BeiJing54Xian80WGS1989坐標(biāo)系的分類總結(jié)

在大地測(cè)量學(xué)中，坐標(biāo)系分為兩大類：地心坐標(biāo)系和參心坐標(biāo)系。地心坐標(biāo)系是坐標(biāo)系原點(diǎn)與地球質(zhì)心重合的坐標(biāo)系，參心坐標(biāo)系是坐標(biāo)系原點(diǎn)位于參考橢球體中心，但不與地球質(zhì)心重合的坐標(biāo)系。我國(guó)使用的1954北京坐標(biāo)系，1980西安坐標(biāo)系都屬于參心坐標(biāo)系。GPS中使用的世界大地坐標(biāo)系WGS—84屬于地心坐標(biāo)系，我國(guó)最近開(kāi)始啟用的中國(guó)大地坐標(biāo)系2000（即CGCS2000）,也屬于地心坐標(biāo)系。以上兩大類坐標(biāo)系都有下列幾種表達(dá)形式：.空間大地坐標(biāo)系，即大地經(jīng)緯度（B,L,H）形式.空間直角坐標(biāo)系，即三維空間坐標(biāo)（X,Y,Z）形式.投影平面直角坐標(biāo)系。即二維平面坐標(biāo)（x,y,h）形式在工程測(cè)量和施工中，我國(guó)普遍使用的是1954北京或1980西安的高斯投影平面直角坐標(biāo)系。但為滿足工程施工精度要求，通常會(huì)在測(cè)區(qū)建立獨(dú)立的地方坐標(biāo)系，且獨(dú)立地方坐標(biāo)系都能夠通過(guò)轉(zhuǎn)換公式換算為國(guó)家統(tǒng)一的坐標(biāo)系上，如1954北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系。樓主說(shuō)的施工圖紙上面標(biāo)的那個(gè)是測(cè)量坐標(biāo)可能是國(guó)家平面直角坐標(biāo)系和獨(dú)立的地方平面坐標(biāo)系之一。一般來(lái)講，GPS直接提供的坐標(biāo)（B,L,H）是1984年世界大地坐標(biāo)系（WordGeodeticSystem1984即WGS-84）的坐標(biāo)，其中B為緯度，L為經(jīng)度，H為大地高即是到WGS-84橢球面的高度。而在實(shí)際應(yīng)用中，我國(guó)地圖采用的是1954北京坐標(biāo)系或者1980西安坐標(biāo)系下的高斯投影坐標(biāo)（x,y,）,不過(guò)也有一些電子地圖采用1954北京坐標(biāo)系或者1980西安坐標(biāo)系下的經(jīng)緯度坐標(biāo)（B,L）,高程一般為海拔高度GPS的測(cè)量結(jié)果與我國(guó)的54系或80系坐標(biāo)相差幾十米至一百多米，隨區(qū)域不同,差別也不同，經(jīng)粗落統(tǒng)計(jì)，我國(guó)西部相差70米左右，東北部140米左右，南部75米左右，中部45米左右?，F(xiàn)就上述幾種坐標(biāo)系進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，供大家參閱，并提供各坐標(biāo)系的基本參數(shù)，以便大家在使用過(guò)程中自定義坐標(biāo)系。1、1984世界大地坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系是美國(guó)國(guó)防部研制確定的大地坐標(biāo)系，是一種協(xié)議地球坐標(biāo)系。WGS-84坐標(biāo)系的定義是：原點(diǎn)是地球的質(zhì)心，空間直角坐標(biāo)系的Z軸指向BIH(1984.0)定義的地極(CTP)方向，即國(guó)際協(xié)議原點(diǎn)CIO,它由IAU和IUGG共同推薦。X軸指向BIH定義的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸和Z,X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。WGS-84橢球采用國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)第17屆大會(huì)測(cè)量常數(shù)推薦值，采用的兩個(gè)常用基本幾何參數(shù)：長(zhǎng)半軸a=6378137m^扁率f=1:298.257223563。2、1954北京坐標(biāo)系1954北京坐標(biāo)系是將我國(guó)大地控制網(wǎng)與前蘇聯(lián)1942年普爾科沃大地坐標(biāo)系相聯(lián)結(jié)后建立的我國(guó)過(guò)渡性大地坐標(biāo)系。屬于參心大地坐標(biāo)系，采用了前蘇聯(lián)的克拉索夫斯基橢球體。其長(zhǎng)半軸a=6378245,扁率f=1/298.3。1954年北京坐標(biāo)系雖然是蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系的延伸，但也還不能說(shuō)它們完全相同。3、1980西安坐標(biāo)系1978年，我國(guó)決定建立新的國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)，并且在新的大地坐標(biāo)系統(tǒng)中進(jìn)行全國(guó)天文大地網(wǎng)的整體平差，這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)定名為1980年西安坐標(biāo)系。屬參心大地坐標(biāo)系。1980年西安坐標(biāo)系Xi'anGeodeticCoordinateSystem1980采用1975國(guó)際橢球，以JYD1968.0系統(tǒng)為橢球定向基準(zhǔn)，大地原點(diǎn)設(shè)在陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)采用多點(diǎn)定位所建立的大地坐標(biāo)系.