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  • 众所周知,谷歌地图是默卡托坐标系,但我们比较常用的是WGS84坐标系,这种类型的坐标适合于叠加矢量电子地图、GPS坐标定位、GPS导航和GPS物流监控等应用领域。 我们这里下载一张较小的必应卫星地图,然后用ArcGIS转...

    原文转载:http://www.arceyes.com/bbs/thread-18261-1-1.html

    众所周知,谷歌地图是默卡托坐标系,但我们比较常用的是WGS84坐标系,这种类型的坐标适合于叠加矢量电子地图、GPS坐标定位、GPS导航和GPS物流监控等应用领域。

    我们这里下载一张较小的必应卫星地图,然后用ArcGIS转成WGS84,旨在说明在ArcGIS中如何将默卡托坐标系的地图转换成WGS84坐标系的方法。
    为了让投影转换的效果更明显,同时也更容易理解默卡托坐标系与WGS84坐标系的区别,我们下载必应卫星地图(该卫星地图坐标准确无偏移)全球第3级的数据作为样例数据。
    启动水经注万能地图下载器,如果您没有安装该软件可以到水经注官方网站下载,该软件启动时会提示选择地图数据,如下图所示。

    在所有类型的地图中,只有必应的卫星地图和谷歌卫星地图(国外服务器)的坐标是准确的,其中百度地图、搜狗地图和E都市地图都没有坐标,其它的图都有数百米偏移(但可以用水经注影像转换器进行纠偏),因此这里我们选择“卫星.必应”地图作为数据源,点击“确定”按钮加载在线地图数据,软件中会显示“卫星.必应”标签选项。
    点击“卫星.必应”标签选项切换到必应卫星地图在线浏览视图,然后点击工具栏上的“框选下载区域”按钮鼠标会处于绘制状态,在地图窗口中任意绘制一个范围(这里无法选择全球范围)如下图所示。

    在选框中双击鼠标左键,会显示“新建任务”对话框,在该对话框中我们将左下角坐标设置为“-180,-85”,右上角坐标设置为“180,85”(在默卡托坐标系中纬度方向只到正负85度),在级别中我们只选择第3级,如下图所示。

    下载完成后,会询问是否要导出图片数据,选择“是”,将显示“选择任务”对话框,在该对话框中,我们只选择我们刚下载的任务“全球必应卫星地图”和“全球必应卫星地图_标签”即可,如下图所示。

    点击“确定”按钮,显示“导出图片数据”对话框,在该对话框中,级别是自动默认为我们下载的级别“第3级”,导出类型选择“拼接:默认”,保存类型选择有坐标的“GeoTIFF(*.TIF)”格式(这种格式才方便我们作投影转换),如下图所示。

    点击“输出”按钮,会分别生成“全球必应卫星地图_标签_拼接[默认].tif”文件和“全球必应卫星地图_拼接[默认].tif”文件,前者有地名信息,后者是纯卫星地图,如以下两图所示。


    启动ArcMap软件,该软件常用的版本有9.3、10.0、10.1版本(到现在为止已经有10.2了),这里我们以10.0为例。
    软件启动后,点击工具栏中的“ArcToolbox window”按钮,如下图所示。

    在显示的“ArcToolbox”对话框中选择“Data Management Toos -> Projections and Transformations -> Raster -> Project Raster”,如下图所示。

    双击“Project Raster”显示 Project Raster 对话框,如下图所示。

    点击“Input Raster”区的打开文件夹图标,显示“Input Raster”对话框,在对话框中,选择我们下载的“全球必应卫星地图_拼接[默认].tif”文件(切勿双击),然后再点击“Add”按钮,如下图所示。

    数据源选择后,会在“Input Raster”显示文件路径(事实上我们也可以这时直接输入文件路径),同时我们在“Output Raster Dataset”区设置输出文件的保存路径,如下图所示。

    点击“Output Coordinate System”(输出坐标系)区的属性按钮,将显示“Spatial Reference Properties”对话框,如下图所示。

    点击话框中点击“Select…”按钮,显示“Browse for Coordinate System”对话框,如下图所示。

    在该对话框中选择“Geographic Coordinate Systems -> World -> WGS 1984.prj”,选择完成后,如下图所示。


    点击“确定”按钮完成设置,然后在“Geographic Transformation”区选择下拉列表中的内容,如下图所示。

    点击“OK”按钮,开始进行投影转换,稍等片刻之后,软件窗口的右下角会弹出转换完成的提示信息窗口。
    关闭“ArcToolbox”对话框,可以看到转换后的结果,如下图所示。

    以上便是在ArcGIS中如何将默卡托的卫星地图转换成WGS84坐标系的详细过程,希望对你有所帮助!


