開篇的話

“相同的經緯度坐标在地圖上顯示會有偏移”您有沒有遇到相似的情形？各種坐标體系之間如何轉換？到底有哪些坐标體系？什麼是火星坐标？

GPS是怎麼定位坐标的

現在全球有四個衛星定位系統：美國的全球定位系統GPS（Global Positioning System）,

俄羅斯的格洛納斯GIONASS,

歐盟的伽利略系統，

我國的北鬥。

每個系統都有幾個部分：星載部分、控制部分、以及用戶部分。每個衛星在運行中，發送電磁波信息、包含時間、位置等等，用戶部分根據定位裝置接收信号，然後進行方程解算，由于要更多的解因子，所以GPS系統下，一般三顆衛星信号鎖定後才能計算三差解，也就是粗略定位結果了。

一、坐标體系

常見的坐标體系有哪些：

1）GPS坐标（wgs84）

wgs84 :WorldGeodetic System 1984，(全世界最流行的基準标準系統) ，是由美國國防部制圖局建立，于1987年取代了當時GPS所采用的坐标系統(WGS-72坐标系統)。

WGS-84坐标系的坐标原點位于地球的質心，Z軸指向BIHl984.0定義的協議地球極方向，X軸指向BIHl984.0的起始子午面和赤道的交點。

GPS系統直接通過衛星定位獲得的坐标，一般由經度和緯度兩個參數組成，也叫經緯度。由0°經線和赤道确定，地球從格林尼治向東、西各劃分180個經度；從赤道起，向南、北也各劃分90個緯度。單位是六十進制(度：分：秒，字母表示方向)或十進制(正/負十進制度)的。

谷歌地球，googleearth上取到的，是GPS坐标，而且是度分秒形式，如圖：

2）GCJ02

GCJ-02是國内最廣泛使用的坐标體系。是由中國國家測繪局制訂的地理信息系統的坐标系統。

它是一種對經緯度數據的加密算法，即加入随機的偏差，就是對真實坐标系統進行人為的加偏處理，按照特殊的算法，将真實的坐标加密成虛假的坐标，而這個加偏并不是線性的加偏，所以各地的偏移情況都會有所不同。而加密後的坐标也常被人稱為火星坐标系統。

國内出版的各種地圖系統（包括電子形式），必須至少采用GCJ-02對地理位置進行首次加密。所有的電子地圖、導航設備，都需要加入國家保密插件：第一步，地圖公司測繪地圖，測繪完成後，送到國家測繪局，将真實坐标的電子地圖，加密成“火星坐标”，這樣的地圖才是可以出版和發布的，然後才可以讓GPS公司處理。第二步，所有的GPS公司，隻要需要汽車導航的，需要用到導航電子地圖的，都需要在軟件中加入國家保密算法，将COM口讀出來的真實的坐标信号，加密轉換成國家要求的保密的坐标。這樣，GPS導航儀和導航電子地圖就可以完全匹配，GPS也就可以正常工作了。

全球最強搜索引擎谷歌GOOGLE作者：Simons Lo 著

當當

比如谷歌中國，騰訊，高德都在用這個坐标體系。

3）其他坐标體系

一般都是由GCJ-02進過偏移算法得到的。

這種體系就根據每個公司的不同，坐标體系都不一樣了。

比如，圖吧、百度和搜狗就使用自己的坐标體系，與其他坐标體系不兼容。百度定位SDK可以返回三種坐标系，分别是bd09, bd09ll和gcj02，其中bd-09能無偏差地顯示在百度地圖上。bd09ll 百度又在gcj02的技術上将坐标加密就成了bd09ll坐标。

現在，您明白了嗎：

在各種web端平台，或者高德、騰訊、百度上取到的坐标，都不是GPS坐标，都是GCJ-02坐标，或者自己的偏移坐标系。

比如，你在谷歌地圖API，高德地圖API，騰訊地圖API上取到的，都是GCJ-02坐标，他們三家都是通用的，也适用于大部分地圖API産品，以及他們的地圖産品。

例外，百度API上取到的，是BD-09坐标，隻适用于百度地圖相關産品。

例外，搜狗API上取到的，是搜狗坐标，隻适用于搜狗地圖相關産品。

例外，谷歌地球，googleearth上取到的，是GPS坐标，而且是度分秒形式的經緯度坐标，在國内不允許使用，必須轉換為GCJ-02坐标。

二、坐标格式與轉換

1）坐标格式

A、經緯度。這個是球面坐标，對于北京來說，就是(116.388171,39.935961)這樣的坐标。比如騰訊、高德、百度都是這樣的經緯度坐标。谷歌是經緯度順序寫反的經緯度坐标。

所有坐标體系的原點，都是非洲，如圖：

B、墨卡托坐标。是一種投影坐标, 又稱為高斯-克呂格投影（Gauss-KrugerProjection），它不是用經緯度來表示的，數字一般都比較大，像這樣的：(215362.00021333335, 99526.00034912192)，多用于航海圖航空圖。墨卡托坐标主要用于程序的後台計算。直線距離，加加減減計算方便。比如搜狗地圖API就是直接使用的墨卡托坐标。

2）度分秒坐标與經緯度的轉換

比如，在GPS記錄儀，或者google earth上采集到的是60進制度分秒形式113°50'40.45，那麼應該怎樣換算？

113.8445694444445=113 50/60 40.45/3600

反過來，知道經緯度113.844569444444怎樣換算成度分秒呢？

度=113

分=（113.8445694444445-度）*60，取整數

秒=（0.8445694444445-分*60）*3600

3）GPS點的經緯度坐标小數點後哪一位是精确到米?

小數度：

經度0.00001度（十萬分之一度,0°0'0.036"）,在赤道上對應的地球表面距離約為1米稍多,但在南北極極點上,則是0米.

