WGS-84 与北京54的转换问题
坐标系转换问题
坐标系转换问题--WGS84坐标 BJ54 BJ802012-10-18 14:37对于坐标系的转换，给很多GPS的使用者造成一些迷惑，尤其是对于刚刚接触的人，搞不明白到底是怎么一回事。
我对坐标系的转换问题，也是一知半解，对于没学过测量专业的人来说，各种参数的搞来搞去实在让人迷糊。
在我有限的理解范围内，我想在这里简单介绍一下，主要是抛砖引玉，希望能引出更多的高手来指点迷津。
我们常见的坐标转换问题，多数为WGS84转换成北京54或西安80坐标系。
其中WGS84坐标系属于大地坐标，就是我们常说的经纬度坐标，而北京54或者西安80属于平面直角坐标。
对于什么是大地坐标，什么是平面直角坐标，以及他们如何建立，我们可以另外讨论。
这里不多啰嗦。
那么，为什么要做这样的坐标转换呢？因为GPS卫星星历是以WGS84坐标系为根据而建立的，我国目前应用的地形图却属于1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系；因为不同坐标系之间存在着平移和旋转关系（WGS84坐标系与我国应用的坐标系之间的误差约为80），所以在我国应用GPS进行绝对定位必须进行坐标转换，转换后的绝对定位精度可由80提高到5-10米。
简单的来说，就一句话，减小误差，提高精度。
下面要说到的，才是我们要讨论的根本问题：如何在WGS84坐标系和北京54坐标系之间进行转换。
说到坐标系转换，还要罗嗦两句，就是上面提到过的椭球模型。
我们都知道，地球是一个近似的椭球体。
因此为了研究方便，科学家们根据各自的理论建立了不同的椭球模型来模拟地球的形状。
而且我们刚才讨论了半天的各种坐标系也是建立在这些椭球基准之上的。
比如北京54坐标系采用的就是克拉索夫斯基椭球模型。
而对应于WGS84坐标系有一个WGS84椭球，其常数采用IUGG第17届大会大地测量常数的推荐值。
WGS84椭球两个最常用的几何常数：长半轴：6378137±2(m)；扁率：1：298.257223563之所以说到半长轴和扁率倒数是因为要在不同的坐标系之间转换，就需要转换不同的椭球基准。
WGS84转BJ54的高程拟合算法公式
'原理是用方程h=b0+b1*x+b2*y+b3*x*x+b4*y*y+b5*x*y 来表达曲面,h指的是高程异常值，比如WGS84到bj54的高程差，然后根据6或者6个以上的公共点求出b0,b1……b5,然后如果要求某点的高程值，输入它的x,y就可以得到高程异常值h，然后利用WGS84的BLH中的H加上高程异常值就可以得到54的高程.'这个程序经过2011年01月上旬的实战精度比较高，不过存在一个弱点，就是如果北坐标比较大，如2333444.555，应该先人为的去掉最高位，这样矩阵运算才不会出异常。
这是因为矩阵运算的算法不够完善。
有空再解决它。
'Code By Kiseigo 2011.01.06Option ExplicitPrivate Sub cmdCalc_Click()Dim matA() As DoubleDim matB() As DoubleReDim matA(6, 5) As Double '7个已知点ReDim matB(6, 0) As DoubleCall SetKnownValueAB(matA, matB)Dim arrPara() As Double 'b0,b1,b2……b6这6个参数Call CalcB0toB6(matA, matB, arrPara) '计算b0,b1,b2……b6这6个参数Dim Hout As DoubleHout = calcHfit(11, 3, arrPara) '计算某位置的高程，这里刚好取已知点来验算FrmMain.Caption = Format(Hout, "0.000") '结果得93.7,说明结果正确End Sub'求高程拟合(二次曲面拟合)的参数B0,B1,B2,B3,B4,B5,B6 By Kiseigo 2011.01.06 21:53 Helped by BluePan'输入matA(5,5) 最少6行，也就是最少6个已知高程点'输入matB(5, 0) 最少6个点,这里是高程值,matB(0)是第一个点'输出：B0toB6Out, 下标从0取起，一维数组，下标0-5Public Function CalcB0toB6(matA() As Double, matB() As Double, B0toB6Out() As Double) '假设方程是h=b0+b1*x+b2*y+b3*x*x+b4*y*y+b5*x*y; 方程由BluePan提供Dim maxPt As Integer '公共点个数,要求>=6个.6表示6个点。
WGS84座标与北京54坐标的转换(2003)
GARMIN GPS60所测WGS84坐标转换至北京54坐标或西安80坐标的方法一、坐标转换坐标表示方法有：经纬度和高程、空间直角坐标、平面坐标和高程等三种。
WGS-84坐标为经纬度和高程，北京54坐标是平面坐标和高程。
在同一个椭球里的坐标转换是严密的，而在不同的椭球之间的转换是不严密的。
WGS-84坐标和北京54坐标之间是不存在一套转换参数可以全国通用的，在每个地方会不一样，因为它们是两个不同的椭球基准。
两个椭球间的坐标转换：一般而言比较严密的是用七参数法（包括布尔莎模型，一步法模型，海尔曼特等），即X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K。
要求得七参数就需要在一个地区需要3个以上的已知点，如果区域范围不大，最远点间的距离不大于30Km(经验值)，这可以用三参数（莫洛登斯基模型），即X平移，Y平移，Z 平移，而将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K视为0，所以三参数只是七参数的一种特例。
在一个椭球的不同坐标系中转换可能会用到平面转换，现阶段一般分为四参数和平面网格拟合两种方法，以四参数法在国内用的较多。
另外，还有高程拟合的问题，大地水准面模型在国内用户中很少会用到，但在国际上已经是标准之一，本软件提供最常用的EGM96模型和Geoid99模型。
