轉自：http://www.rivermap.cn/docs/show-1829.html

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常用坐標系詳解

（一）WGS84坐標系

WGS-84坐標系（World Geodetic System一1984 Coordinate System）

一種國際上采用的地心坐標系。坐標原點為地球質心，其地心空間直角坐標系的Z軸指向BIH （國際時間服務機構）1984.O定義的協議地球極（CTP)方向，X軸指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸垂直構成右手坐標系，稱為1984年世界大地坐標系統。

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（二）WGS84 Web墨卡托

Web墨卡托是2005年谷歌在谷歌地圖中首次使用的，當時或更早的Web墨卡托使用者還是稱其為世界墨卡托 World Mercator - Spherical Mercator (unofficial deprecated ESRI)，代號 WKID 54004 （在 EPSG:54004 或 ESRI:54004 中，非官方）。

在2006年，OSGeo在提出的 Tile Map Service (TMS) 標準中使用代號 OSGEO:41001，WGS84 / Simple Mercator - Spherical Mercator (unofficial deprecated OSGEO / Tile Map Service)。

2007年8月6日 Christopher Schmidt （OpenLayers的重要貢獻者之一）在通過一次GIS討論中為了在OpenLayers中使用谷歌投影，提出給谷歌投影（Web墨卡托）使用一個統一的代號（已有如54004、41001之類的代號）900913（也形似 Google），并與同年9月11日在OpenLayers的OpenLayers/Layer/SphericalMercator.js中正式使用代號 900913。

在2008年5月EPSG在6.15版本中正式（可能是谷歌地圖取得了巨大成功）給谷歌地圖投影賦予 CRS 代號 EPSG:3785（Popular Visualisation CRS / Mercator），這也是Web墨卡托正式被EPSG組織承認（由于Web墨卡托不是標準的地圖投影，之前一直沒有被EPSG沒有收錄）。

很快EPSG于2009年2月9號使用新代號 EPSG:3857 代替之前的 EPSG:3785，給谷歌地圖投影方法命名為“公共可視化偽墨卡托投影”（PVPM），投影運算方法代號 1024。

至今，EPSG:3857（WGS 84 / Pseudo-Mercator） 代號是web墨卡托的正式代號。

在GIS界，離不開 ESRI，Web墨卡托的代號在 ESRI 中也有幾個。最早在 ESRI 的軟件中給Web墨卡托投影的稱號為 102113（WGS 1984 Web Mercator），與 EPSG:3785 對應；后來使用 102100（WGS 1984 Web Mercator Auxiliary Sphere），與 EPSG:3857 對應。

在 ArcGIS 10.0 版本中，ESRI 正式使用 EPSG:3857 替換之前的 EPSG:102100。

總之，Web墨卡托現在的正式官方代號 EPSG:3857，同時 900913、3587、54004、41001、102113、102100 和 3785 等也是指Web墨卡托，雖然他們的具體定義會有一些差別，但他們在數學上是相等的。

Web墨卡托取得了巨大成功，如今主流的Web地圖幾乎都是使用的Web墨卡托，如國外的 Google Maps，OpenStreetMap，Bing Map，ArcGIS 和 Heremaps 等，國內的百度地圖、高德地圖、騰訊地圖和天地圖等也是基于Web墨卡托（由于國內政策的原因，國內地圖會有加密要求，一般有兩種情況，一種是在 Web墨卡托的基礎上經過國家標準加密的國標02坐標系，熟稱“火星坐標系”；另一種是在國標的02坐標系下進一步進行加密，如百度地圖的BD09坐標系）。

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（三）WGS84 UTM

UTM投影全稱為“通用橫軸墨卡托投影”，英文名稱為Universal Transverse Mercator，該坐標系是由美國軍方在1947提出的。雖然我們仍然將其看作與“高斯－克呂格”相似的坐標系統，但實際上UTM采用了網格的分帶（或分塊）。除在美國本土采用Clarke 1866橢球體以外，UTM在世界其他地方都采用WGS84。

UTM是由美國制定，因此起始分帶并不在本初子午線，而是在180度，因而所有美國本土都處于0－30帶內。UTM投影采用6度分帶，從東經180度（或西經180度）開始，自西向東算起，因此1帶的中央經線為-177（-180 -(-6)），而0度經線為30帶和31帶的分界，這兩帶的分界分別是-3和3度。緯度采用8度分帶，從80S到84N共20個緯度帶（X帶多4度），分別用C到X的字母來表示。為了避免和數字混淆，I和O沒有采用。UTM的“false easting”值為500公里，而南半球UTM帶的“false northing”為10000公里。

