3.坐标系基础和定义坐标系解析

中科地信@126.com中科地信出品闫磊编写本章内容三、高斯投影分带方法一、坐标系的基本概念五、定义坐标二、坐标系分类四、ArcGIS坐标文件的说明中科地信出品闫磊编写坐标的基本概念坐标是GIS数据的骨骼框架，能够将我们的数据定位到相应的位置，为地图中的每一点提供准确的坐标。如经纬度下经度、纬度，平面中X，Y中科地信出品闫磊编写什么是坐标系？比方说，公路里碑上的公里数，通常是从大城市起算的；说某某建筑有多高，一般是从地面算起。这就是说，地球上任何一点的位置都是相互联系，都有一定相对关系。我们测绘地面上点的位置，也是一样，也要有一个起算标准，不然就分不出高低、这了。测绘地面上某个点的位置时，需要两个起算点：一是平面位置，一是高程。计算这两个位置所依据的系统，就叫坐标系统和高程系统。中科地信出品闫磊编写坐标系关键采用球体模型（基准面)选定原点，规定正方向和单位长度。目的：坐标系的建立主要是便于计算。中科地信出品闫磊编写基准面当一个旋转椭球体的形状与地球相近时，基准面用于定义旋转椭球体相对于地心的位置。基准面给出了测量地球表面上位置的参考框架。它定义了经线和纬线的原点及方向。1、地心基准面2、区域基准面中科地信出品闫磊编写年中，卫星数据为测地学家提供了新的测量结果，用于定义与地球最吻合的、坐标与地球质心相关联的旋转椭球体。地球中心（或地心）基准面使用地球的质心作为原点。最新开发的并且使用最广泛的基准是WGS1984。它被用作在世界范围内进行定位测量的框架。还有目前国家2000坐标系中科地信出品闫磊编写区域基准面区域基准面是在特定区域内与地球表面极为吻合的旋转椭球体。旋转椭球体表面上的点与地球表面上的特定位置相匹配。该点也被称作基准面的原点。原点的坐标是固定的，所有其他点由其计算获得。如北京54，和西安80中科地信出品闫磊编写几种常用的地准面1、北京542、西安803、国家20004、WGS1984中科地信出品闫磊编写几种基准面说明北京54坐标系与西安80坐标系都是以Gauss_Kruger为基础，经局部平差后产生的坐标系北京54坐标系:1954建立原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃西安80坐标系:也称国家大地坐标系，1980年，原点在西安附近中科地信出品闫磊编写几种基准面说明GPS系统所采用的是1984年世界大地坐标系(WordGeodeticSystem1984即WGS-84)。WGS-84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系。原点是地球的质心。2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心中科地信出品闫磊编写椭球体参数的区别北京54:长半轴a=6378245m短半轴b=6356863m扁率f=1/298.3西安80:长半轴a=6378140m;短半轴b=6356755m扁率f=1/298.25注:扁率:f=（a-b）/a中科地信出品闫磊编写坐标参数WGS-84:长半轴a=6378137m;短半轴b=6356753.314m扁率f=1/298.252000坐标系，a=6378137mb=6356752.31414m扁率f=1/298.257222101中科地信出品闫磊编写注意问题由于长、短半轴不一样，不同坐标系如西安80坐标系与北京54坐标系转换是不严密不存在统一的公式地球上同一点，各个坐标系的经纬度是不一样的北京54和西安80是二维坐标系WGS84和2000是三维坐标系中科地信出品闫磊编写二、坐标系分类1、全局坐标系或球坐标系，例如经纬度。这些坐标系通常称为地理坐标系。2、基于横轴墨卡托、阿尔伯斯等积或罗宾森等地图投影的投影坐标系，这些地图投影（以及其他多种地图投影模型）提供了各种机制将地球球面的地图投影到二维笛卡尔坐标平面上。投影坐标系有时称为地图投影。中科地信出品闫磊编写区别地理坐标系以度为单位，地理空间坐标系（Geographiccoordinatesystem），使用基于经纬度坐标描述地球上某一点所处的位置。地理坐标系坐标经度范围（-180-180），纬度（-90-90）投影坐标系以米为单位中科地信出品闫磊编写地理坐标系统进一步说明最常用的地理坐标系是经纬度坐标系，这个坐标系可以确定地球上任何一点的位置，如果我们将地球看作一个球体，而经纬网就是加在地球表面的地理坐标参照系格网，经度和纬度是从地球中心对地球表面给定点量测得到的角度，经度是东西方向，而纬度是南北方向，经线从地球南北极穿过，而纬线是平行于赤道的环线，需要说明的是经纬度坐标系不是一种平面坐标系，因为度不是标准的长度单位，不可用其量测面积长度。中科地信出品闫磊编写度(分、秒)和米的转换（高级）度和米严格意义无法转换，因为地球是椭圆的，在不同的参数中不一样，就是统一坐标系统如西安80，经线1度和纬线1度长度也是不一样的。