：近期，本人正著手ae的開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)期間在一些原理方面遇到了很多問(wèn)題。這里，我將貼出一些gis和gps的一些相關(guān)概念，主要目的是為了學(xué)習(xí)，當(dāng)然，這個(gè)肯定大多數(shù)不是我敲的了

，一般都是我自己從網(wǎng)上和其他書(shū)籍上摘抄而來(lái)的，如果有侵犯的地方還請(qǐng)指出，謝謝。希望會(huì)有所用很處。

1. 橢球體、基準(zhǔn)面及地圖投影

GIS中的坐標(biāo)系定義是GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，正確定義GIS系統(tǒng)的坐標(biāo)系非常重要。GIS中的坐標(biāo)系定義由基準(zhǔn)面和地圖投影兩組參數(shù)確定，而基準(zhǔn)面的定義則由特定橢球體及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)確定，因此欲正確定義GIS系統(tǒng)坐標(biāo)系，首先必須弄清地球橢球體(Ellipsoid)、大地基準(zhǔn)面(Datum)及地圖投影(Projection)三者的基本概念及它們之間的關(guān)系。

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。 WGS1984基準(zhǔn)面采用WGS84橢球體，它是一地心坐標(biāo)系，即以地心作為橢球體中心，目前GPS測(cè)量數(shù)據(jù)多以WGS1984為基準(zhǔn)。

上述3個(gè)橢球體參數(shù)如下：

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。

地圖投影是將地圖從球面轉(zhuǎn)換到平面的數(shù)學(xué)變換，如果有人說(shuō)：該點(diǎn)北京54坐標(biāo)值為X=4231898,Y=21655933，實(shí)際上指的是北京54基準(zhǔn)面下的投影坐標(biāo)，也就是北京54基準(zhǔn)面下的經(jīng)緯度坐標(biāo)在直角平面坐標(biāo)上的投影結(jié)果。

2. GIS中地圖投影的定義

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)。

在MapX中坐標(biāo)系定義由基準(zhǔn)面、投影兩部分參數(shù)組成，方法如下：

CoordSys.Set(Type, [Datum], [Units], [OriginLongitude], [OriginLatitude],

[StandardParallelOne], [StandardParallelTwo], [Azimuth], [ScaleFactor],

[FalseEasting], [FalseNorthing], [Range], [Bounds], [AffineTransform])

其中參數(shù)：Type表示投影類型，Type為1時(shí)地圖坐標(biāo)以經(jīng)緯度表示，它是必選參數(shù)，它后面的參數(shù)都為可選參數(shù)；

Datum為大地基準(zhǔn)面對(duì)象，如果采用非地球坐標(biāo)(NonEarth)無(wú)需定義該參數(shù)；

Units為坐標(biāo)單位，如Units為7表示以米為單位；

OriginLongitude、OriginLatitude分別為原點(diǎn)經(jīng)度和緯度；

StandardParallelOne、StandardParallelTwo為第一、第二標(biāo)準(zhǔn)緯線；

Azimuth為方位角，斜軸投影需要定義該參數(shù)；

ScaleFactor為比例系數(shù)；

FalseEasting, FalseNorthing為東偽偏移、北偽偏移值；

Range為地圖可見(jiàn)緯度范圍；

Bounds為地圖坐標(biāo)范圍，是一矩形對(duì)象，非地球坐標(biāo)(NonEarth)必須定義該參數(shù)；

AffineTransform為坐標(biāo)系變換對(duì)象。

相應(yīng)高斯-克呂格投影、蘭勃特投影、墨卡托投影需要定義的坐標(biāo)系參數(shù)序列如下：

http://www.xuebuyuan.com/472278.html高斯-克呂格：投影代號(hào)(Type)，基準(zhǔn)面(Datum)，單位(Unit)，中央經(jīng)度(OriginLongitude)，原點(diǎn)緯度(OriginLatitude)，比例系數(shù)(ScaleFactor)，東偽偏移(FalseEasting)，北緯偏移(FalseNorthing)蘭勃特: 投影代號(hào)(Type)，基準(zhǔn)面(Datum)，單位(Unit)，中央經(jīng)度(OriginLongitude)，原點(diǎn)緯度(OriginLatitude)，標(biāo)準(zhǔn)緯度1(StandardParallelOne)，標(biāo)準(zhǔn)緯度2(StandardParallelTwo)，東偽偏移(FalseEasting)，北緯偏移(FalseNorthing)墨卡托: 投影代號(hào)(Type)，基準(zhǔn)面(Datum)，單位(Unit)，原點(diǎn)經(jīng)度(OriginLongitude)，原點(diǎn)緯度(OriginLatitude)，標(biāo)準(zhǔn)緯度(StandardParallelOne)