緯度0.00001度在地球表面任意地方對應的地球表面距離都是大約1米稍多.

度分秒：

對于緯度:一秒==30.8米,一分==1.85公裡.一度==110公裡

對于精度,精度的差值随着緯度的增加而減少在赤道附近兩者是相同的,在其他地方是30.8X緯度的餘弦

4）GPS 坐标與實際距離的轉換

我想知道google地圖中 GPS坐标的與實際距離的轉換

例如 點p1(28.18745,121.98767)到p2(28.129762,121.91891)直線段的距離在實際中沿球面是多少距離

d=sqrt((x1-x2)*(x1-x2) (y1-y2)*(y1-y2))

5）坐标偏移

如果您的坐标在轉換之後，還有偏移，那麼考慮以下幾個方面。

A、原始坐标系弄錯，比如以為自己是GPS坐标，但其實已經是GCJ-02坐标。

解決方案：請确保采集到的數據是哪個坐标體系，需要轉換到哪個坐标系，再進行坐标轉換。

B、原始坐标準确度不夠

解決方案：如果您是GPS坐标，請确保采集GPS數據時，搜到至少4顆以上的衛星。并且GPS數據準不準，還取決于周圍建築物的高度，越高越不準，因為有遮擋。

如果本來就是GCJ-02坐标，在不同地圖放大級别的時候，看到的地方可能不一樣。比如你在地圖級别4（國家）取到的坐标，放大到地圖12級（街道）時，坐标就偏了。請确保在地圖最大放大級别時，拾取坐标。

C、度分秒的概念混淆

比如，在googleearth上采集到的是39°31'20.51，那麼應該這樣換算，31分就是31/60度，20.51秒就是20.51/3600度，結果就是39 31/60 20.51/3600 度。

D、經緯度順序寫反了

有些公司（比如高德，百度，騰訊）是先經度，再緯度，即Point(lng, lat)。但谷歌坐标的順序恰好相反，是(lat, lng)。

三、常見的一些問題

1）說“經緯度投影”對嗎？

經緯度表示的是地理坐标系（單位是度），不是投影坐标系（單位是米），兩者放一起明顯不妥。

2）大地坐标系與地理坐标系有何不同？

大地坐标系和地理坐标系都是經緯度表示的坐标系，本身并不包含投影信息，很多時候，這兩種說法都是相同的。

3）為什麼有地理坐标系和投影坐标系之分？

由于經緯度的度數不對應某一标準長度，因此無法精确測量距離或面積，也難以在平面地圖或計算機屏幕上顯示數據。在使用許多（不是全部）GIS 分析和制圖應用程序時，經常需要由投影坐标系提供的更穩定的平面坐标框架。與地理坐标系不同，在二維空間範圍内，投影坐标系的長度、角度和面積恒定。投影坐标系始終基于地理坐标系，而後者則是基于球體或旋轉橢球體的。在投影坐标系中，通過格網上的 x,y 坐标來标識位置，其原點位于格網中心。

4）通常所說的西安80，北京54是指什麼？

GIS中的坐标系統定義由基準面和地圖投影兩組參數确定，基準面對應一個參考橢球體，我們常說的北京54、西安80、國家大地2000坐标系都是指其參考橢球體。基于這種橢球體，我們能定義出大地坐标系和投影坐标系。隻說一個西安80是不能确定坐标系統的，因為沒有說明有沒有投影及投影信息。如果不指明投影方式，則認為西安80、北京54的表現形式為大地坐标，而不是投影平面直角坐标。

5）什麼都是高斯投影 ？

高斯-克呂格投影屬于橫軸墨卡托投影，能小範圍内保持形狀不變，因此被國内普遍采用，但在表示小比例尺數據時，這種投影明顯不合适。就中國來說，一般50萬以上比例尺采用高斯投影，50萬以下采用蘭伯特投影。數據用途不同，具體的投影方式各有不同，有的是為了保持面積不變，有的是為了保持形狀不變。另一種世界常用的投影是UTM（通用墨卡托投影），高斯-克呂格投影是“等角橫切橢圓柱投影”，投影後**經線保持長度不變，即比例系數為1；UTM投影是“等角橫軸割圓柱投影”，圓柱割地球于南緯80度、北緯84度兩條等高圈，投影後兩條割線上沒有變形，**經線上長度比 0.9996。

6）北京54，西安80，WGS84，國家2000 有何不同？

54和80本質上是參心坐标系，大地原點分别在蘇聯和西安，原點是參考橢球的幾何中心，這類坐标難以表達高度信息，精度信息等也不夠，正被淘汰。 84和2000本質上是地心坐标系，即以地球質量中心作為坐标系原點。 54的橢球體長半軸半徑是6378245米，80為6378140米，84和2000坐标系一樣，都是6378137米。國家最新的2000坐标系和WGS84據說在厘米級都是一樣的，但和80坐标在高緯度地區誤差達十幾倍。

7) Google、Microsoft、ArcGIS提供的地圖服務分别采用了什麼坐标系？

現在都統一為了WebMercator，即正軸墨卡托投影，和UTM（常規墨卡托）投影的主要區别是為了實現上的方便，把地球模拟為球體而非橢球體，精度理論上差别0.33%，比例尺大時基本可以忽略。同時緯度範圍變成了(-85,85),南北極顯示不了，但不影響正常使用，這樣也減少了切圖數量。

8）ArcGIS的空間參考與坐标系統？

ArcGIS的空間參考信息SpatialReference，不僅包含了坐标系統的定義，還包括容差Tolerance和分辨率Resolution等，通常由Prj文件表示。ArcGIS中的坐标系統分地理坐标系和投影坐标系，其中投影坐标系也一定包含一個地理坐标系，反之不然。

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