地方坐标系向2000国家大地坐标系转换方法的研究

1980西安坐标系统与2000国家大地坐标系转换研究

引言

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，地理信息系统（GIS）在各行各业中得到了广泛的应用。而地理信息系统的基本基础就是地理坐标系统，而地理坐标系统中最为重要的是坐标转换。本文将围绕1980年西安坐标系统与2000年国家大地坐标系之间的转换问题展开研究。

一、1980年西安坐标系统和2000年国家大地坐标系的基本介绍

1980年的西安坐标系统（简称80坐标）是中国大陆地区最早实施的坐标系统，它是中国大陆地区的地理坐标系统，使用椭球体为克拉索夫斯基椭球体，采用高斯-克吕格投影方式，用米作为单位的坐标系统。80坐标系统在中国大陆地区得到了广泛的应用，但是随着时代的发展和科技的进步，80坐标系统需要逐步更新。

2000年的国家大地坐标系统（简称2000坐标）是中国大陆地区现行的坐标系统，它是以WGS-84椭球体为基础的一种坐标系统，采用子午线圈，并参照国际上的方式，使之成为国家大地坐标系。2000坐标系统是我国国家标准，也是行政区划、交通运输、农业、林业、水利水电、地震、测绘、地质、矿产、城市建设、环境保护等国民经济行业和科学技术部门的统一坐标系统。

二、80坐标与2000坐标的转换现状

由于80坐标系统是我国较早使用的坐标系统，因此在很多历史建筑、地图、地理信息数据库中都使用了80坐标系统。而2000坐标系统则是我国国家标准，各行各业中使用较广，因此在实际应用中，往往存在着80坐标与2000坐标之间的转换需求。

目前，国家测绘地理信息局制定了《全国1980年西安坐标系和2000年国家大地坐标系坐标转换参数规范》（以下简称《规范》），为各行各业提供了80坐标到2000坐标的转换参数，包括了三度带特定区域、七参数、十参数等转换方法。这些转换参数的规定为80坐标与2000坐标的转换提供了技术支持。

地方坐标系与国家坐标系转换方法探讨

摘要：提出地方坐标系与国家坐标系的两种转换方法，开发基于MapInfo的坐标转换软件，用实例验证和分析两种转换的结果。

在 GIS 环境下进行多源信息的集成，将各种数据整合成统一规范的信息，从而实现数据的共享是数字地球、数字区域的必由之路，空间坐标系的变换与统一则是实现多源数据的统一管理、无缝集成的关键。地图是 GIS 主要的信息源之一，而不同的时期、不同的区域、不同的用途使得各种地图的坐标系存在很大的差异。就我国的地图坐标体系而言，20世纪 90 年代前后，国家基本比例尺地形图分别采用北京坐标系和西安坐标系。地方上为了适应各类城市建设的需要，往往建立自己的独立或相对独立的坐标系，称为地方坐标系。有些地区甚至存在两个以上的独立坐标系。

本文根据国家坐标系及地方坐标系建立的原理，从理论上对其转换关系进行分析，提出两种可操作的转换方法及其实现方案。

一、地方坐标系与国家坐标系的关系

我国大、中比例尺地形图均采用6°分带或3°分带的高斯―克吕格投影，国家坐标系的建立是以高斯―克吕格投影分带为基础的，各带分别建立直角坐标系，简你高斯直角坐标系。根据高斯―克吕格投影的变形规律，离开中央经线越远，所产生的投影变形就越大。而大多数地区或城市都不可能正好位于投影带中央。例如，上海市所处的位置大约是E120°50′～E122°00′，在6°分带中位于第 21 带，其中央经线为 E123°，区域的最大长度变形可达0.000 52 ；对于3°投影带，上海又同时属于第 40，41这两个投影带，中央经线分别是 E120°和 E123°。如此对于上海这样的城市来说，就不能精确地在地图上表达其空间信息，因而不能满足大比例尺测图或工程建设的需要。因此，一些大中城市都建立了自己的独立坐标系，并在大比例尺地形图中单独使用。

地方坐标系的建立，通常是根据需要以本区某国家控制点为原点（地方坐标系的起算点），过原点的经线为中央经线。原点通常选择在区城的中部或者西南角。地方坐标系与国家坐标系关系如图 1a（略）所示