    原文转载:http://www.arceyes.com/bbs/thread-18261-1-1.html

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  • 坐标转换每个项目收集到的资料并不一定都是一致的,如坐标类型不同:大地经纬度坐标,平面坐标等,也有可能采用的椭球体不同(坐标系不同)或投影方式不同等等。所以坐标系的相互转换在项目中使用非常普遍,如大地坐标...

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    各种坐标系让人头晕,坐标转换让人头疼b5396093ce3f7ef09ca31f3c46cd8e6c.png

    今天我们来详细讲解下关于坐标转换及坐标系的理解,全是经验之谈希望对你有所帮助,让你对坐标问题不再头疼。

    坐标转换

    每个项目收集到的资料并不一定都是一致的,如坐标类型不同:大地经纬度坐标,平面坐标等,也有可能采用的椭球体不同(坐标系不同)或投影方式不同等等。所以坐标系的相互转换在项目中使用非常普遍,如大地坐标转平面坐标,平面坐标转空间直角坐标,平面坐标转大地坐标等等…目前很多软件都可以对大部份坐标系进行转换,在使用这些软件进行坐标转换时,主要是要设置好坐标转换的相关参数。下面我们就以Coord MG坐标转换软件为例,详细讲解一下坐标转换的过程。

    无转换参数的坐标转换

    坐标常用转换参数包括:三参数、四参数和七参数,很多时候在未进行野外工作时无法得到以上几种参数。现在我们谈到的无转换参数,并不是说它不需要转换参数,实际上在确定源坐标系和目标坐标系采用的参考椭球体参数时,已经确定了其转换关系,这里我们认为它是一种"隐性转换参数"。因为这种隐性转换参数是把地球作为一个规则的椭球体推算得来的,它的长短半轴在同一个坐标系中取值是固定的,而实际上地球的表面是很不规则的,因此把一个坐标系中的坐标值在无转换参数的前提下转换成另一个坐标系中的坐标值,肯定会存在误差,误差的大小根据所处的位置,地形起伏,投影方式的变化而变化。

    下面我们举例讲解一下无转换参数的坐标转换

      假定在津巴有某一点在使用WGS84参考椭球时的经纬度坐标是29°48′E, 20°31′S,现在需将此点坐标转换为ARC50坐标系下的平面直角坐标,其中投影方式为UTM投影。

      转换前我们需要分析一下经纬度数据:

      1、"E"表示东经、"W"表示西经、"N"表示北纬、"S"表示南纬。所以上面这个点的位置是在东经和南纬。

      2、根据UTM投影分带的特点我们可以计算出该点所处的中央子午线经度:东经27°。

      3、UTM投影比例(尺度)为0.9996

      4、根据UTM投影坐标轴移动的特点可知:X常数10000000m,Y常数500000m。

    得到上面这些参数之后,可以正式用坐标转换软件来工作了。

    理论上来说:经纬度转换成平面坐标,再将此平面坐标转换成经纬度坐标后,经纬度坐标应保持不变。

    有转换参数的坐标转换

    首先说七参,就是两个空间坐标系之间的旋转,平移和缩放,这三步就会产生必须的七个参数,平移有三个变量Dx,Dy,DZ;旋转有三个变量,再加上一个尺度缩放,这样就可以把一个空间坐标系转变成需要的目标坐标系了,这就是七参的作用。更多干货敬请关注:GIS前沿 如果说你要转换的坐标系XYZ三个方向上是重合的,那么我们仅通过平移就可以实现目标,平移只需要三个参数,如果缩放比例为一,这样就产生了三参数,三参就是七参的特例,旋转为零,尺度缩放为一。 四参数是同一个椭球内不同坐标系之间进行转换的参数,它四个基本项分别是:X平移、Y平移、旋转角和比例,从参数来看,四参数没有高程改正,所以它适用于平面坐标之间的转换。有人会说为什么用RTK(动态GPS)放样时能显示高程?这实质上一种高程拟合的过程,和四参数本身没有关联。 

    使用参数进行坐标转换之前,首先要清楚下面几点: 

      1、四参数适用于小范围坐标转换,一般不超过30平方公里。

      2、大面积坐标转换应采用七参数法.