其橢球參數(shù)采用1975年國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)推薦值，它們?yōu)?其長(zhǎng)半軸a=6378140m;扁率f=1/298.257。4高斯平面直角坐標(biāo)系和UTM一般的地圖均為平面圖，其對(duì)應(yīng)的也是平面坐標(biāo).因此，需要將橢球面上各點(diǎn)的大地坐標(biāo)，按照一定的數(shù)學(xué)規(guī)律投影到平面上成為平面直角坐標(biāo).目前世界各國(guó)采用最廣泛的高斯-克呂格投影和墨卡托投影（UTM）均是正形投影（等角投影），即該投影在小區(qū)域范圍內(nèi)使平面圖形與橢球面上的圖形保持相似。為了限制長(zhǎng)度變形,，根據(jù)國(guó)際測(cè)量協(xié)會(huì)規(guī)定，將全球按一定經(jīng)差分成若干帶。我國(guó)采用6度帶或3度帶，6度帶是自零度子午線起每隔經(jīng)度。高斯平面直角坐標(biāo)系一般以中央經(jīng)線（L0）投影為縱軸X,赤道投影為橫軸Y,兩軸交點(diǎn)即為各帶的坐標(biāo)原點(diǎn)。為了避免橫坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，在投影中規(guī)定將坐標(biāo)縱軸西移500公里當(dāng)作起始軸。為了區(qū)別某一坐標(biāo)系統(tǒng)屬于哪一帶，通常在橫軸坐標(biāo)前加上帶號(hào)，如（4231898m,21655933m）,其中21即為帶號(hào)。城建坐標(biāo)多采用三度帶的高斯-克呂格投影。同一坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)（即經(jīng)緯度坐標(biāo)B,L）與其對(duì)應(yīng)的高斯平面直角坐標(biāo)（x,y）有嚴(yán)格的轉(zhuǎn)換關(guān)系?，F(xiàn)行的測(cè)繪的教科書(shū)的一般都有。5、地方獨(dú)立坐標(biāo)系在我國(guó)許多城市測(cè)量與工程測(cè)量中，若直接采用國(guó)家坐標(biāo)系下的高斯平面直角坐標(biāo)，則可能會(huì)由于遠(yuǎn)離中央子午線，或由于測(cè)區(qū)平均高程較大，而導(dǎo)致長(zhǎng)度投影變形較大，難以滿足工程上或?qū)嵱蒙系木纫蟆Ａ硪环矫妫瑢?duì)于一些特殊的測(cè)量，如大橋施工測(cè)量，水利水壩測(cè)量，滑坡變形監(jiān)測(cè)等，采用國(guó)家坐標(biāo)系在實(shí)用中也會(huì)很不方便。因此，基于限制變形，以及方便實(shí)用，科學(xué)的目的，在許多城市和工程測(cè)量中，常常會(huì)建立適合本地區(qū)的地方獨(dú)立坐標(biāo)系。建立地方獨(dú)立坐標(biāo)系，實(shí)際上就是通過(guò)一些元素的確定來(lái)決定地方參考橢球與投影面.地方參考橢球一般選擇與當(dāng)?shù)仄骄叱滔鄬?duì)應(yīng)的參考橢球，該橢球的中心，軸向和扁率與國(guó)家參考橢球相同。其橢球半徑a1增大為：a1=a+Aa1,Aa1=Hm+0Hm為當(dāng)?shù)仄骄０胃叱?，工的該地區(qū)的平均高程異常。而地方投影面的確定中，選取過(guò)測(cè)區(qū)中心的經(jīng)線或某個(gè)起算點(diǎn)的經(jīng)線作為獨(dú)立中央子午線.以某個(gè)特定方便使用的點(diǎn)和方位為地方獨(dú)立坐標(biāo)系的起算原點(diǎn)和方位，并選取當(dāng)?shù)仄骄叱堂鍴m為投影面。既然說(shuō)到了不同的坐標(biāo)系，就存在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。關(guān)于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，首先要搞清楚轉(zhuǎn)換的嚴(yán)密性問(wèn)題，即在同一個(gè)橢球里的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換都是嚴(yán)密的，而在不同的橢球之間的轉(zhuǎn)換這時(shí)不嚴(yán)密的。例如，由1954北京坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到954北京坐標(biāo)系的高斯平面直角坐標(biāo)是在同一參考橢球體范疇內(nèi)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，具轉(zhuǎn)換過(guò)程是嚴(yán)密的。由1954北京坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到WGS-84的大地坐標(biāo)，就屬于不同橢球體間的轉(zhuǎn)換。不同橢球體間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在局部地區(qū)的采用的常用辦法是相似變換法，即利用部分分布相對(duì)合理高等級(jí)公共點(diǎn)求出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。一般而言，比較嚴(yán)密的是用七參數(shù)的相似變換法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化K。要求得七參數(shù)就需要在一個(gè)地區(qū)需要3個(gè)以上的已知點(diǎn)，如果區(qū)域范圍不大，最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距離不大于30Km（經(jīng)驗(yàn)值），這可以用三參數(shù)，即X平移，Y平移，Z平移，而將X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化K視為0,所以三參數(shù)只是七參數(shù)的一種特例。