坐标系、坐标参照系、坐标变换、投影变换

坐标转换及方里网的相关问题（椭球体、投影、坐标系统、转换、北京54、西安80等）最近需要将一些数据进行转换，用到了一点坐标转换的知识，发现还来这么复杂^_^，觉得自己真是愧对了武汉大学以及中科院这么多年培养我，让我上了好多课却从来没有好好听，今天才知道其实很有用！不多废话，给您分享下我的坐标转换之路。

Part one: Background地理坐标系与投影坐标系的区别 (citefrom:/f?kz=354009166)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 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，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。

有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。

完整参数：Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian（起始经度）: Greenwich (0.000000000000000000)Datum（大地基准面）: D_Beijing_1954Spheroid（参考椭球体）: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.3000000000000100002、接下来便是Projection coordinate system（投影坐标系统），首先看看投影坐标系统中的一些参数。

1 天球坐标系、地球坐标系和卫星测量中常用的坐标系的建立方法.天球直角坐标系天球坐标系天球球面坐标系坐标系地球直角坐标系地球坐标系地球大地坐标系常用的天球坐标系：天球赤道坐标系、天球地平坐标系和天文坐标系。

在天球坐标系中，天体的空间位置可用天球空间直角坐标系或天球球面坐标系两种方式来描述.1 天球空间直角坐标系的定义地球质心O为坐标原点，Z轴指向天球北极，X轴指向春分点，Y轴垂直于XOZ 平面，与X轴和Z轴构成右手坐标系。

则在此坐标系下,空间点的位置由坐标（X，Y，Z)来描述.春分点：当太阳在地球的黄道上由天球南半球进入北半球，黄道与赤道的交点）2 天球球面坐标系的定义地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴（天轴：地球自转的轴）所在平面为天球经度(赤经）测量基准-—基准子午面，赤道为天球纬度测量基准而建立球面坐标.空间点的位置在天球坐标系下的表述为（r,α，δ)。

天球空间直角坐标系与天球球面坐标系的关系可用图2—1表示：岁差和章动的影响岁差:地球实际上不是一个理想的球体，地球自转轴方向不再保持不变，这使春分点在黄道上产生缓慢的西移，这种现象在天文学中称为岁差。

章动：在日月引力等因素的影响下,瞬时北天极将绕瞬时平北天极旋转，大致呈椭圆,这种现象称为章动。

极移：地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，因而，地极点在地球表面上的位置，是随时间而变化的,这种现象称为极移。

地球的自转轴不仅受日、月引力作用而使其在空间变化，而且还受地球内部质量不均匀影响在地球内部运动。

前者导致岁差和章动，后者导致极移。

协议天球坐标系:为了建立一个与惯性坐标系统相接近的坐标系，人们通常选择某一时刻,作为标准历元，并将此刻地球的瞬时自转轴（指向北极）和地心至瞬时春分点的方向，经过瞬时的岁差和章动改正后，分别作为X轴和Z轴的指向，由此建立的坐标系称为协议天球坐标系.3 地球坐标系地球直角坐标系和地球大地坐标系的转换其中:过椭球面上一点的法线，可作无限个法截面，其中一个与该点子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合的圈称为卯酉圈。

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在地理空间坐标框架内，每个地理位置点均对应着独一无二的经度和纬度坐标对。

