1. 橢球體、基準面及地圖投影
?
GIS中的坐標系定義是GIS系統的 基礎，正確定義GIS系統的坐標系非常重要。GIS中的坐標系定義由基準面和地圖投影兩組參數確定，而基準面的定義則由特定橢球體及其對應的轉換參數確 定，因此欲正確定義GIS系統坐標系，首先必須弄清地球橢球體(Ellipsoid)、大地基準面(Datum)及地圖投影(Projection)三者 的基本概念及它們之間的關系。
?
基準面是利用特定橢球體對特定地區地球表面的逼近，因此每個國家或地區均有各自的基準面，我們通常稱 謂的北京54坐標系、西安80坐標系實際上指的是我國的兩個大地基準面。我國參照前蘇聯從1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)橢球體建 立了我國的北京54坐標系，1978年采用國際大地測量協會推薦的1975地球橢球體建立了我國新的大地坐標系--西安80坐標系，目前大地測量基本上仍 以北京54坐標系作為參照，北京54與西安80坐標之間的轉換可查閱國家測繪局公布的對照表。 WGS1984基準面采用WGS84橢球體，它是一地心坐標系，即以地心作為橢球體中心，目前GPS測量數據多以WGS1984為基準。
?
上述3個橢球體參數如下：
?
橢 球體與基準面之間的關系是一對多的關系，也就是基準面是在橢球體基礎上建立的，但橢球體不能代表基準面，同樣的橢球體能定義不同的基準面，如前蘇聯的 Pulkovo 1942、非洲索馬里的Afgooye基準面都采用了Krassovsky橢球體，但它們的基準面顯然是不同的。?
?
地圖投影是將地圖從球面轉換到平面的數學變換，如果有人說：該點北京54坐標值為X=4231898,Y=21655933，實際上指的是北京54基準面下的投影坐標，也就是北京54基準面下的經緯度坐標在直角平面坐標上的投影結果。
?
2. GIS中基準面的定義與轉換
?
雖 然現有GIS平臺中都預定義有上百個基準面供用戶選用，但均沒有我們國家的基準面定義。假如精度要求不高，可利用前蘇聯的Pulkovo 1942基準面(Mapinfo中代號為1001)代替北京54坐標系；假如精度要求較高，如土地利用、海域使用、城市基建等GIS系統，則需要自定義基 準面。
?
GIS系統中的基準面通過當地基準面向WGS1984的轉換7參數來定義，轉換通過相似變換方法實現，具體算法可參考科學出 版社1999年出版的《城市地理信息系統標準化指南》第76至86頁。假設Xg、Yg、Zg表示WGS84地心坐標系的三坐標軸，Xt、Yt、Zt表示當 地坐標系的三坐標軸，那么自定義基準面的7參數分別為：三個平移參數ΔX、ΔY、ΔZ表示兩坐標原點的平移值；三個旋轉參數εx、εy、εz表示當地坐標 系旋轉至與地心坐標系平行時，分別繞Xt、Yt、Zt的旋轉角；最后是比例校正因子，用于調整橢球大小。
?
美國國家測繪局(National Imagery and Mapping Agency)公布了世界大多數國家的當地基準面至WGS1984基準面的轉換3參數(平移參數)，可從 http://164.214.2.59/GandG/wgs84dt/dtp.html 下載，其中包括有香港Hong Kong 1963基準面、臺灣 Hu-Tzu-Shan 基準面的轉換3參數，但是沒有中國大陸的參數。
?
實 際工作中一般都根據工作區內已知的北京54坐標控制點計算轉換參數，如果工作區內有足夠多的已知北京54與WGS84坐標控制點，可直接計算坐標轉換的7 參數或3參數；當工作區內有3個已知北京54與WGS84坐標控制點時，可用下式計算WGS84到北京54坐標的轉換參數(A、B、C、D、E、F)： x54 = AX84 + BY84 + C，y54 = DX84 + EY84 + F，多余一點用作檢驗；在只有一個已知控制點的情況下(往往如此)，用已知點的北京54與WGS84坐標之差作為平移參數，當工作區范圍不大時精度也足夠 了。
?3. GIS中地圖投影的定義
?
我國的基本比例尺地形圖(1:5千，1:1萬，1:2.5萬，1:5萬，1:10 萬，1:25萬，1:50萬，1:100萬)中，大于等于50萬的均采用高斯-克呂格投影(Gauss-Kruger)，又叫橫軸墨卡托投影 (Transverse Mercator)；小于50萬的地形圖采用正軸等角割園錐投影，又叫蘭勃特投影(Lambert Conformal Conic)；海上小于50萬的地形圖多用正軸等角園柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)，我國的GIS系統中應該采用與我國基本比例尺地形圖系 列一致的地圖投影系統。

