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第三讲 GIS的空间地理坐标系统

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GIS中坐标系定义及大地坐标系

GIS中坐标系定义及大地坐标系

GIS中坐标系定义及大地坐标系发布日期：2012-02-04 浏览次数：2核心提示：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。

1、椭球体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。

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。

基准面是在椭球体基础上建立的，椭球体可以对应多个基准面，而基准面只能对应一个椭球体。

椭球体的几何定义：O是椭球中心，NS为旋转轴，a为长半轴，b为短半轴。

子午圈：包含旋转轴的平面与椭球面相截所得的椭圆。

纬圈：垂直于旋转轴的平面与椭球面相截所得的圆，也叫平行圈。

赤道：通过椭球中心的平行圈。

基本几何参数：椭圆的扁率椭圆的第一偏心率椭圆的第二偏心率其中a、b称为长度元素；扁率α反映了椭球体的扁平程度。

偏心率e和e’是子午椭圆的焦点离开中心的距离与椭圆半径之比，它们也反映椭球体的扁平程度，偏心率愈大，椭球愈扁。

套用不同的椭球体，同一个地点会测量到不同的经纬度。

下面是几种常见的椭球体及参数列表。

几种常见的椭球体参数值克拉索夫斯基椭球体1975年国际椭球体WGS-84椭球体a6 378 245.000 000 000 0（m）6 378 140.000 000 000 0（m）6 378 137.000 000 000 0（m）b 6 356 863.018 773 047 3（m）6 356 755.288 157 528 7（m）6 356 752.314 2（m）c 6 399 698.901 782 711 0（m）6 399 596.651 988 010 5（m）6 399 593.625 8（m）α1／298.3 1／298.257 1/298.257 223 563e20.006 693 421 622 966 0.006 694 384 999 588 0.006 694 379 901 3e’20.006 738 525 414 683 0.006 739 501 819 473 0.006 739 496 742 272、地图投影地球是一个球体，球面上的位置，是以经纬度来表示，我们把它称为“球面坐标系統”或“地理坐标系統”。

ArcGIS中的坐标系统和投影变换PPT资料【优选版】

ArcGIS中的坐标系统和投影变换PPT资料【优选版】

三、空间参考(Spatial Reference)
❖ 一个空间参考包括了描述要素X,Y,Z位置的坐标系统 （Coordinate System），以及描述要素X,Y,Z值的分 辨率（resolution）和容限（tolerance）。
❖ 分辨率：分辨率反映了数据库中可以存储的坐标值的最 小地图单位长度。
ArcGIS中GCS的完整参数
❖ Alias: 别名 ❖ Abbreviation: 缩写 ❖ Remarks: 标注
❖ Prime Meridian（起始经度）: Greenwich (0.000000000000000000)
WGS-84椭 1984 6 378 137.000m 6 356 752.314m 1/298.257
球体
224
二、大地基准面（Geodetic datum）
参考椭球体定义了地球的形状，而基准面则描 述了这个椭球中心距地心的关系。基准面是建立在 选择的参考椭球体上的，且考虑到了当地复杂的地 表情况。因为参考椭球体还是不能够很好的描述地 球上每个地方的具体情况，可以理解为基准面就是 参考椭球向某个地方的大地水准面逼近的结果，它 与参考椭球是多对一的关系。
ArcGIS中的坐标系统和投影变换
主要内容
❖ 一、地球椭球体(Ellipsoid) ❖二、大地基准面（Geodetic datum） ❖三、空间参考系统(Spatial Reference) ❖ 四、坐标系统和投影变换在桌面产品中的应用 ❖五、两种配准方式（Spatial Adjustment和
Georeferencing ）
❖ 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（IAG75）建立了我国新的大地坐标 系--西安80坐标系。