二、转换步骤1.采集WGS84坐标收集测区控制点坐标或明显地物标志点若干，用GARMIN GPS60测定测区的这些点的WGS84坐标。
2.计算GARMIN GPS60校正参数①打开COORD GM程序②新建坐标转换文件③根据所测测区的WGS84坐标设定地图投影参数，设定中央子午线④根据测区大小选定三参数法或七参数，并计算得到椭球转换参数⑤保存转换参数，下次使用时，打开文件调入既可3.将椭球转换参数输入GARMIN GPS60①MENU→设置→单位→位置格式选“自定义格式”，根据测区的经纬度坐标设定中央子午线，如： E 117°00.000′，其他用默认值②MENU→设置→坐标系统选“User”，DX，DY，DZ分别输入2、④中计算所得的X、Y、Z平移参数；DA，DF分别是两个坐标系椭球体半径和曲率的差值，WGS84转为北京54为：－108m，＋0.00000050WGS84转为西安80为：－3m，0（待查）设定完毕后GARMIN GPS60所示坐标将与所用底图坐标系统完全统一。
浅谈WGS84与北京54之间的转换
浅谈WGS84与北京54之间的转换摘要：GPS测量得到的是WGS84坐标系下的坐标，而实际应用中较多使用的是北京54坐标，如何实现WGS84坐标与北京54坐标系的转换，一直是GPS 应用中关心的热点。
本文详细介绍了GPS定位结果转换至北京54平面坐标系的两种坐标转换模型，并对实验结果进行了分析比较。
关键词：GPS；平面转换；空间转换Abstract: GPS measured is WGS84coordinate system of coordinates, but in the practical application are widely used in Beijing 54Coordinate, how to realize the WGS84 coordinates with Beijing 54coordinate system conversion, has been a hotspot in GPS application. This paper describes the results of GPS positioning to switch to Beijing 54 plane coordinates of the two coordinate transformation model, and the experimental results are analyzed and compared.Key words: GPS; plane conversion; conversion of space1前言测绘信息网随着GPS技术的快速发展，GPS定位精度的不断提高，使得GPS技术在测量中的应用也越来越广泛。
由于GPS卫星星历表示在WGS-84坐标系中，因此算得的GPS定位结果也直接表示在WGS84全球坐标系中。
而我国测绘成果大多表示在北京54坐标系中，它以克拉索夫斯基椭球为参考椭球，投影方式为高斯克吕格投影，以3度或者6度带划分整个中国区域。
WGS84经纬度坐标到北京54高斯投影坐标的转换
使用ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到北京54高斯投影坐标的转换张兢1 王文瑞2 陈溪1（1.广西第一测绘院广西南宁530023；2.南宁市勘测院广西南宁530022）【摘要】本文针对从事测绘工作者普遍遇到的坐标转换问题，简要介绍ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到北京54高斯投影坐标转换原理和步骤。
【关键词】ArcGIS 坐标转换投影变换1 坐标转换简介坐标系统之间的坐标转换既包括不同的参心坐标之间的转换，或者不同的地心坐标系之间的转换，也包括参心坐标系与地心坐标系之间的转换以及相同坐标系的直角坐标与大地坐标之间的坐标转换，还有大地坐标与高斯平面坐标之间的转换。
在两个空间角直坐标系中，假设其分别为O--XYZ和O--XYZ，如果两个坐标系的原来相同，通过三次旋转，就可以两个坐标系重合；如果两个直角坐标系的原点不在同一个位置，通过坐标轴的平移和旋转可以取得一致；如果两个坐标系的尺度也不尽一致，就需要再增加一个尺度变化参数；而对于大地坐标和高斯投影平面坐标之间的转换，则需要通过高斯投影正算和高斯投影反算，通过使用中央子午线的经度和不同的参考椭球以及不同的投影面的选择来实现坐标的转换。
如何使用ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到BJ54高斯投影坐标的转换？这是很多从事GIS工作或者测绘工作者普遍遇到的问题。
本文目的在于帮助用户解决这个问题。
我们通常说的WGS-84坐标是指经纬度这种坐标表示方法，北京54坐标通常是指经过高斯投影的平面直角坐标这种坐标表示方法。
为什么要进行坐标转换？我们先来看两组参数，如表1所示：表1 BJ54与WGS84基准参数很显然，WGS84与BJ54是两种不同的大地基准面，不同的参考椭球体，因而两种地图下，同一个点的坐标是不同的，无论是三度带六度带坐标还是经纬度坐标都是不同的。
当要把GPS接收到的点（WGS84坐标系统的）叠加到BJ54坐标系统的底图上，那就会发现这些GPS点不能准确的在它该在的地方，即“与实际地点发生了偏移”。
地理坐标WGS84转换为平面坐标北京54方法
地理坐标WGS84转换为平面坐标北京54方法地理坐标WGS84转换为平面坐标北京54方法GS+7.0坐标要求为平面坐标，因而要进行坐标转换。
参考资料：滕志军, 李结, 朱瑞杰,等.WGS-84到北京54坐标转换精简模型修正方案的研究[J].东北电力大学学报.2008.8. vol.28----no.4. 82-85。
1、关于北京54坐标系：高斯-克吕格投影。
我国大中比例尺地图均采用高斯-克吕格投影，其通常是按6度和3度分带投影，1:2.5万－1:50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:1万比例尺的地形图采用经差3度分带。