相應高斯-克呂格投影、蘭勃特投影、墨卡托投影需要定義的坐標系參數序列如下：
?
高斯-克呂格：投影代號(Type)，基準面(Datum)，單位(Unit)，
中央經度(OriginLongitude)，原點緯度(OriginLatitude)，
比例系數(ScaleFactor)，
東偽偏移(FalseEasting)，北緯偏移(FalseNorthing)
?
蘭勃特: 投影代號(Type)，基準面(Datum)，單位(Unit)，
中央經度(OriginLongitude)，原點緯度(OriginLatitude)，
標準緯度1(StandardParallelOne)，標準緯度2(StandardParallelTwo)，
東偽偏移(FalseEasting)，北緯偏移(FalseNorthing)
?
墨卡托: 投影代號(Type)，基準面(Datum)，單位(Unit)，
原點經度(OriginLongitude)，原點緯度(OriginLatitude)，
標準緯度(StandardParallelOne)
?
在 城市GIS系統中均采用6度或3度分帶的高斯-克呂格投影，因為一般城建坐標采用的是6度或3度分帶的高斯-克呂格投影坐標。高斯-克呂格投影以6度或3 度分帶，每一個分帶構成一個獨立的平面直角坐標網，投影帶中央經線投影后的直線為X軸(縱軸，緯度方向)，赤道投影后為Y軸(橫軸，經度方向)，為了防止 經度方向的坐標出現負值，規定每帶的中央經線西移500公里，即東偽偏移值為500公里，由于高斯-克呂格投影每一個投影帶的坐標都是對本帶坐標原點的相 對值，所以各帶的坐標完全相同，因此規定在橫軸坐標前加上帶號，如(4231898,21655933)其中21即為帶號，同樣所定義的東偽偏移值也需要 加上帶號，如21帶的東偽偏移值為21500000米。
?
假如你的工作區位于21帶，即經度在120度至126度范圍，該帶的中央經度為123度，采用Pulkovo 1942基準面，那么定義6度分帶的高斯-克呂格投影坐標系參數為：(8，1001，7，123，0，1，21500000，0)。
?
那 么當精度要求較高，實測數據為WGS1984坐標數據時，欲轉換到北京54基準面的高斯-克呂格投影坐標，如何定義坐標系參數呢？你可選擇WGS 1984(Mapinfo中代號104)作為基準面，當只有一個已知控制點時(見第2部分)，根據平移參數調整東偽偏移、北緯偏移值實現WGS84到北京 54的轉換，如:(8，104，7，123，0，1，21500200，-200)，也可利用 AffineTransform坐標系變換對象,此時的轉換系數(A、B、C、D、E、F)中A、B、D、E為0，只有X、Y方向的平移值C、F ；當有3個已知控制點時，可利用得到的轉換系數(A、B、C、D、E、F)定義 AffineTransform坐標系變換對象，實現坐標系的轉換，如：(8，104，7，123，0，1，21500000，0， map.AffineTransform)，其中AffineTransform定義為AffineTransform.set(7，A、B、C、D、 E、F)(7表示單位米)；當然有足夠多已知控制點時，直接求定7參數自定義基準面就行了。

[ 2007-6-28 10:03:00 | By: 李聞昊 ]

源地址：http://blog.gisforum.net/u/81008/1089.html

轉載于:https://www.cnblogs.com/niceboy/archive/2007/08/09/849561.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的GIS中的坐标系定义与转换【转】的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。