ARCGIS中坐标系的定义及投影转换方法

ARCGIS中坐标系的定义及投影转换方法

ARCGIS中坐标系的定义及投影转换方法ArcGIS是一款由ESRI公司开发的地理信息系统软件，它提供了丰富的功能和工具来管理、分析和可视化地理空间数据。

在ArcGIS中，坐标系是地理数据的基础。

它定义了地理空间数据的坐标轴方向、单位和参考基准。

ArcGIS支持多种不同的坐标系，包括地理坐标系和投影坐标系。

地理坐标系使用经纬度来表示地球表面上的位置。

经度表示从西经0度到东经180度的角度，可以用-180到180度的范围表示。

纬度表示从南纬0度到北纬90度的角度，可以用-90到90度的范围表示。

常用的地理坐标系有WGS84和GCS_NAD83投影坐标系使用二维平面来表示地球表面上的位置。

由于地球是一个近似于椭球体的三维物体，将三维物体映射到二维平面上会引起形状、大小和方向的变化。

因此，投影坐标系定义了如何在平面上进行映射。

每种投影坐标系都有自己的坐标单位和转换方法。

常用的投影坐标系有UTM投影、Lambert投影和Mercator投影。

投影转换是将一种投影坐标系转换为另一种投影坐标系的过程。

在ArcGIS中，有以下几种常用的投影转换方法：1. 在地图视图中进行投影转换：在ArcMap中，可以通过选择地图视图的“数据”菜单下的“投影”选项来进行投影转换。

用户可以选择源坐标系和目标坐标系，并可以选择是否进行坐标转换。

2. 使用坐标系工具箱进行转换：ArcGIS提供了一系列坐标系工具箱，可以帮助用户进行坐标系的转换。

可以通过在ArcToolbox中选择“数据管理工具”>“坐标系”来访问这些工具。

3. 使用“项目”工具箱进行投影转换：在ArcGIS Pro中，可以使用“项目”工具箱中的“投影”工具来进行投影转换。

用户可以选择源数据和目标投影，并可以选择是否进行地理转换。

4. 使用ArcPy进行投影转换：ArcPy是ArcGIS的Python模块，可以通过编写Python脚本来进行投影转换。

用户可以使用ArcPy中的Projection类和ProjectRaster函数来实现投影转换。

gis中地理坐标系和投影坐标系的理解

gis中地理坐标系和投影坐标系的理解

GIS中坐标系统的理解理解坐标系统关键要明确两个概念：Geographic coordinate system和Projected coordinate system。

1. 首先理解Geographic coordinate systemGeographic coordinate system为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。

很明显，Geographic coordinate system是球面坐标系统。

我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，要将数据信息以科学的方法存放到椭球上，这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。

具有长半轴，短半轴，偏心率。

以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。

Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.300000000000010000然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位.在坐标系统描述中，可以看到有这么一行：Datum: D_Beijing_1954 （表示大地基准面是D_Beijing_1954.）有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用.下面是地理坐标系统的完整参数：Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.3000000000000100002. 接下来是Projection coordinate systemProjection coordinate system即投影坐标系统，首先看看投影坐标系统中的一些参数.Projection: Gauss_KrugerParameters:False_Easting: 500000.000000False_Northing: 0.000000Central_Meridian: 117.000000Scale_Factor: 1.000000Latitude_Of_Origin: 0.000000Linear Unit: Meter (1.000000)Geographic Coordinate System:Name: GCS_Beijing_1954Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.300000000000010000从参数中可以看出，每一个投影坐标系统都必定会有Geographic Coordinate System。