具体分带法是：6度分带从本初子午线开始，按经差6度为一个投影带自西向东划分，全球共分60个投影带，带号分别为1－60；3度投影带是从东经1度30秒经线开始，按经差3度为一个投影带自西向东划分，全球共分120个投影带。
为了便于地形图的测量作业，在高斯-克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统，具体方法是，规定中央经线为X轴，赤道为Y轴，中央经线与赤道交点为坐标原点，x 值在北半球为正，南半球为负，y值在中央经线以东为正，中央经线以西为负。
由于我国疆域均在北半球，x值均为正值，为了避免y值出现负值，规定各投影带的坐标纵轴均西移500km，中央经线上原横坐标值由0变为500km。
为了方便带间点位的区分，可以在每个点位横坐标y值的百千米位数前加上所在带号，如20带内A点的坐标可以表示为YA=20 745 921.8m。
坐标单位为米。
2、坐标转换原理：A点的WGS-84坐标(B，L)：B为纬度N，L为经度E。
大地坐标(X，Y)：X为纬度，Y为经度。
坐标转换方法：把转换函数输入到EXCEL电子表格里，进行批量转换，所需函数在/view/eed7d35277232f60ddcca1c7.html可以找到。
输入函数：复制wgs坐标到电子表格里并计算：单位为米。
完成。
3、讨论：在ArcGIS中：在“添加XY数据”窗口中，选择已添加的XY 数据表，指定X坐标字段（东经）和Y坐标字段（北纬），坐标系统为WGS-84 (p42)。
wgs84和北京54坐标转换的一些参数
主要介绍的是：3参数（七参数）转换法，三参数坐标纠正法一：3参数（七参数）转换法从本质上来说，转换的步骤应该大致遵循这样的规则：首先，将84的经纬度坐标（b84,l84,h84）转换为以地心为中心点的大地坐标(x84,y84,z84)；然后根据七参数法（或3参数法）将其转换为54下的地心坐标(x54,y54,z54)；然后根据54下的椭球参数，将第二步得到的地心坐标转换为大地坐标（b54,l54,h54）;最后根据工程需要以及各种投影（如高斯克吕格）规则进行投影得到对应的投影坐标。
只有在第二步的时候涉及到七个参数的计算，其他的步骤都有现成的公式可供计算，稍后我会将各种论文贴上来。
如果这里涉及到您的利益还请跟我联系，我将马上删除下载链接，我本意只是用于学习使用。
其实如果在公司或者做项目的时候，当对这起个参数要求的很急的时候，我们可以从政府部门或者通过坐标转换软件求出这七个参数或者三个参数，这个可以大大提高效率，节省时间。
这些坐标转换软件有：坐标转换大师（这个不错），coorconvert.exe（一般），coord.exe（这个不错）。
一旦求出了七个参数，可以进行坐标转换的软件除了上述这些小软件可以进行转换外，一些比较有名的gis开发软件或者开发平台都提供了利用七个参数转换整个数据的功能或者提供了转换单个点的功能，这些在arc gis,supermap,mapgis中都有。
二：三参数坐标纠正法这个方法是这次我在实践中得出来的。
因为求出七个参数太过麻烦，所以选用了本方法。
本方法的使用范围为：大比例尺地形图比较适用，如县范围等。
具体方法：1.从测区取出适量的坐标控制点，坐标控制点是些这样的点，他们拥有84下的经纬度坐标，同时也拥有54下的投影坐标；2.取出后利用将经纬度坐标在esupermap平台中编写程序将其转成84下的高斯克吕格投影坐标（可以看成是一种虚假的投影）；3.由2步中得到的投影坐标和原54下的投影坐标相比较得到一个差值p1(x1,y1,z1)，并将其保存起来；4.重复第二步一直到把所有的点都计算完，计算完后将差值进行汇总并得到一个平均值p(x,y,z).通过此方法得到的三个参数经过测试和验证，他的精度在厘米或者亚米级的进度，这个对于一般的定位来说已经足够了。
北京54坐标与WGS84坐标转换说明
坐标转换程序说明COOD坐标转换4.2版，无需安装，直接运行即可使用，可以实现、空间直角坐标、大地坐标、平面坐标的七参数或四参数转换。
下面以北京1954坐标系（中央子午线经度123°）平面坐标转换为施工工程坐标系（GWS84椭球，中央子午线经度121-44-05，投影大地高40m）坐标为例，说明四参数平面坐标转换的具体步骤。
1、运行COOD坐标转换程序，程序界面如下图所示：2、计算转换参数单击“坐标转换”下拉菜单，单击“计算四参数”或者在键盘上直接输入字母“C”，进入参数计算，如图2所示：输入坐标转换重合点的源坐标和目标坐标，输入一个点的源坐标和目标坐标后，单击“增加”，然后依次输入下一个重合点的源坐标和目标坐标，一般四参数转换应输入至少3个重合点的坐标，以便对检核参数计算的正确性，也可提高转换精度，最后单击“计算”。
则显示计算结果如下图：随后弹出地方坐标转换参数，如下图：单击“确定”，此时四参数计算完成，软件自动将计算的参数作为当前值，并将参数计算结果保存在名为FourResult的文本文件中，查看COOD坐标转换程序的当前目录，找到FourResult文本文件查看转换误差，该例计算结果如下图：若转换后中误差过大，说明输入的重合点有误，或者重合点误差较大，应重新选择合适的重合点计算转换参数。
确认转换参数无误后，然后单击文件菜单，保存转换项目，例如保存为“54北京坐标系与84施工坐标系转换”。
2、坐标转换首先设置坐标类型和转换参数的类型，源坐标坐标类型为平面坐标，椭球基准为北京-54坐标系，目标坐标类型为平面坐标，椭球基准为WGS-84坐标系，坐标转换参数勾选“四参数转换”如下图所示：（1）单点坐标转换设置好坐标类型和转换参数的类型后，直接在对话框中输入一个控制点的源坐标，单击右侧的“转换坐标”按纽，则在右侧“输出目标坐标”框内显示转换后的坐标值，如下图所示：（2）文件转换对于少量的坐标可以通过单点转换来实现，但是对于批量坐标的转换就应采用文件转换实现比较方便。
WGS84经纬度坐标与北京54或者西安80坐标
