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。 1. 椭球体、基准面及地图投影 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: 椭球体 Mapinfo 中代号年代长半轴短半轴 1/ 扁率 Krassovsky 3 1940 6378245 6356863 IAG 75 31 1975 6378140 6356755 WGS 84 28 1984 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 Pulkovo 1942 、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 Pulkovo 1942 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 X
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