第三讲gis的空间地理坐标系统

第三讲gis的空间地理坐标系统

地图投影
将椭球面上各点的大地坐标按照一定的数学法则，变换为平面上相应点的平面直角坐标，通常称为地图投影。 x=F1(L,B) 、y=F2(L,B) 式中（L，B）是椭球面上某一点的大地坐标，而（x,y）是该点投影平面上的直角坐标。 各种不同的投影就是按照一定的条件来确定式中的函数形式F1，F2的。地球椭球面是不可展的曲面，无论用什么函数式F1，F2 将其投影至平面，都会产生变形。
原点在地球质心； Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极 （CTP）方向； X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP 赤道交点； Y轴与Z轴，X轴构成右手坐标系。
WGS- 84地心坐标系统及其与国家坐标系的转换
WGS-84是美国国防部研制确定的，其几何定义为：
GPS定位所得的结果都属于WGS-84地心坐标系统。 工程上实用的大多是国家坐标系或是独立坐标系。 目前我国已在建立全国高精度的GPS控制网。
进行地区性GPS测量时： 已知(至少)一点高精度GPS成果，以此作为全网的起算数据，以相对定位法可得到网点的高精度WGS-84坐标系与国家坐标系之间的转换参数，进而得到国家坐标系成果。 另一种方法是进行GPS基线向量网的约束平差，将地面网中的坐标、边长和方位角作为GPS基线向量网的基准而直接得到平差后国家坐标系的成果。
（a）测量平面直角坐标系
（b）数学平面直角坐标系
为不使坐标系出现负值，它通常将某测区的坐标原点设在测区西南角某点，以真北方向或主要建筑物主轴线为纵轴方向，而以垂直于纵坐标轴的直线定为横坐标轴，构成平面直角坐标系；也可假设测区中某点的坐标值，以该点到另一点方位角作为推算其它各点的起算数据，实际上也构成了一个平面直角坐标系。 上述平面直角坐标系的原点和纵轴方向选定了的值常用于小型测区的测量，它不与国家统一坐标系相连，因此称为任意坐标系或独立坐标系。我国大部分城市均采用独立坐标系，如广州市采用珠江高程和平面坐标系等。

GIS坐标系统详解

GIS坐标系统详解

坐标系统是GIS图形显示、数据组织分析的基础，建立完善的坐标投影系统对于GIS应用来说是非常重要的。

GIS的坐标系统大致有三种：Plannar Coordinate System （平面坐标系统）、Geographic Coordinate System(地理坐标系统）、Projection Coordinate System(投影坐标系统)。

这三者并不是完全独立的，而且各自都有各自的应用特点。

如平面坐标系统常常在小范围内不需要投影或坐标变换的情况下使用，在Arcgis中，默认打开数据不知道坐标系统信息的情况下都当作Custom CS处理，也就是平面坐标系统。

而地理坐标系统和投影坐标系统又是相互联系的，地理坐标系统是投影坐标系统的基础之一，二者的区别联系在下文详述，下面先搞清楚几个基本的概念1、椭球面(Ellipsoid)地图坐标系由大地基准面和地图投影确定，大地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大地基准面，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IAG 75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GPS定位所得出的结果都属于WGS84坐标系统，WGS84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的坐标系。

因此相对同一地理位置，不同的大地基准面，它们的经纬度坐标是有差异的。

采用的3个椭球体参数如下（源自“全球定位系统测量规范GB/T 18314-2001”）：椭球体长半轴短半轴Krassovsky63782456356863.0188IAG 7563781406356755.2882WGS 8463781376356752.3142理解：椭球面是用来逼近地球的，应该是一个立的椭圆旋转而成的。

ArcGIS中坐标系统详解共18页word资料

ArcGIS的地理坐标系与大地坐标系一直以来，总有很多朋友针对地理坐标系、大地坐标系这两个概念吃不透。

近日，在网上看到一篇文章介绍它们，非常喜欢。

所以在此转发一下，希望能够对制图的朋友们有所帮助。

地理坐标：为球面坐标。

参考平面地是椭球面,坐标单位:经纬度大地坐标：为平面坐标。

参考平面地是水平面,坐标单位：米、千米等地理坐标转换到大地坐标的过程可理解为投影。

（投影：将不规则的地球曲面转换为平面）在ArcGIS中预定义了两套坐标系：地理坐标系（Geographic coordinate system）投影坐标系（Projected coordinate system）1、首先理解地理坐标系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直译为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。

很明显，Geographic coordinate syst em是球面坐标系统。

我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行操作呢？地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求我们找到这样的一个椭球体。