WGS84经纬度坐标与北京54坐标或者西安80坐标一般来讲，GPS直接提供的坐标（B,L,H）是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System 1984即WGS-84)的坐标，其中B为纬度，L为经度，H为大地高即是到WGS-84椭球面的高度。
而在实际应用中，我国地图采用的是1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的高斯投影坐标（x,y,），不过也有一些电子地图采用1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的经纬度坐标（B,L），高程一般为海拔高度h。
GPS的测量结果与我国的54系或80系坐标相差几十米至一百多米，随区域不同，差别也不同，经粗落统计，我国西部相差70米左右，东北部140米左右，南部75米左右，中部45米左右。
1、1984世界大地坐标系WGS-84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系，是一种协议地球坐标系。
WGS-84坐标系的定义是：原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH（1984.0）定义的地极（CTP）方向，即国际协议原点CIO，它由IAU和IUGG共同推荐。
X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z，X轴构成右手坐标系。
WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，采用的两个常用基本几何参数：长半轴a=m；扁率f=1:298.。
2、1954北京坐标系1954北京坐标系是将我国大地控制网与前苏联1942年普尔科沃大地坐标系相联结后建立的我国过渡性大地坐标系。
属于参心大地坐标系，采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球体。
其长半轴a=，扁率f=1/298.3。
1954年北京坐标系虽然是苏联1942年坐标系的延伸,但也还不能说它们完全相同。
3、1980西安坐标系1978年，我国决定建立新的国家大地坐标系统,并且在新的大地坐标系统中进行全国天文大地网的整体平差,这个坐标系统定名为1980年西安坐标系。
属参心大地坐标系。
WGS84与北京54坐标系之间的转换
第一章绪论1.1概述坐标转化并不是一个新的课题,随着测绘事业的发展,全球一体化的形成,越来越要求全球测绘资料的统一。
尤其是在坐标系统的统一方面.原始的大地测量工作主要是依靠光学仪器进行,这样不免受到近地面大气的影响,同时受地球曲率的影响很大,在通视条件上受到很大的限制,从而对全球测绘资料的一体化产生巨大的约束性。
另外由于每一个国家的大地坐标系的建立和发展具有一定的历史特性,仅常用的大地坐标系就有150余个。
在同一个国家,在不同的历史时期由于习惯的改变或经济的发展变化也会采用不同的坐标系统。
例如:在我国建国之后,为了尽快搞好基础建设,我国采用了应用克氏椭球与我国实际相结合的北京54坐标系;随着经济的发展北京54坐标系的缺陷也随之被表露的越来越明显,特别是对我国经济较发达的东南沿海地区的影响表现得更为明显,进而我国开始研究并使用国家80坐标系。
在实际生活中,在一些地区由于国家建设的急需,来不及布设国家统一的大地控制网,而建立局部的独立坐标系。
而后,再将其转换到国家统一的大地控制网中,这些坐标系的变换都离不开坐标值的转化.在国际上,随着1964年美国海军武器实验室对第一代卫星导航系统─NNSS的研制成功,为测绘资料的全球一体化提供了可能。
到1972年,经过美国国防部的批准,开始了第二代卫星导航系统的开发研究工作,即为现在所说的GPS。
此套卫星导航系统满足了全球范围、全天候、连续实时以及三维导航和定位的要求.正是由于GPS卫星的这些特性,这种技术就很快被广大测绘工作者接受。
是由于坐标系统的不同,对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。
这样坐标转换的问题再一次被提到了重要的位置。
为了描述卫星运动,处理观测数据和表示测站位置,需要建立与之相应的坐标系统。
在GPS测量中,通常采用两种坐标系统,即协议天球坐标系和协议地球坐标系。
其中协议地球坐标系采用的是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System 1984─WGS-84)其主要参数为:长半轴 a=6378137; 扁率 f=1:298.257223563.而我国采用的坐标系并不是WGS-84坐标系而是BJ-54坐标系,这个坐标系是与前苏联的1942年普耳科沃坐标系有关的,其主要参数为: 长半轴 a=6378245; 扁率 f=1:298.3.这就使得同一点在不同的坐标系下有不同的坐标值,这样使测绘资料的使用范围受到很大的限制,并且对GPS系统在我国的广泛使用造成了一定的约束性,对我国的测绘事业的发展不利。
WGS84坐标转换为北京54坐标流程
WGS84坐标转换为北京54坐标流程1.了解WGS84和北京54的坐标系统：WGS84是全球定位系统（GPS）所采用的经度、纬度坐标系，而北京54是中国国内所采用的大地坐标系。
2.收集WGS84坐标数据：获取到需要转换的WGS84坐标数据，可以通过GPS设备或者地图软件获取。
3.设置转换参数：根据具体的需求，选择相应的转换参数。
一般来说，可以选择7参数转换或者带变形参数转换，其中7参数转换一般误差较小，而带变形参数转换可以更加精确。
4.进行转换计算：利用所选的转换参数，将WGS84坐标数据转换为北京54坐标数据。
转换计算可以通过编程实现，也可以使用专门的坐标转换软件。
5.校验转换结果：将转换后的北京54坐标与其他已知的北京54坐标进行对比，检查转换结果的准确性。
可以利用已知的北京54坐标点进行验证。
6.保存和输出转换结果：将转换后的北京54坐标数据保存下来，并进行输出。
可以将结果输出为文本格式或者图形格式，便于后续的使用和处理。
需要注意的是，在进行坐标转换过程中，可能会出现一定的误差。