      3、求取四参数,至少需要2个已知点成果,求取七参数时,至少需要3个已知点成果。

      4、求取七参数采用的点,最好能包括整过目标区域。

      用七参数法和四参数法步骤基本一致

      需要注意的是:在使用COORD MG软件进行有参数平面坐标转换时,不需要再考虑坐标投影、参考椭球参数,因为在计算转换参数时已包含了这些数值。

    补充:"WGS84高程系"这个问题本来不属于这次讲解的范畴,但我还是想着重提出来讲解一下。我在一些设计方案(包括投标文件)和报告中看到"使用WGS84高程系"的描述,这种描述是不正确的。WGS84指的是坐标系的名称,不是高程系,作为技术人员不应该有这样的思维:使用WGS84坐标系的项目,在没有说明高程系的前提下,想当然认为使用的就是WGS84高程系。通常情况下与WGS84坐标系一起使用的高程系为MSL高程系,即海拔高。当然,不排除各个国家和地区有自己的坐标系和高程系,如我国的80西安坐标系,56黄海高程系,但一般都没有WGS84高程系的说法。

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    坐标系

    关于地心坐标系和参心坐标系

    大地坐标系是一种固定在地球上,随地球一起转动的非惯性坐标系。大地坐标系根据其原点的位置不同,分为地心坐标系和参心坐标系。地心坐标系的原点与地球质心重合,参心坐标系的原点与某一地区或国家所采用的参考椭球中心重合,通常与地球质心不重合。我国先后建立的1954年北京坐标系、1980西安坐标系和新1954年北京坐标系,都是参心坐标系。这些坐标系为我国经济社会发展和国防建设作出了重要贡献。但是,随着现代科技的发展,特别是全球卫星定位技术的发展和应用,世界上许多发达国家和中等发达国家都已在多年前就开始使用地心坐标系。 

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    关于坐标系理解

    先从简单说起,假设地球是正圆的,地球表面上的一点可以用经纬度来表示,这时的经纬度是唯一的。那什么情况下是不唯一的呢,就是地球不是正圆的时候。实际也是如此,地球本来就不是圆的,而是一个椭圆。关于这个椭圆并不是唯一的,比如克拉索夫斯基椭球,1975国际椭球等等。椭球的不同主要由两个参数来体现,一个是长半轴、一个是扁率。之所以会有不同的椭球体出现,是因为地球太大了,地球不是一个正椭球体,一个椭球体不可能都满足地球每个角落的精度要求,在一些边缘地带误差会很大,在赤道附近有适合赤道使用的椭球体,在极圈附近有适合极圈的椭球地,一切都是为了符合当地的精度需要。如果你有足够的需求也可以自定义一个椭球体。基于以上原因,这时经纬度就不是唯一的了,这个应该很好理解,当你使用克拉索夫斯基椭球体时是一对经纬度,当使用另外一个椭球体时又是另外一对经纬度。

    用经纬度表示的是地理坐标系,也称大地坐标系。更多干货敬请关注:GIS前沿 有时候用地理坐标系不够方便,人们比较习惯于使用平面坐标系,平面坐标系用xy表示。

    把球体表面的坐标转成平面坐标需要一定的手段,这个手段称为投影。投影方法也不是唯一的,还是为了一个目的,务求使当地的坐标最准确。所以目前就存在了好多投影方法,比如高斯投影、墨卡托投影等。谁有本事而且有那方面的需求也可以自创一套投影方法。