这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。

具有长半轴，短半轴，偏心率。

以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。

Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位。

在坐标系统描述中，可以看到有这么一行：Datum: D_Beijing_1954表示，大地基准面是D_Beijing_1954。

ARCGIS中坐标系的定义及投影转换方法

ARCGIS中坐标系的定义及投影转换方法ArcGIS是一款广泛应用于地理信息系统（GIS）的软件。

在ArcGIS 中，坐标系的定义和投影转换方法是非常重要的，它们用于描述和处理地理空间数据。

坐标系的定义：坐标系是用来描述地球上其中一点在二维或三维空间中的位置的一种系统。

在ArcGIS中，常用的坐标系有地理坐标系和投影坐标系。

地理坐标系：地理坐标系是由经纬度确定的，在地理空间中以角度为单位描述位置的坐标系。

经度是从西经0度到东经180度，纬度是从赤道0度到北极90度或南极-90度。

地理坐标系在球面上描述地理位置，但在计算时会引入高度误差。

投影坐标系：为了在平面上准确描述地理位置，需要采用投影坐标系。

投影坐标系将地理空间中的位置投影到一个平面上，以米或英尺为单位。

ArcGIS提供了各种投影坐标系以满足不同地区和任务的需要。

常见的投影坐标系包括等角圆柱投影、等面积圆锥投影和兰勃托投影等。

投影转换方法：在ArcGIS中，进行坐标系的投影转换可以通过以下方法实现：1.工具栏转换：在ArcGIS的工具栏中，有许多工具可以用于投影转换。

例如，“投影”工具可以将地理坐标系转换为投影坐标系，而“定义坐标系”工具可以定义、更改和转换数据的投影坐标系。

2.批量转换：ArcGIS中的“批量投影”工具可以用于将多个数据一次性地从一个坐标系转换为另一个坐标系。

这对于处理大量数据和保持一致性非常有用。

3.手动转换：有时，需要手动转换坐标系。

在ArcGIS中可以通过在数据的属性中手动定义或更改坐标系，然后将其转换为新的投影坐标系。

4.预定义转换：ArcGIS提供了一系列预定义的转换方法，可以将数据从一种坐标系转换为另一种坐标系。

这些预定义的转换方法可以根据需要进行调整和优化。

总结：在ArcGIS中，坐标系的定义和投影转换方法是地理空间数据处理的重要环节。

通过合理选择合适的坐标系和使用正确的投影转换方法，可以确保数据的准确性和一致性，为地理分析和空间研究提供可靠的支持。

ArcGIS中的地理坐标系与投影坐标系

ArcGIS中的地理坐标系与投影坐标系
对于GIS专业的⼩伙伴，初学GIS时必然会遇到这样⼀个问题：什么时地理坐标系？什么⼜是投影坐标系？
地理坐标系是以地球椭圆体为基础建议的⼀种三维坐标系，⼀般以经纬度和⾼程为坐标系的三个维度。

X轴指经度，Y轴指纬度，Z轴指⾼程。

投影坐标系是指将三维球体投影到平⾯后的坐标系统，⼀般以⽶或者千⽶做单位，经过投影后的地图，可以⽤来计算⾯积和周长。

如果地图没有经过投影，也可以计算⾯积和周长，但是计算得到的结果叫做球⾯⾯积和球⾯周长。

那么在ArcGIS中，怎样定义或者转换坐标系呢？
⽅法有很多种，这⾥介绍⼀种最简单的⽅法。

新建⼀个地理数据库——新建⼀个要素集，在要素集⾥设置好你需要的坐标系-——将地图导⼊这个要素集，便可⾃动转换为该坐标系。

当然，ArcGIS还提供很多⾼级的关于坐标系的操作，⽐如⾃定义坐标系，⾃定义投影，坐标转换记法等，详细操作可见汤国安教授写的《ArcGIS操作教程》。

ArcGIS中坐标系统简介

ArcGIS中坐标系统简介ArcGIS中坐标系统简介GIS处理的是空间信息，⽽所有对空间信息的量算都是基于某个坐标系统的，因此GIS中坐标系统的定义是GIS系统的基础，正确理解GIS中的坐标系统就变得尤为重要。