这是由于坐标系统的不同、地球椭球体的模型差异等原因所导致的。
因此，在进行坐标转换时，需要根据具体的应用场景和精度要求，选择适当的转换方法和参数。
此外，对于经纬度坐标的转换，还需要考虑一些特殊情况，比如跨越180度经线的坐标点，或者在地球极地区域的坐标点转换等。
在进行转换计算时，需要对这些特殊情况进行处理，以保证结果的准确性。
总的来说，将WGS84坐标转换为北京54坐标是一个常见的坐标转换过程，在实际操作中，可以根据具体的需求和精度要求，选择适当的转换方法和参数，以达到预期的转换效果。
WGS84坐标与北京54坐标转换
WGS84坐标与北京54坐标转换1. 椭球体、基准面及地图投影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。
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。
北京54坐标与WGS84坐标转换说明
坐标转换程序说明COOD坐标转换4.2版，无需安装，直接运行即可使用，可以实现、空间直角坐标、大地坐标、平面坐标的七参数或四参数转换。
下面以北京1954坐标系（中央子午线经度123°）平面坐标转换为施工工程坐标系（GWS84椭球，中央子午线经度121-44-05，投影大地高40m）坐标为例，说明四参数平面坐标转换的具体步骤。
1、运行COOD坐标转换程序，程序界面如下图所示：2、计算转换参数单击“坐标转换”下拉菜单，单击“计算四参数”或者在键盘上直接输入字母“C”，进入参数计算，如图2所示：输入坐标转换重合点的源坐标和目标坐标，输入一个点的源坐标和目标坐标后，单击“增加”，然后依次输入下一个重合点的源坐标和目标坐标，一般四参数转换应输入至少3个重合点的坐标，以便对检核参数计算的正确性，也可提高转换精度，最后单击“计算”。
则显示计算结果如下图：随后弹出地方坐标转换参数，如下图：单击“确定”，此时四参数计算完成，软件自动将计算的参数作为当前值，并将参数计算结果保存在名为FourResult的文本文件中，查看COOD坐标转换程序的当前目录，找到FourResult文本文件查看转换误差，该例计算结果如下图：若转换后中误差过大，说明输入的重合点有误，或者重合点误差较大，应重新选择合适的重合点计算转换参数。
确认转换参数无误后，然后单击文件菜单，保存转换项目，例如保存为“54北京坐标系与84施工坐标系转换”。
2、坐标转换首先设置坐标类型和转换参数的类型，源坐标坐标类型为平面坐标，椭球基准为北京-54坐标系，目标坐标类型为平面坐标，椭球基准为WGS-84坐标系，坐标转换参数勾选“四参数转换”如下图所示：（1）单点坐标转换设置好坐标类型和转换参数的类型后，直接在对话框中输入一个控制点的源坐标，单击右侧的“转换坐标”按纽，则在右侧“输出目标坐标”框内显示转换后的坐标值，如下图所示：（2）文件转换对于少量的坐标可以通过单点转换来实现，但是对于批量坐标的转换就应采用文件转换实现比较方便。
WGS_84和BJ54坐标转换问题的分析
收稿日期：２００８－０４－１６作者简介：张灿（１９７４－），男，安徽六安人，毕业于同济大学，硕士，工程师。
０引言随着ＧＰＳ定位精度的发展，ＧＰＳ技术在测量中的应用也越来越广泛。
但是ＧＰＳ定位的结果是位于ＷＧＳ－８４坐标系统中，ＷＧＳ－８４坐标是一个协议地球参考系，其坐标原点位于地球的质心上。
而我国测绘成果普遍表示在ＢＪ５４和１９８０年国家大地坐标系下，它是参心坐标系，ＢＪ５４生标系是以克拉索夫斯基椭球为参考椭球，采用高斯投影方式进行投影。
因此，需要将ＧＰＳ测量得到的位于ＷＧＳ－８４坐标系的成果转换到ＢＪ５４坐标系下。
在进行ＷＧＳ－８４坐标系和ＢＪ５４坐标系转换时有两种转换思想和模型，即平面转换模型和空间转换模型。
１平面转换模型假设ＢＪ５４椭球的中心和坐标轴与ＷＧＳ－８４椭球一致，可通过平面转换模型，将ＧＰＳ定位得到的大地经纬度和大地高通过以下过程转换为平面坐标。
①在ＷＧＳ－８４椭球参数约束下将ＷＧＳ－８４大地坐标转换为ＷＧＳ－８４空间直角坐标；Ｘ＝（Ｎ＋Ｈ）ｃｏｓＢｃｏｓＬＹ＝（Ｎ＋Ｈ）ｃｏｓＢｓｉｎＬＺ＝［Ｎ（１－ｅ２）＋Ｈ］ｓｉｎ!###"###$Ｂ（１）②将ＷＧＳ－８４空间直角坐标等同于ＢＪ５４坐标系下的空间直角坐标，将其在ＢＪ５４椭球参数约束下转换为假定的大地坐标；Ｌ＝ａｒｃｔａｎ（ＹＸ）Ｂ＝ａｒｃｔａｎ［（Ｚ＋Ｎｅ２ｓｉｎＢ）／Ｘ２＋Ｙ２%］Ｈ＝Ｘ２＋Ｙ２%ｓｅｃＢ－!#####"#####$Ｎ（２）③取当地中央子午线，将假定的地方大地坐标通过高斯投影转换成假定地方平面坐标；④通过平面转换模型将假定的地方平面坐标转换成地方平面坐标。
平面转换模型见式（３）。
ｘｇｙｇ&’＝ｘ０ｙ０&(＋（１＋ｒ）Ｒ（ψ）ｘ＇ｇｙ＇ｇ&(（３）其中：（ｘ＇ｇ．ｙ＇ｇ）Ｔ为假定的地方平面坐标；（ｘｇ，ｙｇ）Ｔ为地方平面坐标；（ｘ０，ｙ０）Ｔ为坐标平移量；ｒ为缩放尺度；Ｒ（ψ）＝ｃｏｓ（ψ）ｓｉｎ（ψ）－ｓｉｎ（ψ）ｃｏｓ（ψ&(）为旋转矩阵；ψ为旋转角。
用七参数法实现WGS84到北京54的坐标转换
用七参数法实现WGS84到北京54的坐标转换七参数法是一种常用的坐标转换方法，可以将WGS84坐标转换为北京54坐标。
在进行坐标转换之前，我们需要了解七参数法的原理和步骤。
七参数法的原理是通过七个参数对坐标进行转换，这七个参数分别是平移参数(dx, dy, dz)，旋转参数(rx, ry, rz)和缩放参数(s)。
平移参数表示两个坐标系之间的平移量，旋转参数表示两个坐标系之间的旋转角度，缩放参数表示两个坐标系之间的比例关系。
通过这七个参数可以实现坐标的精确转换。
下面是使用七参数法将WGS84坐标转换为北京54坐标的步骤：步骤1：确定七参数的值七参数的值可以通过大地测量和控制点的观测数据来确定。
通常情况下，我们可以使用大地测量仪器进行观测，并使用专业的数据处理软件计算出七参数的值。
