坐标系

使用对象

      各个行业中有接触过地理信息数据的人。作为一名地理信息相关行业的人，不一定要懂得不同坐标系之间的转换过程，但至少相应的问题能理解，心里能有个基本概念，并且懂得沟通。

地理坐标系（Geographic Coordinate Systems）

      由于地球是一个不规则的椭圆物体，在这样一个球体上可以使用经度和纬度的方式来表达现实世界所在的位置。比如Google Earth上的坐标就是WGS84坐标系的地理坐标系，或者说采用GPS也可以直接采集地理坐标系的坐标值。

      地理坐标系可以用BLH来表示，B代表大地纬度，L代表大地经度，其实就一个二面角的值，如下图所示地球上A点所对应的BLH值来源。

      地理坐标系根据所定义的椭球不同，分为很多种坐标系，在我国常见的有，WGS84、Beijing54、XiAn80等。

投影坐标（Projected Coordinate Systems）

      由于地球是一个不规则的椭圆物体，在地理坐标系中用的是度来表达地球表面的位置，由于度不是一个标准的长度单位，不可进行距离、面积的量算，所以就有了地理坐标系投影到平面直角坐标系上（xyh），投影后地图单位通常为米。

      投影坐标系必须是在已定义了地理坐标系之后才可去定义投影，投影要知道投影类型及投影带号，常见的投影类型有高斯克-吕格投影，Mercator投影等，投影带国家一般使用的是6度或3度带

      注：在我国，标准投影坐标系的北方向（X轴）为7位数，东方向（Y轴）为6位数，这个位数是固定的，如X:588795.134402，Y:3410817.076226。

地方独立坐标系

      由于国家在定义标准平面坐标系时，投影带一般是6度带和3度带，这种投影不一定和城市的中央子午线接近，这就造成了在某此城市采用国家标准坐标系之后，投影变形过大的问题（变形越大，距离面积量算出来的值误差就越大）。为控制变形，有些地区就会建立自己独立的坐标系，通俗叫法就是城市坐标系。

 投影转换

      注：不需要参数可以在GIS软件平台中就可以的一种转换

      在同一椭球下，把地理坐标系转到平面直角坐标系的转换，或平面直角坐标系到地理坐标系的转换（地图坐标单从度转米或是从米转度），叫投影转换，投影转换不需要参数，在常用GIS软件都已支持，如ArcGIS、Erdas或是SuperMap。

      延伸一个概念，动态投影也必须是同一个地理坐标系才能实现的功能。

坐标系转换

      注：不同椭球下的坐标系转换需要参数

      在不同椭球下之间的坐标系转换，比如讲北京54转到WGS84的转换。需要在GIS平台软件中的坐标转换功能中提供3参数（平移）（3参数精度比较差，严格来讲不成立）或7参数（平移和缩放）来转换，但这些参数属于保密信息，不会对外公开，所以遇到此问题谁提供的数据谁提的需求就要去找相关单位解决，当然也可以找同名点（3个或3个以上的满足精度的控制点）来配准实现。

      关于3参和7参的反算，网上也有不少软件，比如COORD.exe工具，前提是有足够的同名点才可以计算。

其它

      在遇到地方坐标系与其它坐标系的转换时，最好还是让数据提供方去解决这个转换问题，实在不行上面提到了找同名点配准。

总结：

• 地理坐标系：用经纬度单位来表达位置信息。
• 我国的高斯投影坐标系：用米单位来表达位置信息，X为6位数值，Y为7位数值。
• 定义了地理坐标系之后才可定义投影坐标系，投影坐标系不是单独的一个对象。
• 地方坐标系：用米单位来表达位置信息，一般是独立坐标系，可跟国家坐标系转换。
• 投影：从地理坐标系到同椭球下投影坐标的过程称为投影, 投影之间的转换不需要参数，任何一个GIS平台都能转。
• 两个不同椭球之间的转换需要3参或7参数才可以转，当然也可使用配准。

 FAQ

CAD图一般的坐标有什么含义

      在数据类型中，CAD 图是比较常见的一种数据来源，那么从CAD图整合到GIS平台中，就需要知道这个坐标有没有GIS含义。可以从三个方面来考虑，一、使用的标准投影高斯投影坐标，二、是使用的标准投影平面坐标并把坐标前面的大数去除（使用标准投影平面坐标的位数太长时使用的一种方式），三、就是地方坐标系。

 如何根据经纬度算中央经线

      已知一个点的经度L

      计算其所在3度带的中央子午线经度Lo 

      公式为：n=取整(L/3+0.5)，Lo=3*n。