UTM是一種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，被許多國家用作地形圖的數學基礎，如中國采用的高斯-克呂格投影就是UTM投影的一種變形，很多遙感數據，如Landsat和Aster數據都應用UTM投影發布的。

UTM投影將北緯84度和南緯80度之間的地球表面積按經度6度劃分為南北縱帶(投影帶)。從180度經線開始向東將這些投影帶編號，從1編至60(北京處于第50帶)。每個帶再劃分為緯差8度的四邊形。兩條標準緯線距中央經線為180KM左右,中央經線比例系數為0.9996，UTM北半球投影北偽偏移為零，南半球則為10000公里。

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（四）GCJ02經緯度投影

GCJ-02是由中國國家測繪局（G表示Guojia國家，C表示Cehui測繪，J表示Ju局）制訂的地理信息系統的坐標系統。

它其實就是對真實坐標系統進行人為的加偏處理，按照特殊的算法，將真實的坐標加密成虛假的坐標，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。而加密后的坐標也常被大家稱為“火星坐標系統”。

該坐標系的坐標值為經緯度格式，單位為度。

這里的GCJ02經緯度投影，也就是在WGS84經緯度的基礎之上，進行GCJ-02加偏。

（五）GCJ02 Web 墨卡托投影

GCJ-02是由中國國家測繪局（G表示Guojia國家，C表示Cehui測繪，J表示Ju局）制訂的地理信息系統的坐標系統。

它其實就是對真實坐標系統進行人為的加偏處理，按照特殊的算法，將真實的坐標加密成虛假的坐標，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。而加密后的坐標也常被大家稱為“火星坐標系統”。

該坐標系的坐標值為Web墨卡托格式，單位為米。

這里的GCJ02 Web 墨卡托，也就是在標準Web默卡托的基礎之上，進行GCJ-02加偏。

（六）BD09 經緯度投影

BD09經緯度投影屬于百度坐標系，它是在標準經緯度的基礎上進行GCJ-02加偏之后，再加上百度自身的加偏算法，也就是在標準經緯度的基礎之上進行了兩次加偏。

該坐標系的坐標值為經緯度格式，單位為度。

（七）BD09 Web 墨卡托影

BD09 Web 墨卡托屬于百度坐標系，它是在標準Web墨卡托的基礎上進行GCJ-02加偏之后，再加上百度自身的加偏算法，也就是在Web墨卡托的基礎之上進行了兩次加偏。

該坐標系的坐標值為Web墨卡托格式，單位為米。

（八）北京54坐標系

中國成立以后，我國大地測量進入了全面發展時期，在全國范圍內開展了正規的，全面的大地測量和測圖工作，迫切需要建立一個參心大地坐標系。由于當時的"一邊倒"政治趨向，故我國采用了前蘇聯的克拉索夫斯基橢球參數，并與前蘇聯1942年坐標系進行聯測，通過計算建立了我國大地坐標系，定名為1954年北京坐標系。因此，1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯1942年坐標系的延伸。T.A的原點不在北京而是在前蘇聯的普爾科沃。

自北京54坐標系統建立以來，在該坐標系內進行了許多地區的局部平差，其成果得到了廣泛的應用。但是隨著測繪新理論·新技術的不斷發展，人們發現該坐標系存在很多缺點，為此，我國在1978年在西安召開了"全國天文大地網整體平差會議"，提出了建立屬于我國自己的大地坐標系，即后來的1980西安坐標系。

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（九）西安80坐標系

1978年4月在西安召開全國天文大地網平差會議，確定重新定位，建立我國新的坐標系。為此有了1980年國家大地坐標系。1980年國家大地坐標系采用地球橢球基本參數為1975年國際大地測量與地球物理聯合會第十六屆大會推薦的數據，即IAG 75地球橢球體。該坐標系的大地原點設在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮，位于西安市西北方向約60公里。

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中華人民共和國大地原點，由主體建筑·中心標志·儀器臺·投影臺4部分組成。

主體為7層塔樓式圓頂建筑，高25.8米，半球形玻璃鋼屋頂，可自動開啟，以便天文觀測。中心標志是原點的核心部分，用瑪瑙做成，半球頂部刻有"十"字線。T.A被鑲嵌在穩定埋入地下的花崗巖標石外露部分的中央，永久穩固保留，"十"字中心就是測量起算中心，坐標為東經108度55分，北緯34度32分，海拔417.20米。儀器臺建在中心標志上方，為空心圓柱形，高21.8米，頂部供安置測量儀器用。

