常用坐标系统的基础知识

《常用坐标系统的基础知识》

因技术水平、历史机缘及国家保密原因，历史上形成了多套坐标基准体系。每套基准体系又分别对应大地坐标系(以经纬度来标识各点)、空间直角坐标系、高斯平面直角坐标系(常说的公里网)。空间直角坐标系常用于宇宙空间科研或参数中间转换，日常生活中使用较少；常规测量一般使用经纬度及公里网坐标。公里网坐标又根据中央子午线及误差精度的不同，人为划分为六度带、三度带和一点五度带坐标。

我国有北京54、西安80、国家2000(参数最接近国际WGS84)等常规坐标系，都采用北方为上-X-正，东方为右-Y-正，上北下南左西右东的绘图方式。这与平时的数学坐标系统右为X正、上为Y正不同，需要特别注意。有些地方政府出于各种原因，使用地方坐标系，是在常规坐标系上进行平移与旋转形成的。

大地坐标系俗称为经纬度坐标系，采用地球中心作为参考中心进行投影。经纬度---竖向为纬度X（B）、横向为经度Y（L），按经度把地球划成橘子瓣状分带。纬度采用赤道为起始0度、北极为90度，向北增大，北半球记作北纬XX度。经度采用英国伦敦的格林威治天文台作为起始0度，向东记作东经XX度。经度按每15度划分时区，共24个时区，对应24小时，此与坐标分带无关。我国首都处于东经117度、北纬40度附近，属于东8时区(105-120度)。由于采用度分秒格式表示地理位置不利于日常使用，又引入公里网坐标。

北京54、西安80及国家2000公里网坐标系是平面高斯投影坐标系统，三者因为采用的地球参

数不同，有少量差别。原先一般都使用北京54坐标系；现在正向西安80坐标系过度；我国测绘局公布几年后将再过渡为国家2000坐标系。

公里网坐标使用公里、米作为测量及绘图单位，因球型影响都有少量投影误差。为了减小球形投影误差，人为将地球按中央子午线经度划分为多个投影带。为了方便，我们都以赤道作为 X=0 公里，向北增大；为避免横向Y值出现负数，以中央子午线处记作500公里=500,000米，前再加两位带号，eg:39,500,000米。

六度带坐标----按每6度划分，起点以东经3度为中心，含0-6度，

3°-01带 9°-02带 15°-03带......117°-20带 123°-21带。

三度带坐标----按每3度划分，起点以东经3度为中心，1.30-4.30，

3°-01带 6°-02带 9°-03带......117°-39带 120°-40带。

一点五度带----按每1.5度分，起点以东经3度为中心，2.15-3.45，

3°-01带 4.30°-02带 6°-03带......117°-77带 118.30°-78带。

地图的比例尺越大，需要的分带越小，一点五度带投影误差最小。我国首都位于东经39,447,672、北纬4,419,516附近（三度带坐标）。由于工作中需要将分带线附近的点画在同一张图上，某些点属于另一分带内，此时也必须将坐标转换到本分带内，这叫<跨带坐标转换>。

高程系统一般采用平均海平面为正负0米，向上为正值，向下为负值。各系统间高程的差值较小，有时可不进行转换。

北京54、西安80、国家2000及地方公里网间进行转换，需要不同的地球椭球参数及当地的点位坐标差值参数。《万能坐标转换》软件已经固化了三套地球椭球参数，使用者不用知晓其具体的数值。在三套坐标系统间转换的差值参数可以使用本软件进行计算，各地区是有一定差距的，但基准点的数据需要专业测量人员提供。当已知一个公共坐标点时，可以计算三参数；已知两个公共坐标点时，可以计算五参数；已知三个公共坐标点时，可以计算七参数。利用七参数进行转换，精度最高，在30公里的范围内一般可以达到厘米级；三参数精度较差，一般可达到几十公分以内。