如果不考慮高程的影響，對(duì)于不同橢球體下的高斯平面直角坐標(biāo)可采用四參數(shù)的相似變換法，即四參數(shù)（x平移，y平移，尺度變化m,旋轉(zhuǎn)角度④。如果用戶要求的精度低于20米，在一定范圍（2/*2，）內(nèi)，就直接可以用二參數(shù)法（AB,AL）或（Ax,Ay）修正。但在實(shí)際操作中，這也取決于選取的公共點(diǎn)是否合理，并保證其足夠的精度。經(jīng)緯度和西安80坐標(biāo)系不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系詳見(jiàn)下面：關(guān)于坐標(biāo)系（大地坐標(biāo)、平面坐標(biāo)、投影、北京54、西安80、WGS84）的一些理解先從簡(jiǎn)單說(shuō)起，假設(shè)地球是正圓的，地球表面上的一點(diǎn)可以用經(jīng)緯度來(lái)表示，這時(shí)的經(jīng)緯度是唯一的。那什么情況下是不唯一的呢，就是地球不是正圓的時(shí)候。實(shí)際也是如此，地球本來(lái)就不是圓的，而是一個(gè)橢圓。關(guān)于這個(gè)橢圓并不是唯一的，比如克拉索夫斯基橢球，1975國(guó)際橢球等等。橢球的不同主要由兩個(gè)參數(shù)來(lái)體現(xiàn)，一個(gè)是長(zhǎng)半軸、一個(gè)是扁率。之所以會(huì)有不同的橢球體出現(xiàn)，是因?yàn)榈厍蛱罅?，地球不是一個(gè)正橢球體，一個(gè)橢球體不可能都滿足地球每個(gè)角落的精度要求，在一些邊緣地帶誤差會(huì)很大，在赤道附近有適合赤道使用的橢球體，在極圈附近有適合極圈的橢球地，一切都是為了符合當(dāng)?shù)氐木刃枰?。如果你有足夠的需求也可以自定義一個(gè)橢球體?；谝陨显?，這時(shí)經(jīng)緯度就不是唯一的了，這個(gè)應(yīng)該很好理解，當(dāng)你使用克拉索夫斯基橢球體時(shí)是一對(duì)經(jīng)緯度，當(dāng)使用另外一個(gè)橢球體時(shí)又是另外一對(duì)經(jīng)緯度。用經(jīng)緯度表示的是地理坐標(biāo)系，也稱大地坐標(biāo)系。有時(shí)候用地理坐標(biāo)系不夠方便，人們比較習(xí)慣于使用平面坐標(biāo)系，平面坐標(biāo)系用xy表示。把球體表面的坐標(biāo)轉(zhuǎn)成平面坐標(biāo)需要一定的手段，這個(gè)手段稱為投影。投影方法也不是唯一的，還是為了一個(gè)目的，務(wù)求使當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)最準(zhǔn)確。所以目前就存在了好多投影方法，比如高斯投影、墨卡托投影等。誰(shuí)有本事而且有那方面的需求也可以自創(chuàng)一套投影方法。接下來(lái)是關(guān)于WGS84、北京54、西安80的概念：首先有WGS84、北京54、西安80大地坐標(biāo)系，是用經(jīng)緯度表示的，也有WGS84、北京54、西安80平面坐標(biāo)系，使用xy表示的。WGS84的橢球采用國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)第17屆大會(huì)測(cè)量常數(shù)推薦值；北京54采用的是克拉索夫斯基橢球；西安80采用的是1975國(guó)際橢球，所以地球表面上一點(diǎn)的這三者大地坐標(biāo)是不一樣的，即經(jīng)緯度是不一樣的。目前比較流行的是高斯-克呂格投影和墨卡托投影，當(dāng)然也可以用別的投影，看實(shí)際需要了。涉及到不同坐標(biāo)系，就會(huì)有坐標(biāo)轉(zhuǎn)的問(wèn)題。關(guān)于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，首先要搞清楚轉(zhuǎn)換的嚴(yán)密性問(wèn)題，即在同一個(gè)橢球里的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換都是嚴(yán)密的，而在不同的橢球之間的轉(zhuǎn)換這時(shí)不嚴(yán)密的。例如，由1954北京坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到1954北京坐標(biāo)系的高斯平面直角坐標(biāo)是在同一參考橢球體范疇內(nèi)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，具轉(zhuǎn)換過(guò)程是嚴(yán)密的。由1954北京坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到WGS-84的大地坐標(biāo)，就屬于不同橢球體間的轉(zhuǎn)換。不同橢球體間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在局部地區(qū)的采用的常用辦法是相似變換法，即利用部分分布相對(duì)合理高等級(jí)公共點(diǎn)求出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。一般而言，比較嚴(yán)密的是用七參數(shù)的相似變換法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化Ko要求得七參數(shù)就需要在一個(gè)地區(qū)需要3個(gè)以上的已知點(diǎn)，如果區(qū)域范圍不大，最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距離不大于30Km（經(jīng)驗(yàn)值），這