步骤2：计算WGS84坐标系的平移矩阵T平移矩阵T可以通过平移参数(dx, dy, dz)来计算，其表达式如下：T = [[1, 0, 0, dx],[0, 1, 0, dy],[0, 0, 1, dz],[0,0,0,1]]步骤3：计算WGS84坐标系的旋转矩阵R旋转矩阵R可以通过旋转参数(rx, ry, rz)来计算，其表达式如下：Rx=[[1,0,0],[0, cos(rx), -sin(rx)],[0, sin(rx), cos(rx)]]Ry = [[cos(ry), 0, sin(ry)],[0,1,0],[-sin(ry), 0, cos(ry)]]Rz = [[cos(rz), -sin(rz), 0],[sin(rz), cos(rz), 0],[0,0,1]]R=Rz*Ry*Rx步骤4：计算WGS84坐标系到北京54坐标系的坐标转换矩阵M坐标转换矩阵M可以通过平移矩阵T、旋转矩阵R和缩放参数s来计算，其表达式如下：M=s*R*T步骤5：使用坐标转换矩阵M将WGS84坐标转换为北京54坐标给定一个WGS84坐标P(WGS84_x,WGS84_y,WGS84_z)，其对应的北京54坐标P54可以通过矩阵运算计算得到：P54=M*P以上步骤描述了通过七参数法实现WGS84到北京54坐标转换的具体过程。
5_怎么将WGS84经纬度转换为北京54或西安80坐标
如何将WGS84坐标转换为北京54（或西安80）坐标-------《万能坐标转换》应用简介近期总有朋友咨询如何将WGS84经纬度转换为北京54（或西安80）坐标，现以北京54为例进行讲述，抛砖引玉。
西安80或国家2000系统与此类似，不单独论述了（将下文中北京54替换为西安80或国家2000即可）。
一、知识点：1、经纬度坐标不是唯一的。
不同的坐标系例如北京、西安80、WGS84应用不同的椭球，所以各自的经纬度不一样。
也就是讲经纬度坐标也分为WGS84、北京54、西安80等，不要认为经纬度坐标是唯一的，另需知道这个经纬度是哪个坐标系的才行。
2、相同的坐标系内转换是高度准确的。
例如从WGS84经纬度转换为WGS84公里网，软件转换精度一般为毫米级。
软件已经固化椭球参数，不需要当地的转换参数。
3、在两套坐标系统间转换，必须已知当地的对应点坐标。
也就是需要先收集该地区一至三个对应点坐标，即已知该点的WGS84坐标，也已知该点的北京54坐标。
再输入软件建立当地的转换参数，然后对其它点进行坐标转换。
4、在两套坐标系统间转换的精度，取决于已知对应点的坐标精度及工区范围大小。
已知点坐标精度越高转换精度就越高；工区范围越小精度就越高。
一般每个工区最好不要超过几十公里。
二、转换步骤：1、找已知的北京54坐标点1-3个，多个更好。
在工区附近，且你能到达测量，3点成正三角形最好。
一般可以从地形图上读取或从朋友处查询得到已知坐标。
2、用GPS手持机、手机或大型GPS等，测量各点经纬度坐标。
多次测量得到该点的平均值。
GPS手持机中类型要选WGS84，手机或大型GPS一般测量的就是WGS84经纬度。
高程一般误差较大，可以参考，不参与下步计算。
如能收集几组可信的对应数据也行。
3、用软件将测得的WGS84经纬度转为WGS84公里网。
在《万能坐标转换》软件的主界面中，选择默认坐标类型为中国WGS84，中央子午线根据工区位置选择111、114、117等，要与已知北京54坐标的中央子午线一致。
部分各地WGS84坐标系转换BJ54坐标系参数
部分各地WGS84坐标系转换BJ54坐标系参数WGS84坐标系（World Geodetic System 1984）是由美国国防部制定的一种全球地理坐标系。
它通过地球表面的经纬度来表示位置，被广泛用于全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）等领域。
BJ54坐标系（Beijing 1954）是中国国家标准的地理坐标系，主要用于中国大陆境内的测绘和地理信息应用。
它是基于1954年在北京进行的地球物理大地测量所建立的。
在进行WGS84坐标系到BJ54坐标系的转换时，需要使用一组坐标转换参数，以确保精确的转换结果。
以下是部分各地区的WGS84到BJ54坐标系的转换参数：
1.北京地区：
-平移参数：
-旋转参数：
-尺度参数：-2.4989×10^-6
2.上海地区：
-平移参数：
-X轴偏移：-235.0米
-Y轴偏移：-85.0米
-Z轴偏移：-47.0米
-旋转参数：
-绕X轴旋转：-11.0秒
-绕Y轴旋转：-2.0秒
-绕Z轴旋转：-9.0秒
-尺度参数：0.994
3.广州地区：
-平移参数：
-X轴偏移：-235.6318米
-Y轴偏移：-85.6829米
-Z轴偏移：-69.6162米
-旋转参数：
-尺度参数：0.998
以上是部分地区WGS84坐标系到BJ54坐标系的转换参数。
不同地区
的参数可能略有不同，具体的转换参数可根据需要进行查询和获取。
使用
这些参数，可以将WGS84坐标系的经纬度转换为BJ54坐标系的平面坐标，以满足特定测绘和地理信息应用的需求。
WGS84与北京54坐标系之间的转换
1.该坐标系大地原点定在我国中部，即陕西省泾阳县永乐镇。
2.采用IUA和IUGG 1m扁率f=1:298.257
3.定向明确：1980年国家大地坐标系的椭球短轴平行于地球质心指向地极原点JYD（1968。0）方向，起始大地子午面平行于格林尼治平均天文台的子午面；
6.提供的坐标是1980年国家大地坐标系整体平差转换值，坐标精度和80系的坐标精度完全一样。
新老54系不存在椭球差异和定位差异，两系统同一点坐标的不同主要是由于一个是全国统一平差的结果，另一个是局部平差结果的缘故产生的。
3．3不同空间大地直角坐标系的转换
一般包括地心直角坐标系与参心直角坐标系转换及不同参心直角坐标系的转换。
第一章
1.1概述
坐标转化并不是一个新的课题,随着测绘事业的发展,全球一体化的形成,越来越要求全球测绘资料的统一。尤其是在坐标系统的统一方面.原始的大地测量工作主要是依靠光学仪器进行,这样不免受到近地面大气的影响,同时受地球曲率的影响很大,在通视条件上受到很大的限制,从而对全球测绘资料的一体化产生巨大的约束性。
第三章
3．1 WGS-84坐标系
WGS-84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系，是一种协议地球坐标系。
