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1、GIS 中的坐标系定义与转换 摘要：自Mapinfo 上的 GIS 系统开发一文在计算机世界网上刊登 后，有好几位读者向我询问坐标系定义与转换方面的问题，问题可归 结为 (1) 地图在 Mapinfo 上显示得很好,但在 MapX 中却显示不出来或 显示得不对；(2) GPS 定位得到的 WGS84 坐标怎么往北京 54 坐标地图 上转。这些问题也是曾经困惑我的问题，在此我谈谈我个人的一些认 识及经验，供各位读者参考，也希望相关方面的专业人士能给予纠正 及补充。 关键词：GIS 坐标系 定义 转换 自Mapinfo 上的 GIS 系统开发一文在计算机世界网上刊登后， 有好几位读者向我询问坐标系
2、定义与转换方面的问题，问题可归结为 (1) 地图在 Mapinfo 上显示得很好,但在 MapX 中却显示不出来或显示 得不对； GPS 定位得到的 WGS84 坐标怎么往北京 54 坐标地图上转。 (2) 这些问题也是曾经困惑我的问题，在此我谈谈我个人的一些认识及经 验，供各位读者参考，也希望相关方面的专业人士能给予纠正及补充。 1. 椭球体、基准面及地图投影 GIS 中的坐标系定义是 GIS 系统的基础，正确定义 GIS 系统的坐 1标系非常重要。GIS 中的坐标系定义由基准面和地图投影两组参数确 定，而基准面的定义则由特定椭球体及其对应的转换参数确定，因此 欲正确定义 GIS 系统坐标系
3、，首先必须弄清地球椭球体(Ellipsoid)、 大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念及它们 之间的关系。 基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个 国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京 54 坐标系、西安 80 坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从 1953 年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京 54 坐标系，1978 年采用国际大地测量协会推荐的 1975 地球椭球体建 立了我国新的大地坐标系-西安 80 坐标系， 目前大地测量基本上仍以 北京 54 坐标系作为参照， 北京 54
4、 与西安 80 坐标之间的转换可查阅国 家测绘局公布的对照表。 WGS1984 基准面采用 WGS84 椭球体，它是一 地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前 GPS 测量数据多以 WGS1984 为基准。 上述 3 个椭球体参数如下： 2椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在 椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定 义不同的基准面，如前苏联的 Pulkovo 1942、非洲索马里的 Afgooye 基准面都采用了 Krassovsky 椭球体，但它们的基准面显然是不同的。 地图投影是将地图从球面转换到平面的数学变换，如果有人说： 该点北京 54 坐标
5、值为 X=4231898,Y=21655933，实际上指的是北京 54 基准面下的投影坐标， 也就是北京 54 基准面下的经纬度坐标在直角平 面坐标上的投影结果。 2. GIS 中基准面的定义与转换 虽然现有 GIS 平台中都预定义有上百个基准面供用户选用，但均 没有我们国家的基准面定义。假如精度要求不高，可利用前苏联的 Pulkovo 1942 基准面(Mapinfo 中代号为 1001)代替北京 54 坐标系； 假如精度要求较高，如土地利用、海域使用、城市基建等 GIS 系统， 则需要自定义基准面。 GIS 系统中的基准面通过当地基准面向 WGS1984 的转换 7 参数来 定义，转换通过相似变换方法实现，具体算法可参考科学出版社 1999 年出版的城市地理信息系统标准化指南第 76 至 86 页。假设 Xg、 Yg、Zg 表示 WGS84 地心坐标系的三坐标轴，Xt、Yt、Zt 表示当地坐标 系的三坐标轴， 自定义基准面的 7 参数分别为： 个平移参数DX、 那么 三DY、DZ 表示两坐标原点的平移值；三个旋转参数ex、ey、ez 表 3