如何进行地理坐标系与投影坐标系的转换地理坐标系与投影坐标系的转换在地图制作和导航系统中，经常需要进行地理坐标系和投影坐标系之间的转换。

地理坐标系是以地球为参照物，采用经度和纬度来表示地点位置的一种坐标系统。

而投影坐标系则是将地球表面映射到平面上，以便更方便地绘制地图。

下面将介绍一些常见的地理坐标系与投影坐标系的转换方法。

1. 地理坐标系与平面坐标系的转换地理坐标系通常采用经度和纬度来表示地点位置，其中经度是指从本初子午线到目标点的弧长，纬度是指从赤道到目标点的弧长。

而平面坐标系通常将地球表面映射为平面，使得地图上的距离可以直接测量。

进行地理坐标系到平面坐标系的转换，需要采用投影方法。

常见的投影方法有墨卡托投影、兰勃特投影、等距圆锥投影等。

其中，墨卡托投影是一种在大地图制作中广泛使用的投影方法。

它将地球表面划分为无限多的正方形格子，并将每个格子都映射为平面上的正方形。

通过计算地球表面上某一点的经纬度值，可以将其转换为平面坐标系中的坐标。

2. 投影坐标系与地理坐标系的转换在某些应用中，需要将平面坐标系的坐标转换为地理坐标系的经纬度值。

这时，可以采用反向的投影方法进行转换。

以墨卡托投影为例，墨卡托投影将地球表面的经纬度网格映射为平面网格，每个正方形格子在平面上的位置可以通过经纬度来确定。

因此，当已知平面坐标系中的点坐标时，可以通过逆向计算得到对应的经纬度值。

在计算机程序中，可以通过逆墨卡托投影公式来实现投影坐标系到地理坐标系的转换。

该公式可以根据平面坐标系中点的坐标，逆向计算出对应的经度和纬度值。

通过该逆向转换，可以将平面坐标系中的点转换为地理坐标系中的点。

总结起来，地理坐标系与投影坐标系之间的转换是地图制作和导航系统中常见的操作。

地理坐标系与平面坐标系之间的转换可以通过投影方法来实现，而投影坐标系与地理坐标系之间的转换可以通过逆投影方法来实现。

熟练掌握这些转换方法，对于地图制作和导航系统的设计与开发非常重要。

坐标系是数学中的一个基本概念，它用于描述空间中点的位置和方向。

本文将简述坐标系的概念，主要包含以下几个方面的内容：参考物、三个维度、坐标单位、原点、方向、坐标值、变换和应用领域。

1. 参考物坐标系中的参考物是坐标系的参照物，可以是静止的物体，也可以是运动的物体。

参考物的作用是确定坐标系的原点和方向。

2. 三个维度了解坐标系的前提是了解三个维度的概念。

三维空间是指存在于自然界的空间特征，通常我们所说的三个维度是长度、高度和深度。

这三个维度构成了我们生活中所熟悉的三维空间。

3. 坐标单位了解坐标系需要掌握坐标单位的定义和性质。

坐标单位是描述空间位置的数字表示，如笛卡尔坐标、极坐标等。

不同的坐标系采用不同的坐标单位，但它们的共同目的是描述空间中的位置和方向。

4. 原点原点是坐标系中的一个重要组成部分，它代表了坐标系的零点。

在笛卡尔坐标系中，原点通常代表了中心位置。

原点的作用是确定坐标系的起点和方向。

5. 方向了解坐标系的方向是掌握坐标系的关键。

方向可以用角度、倾斜度等指标来衡量。

在二维坐标系中，方向通常用水平方向和垂直方向来表示；在三维坐标系中，方向则用三个相互垂直的平面来表示。

6. 坐标值坐标值是指定位于三个维度中的一个特定位置。

我们可以使用数字来代表位置，这些数字被称为坐标值。

例如，在二维笛卡尔坐标系中，点的坐标值可以用(x, y)来表示；在三维笛卡尔坐标系中，点的坐标值可以用(x, y, z)来表示。

7. 变换变换是坐标系中另一个重要概念。

常见的变换有平移、旋转、缩放等。

这些变换可以用来描述物体在空间中的移动、旋转和缩放等操作。

通过变换，我们可以方便地研究物体的位置和形状的变化。

8. 应用领域了解了坐标系的概念和性质，接下来我们就可以了解坐标系在日常生活中的应用。

例如，几何问题可以用坐标法来解答；在物理学中，力学、电磁学等领域都广泛使用坐标系来描述物理现象；在计算机图形学中，坐标系被用来描述图像的像素位置和方向；在地理学中，经纬度坐标系被用来描述地球表面上的位置和方向等等。