ArcGIS是⼤家常⽤的地理信息系统软件，但是对于其中的坐标系统，许多⼈都表⽰不理解。

现在就介绍⼀下ArcGIS的坐标系统特点及其中常⽤坐标系统。

⾸先，我们要介绍⼀下基础知识，在ArcGIS中，坐标系统有两种，⼀种叫做地理坐标系统（Geographic Coordinate Systems），还有⼀种叫投影坐标系统（Projected Coordinate Systems），他们位于ArcGIS安装⽬录的Coordinate Systems ⽂件夹中，其实ArcGIS还有⼀种坐标系统叫做Vertical Coordinate Systems，直译过来就是垂直坐标系统，其实就是定义空间地理数据所采⽤的⾼程基准，⽐如中国现⾏的⾼程基准是1985国家⾼程基准。

1. 地理坐标系统（Geographic Coordinate Systems）所谓地理坐标系统（Geographic Coordinate Systems）是指⽤经纬度表⽰地⾯点位的球⾯坐标，很显然地理坐标系统为球⾯坐标系统。

ArcGIS中最常⽤的地理坐标系统为WGS84，locaspace viewer三维地球软件所采⽤的坐标系统也是WGS84投影坐标系，该坐标系应⽤⾮常⼴泛，其参数如下：Angular Unit: Degree (0.017453292519943295)Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)Datum: D_WGS_1984Spheroid: WGS_1984Semimajor Axis: 6378137.000000000000000000Semiminor Axis: 6356752.314245179300000000Inverse Flattening: 298.257223563000030000 从上⾯的参数中我们可以看出，WGS84地理坐标系统包含有Angular Unit（⾓度单位）、Prime Meridian（本初⼦午线）、Datum（基准⾯）和Spheroid （椭球体）四个参数。

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WGS- 84地心坐标系统及其与国家坐标系的转换
WGS-84是美国国防部研制确定的，其几何定义为： 原点在地球质心； Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极 （CTP）方向； X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP 赤道交点； Y轴与Z轴，X轴构成右手坐标系。