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（十）CGCS2000坐標系

2000中國大地坐標系(China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000)，又稱之為2000國家大地坐標系，是中國新一代大地坐標系，21世紀初已在中國正式實施。

20世紀50年代，為滿足測繪工作的迫切需要，中國采用了1954年北京坐標系。1954年之后，隨著天文大地網布設任務的完成，通過天文大地網整體平差，于20世紀80年代初中國又建立了1980西安坐標系。1954北京坐標系和1980西安坐標系在中國的經濟建設和國防建設中發揮了巨大作用。

隨著情況的變化和時間的推移，上述兩個以經典測量技術為基礎的局部大地坐標系，已經不能適應科學技術特別是空間技術發展，不能適應中國經濟建設和國防建設需要。中國大地坐標系的更新換代，是經濟建設、國防建設、社會發展和科技發展的客觀需要。

以地球質量中心為原點的地心大地坐標系，是21世紀空間時代全球通用的基本大地坐標系。以空間技術為基礎的地心大地坐標系，是中國新一代大地坐標系的適宜選擇。地心大地坐標系可以滿足大地測量、地球物理、天文、導航和航天應用以及經濟、社會發展的廣泛需求。歷經多年，中國測繪、地震部門和科學院有關單位為建立中國新一代大地坐標系作了大量基礎性工作，20世紀末先后建成全國 GPS一、二級網，國家GPS A、B級網，中國地殼運動觀測網絡和許多地殼形變網，為地心大地坐標系的實現奠定了較好的基礎。中國大地坐標系更新換代的條件也已具備。

2000中國大地坐標系符合 ITRS(國際地球參考系統)的如下定義：

1)原點在包括海洋和大氣的整個地球的質量中心；

2)長度單位為米(sI)。這一尺度同地心局部框架的TCG(地心坐標時)時間坐標一致；

3)定向在1984．0時與 BIH(國際時間局)的定向一致；

4)定向隨時間的演變由整個地球的水平構造運動無凈旋轉條件保證。

以上定義對應一個直角坐標系，它的原點和軸定義如下：

1)原點 ：地球的質量中心；

2)Z軸：指向IERS參考極方向；

3) X軸：IERS參考子午面與通過原點且同z 軸正交的赤道面的交線；

4)Y軸：完成右手地心地固直角坐標系。

CGCS2000的參考橢球為一等位旋轉橢球。等位橢球(或水準橢球)定義為其橢球面是一等位面的橢球。CGCS2000的參考橢球的幾何中心與坐標系的原點重合，旋轉軸與坐標系的Z軸一致。參考橢球既是幾何應用的參考面，又是地球表面上及空間正常重力場的參考面。

等位旋轉橢球由4個獨立常數定義----CGCS2000參考橢球的定義常數是：

長半軸a=6378137.0m；

扁率f=1/298.257222101；

地球的地心引力常數 (包含大氣層)GM = 3986004.418×E8m3s-2；

地球角速度w=7292115.0×E-11 rad S-1。

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（十一）1985國家高程基準

我國于1956年規定以黃海(青島)的多年平均海平面作為統一基面，叫"1956年黃海高程系統"，為中國第一個國家高程系統，從而結束了過去高程系統繁雜的局面。但由于計算這個基面所依據的青島驗潮站的資料系列（1950年～1956年）較短等原因，中國測繪主管部門決定重新計算黃海平均海面，以青島驗潮站1952年～1979年的潮汐觀測資料為計算依據，叫"1985國家高程基準"。

我國的水準原點位于青島觀象山。T.A由1個原點5個附點構成水準原點網。在"1985國家高程基準"中水準原點的高程為72.2604米。這是根據青島驗潮站1985年以前的潮汐資料推求的平均海面為零點的起算高程，是國家高程控制的起算點。

由于國家水準原點實際高程并非為海拔0米，經國家測繪局批準，由專家精確移植水準原點信息數據，在青島銀海大世界內建起了"中華人民共和國水準零點"。

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水準零點標志雕塑，高6米，重10余噸，底座像一個鉛錘，寓意老一輩測量人工作的辛苦，頂部地球儀上有6個小圓球，寓意世界上6個著名的海拔原點。在零點雕塑的下面是一個觀測井，觀測井的底部設有一個價值不菲的巨大的紅色瑪瑙球，這個球體的頂平面就是我們國家海拔0米的地方。

轉載于:https://www.cnblogs.com/lyggqm/p/11109599.html

總結

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