常用坐标系統知識點

1.坐标系統之間的轉換

（1）坐标系分類

不同參心坐标系之間的轉換、不同地心坐标系之間的轉換；

參心坐标系與地心坐标系之間的轉換；

相同坐标系的直角坐标與大地坐标之間的坐标轉換；

大地坐标與高斯平面坐标之間的轉換；

在兩個空間角直坐标系中，假設其分别為O-XYZ和o-xyz，如果兩個坐标系的原點相同，通過三次旋轉，就可以兩個坐标系重合；如果兩個直角坐标系的原點不在同一個位置，通過坐标軸的平移和旋轉可以取得一緻；如果兩個坐标系的尺度也不盡一緻，就需要再增加一個尺度變化參數。

對于大地坐标和高斯投影平面坐标之間的轉換，則需要通過高斯投影正算、高斯投影反算，通過使用中央子午線經度、不同的參考橢球、不同投影面的選擇來實現坐标的轉換。

5.中央經線計算的方法

（1）六度帶中央經線經度的計算：當地中央經線經度＝6°×當地帶号－3°（适用于1∶2.5萬和1∶5萬地形圖）。如：地形圖上的橫坐标為20345，其所處的六度帶的中央經線經度為：6°×20－3°＝117°

（2）三度帶中央經線經度的計算：中央經線經度＝3°×當地帶号（适用于1∶1萬地形圖）

常見問題“問”“答”

（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”，投影後中央經線保持長度不變，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，中央經線上長度比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。WGS84和國家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Web Mercator，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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