GIS中的坐标系定义与转换.doc

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1、GIS中的坐标系定义与转换摘要：自“Mapinfo上的GIS系统开发”一文在计算机世界网上刊登后，有好几位读者向我询问坐标系定义与转换方面的问题，问题可归结为(1)地图在Mapinfo上显示得很好,但在MapX中却显示不出来或显示得不对；(2)GPS定位得到的WGS84坐标怎么往北京54坐标地图上转。这些问题也是曾经困惑我的问题，在此我谈谈我个人的一些认识及经验，供各位读者参考，也希望相关方面的专业人士能给予纠正及补充。关键词：GIS坐标系定义转换　　自“Mapinfo上的GIS系统开发”一文在计算机世界网上刊登后，有好几位读者向我询问坐标系定

2、义与转换方面的问题，问题可归结为(1)地图在Mapinfo上显示得很好,但在MapX中却显示不出来或显示得不对；(2)GPS定位得到的WGS84坐标怎么往北京54坐标地图上转。这些问题也是曾经困惑我的问题，在此我谈谈我个人的一些认识及经验，供各位读者参考，也希望相关方面的专业人士能给予纠正及补充。1.椭球体、基准面及地图投影　　GIS中的坐标系定义是GIS系统的基础，正确定义GIS系统的坐标系非常重要。GIS中的坐标系定义由基准面和地图投影两组参数确定，而基准面的定义则由特定椭球体及其对应的转换参数确定，因此欲正确定义GIS系统坐标系，首先必须

3、弄清地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念及它们之间的关系。　　基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的1975地球椭球体建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系，目前大地测量基本上仍以北京54坐标系作为参照，北京54与

4、西安80坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。WGS1984基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。　　上述3个椭球体参数如下：4　　椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面，如前苏联的Pulkovo1942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了Krassovsky椭球体，但它们的基准面显然是不同的。　　地图投影是将地图从球面转换到平面的数学变换，如果有人说：该点北京54坐

5、标值为X=4231898,Y=21655933，实际上指的是北京54基准面下的投影坐标，也就是北京54基准面下的经纬度坐标在直角平面坐标上的投影结果。2.GIS中基准面的定义与转换　　虽然现有GIS平台中都预定义有上百个基准面供用户选用，但均没有我们国家的基准面定义。假如精度要求不高，可利用前苏联的Pulkovo1942基准面(Mapinfo中代号为1001)代替北京54坐标系；假如精度要求较高，如土地利用、海域使用、城市基建等GIS系统，则需要自定义基准面。　　GIS系统中的基准面通过当地基准面向WGS1984的转换7参数来定义，转换通过相似

6、变换方法实现，具体算法可参考科学出版社1999年出版的《城市地理信息系统标准化指南》第76至86页。假设Xg、Yg、Zg表示WGS84地心坐标系的三坐标轴，Xt、Yt、Zt表示当地坐标系的三坐标轴，那么自定义基准面的7参数分别为：三个平移参数ΔX、ΔY、ΔZ表示两坐标原点的平移值；三个旋转参数εx、εy、εz表示当地坐标系旋转至与地心坐标系平行时，分别绕Xt、Yt、Zt的旋转角；最后是比例校正因子，用于调整椭球大小。　　MapX中基准面定义方法如下：Datum.Set(Ellipsoid,ShiftX,ShiftY,ShiftZ,RotateX

7、,RotateY,RotateZ,ScaleAdjust,PrimeMeridian)其中参数：Ellipsoid为基准面采用的椭球体；ShiftX,ShiftY,ShiftZ为平移参数；RotateX,RotateY,RotateZ为旋转参数；ScaleAdjust为比例校正因子，以百万分之一计；PrimeMeridian为本初子午线经度，在我国取0，表示经度从格林威治起算。　　美国国家测绘局(NationalImageryandMappingAgency)公布了世界大多数国家的当地基准面至WGS1984基准面的转换3参数(平移参数)，可从h

8、ttp://164.214.2.59/GandG/wgs84dt/dtp.html下载，其中包括有香港HongKong1963基准面、台湾Hu-Tzu