WGS-84坐标系的几何定义是：
WGS84坐标与北京54坐标的关系
一般来讲，GPS直接提供的坐标（B,L,H）是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System 1984即WGS-84)的坐标，其中B为纬度，L为经度，H为大地高即是到WGS-84椭球面的高度。
而在实际应用中，我国地图采用的是1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的高斯投影坐标（x,y,），不过也有一些电子地图采用1954北京坐标系或者1980西安坐标系下的经纬度坐标（B,L），高程一般为海拔高度h。
GPS的测量结果与我国的54系或80系坐标相差几十米至一百多米，随区域不同，差别也不同，经粗落统计，我国西部相差70米左右，东北部140米左右，南部75米左右，中部45米左右。
现就上述几种坐标系进行简单介绍，供大家参阅，并提供各坐标系的基本参数，以便大家在使用过程中自定义坐标系。
1、1984世界大地坐标系WGS-84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系，是一种协议地球坐标系。
WGS-84坐标系的定义是：原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH（1984.0）定义的地极（CTP）方向，即国际协议原点CIO，它由IAU和IUGG共同推荐。
X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z，X轴构成右手坐标系。
WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，采用的两个常用基本几何参数：长半轴a=6378137m；扁率f=1:298.257223563。
2、1954北京坐标系1954 北京坐标系是将我国大地控制网与前苏联1942年普尔科沃大地坐标系相联结后建立的我国过渡性大地坐标系。
属于参心大地坐标系，采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球体。
其长半轴a=6378245，扁率f=1/298.3。
1954年北京坐标系虽然是苏联1942年坐标系的延伸,但也还不能说它们完全相同。
3、1980西安坐标系1978 年，我国决定建立新的国家大地坐标系统,并且在新的大地坐标系统中进行全国天文大地网的整体平差,这个坐标系统定名为1980年西安坐标系。
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（5）
( Dx
Dy
Dz ) 是空间转换坐标平移量；
T
k 为缩放尺度参数；
α 、 β 、 γ 为旋转参数。
当已知的平面点多于 3 个时，由（5）式可以反求出这七个转换参数。由 GPS 测定点的
大地坐标 ( X 84
Y84
Z 84 ) 可以通过以下几步转换成平面坐标 (x g
T
yg ) ：
T
1） 将 GPS 测定的 ( B84 标形式 ( X 84
Gauss 投影变形带来的不便，而采用地方独立坐标系。地方独立坐标系的建立仍采用克拉索 夫斯基椭球，中央子午线定在城市中央，投影面定为城市平均高度。这些原因使得我国的平 面坐标较复杂。 本文将就这些问题，详细介绍将 GPS 定位结果转换为平面坐标的算法，并进行精度对 比，得出了一些有利于工程施工应用的结论和建议。
斯投影，将 ( B54
' L54 ) 投影为 Gauss 坐标 (x g
(2)
3)根据工程需要，确定中央子午线、投影面高程及北向东向平移量，由（3）式进行高
T
y 'g
)
T
：
x y
=X+ +
N N sin B cos Bl 2 + sin B cos 3 B (5 − t 2 + 9η 2 + 4ηη 4 )l 4 2 24
2)由 北 京 54 椭 球 的 椭 球 参 数 ，由 （ 2 ） 式将 ( X
( B54
L54
h54 ) ：
T
L = arctan( Y / X ) 2 2 2 B = arctan[( Z + Ne sin B ) / X + Y ] 2 2 H = X + Y sec B − N
31000'00" 31000'00" 32 0 00'00" 32 0 00'00"
1210 00'00" 1220 00'00" 1220 00'00" 1210 00'00"
四、大地高精度对七参数和三参数转换的影响之对比
表 1 给出了 4 个点的 WGS-84 坐标和相应的 Gauss 平面坐标， 中央子午线为 123 度， 北 向、东向的加常数均为 0，为了验证大地高精度对转换的影响，设这 4 个点对应的大地高有 两组，其差别在百米量级。 表 1 四个公共点的 WGS-84 坐标和 54 坐标及对应的两组大地高 54 坐标 WGS-84 坐标 （中央子午线 123 度） 东向 Y g 点 大地高 北向 X (m) 大地高 大地高 纬度 经度 g 位 (m) No.1(m) No.2(m) （m） 1 2 3 4
[关键词 ] GPS，平面转换，空间转换 [Abstract] Results of GPS positioning are usually represented in WGS-84 frame, but in