9独立坐标系向2000国家大地坐标系转换研究

引言：

在地球测量和地理信息领域，坐标系统是非常重要的工具。不同的测量任务和领域需要不同的坐标系统。本文将研究独立坐标系向2000国家大地坐标系（2000 National Geodetic Coordinate System，简称NAD

2000）的转换问题。

一、独立坐标系

独立坐标系是一种地理坐标系统，在地理信息系统（GIS）和测量学等领域中广泛使用。它是一种方便且易于理解的坐标系统，可以通过数学关系将地球上的点表示为坐标形式。

独立坐标系使用笛卡尔坐标系（cartesian coordinate system）来表示地球上的点，其中地球被假设为一个平面。每个点都有一个水平坐标（X，Y）和一个垂直坐标（Z）。这些坐标可以基于不同的参考点和基准面进行定义。

二、2000国家大地坐标系

2000国家大地坐标系是美国国家地理测量局（National Geodetic

Survey）在2000年发布的一种坐标系统。它是基于地球的椭球体形状和重力场生成的。NAD 2000使用具有更高精度的地球椭球体模型，并使用大量的测量数据进行参数计算。

NAD2000为矢量和栅格地理数据提供了更准确的结果，并取代了之前的NAD1983国家大地坐标系。与之前版本相比，NAD2000是一个全球坐标系统，可以覆盖整个地球。 三、独立坐标系向NAD2000的转换

在将独立坐标系转换为NAD2000时，需要进行一系列的计算和调整。主要步骤如下：

1.找到适当的地球椭球体模型：根据具体的地理区域和测量任务，选择适当的地球椭球体模型。常用的地球椭球体模型包括WGS84和GRS80。

2.确定水平和垂直坐标转换参数：根据所选的地球椭球体模型，计算出相应的水平和垂直坐标转换参数。这些参数可以用于将独立坐标系的坐标转换为NAD2000的坐标。

3.执行坐标转换计算：使用转换参数将独立坐标系的坐标转换为NAD2000的坐标。这涉及到一系列的数学运算，例如旋转、平移和缩放。

地方坐标系与国家坐标系转换方法探讨

摘要：提出地方坐标系与国家坐标系的两种转换方法，开发基于MapInfo的坐标转换软件，用实例验证和分析两种转换的结果。

在 GIS 环境下进行多源信息的集成，将各种数据整合成统一规范的信息，从而实现数据的共享是数字地球、数字区域的必由之路，空间坐标系的变换与统一则是实现多源数据的统一管理、无缝集成的关键。地图是 GIS 主要的信息源之一，而不同的时期、不同的区域、不同的用途使得各种地图的坐标系存在很大的差异。就我国的地图坐标体系而言，20世纪 90 年代前后，国家基本比例尺地形图分别采用北京坐标系和西安坐标系。地方上为了适应各类城市建设的需要，往往建立自己的独立或相对独立的坐标系，称为地方坐标系。有些地区甚至存在两个以上的独立坐标系。

本文根据国家坐标系及地方坐标系建立的原理，从理论上对其转换关系进行分析，提出两种可操作的转换方法及其实现方案。

一、地方坐标系与国家坐标系的关系

我国大、中比例尺地形图均采用6°分带或3°分带的高斯―克吕格投影，国家坐标系的建立是以高斯―克吕格投影分带为基础的，各带分别建立直角坐标系，简你高斯直角坐标系。根据高斯―克吕格投影的变形规律，离开中央经线越远，所产生的投影变形就越大。而大多数地区或城市都不可能正好位于投影带中央。例如，上海市所处的位置大约是E120°50′～E122°00′，在6°分带中位于第 21 带，其中央经线为 E123°，区域的最大长度变形可达0.000 52 ；对于3°投影带，上海又同时属于第 40，41这两个投影带，中央经线分别是 E120°和 E123°。如此对于上海这样的城市来说，就不能精确地在地图上表达其空间信息，因而不能满足大比例尺测图或工程建设的需要。因此，一些大中城市都建立了自己的独立坐标系，并在大比例尺地形图中单独使用。

地方坐标系的建立，通常是根据需要以本区某国家控制点为原点（地方坐标系的起算点），过原点的经线为中央经线。原点通常选择在区城的中部或者西南角。地方坐标系与国家坐标系关系如图 1a（略）所示