GPS定位所得的结果都属于WGS-84地心坐标系统。 工程上实用的大多是国家坐标系或是独立坐标系。 目前我国已在建立全国高精度的GPS控制网。
高程系统(P44)
空间点的高程是以大地水准面为基准来建立 的。我国曾规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平 均海水面，作为我国统一的高程基准。凡由该基准面 起算的高程在工程和地形测量中均属于1956年黄海高 程系。从1985年起，我国开始改用“1985年国家高程 基准”，凡由该基准起算的高程在工程和地形测量中 均属于1985年黄海高程系统。1985年国家高程基准与 1956年国家高程基准之水准点间的转换关系为： H85 = H56 – 0.029m 式中H85，H56 分别表示新旧高程基准水准原点的正 常高。
自行设计的格网系统
在地理信息系统中，还需要用到1:2000、 1:1000和1:500的地形图，在国家标准中未规定它 们的格网等级和格网单元边长，可根据实际需要自 行设计（一般为2.5m、2m、1m或0.5m的格网）。
上述三种地理格网均按地球象限、经纬度或直角坐标 进行划分，具有严格的数学基础，因此它们之间可以相互 转换。三种格网的分级各呈一定的层次关系，构成完整的 系列，便于组成地区的、国家的或全球的格网体系。 在建立数字城市时，通常采用直角坐标格网系统。它 具有实地格网大小相等，便于将大比例尺解析测图仪生产 作业的数据作为信息系统的数据源和便于同卫星图像、 DTM数据重叠匹配等优点。但采用高斯投影时，在分带边 缘会产生许多不完整的网格，难以将分带计算产生的网格 拚接在一个坐标系中。因此，若一个城市区域跨带时需先 进行换带计算，使整个城市纳入一个投影带，然后再建立 地理格网。
第三讲 GIS的空间地理坐标系统
中山大学 遥感与地理信息工程系
空间参考系统(p39-48)
GIS的研究对象是具有空间内涵的地理数据。地理数 据与其位置的识别联系在一起，它是通过公共的地理基础 ——统一的空间参考系统来实现。 国家坐标系统 地方系统
67%
33%
主要是顾及投影变形、作为历史沿续、 为了使用方便和便于资料保密等；
地理格网(P43)
按一定的数学规则对地球表面进行划分形成地 理格网，可以用于表示呈面状分布、以格网作为统 计单元的地理信息。通过对地理格网划分及编码规 则的深入分析研究，规定我国地理信息系统采用三 种地理格网系统： 4 0× 6 0格网系统
直角坐标格网系统
自行设计
4 0× 6 0格网系统
以纬度4 0和经度6 0进行划分而构成的多级地理 格网系统，主要适用于表示陆地与近海地区全国或 省（区）范围内各种地理信息等。它的分级如下：
国家坐标系和独立坐标系的变换
为不使坐标系出现负值，它通常将某测区的 坐标原点设在测区西南角某点，以真北方向或主 要建筑物主轴线为纵轴方向，而以垂直于纵坐标 轴的直线定为横坐标轴，构成平面直角坐标系； 也可假设测区中某点的坐标值，以该点到另一点 方位角作为推算其它各点的起算数据，实际上也 构成了一个平面直角坐标系。 上述平面直角坐标系的原点和纵轴方向选定 了的值常用于小型测区的测量，它不与国家统一 坐标系相连，因此称为任意坐标系或独立坐标系 。我国大部分城市均采用独立坐标系，如广州市 采用珠江高程和平面坐标系等。
数字城市中地图投影配置的一般原则
所配置的投影系统与相应比例尺的国家基本图（基本比例 尺地图、基本省区图、国家大地图集）投影系统一致。 系统一般只考虑至多采用两种投影系统，一种服务于大比 例尺的数据处理与输入输出，另一种服务于中小比例尺。 所用投影以等角投影为宜。
所用投影应能与网格坐标系统相适应，即所采用的网格系 统（特别是一级网格）在投影带中应保持完整。
独立坐标系的转换（p45)
联合平差转换法 最小二乘变换法 简易相似变换法 坐标函数拟合法