construct projects, the local grid frame are usually adopted. How to carry out the coordinate transformation is always the problem concerned by the surveyor. This paper introduces two algorithms for transferring the GPS result to local grid frame, these are plane transfer model and the space transfer model. The theory of the plane transfer model is understandability and the transfer result is reliable, but it will not be suitable for large area GPS network. The space transfer model can be used in large area GPS network. According to the project situation, the space transfer model can be divided to seven-parameter and there-parameter model. Because of the ellipsoidal height on BeiJing-54 ellipse usually can not be precisely known, this paper analyze the its inference to plane coordinate precision, and gets the conclusion that the precision of the plane coordinate influenced by the ellipsoidal height is very small. The difference between seven-parameter and there-parameter model is discussed also. [Keyword] GPS, plane transformation, space transformation
其中：
（4）
( x0
y 0 ) 为坐标平移量；
T
r 为缩放尺度；
cos(ψ ) sin( ψ ) R(ψ ) = − sin( ψ ) cos(ψ ) 为旋转矩阵，ψ 为旋转角。
为求出（4）式中的平移、缩放尺度和旋转参数，至少需要已知两个平面点，如多于两 个点，可按最小二乘法进行拟合求解。 对所有的 GPS 测定点经过以上 3 个步骤及公式（4）的计算，即可求得当地平面坐标。 水准高程可以由大地高 h54 扣除掉大地水准面差距求得，大地水准面差距可以根据大地水准 面模型（如 EGM96）或水准重合点拟合求得。 平面转换模型原理简单，数值稳定可靠，可用于 RTK 手簿软件。但由于（4）式是一个 线性变换公式，而 Gauss 投影变形是非线性的，它的一次项与 y g 成正比，因此平面转换模 型只适合范围较小的工程使用，对于大范围的 GPS 测量应使用空间转换模型。
2
三、空间转换模型
若 GPS 测定的点中部分点的平面坐标已知，对这些已知的平面坐标 x g
(
y g ) 进行
T
Gauss 投影反算计算， 可得到大地坐标 ( B54 , L54 ) ， 再加上大地高 h54 ， 由 54 椭球参数按 （1） 式 转 换 成 空 间 坐 标 ， 以 ( X 54
Y54
二、平面转换模型
假设北京 54 椭球的中心和坐标轴方向与 WGS84 椭球相一致，可通过平面转换模型， 将 GPS 定位得到的大地经纬度和大地高 ( B84
L84
h84 ) ，通过以下过程转换成平面坐标
T
(x
g
, yg ) ：
T
1)由 WGS-84 的椭球参数，即椭球长半径和扁率，由（1）式将 ( B84 至空间直角坐标 ( X
WGS-84 与北京 54 的转换问题
王解先，王军，陆彩萍 （同济大学测量系，上海 200092）
The problem of the coordinate transition between WGS-84 and BeiJing 54
Wang Jie-xian, Wang Jun, Lu Cai-ping
L84
T
h84 ) ，由 WGS-84 椭球参数，按（1）式转换成空间坐
T
Y84
Z 84 ) ； Y84 Z 84 ) 换算为 ( X 54
T
2） 按（5）式将 ( X 84
Y54
Z 54 ) ；
T
3） 根 据 54 椭 球 的 椭 球 参 数， 按（ 2 ） 式 将 ( X 54
Y54
Z 54 ) 换 算 为 大 地 坐 标
[摘要 ] GPS 测量得到的是 WGS-84 中的地心空间直角坐标，而工程施工中通常使用地方
独立坐标系， 要求得到地方平面坐标。 如何实现其中的转换， 一直是工程施工中关心的热点。 本文介绍了从 GPS 定位结果至平面坐标的两种转换模型。平面转换模型原理简单，数值稳 定可靠，但只能适用于小范围的 GPS 测量；空间转换模型可用于大范围 GPS 测量，按实际 情况又分为七参数转换和三参数转换两种。鉴于 54 椭球点的大地高通常不能精确已知，文 中比较了按这两种参数转换方法得到的平面坐标的精度， 得出大地高精度主要表现为对高程 的影响，对平面坐标影响较小的结论，论文还讨论了七参数与三参数对转换结果的影响。
T
( B54
L54
h54 ) ；
T
4） 按工程的需要，确定中央子午线、投影面高程及北向东向平移量，由 Gauss 投影正 算公式（3）求得平面坐标 x g
(
yg ) 。
T
空间转换模型适用于大范围 GPS 测量使用， 但在实际施工过程中， 根据施工精度的要求， 又分为 3 种情况：在空间转换模型（5）式中，需求解七个参数，故称为七参数转换模型； 若其中的缩放比例不变，不需求尺度参数，则称为六参数转换；若尺度参数和旋转参数均不 求，则称为三参数转换。 对于七参数模型的求解， 至少需要 3 个公共点； 六参数模型的求解也至少需要 3 个公共 点，因为尽管两个公共点有 6 个坐标分量，按（5）式可以列出 6 个观测方程，但这 6 个坐 标分量中，只有 5 个是独立的；而由于两点间的距离是固定的，所以三参数模型可在只有一 个公共点的情况下求解。 对于 54 椭球， 点的大地高往往不能精确求得， 因此求出的转换参数在数值上变化很大， 这对实际施工带来的影响就值得关心，尤其是对平面坐标的精度影响。本文通过计算，分别 验证了大地高精度对七参数和三参数转换模型的影响，并给出了有利的建议。