大地测量中常用的坐标转换方法大地测量是地理信息技术的重要组成部分，它用于测量地球表面的形态和地球参照系统。

在大地测量中，常常需要进行坐标转换，以便对不同坐标系统的地理数据进行有效管理和应用。

本文将介绍一些常用的坐标转换方法。

一、大地测量简介大地测量是研究地球形态和地球参照系统的科学与技术。

地球的形态非常复杂，不同地区的地形和地壳运动都会导致地球表面坐标的差异。

为了实现地球表面数据的一致性和互操作性，需要进行坐标转换。

二、地球参照系统地球参照系统是用于描述和定位地球表面上的物体的方法。

常见的地球参照系统有地理坐标系统（经纬度）、投影坐标系统（平面坐标）和高程坐标系统。

不同的地理信息系统常使用不同的地球参照系统，因此需要进行坐标转换以实现数据的兼容和交互。

三、大地水准面大地水准面是描述地球海平面的数学模型。

世界上各地的大地水准面存在差异，因此在进行海拔高度计算时需要进行水准面的转换。

常用的水准面模型有地球椭球体、高斯-克吕格地球模型等。

四、大地空间大地基准面大地基准面是用于确定地球表面上点的位置的参考面。

不同的地区可能使用不同的大地基准面，如WGS84、PZ-90等。

为了将数据在不同的大地基准面下进行比较和分析，需要进行大地基准面的转换。

五、坐标转换方法1. 大地测量中最常用的坐标转换方法是地理坐标与投影坐标之间的转换。

地理坐标使用经度和纬度表示，而投影坐标使用平面坐标系表示。

常见的投影坐标系统有UTM坐标系统、高斯投影坐标系统等。

通过合适的坐标转换公式，可以将地理坐标转换为投影坐标，或者反之。

2. 在进行海拔高度计算时，需要进行水准面的转换。

常见的水准面转换方法有正高转换和高程异常转换。

正高转换是将某地的高程值从一个水准面转换到另一个水准面，高程异常转换则是将某点的高程值转换为相对于某个水准面的高程异常值。

3. 大地基准面转换常用的方法是七参数法。

七参数法通过平移、旋转和尺度变换等操作，将一个大地基准面上的点的坐标转换到另一个大地基准面上。

如何进行地理坐标系与投影坐标系的转换地理坐标系与投影坐标系的转换是地理信息系统（GIS）领域中一个重要的话题。

在GIS中，地理坐标系用经度和纬度表示地球上的位置，而投影坐标系则通过将地球的曲面投影到平面上来表示。

本文将从基础概念开始，介绍如何进行地理坐标系与投影坐标系之间的转换。

一、地理坐标系与投影坐标系的基本概念地理坐标系是基于地球的椭球体来定义的，通过经度（Longitude）和纬度（Latitude）来表示地球上的位置。

经度是指从地球中心引出的经线，在东经0度和西经0度之间取值，范围为-180度到180度；纬度是指从地球中心引出的纬线，在赤道和两极之间取值，范围为-90度到90度。

投影坐标系是将地球的曲面投影到平面上来表示地球上的位置，使得较大范围的地理信息能够在平面上得到合理的表示。

投影坐标系是二维的，使用直角坐标系来表示地球上的位置。

常见的投影方式有墨卡托投影、等经纬度投影、兰伯特等角投影等。

二、地理坐标系到投影坐标系的转换方法在GIS中，经常需要将地理坐标系转换为投影坐标系，以适应不同的应用需求。

下面介绍几种常见的转换方法。

1. 坐标参照系统（Coordinate Reference System，简称CRS）的设定CRS是地理信息数据的基础，它定义了地理坐标系和投影坐标系之间的关系。

在进行转换之前，首先需要确定数据使用的CRS。

2. 数据预处理在转换之前，需要对待转换的数据进行预处理。

这包括检查数据质量、确定数据坐标系，并进行必要的数据清洗和转换。

3. 地理坐标系到投影坐标系的转换转换地理坐标系到投影坐标系可以通过数学计算来实现。

通过使用已知的转换公式和参数，将经纬度坐标转换为直角坐标。

4. 空间插值和逆变换进行地理坐标系到投影坐标系的转换后，往往需要进行空间插值或逆变换来处理不同投影坐标系之间的差异。

空间插值方法可以校正因投影而引入的形变和失真。

三、常见的地理坐标系与投影坐标系的转换工具在实际应用中，有许多工具可以用来进行地理坐标系与投影坐标系的转换。

测图坐标系与地理坐标系的转换方法引言：地图是我们认识和了解世界的有效工具，而地图上的坐标系统是我们准确定位地理位置的关键。

我们常常听到测图坐标系和地理坐标系这两个概念，它们在地图制作与测绘领域，都扮演着重要的角色。

本文将探讨测图坐标系与地理坐标系的转换方法，帮助读者更好地理解和应用。

一、测图坐标系的特点及实用性测图坐标系是以测图为目的所建立的坐标系统，一般用于地图制作、测绘和地籍管理。

测图坐标系在一张地图上，通过地图投影和网格划分，将地理位置表示为直角坐标形式。

测图坐标系的特点是高精度和较小的尺度范围，适合于局部地区内的准确测绘。

在地理信息系统（GIS）等领域中，测图坐标系常常用于提供地图上的空间位置信息。

二、地理坐标系的特点及应用范围地理坐标系是以地球为参照物建立的坐标系统，用来表示地理实体的经度和纬度。

地理坐标系在全球范围内使用，并具有较高的适用性。

在GPS定位和导航系统中，地理坐标系被广泛采用，因为它可以提供地理实体在全球范围内的精确位置。

此外，地理坐标系还在地球科学研究、气象预测和环境监测等领域中发挥重要作用。

三、测图坐标系转换为地理坐标系的方法测图坐标系与地理坐标系的转换主要通过坐标变换和投影变换来实现。

其中，坐标变换是指将测图坐标系中的点坐标转换为地理坐标系中的经纬度坐标，而投影变换是将地理坐标系中的点坐标通过投影转换为测图坐标系中的坐标。

1. 坐标变换方法坐标变换方法是将测图坐标系的平面坐标X、Y转换为地理坐标系的经纬度坐标，即经度L、纬度B。

常用的坐标变换方法有几何法、参数法和混合法。

几何法是通过几何公式进行计算，适用于较小的地理范围。

参数法是通过使用转换参数对坐标进行转换，适用于大范围地图。

混合法是几何法和参数法的结合，具有较高的精度和适用性。

2. 投影变换方法投影变换方法是将地理坐标系中的点通过投影转换为测图坐标系中的坐标。

常见的投影方法有墨卡托投影、等经纬度投影和兰勃特投影等。