摘要：自“Mapinfo上的GIS系統開(kāi)發(fā)”一文在計算機世界網(wǎng)上刊登后，有好幾位讀者向我詢(xún)問(wèn)坐標系定義與轉換方面的問(wèn)題，問(wèn)題可歸結為

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　�。�2） GPS定位得到的WGS84坐標怎么往北京54坐標地圖上轉。這些問(wèn)題也是曾經(jīng)困惑我的問(wèn)題，在此我談?wù)勎覀�(gè)人的一些認識及經(jīng)驗，供各位讀者參考，也希望相關(guān)方面的專(zhuān)業(yè)人士能給予糾正及補充。

　　關(guān)鍵詞：GIS 坐標系 定義 轉換 　　

　　自“Mapinfo上的GIS系統開(kāi)發(fā)”一文在計算機世界網(wǎng)上刊登后，有好幾位讀者向我詢(xún)問(wèn)坐標系定義與轉換方面的問(wèn)題，問(wèn)題可歸結為

　�。�1） 地圖在Mapinfo上顯示得很好，但在MapX中卻顯示不出來(lái)或顯示得不對；

　�。�2） GPS定位得到的WGS84坐標怎么往北京54坐標地圖上轉。這些問(wèn)題也是曾經(jīng)困惑我的問(wèn)題，在此我談?wù)勎覀�(gè)人的一些認識及經(jīng)驗，供各位讀者參考，也希望相關(guān)方面的專(zhuān)業(yè)人士能給予糾正及補充。

　　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(guān)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(gè)國家或地區均有各自的基準面，我們通常稱(chēng)謂的北京54坐標系、西安80坐標系實(shí)際上指的是我國的兩個(gè)大地基準面。我國參照前蘇聯(lián)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(xié)會(huì )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。

　　述3個(gè)橢球體參數如下：橢球體與基準面之間的關(guān)系是一對多的關(guān)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(lián)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(xué)變換，如果有人說(shuō)：該點(diǎn)北京54坐標值為X=4231898，Y=21655933，實(shí)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(jīng)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(gè)基準面供用戶(hù)選用，但均沒(méi)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(lián)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(guò)當地基準面向WGS1984的轉換7參數來(lái)定義，轉換通過(guò)相似變換方法實(shí)現，具體算法可參考科學(xué)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(yè)。假設Xg、Yg、Zg表示W(wǎng)GS84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(gè)平移參數ΔX、ΔY、ΔZ表示兩坐標原點(diǎn)的平移值；三個(gè)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(shí)，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。 　　

　　MapX中基準面定義方法如下： Datum.Set（Ellipsoid，ShiftX，ShiftY，ShiftZ，RotateX，RotateY，RotateZ，ScaleAdjust，PrimeMeridian） 其中參數：Ellipsoid為基準面采用的橢球體；ShiftX，ShiftY，ShiftZ為平移參數；RotateX，RotateY，RotateZ為旋轉參數；ScaleAdjust為比例校正因子，以百萬(wàn)分之一計；PrimeMeridian為本初子午線(xiàn)經(jīng)度，在我國取0，表示經(jīng)度從格林威治起算。

　　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(méi)有中國大陸的參數。 　　

　　實(shí)際工作中一般都根據工作區內已知的北京54坐標控制點(diǎn)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(diǎn)，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(gè)已知北京54與WGS84坐標控制點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)用作檢驗；在只有一個(gè)已知控制點(diǎn)的情況下（往往如此），用已知點(diǎn)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(shí)精度也足夠了。

　　從Mapinfo中國的URL（

　　3. GIS中地圖投影的定義