空间参考系统
空间参照系统是指确定空间目标平面位 置和高程的平面坐标和高程系，这两个 系统均与地球椭球面有关。 理论和实践证明，大地水准面与具有微 小扁率的旋转椭球面非常接近，可用来 代表地球形状，故又名地球椭球面。
在建立数字城市时，若需采用不同高程基准的地 形图或工程图作为基准数据时，应将高程系统全部统 一到1985年国家高程基准上。 在缺少基本高程控制网的地区，不仅可建立独立 平面直角坐标系，也可建立局部高程系统。凡不按 1956年黄海平均海水面或1985年国家高程基准作为高 程起算数据的高程系统均称为局部高程系统。 设局部高程系统的高程原点起算数据为H局，与 国家高程控制网联测的高程原点高程为H联，高程原 点的高程改正值为Δ H，则： Δ H = H局 － H联
格网等 级
1 2 3 4 5 6 7 8 9 99
格网边 长(m)
比例尺
1000
500
250
100
50
2 5
10
5
2.5
200
100
1:100万
1:5 0万
1:2 5万
1:1 0万
1:5 万
1:2. 5万
1:1 万
1:5 千
1:20万
*直角坐标格网的比例尺与格网等级不是唯一对应的，一种比例尺对应两种格网 等级，用户可根据需要选择一种。
1980年国家大地坐标系
由于1954年北京坐标系（简称54坐 标系）存在许多缺点和问题，1980年我 国建立了新的大地坐标系（简称80坐标 系），其要点是： 属参心大地坐标系； 采用既含几何参数又含物理参数的 四个椭球基本参数。数值采用1975年国 际大地测量学联合会（IUG）第16届大 会上的推荐值，其结果是： 地球长半轴= 6378140m
地球椭球的基本元素常用符号a，b，α，e和e’ 表示 。符号的名称和公式为(衡量形状和大小参数）：
长半轴=a；短半轴=b；扁率α=(a-b)/a；
a 2 b2 a2
第一偏心率 =
第二偏心率 =
e
a2 b2 e b2
已知其中两个元素 （包含a或b）,
就可以推算其他三 个元素。
我国的大地坐标系
转换
WGS-84
国家坐标系
进行地区性GPS测量时： 已知(至少)一点高精度GPS成果，以此作为全网的起算 数据，以相对定位法可得到网点的高精度WGS-84坐标系与国 家坐标系之间的转换参数，进而得到国家坐标系成果。 另一种方法是进行GPS基线向量网的约束平差，将地面网 中的坐标、边长和方位角作为GPS基线向量网的基准而直接得 到平差后国家坐标系的成果。
主带中央经 线
带 边 经 线
邻带中央经 线
漫游方向 漫游窗口
国家坐标系和独立坐标系的变换
由于地球半径很大，在较小区域内进行 测量工作可将地球椭球面作为平面看待，而不 失其严密性。既然把投影基准面作为平面，就 可采用平面直角坐标系表示地面点的投影面上 的位置。
（a）测量平面直角坐标系
（b）数学平面直角坐标系
1980年国家大地坐标系
地心引力常数x质量 GM = 3.986005×1014m3/s2 地球重力场二阶带谐数Ｊ２＝1.08263×10–3 地球自转角速度ω＝7.292115×10–5rad/s。 多点定位。在我国按10×10间隔，均匀选取922个点 组成弧度测量方程，按最小解算大地原点起始数据 （p41)； 定向明确。地球椭球的短轴平行于地球质心指向 1968.0地极原点(JYD)的方向，起始大地子午面平 行于我国起始天文子午面，ωx ＝ωy ＝ωz ＝0；
地图投影
将椭球面上各点的大地坐标按照一定的数学法则，变 换为平面上相应点的平面直角坐标，通常称为地图投 影。 x=F1(L,B) 、y=F2(L,B) 式中（L，B）是椭球面上某一点的大地坐标，而 （x,y）是该点投影平面上的直角坐标。 各种不同的投影就是按照一定的条件来确定式中的函 数形式F1，F2的。地球椭球面是不可展的曲面，无论 用什么函数式F1，F2 将其投影至平面，都会产生变形。
54年北京坐标系
我国1954年完成了北京天文原点的测定工作，建立了1954年北京 坐标系。1954年北京坐标系是原苏联1942年普尔科沃坐标系在我 国的延伸，但略有不同，其要点是： 属参心大地坐标系； 采用克拉索夫斯基椭球参数（a=6878245m，扁率 = 1：298.3） ； 多点定位； εx = εy = εz；； 大地原点是原苏联的普尔科沃； 大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基 准；高程异常是以原苏联1955年大地水准面重新平差结果为水准 起算值，按我国天文水准路线推算出来的； 1954年北京坐标系建立后，30多年来用它提供的大地点成果是 局部平差结果（制作了国家系列比例尺地形图）。
1949年以后，我国采用了两种不同的大地坐 标系，即1954年北京坐标系和80国家大地 坐标系，它们均属参心大地坐标系(p40)。 不同的参考椭球确定不同的参心坐标系。 相同的地球椭球元素，但定位和定向不同， 也将构成不同的参心坐标系。 把地面大地网归算到地球椭球面上，确定它 同大地的相关关系位置，这就是所谓椭球 的定位和定向问题 。
按高斯投影统一分带（6 0带，3 0带）建立的 直角坐标系，称为国家平面直角坐标系。 在建立数字城市时，往往需要将独立坐标系 转换成国家平面直角坐标系。在进行转换时，先 将独立坐标系的原点或独立坐标系的某一固定点 与国家大地点连测，并按计算出的方位角进行改 正，求出该点的国家统一坐标，然后对所有数据 进行平移和旋转，以便把按独立坐标系所采集的 数据转换到国家平面直角坐标系中。在城市和工 程测量中，也可采用1.5 0带或任意带的高斯平面 坐标系，以提高投影的精度。