GIS中坐标系与偏移算法总结

一 大地坐标系
1.1 概念
大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。
大地坐标系根据其原点的位置不同，分为地心坐标系和参心坐标系。地心坐标系的原点与地球质心重合，参心坐标系的原点与某一地区或国家所采用的参考椭球中心重合，通常与地球质心不重合。

1.2 常用的参心坐标系与地心坐标系

北京54 参心坐标系（参心坐标系）
西安80 参心坐标系（参心坐标系）
cgcs2000 地心坐标系（地心坐标系）
wgs84 地心坐标系（地心坐标系）

我国先后建立的1954年北京坐标系、1980西安坐标系和新1954年北京坐标系，都是参心坐标系。这些坐标系为我国经济社会发展和国防建设作出了重要贡献。
但是，随着现代科技的发展，特别是全球卫星定位技术的发展和应用，世界上许多发达国家和中等发达国家都已在多年前就开始使用地心坐标系。
国务院批准自2008年7月1日启用我国的地心坐标系——2000国家大地坐标系（CGCS-2000），同时要求用8-10年的时间，完成现行国家大地坐标系向20000国家大地坐标系的过渡和转换。过渡期结束，将停止提供现行国家大地坐标系下的测绘成果。

参考：
2018年7月1日起全面使用2000国家大地坐标系，西安80和北京54坐标系正式退出历史舞台

wgs84是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统；gps设备采集的数据均为wgs84坐标系。

1.3 不同坐标系之间的转换
arcgis 软件中计算完成，参考:[arcgis坐标转换与投影](https://www.jianshu.com/p/5c437696be06）

二 坐标投影

2.1 投影后的坐标形式
原始经纬度:120.0397529296875,30.229220825195313
墨卡托投影后:13362764.171082955,3533048.2025558753
参考：arcgis js api：web墨卡托(3857)转经纬度坐标(4326)

2.2 投影的目的
方便工程测量、二维图展示便于理解。

2.3 根据不同需求使用不同的投影算法
例如： 墨卡托投影后的二维图导致了地球两极被拉宽，不适用于工程测量，但适合用作普通二维图的展示。而大比例尺的工程测量图对局部区域内精度要求高，而采用高斯克里格投影。

三 gcj02偏移算法（国家测绘局，被戏称为火星坐标）
注意 这是偏移算法，而不是单独的一个坐标系。习惯上人们将加了偏移算法的坐标称为gcj02坐标。经偏移算法处理的地图数据偏差一般为 300~500 米。

wgs84坐标系的江干区数据叠加到互联网地图上

3.1 在我们国家发布的互联网地图按法律规定需要经过偏移算法加偏移。
例如高德地图、腾讯地图。

3.2 百度地图在gcj02基础上进行了二次加偏移，称为bd09坐标

3.3 天地图是否加偏移？
天地图采用cgcs2000坐标。
发布在互联网上的天地图并不一定都是加偏移，未加偏移的地图做了特殊处理，很多涉密地理信息在地图上找不到。

3.4 使用了加偏移的地图如何进行gis开发
对叠加到地图上的数据同样加偏移，实现与底图吻合。
参考：WGS84坐标与不同加密算法之间转换

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更多参考：
你必须知道的地理坐标系和投影坐标系
arcgis坐标转换与投影变换