在城市GIS系統(tǒng)中均采用6度或3度分帶的高斯-克呂格投影，因?yàn)橐话愠墙ㄗ鴺?biāo)采用的是6度或3度分帶的高斯-克呂格投影坐標(biāo)。高斯-克呂格投影以6度或3度分帶，每一個(gè)分帶構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)網(wǎng)，投影帶中央經(jīng)線投影后的直線為X軸(縱軸，緯度方向)，赤道投影后為Y軸(橫軸，經(jīng)度方向)，為了防止經(jīng)度方向的坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定每帶的中央經(jīng)線西移500公里，即東偽偏移值為500公里，由于高斯-克呂格投影每一個(gè)投影帶的坐標(biāo)都是對(duì)本帶坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)值，所以各帶的坐標(biāo)完全相同，因此規(guī)定在橫軸坐標(biāo)前加上帶號(hào)，如(4231898,21655933)其中21即為帶號(hào)，同樣所定義的東偽偏移值也需要加上帶號(hào)，如21帶的東偽偏移值為21500000米。假如你的工作區(qū)位于21帶，即經(jīng)度在120度至126度范圍，該帶的中央經(jīng)度為123度，采用Pulkovo 1942基準(zhǔn)面，那么定義6度分帶的高斯-克呂格投影坐標(biāo)系參數(shù)為：(8，1001，7，123，0，1，21500000，0)。

3.

WGS84與C80坐標(biāo)系：

任何一項(xiàng)測(cè)量工作都離不開(kāi)一個(gè)基準(zhǔn)，都需要—個(gè)特定的坐標(biāo)系。例如，在常規(guī)大地測(cè)量中，各國(guó)都有自己的測(cè)量基準(zhǔn)和坐標(biāo)系(如我國(guó)的1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系C80)。由于GPS是全球性的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其坐標(biāo)系統(tǒng)也必須是全球性的。為了使用方便，它是通過(guò)國(guó)際協(xié)議確定的，稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系( Conventional TerrestrialSystem—CTS)。目前，GPS測(cè)量中所使用的協(xié)議地球坐標(biāo)系統(tǒng)稱為WGS—84世界大地坐標(biāo)系(Wor1d GeodeticSystem)。屬于地心坐標(biāo)系 ，它是美國(guó)國(guó)防局為進(jìn)行GPS導(dǎo)航定位于1984年建立的地心坐標(biāo)系，1985年投入使用

。

WGS-84坐標(biāo)系的幾何意義是：坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，z軸指向（國(guó)際時(shí)間局）BIH1984.0定義的協(xié)議地球極(CTP)方向，x軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，y軸通過(guò)右手規(guī)則確定。

WGS-84地心坐標(biāo)系可以與1954北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系等參心坐標(biāo)系相互轉(zhuǎn)換，其方法之一是：在測(cè)區(qū)內(nèi)，利用至少3個(gè)以上公共點(diǎn)的兩套坐標(biāo)列出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方程，采用最小二乘原理解算出7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)就可以得到轉(zhuǎn)換方程。其中7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)是指3個(gè)平移參數(shù)、3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)尺度參數(shù)。

舉個(gè)例子，野外采集gps數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是用大地坐標(biāo)表示的，也就是用經(jīng)緯度和高程表示。而采集的數(shù)據(jù)要在地圖上顯示出來(lái)，就需要將經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)，也就是通常說(shuō)的x,y坐標(biāo)。因?yàn)槲覈?guó)地形圖一般采用高斯投影，所以通常轉(zhuǎn)化成高斯平面坐標(biāo)顯示到地圖上。而在經(jīng)緯度向平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，需要用到橢球參數(shù)，因此要考慮所選的坐標(biāo)系，我國(guó)常用的坐標(biāo)系有北京54，西安80，WGS-84坐標(biāo)系，不同的坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的橢球體是不一樣的，這里你可能會(huì)不明白根橢球體有啥關(guān)系，是這樣的，我們所說(shuō)的地理數(shù)據(jù)都是為了描述大地水準(zhǔn)面上的某一個(gè)點(diǎn)，而大地水準(zhǔn)面是不規(guī)則的，我們用一個(gè)規(guī)定的橢球面去擬合這個(gè)水準(zhǔn)面，用橢球面上的點(diǎn)來(lái)近似表示地球上的點(diǎn)。每個(gè)國(guó)家地理情況不同，采用的橢球體也不盡相同。北京54坐標(biāo)系采用的是克拉索夫斯基(Krassovsky)橢球體，而西安80采用的是IAG 75地球橢球體。