大概计算如下：西安80:长半轴a=6378140m;短半轴b=6356755m扁率f=1/298.25经度：以赤道为例：1(经）度=6378140*2*3.1415926/360/1000=111.3km合计1分为：1分大约1.85km，1秒大约30m靠近两级（南北极）数字越小。中科地信出品闫磊编写范围说明位于两极点中间的纬线称为赤道。它定义的是零纬度线。零经度线称为本初子午线。对于绝大多数地理坐标系，本初子午线是指通过英国格林尼治的经线。经纬网的原点(0,0)定义在赤道和本初子午线的交点处。这样，地球就被分为了四个地理象限，它们均基于与原点所成的罗盘方位角。南和北分别位于赤道的下方和上方，而西和东分别位于本初子午线的左侧和右侧。其范围是-180°（向西行进时）到180°（向东行进时）。如果本初子午线是格林尼治子午线，则对于位于赤道南部和格林尼治东部的澳大利亚，其经度为正值，纬度为负值。中科地信出品闫磊编写的坐标，投影文件的含义投影坐标系统（Projectioncoordinatesystem）使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。平面坐标系统地图单位通常为米，或者是平面直角坐标。投影坐标系由以下两项参数确定:基准面确定:比如:北京54、西安80、WGS84）投影方法（比如高斯－克吕格、Lambert投影）中科地信出品闫磊编写、兰伯特等角园锥投影用于小比例尺的地图投影如1:50万，1：100万，1:400等小比例尺，经线为辐射直线，纬线为同心圆圆弧。指定两条标准纬度线Q1，Q2，在这两条纬度线上没有长度变形,即M=N=1。此种投影也叫等角割圆锥投影，2、高斯—克吕格投影（等角横切椭圆柱投影）用于如1/10万，1/5万、1/万等比例尺中科地信出品闫磊编写高斯特点高斯一克吕格投影（后，除中央经线和赤道为直线外，其他经线均为对称于中央经线的曲线。高斯-克吕格投影没有角度变形，在长度和面积上变形也很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大处在投影带内赤道的两端。中科地信出品闫磊编写UTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”，是等角横轴割圆柱投影（高斯-克吕格为等角横轴切圆柱投影），圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，该投影将地球划分为60个投影带，每带经差为6度，已被许多国家作为地形图的数学基础。中科地信出品闫磊编写投影与高斯投影的主要区别在南北格网线的比例系数上，高斯-克吕格投影的中央经线投影后保持长度不变，即比例系数为1，而UTM投影的比例系数为0.9996。UTM投影沿每一条南北格网线比例系数为常数，在东西方向则为变数，中心格网线的比例系数为0.9996，在南北纵行最宽部分的边缘上距离中心点大约363公里，比例系数为1.00158。高斯-克吕格投影与UTM投影可近似采用Xutm=0.9996*X高斯，Yutm=0.9996*Y高斯进行坐标转换。中科地信出品闫磊编写三、高斯投影分带方法分度方法:有3度和6度分带法中科地信出品闫磊编写°分带法从格林威治零度经线起，每6°分为一个投影带，全球共分为60个投影带，东半球从东经0°-6°为第一带，中央经线为3°，9°，15°，依此类推，投影带号为1-30。其投影带号n和中央经线经度L0的计算公式为:L0=(6n-3)；西半球投影带从180°回算到0°，编号为31-60，投影代号n和中央经线经度L0的计算公式L0=360-(6n-3)°。中科地信出品闫磊编写°分带法从东经1°30′起，每3°为一带，将全球划分为120个投影带，东经1°30′-4°30′，...178°30′-西经178°30′，...1°30′-东经1°30′。东半球有60个投影带，编号1-60，各带中央经线计算公式:L0=3n,中央经线为3°、6°...180°。中科地信出品闫磊编写个投影带，编号1-60，各带中央经线计算公式:L0=360°-3°n,中央经线为西经177°、...3°、0°中科地信出品闫磊编写°12°6°央子中午线赤道NS中科地信出品闫磊编写、3度带中央经线L0=3*n带号n:=L0/3我国共包括22个投影带（24—45带）。2、6度带中央经线经度L0的计算公式为:L0=(6n-3)带号n:=(L0+3)/6我国共包括11个投影带（13—23带）。总之：中央经线和带号只和经线有关，与纬度纬度，经度在地球上表现为东西方向。中科地信出品闫磊编写由经线(X)反算最近带号1、3度带以中央经线正负1.5度N=Int（(X+1.50)/3)2、6度带是以中央经线正负3度N=Int(X/6)+1中科地信出品闫磊编写分帕米尔高原乌兹别里山口（乌恰县）最南端北纬3度52分南沙群岛曾母暗沙最北端北纬53度33分漠河以北黑龙江主航道（漠河县）2日本朝鲜