    关于WGS84、北京54、西安80的概念

    首先有WGS84、北京54、西安80大地坐标系,是用经纬度表示的,也有WGS84、北京54、西安80平面坐标系,使用xy表示的。

    WGS84的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

    北京54采用的是克拉索夫斯基椭球

    西安80采用的是1975国际椭球

    所以地球表面上一点的这三者大地坐标是不一样的,即经纬度是不一样的。

    目前比较流行的是高斯- 克吕格投影和墨卡托投影,当然也可以用别的投影,看实际需要了。

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    关于坐标系转换

    涉及到不同坐标系,就会有坐标转的问题。关于坐标转换,首先要搞清楚转换的严密性问题,即在同一个椭球里的坐标转换都是严密的,而在不同的椭球之间的转换这时不严密的。例如,由1954北京坐标系的大地坐标转换到1954北京坐标系的高斯平面直角坐标是在同一参考椭球体范畴内的坐标转换,其转换过程是严密的。更多干货敬请关注:GIS前沿  由1954北京坐标系的大地坐标转换到WGS-84的大地坐标,就属于不同椭球体间的转换。

    不同椭球体间的坐标转换在局部地区的采用的常用办法是相似变换法,即利用部分分布相对合理高等级公共点求出相应的转换参数。一般而言,比较严密的是用七参数的相似变换法,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,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。

    如果不考虑高程的影响,对于不同椭球体下的高斯平面直角坐标可采用四参数的相似变换法,即四参数(x平移,y平移,尺度变化m,旋转角度α)。如果用户要求的精度低于20米,在一定范围(2'*2')内,就直接可以用二参数法(ΔB,ΔL)或(Δx,Δy)修正。但在实际操作中,这也取决于选取的公共点是否合理,并保证其足够的精度。

    部分内容来源于网络,由GIS前沿整理编辑

    版权归原作者所有,仅供学习参考如有侵权请联系删除

    - END -

    2000国家大地坐标系转换技术培训(含DLG,DOM,DEM,DRG转换方法及后处理)一篇阅读量高达2百6十多万的关于坐标系和投影的相关知识探讨(附坐标转换工具下载)现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系统指南Pix4D航测成图完整教程(空三,点云编辑DSM,正射,质量报告分析...)

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  • 坐标转换每个项目收集到的资料并不一定都是一致的,如坐标类型不同:大地经纬度坐标,平面坐标等,也有可能采用的椭球体不同(坐标系不同)或投影方式不同等等。所以坐标系的相互转换在项目中使用非常普遍,如大地坐标...

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    各种坐标系让人头晕,坐标转换让人头疼1d31554ea05cf4bcb3cf5c182eef6f66.png

    今天我们来详细讲解下关于坐标转换及坐标系的理解,全是经验之谈希望对你有所帮助,让你对坐标问题不再头疼。

    坐标转换

    每个项目收集到的资料并不一定都是一致的,如坐标类型不同:大地经纬度坐标,平面坐标等,也有可能采用的椭球体不同(坐标系不同)或投影方式不同等等。所以坐标系的相互转换在项目中使用非常普遍,如大地坐标转平面坐标,平面坐标转空间直角坐标,平面坐标转大地坐标等等…目前很多软件都可以对大部份坐标系进行转换,在使用这些软件进行坐标转换时,主要是要设置好坐标转换的相关参数。下面我们就以Coord MG坐标转换软件为例,详细讲解一下坐标转换的过程。

    无转换参数的坐标转换

    坐标常用转换参数包括:三参数、四参数和七参数,很多时候在未进行野外工作时无法得到以上几种参数。现在我们谈到的无转换参数,并不是说它不需要转换参数,实际上在确定源坐标系和目标坐标系采用的参考椭球体参数时,已经确定了其转换关系,这里我们认为它是一种"隐性转换参数"。因为这种隐性转换参数是把地球作为一个规则的椭球体推算得来的,它的长短半轴在同一个坐标系中取值是固定的,而实际上地球的表面是很不规则的,因此把一个坐标系中的坐标值在无转换参数的前提下转换成另一个坐标系中的坐标值,肯定会存在误差,误差的大小根据所处的位置,地形起伏,投影方式的变化而变化。

    下面我们举例讲解一下无转换参数的坐标转换

      假定在津巴有某一点在使用WGS84参考椭球时的经纬度坐标是29°48′E, 20°31′S,现在需将此点坐标转换为ARC50坐标系下的平面直角坐标,其中投影方式为UTM投影。

      转换前我们需要分析一下经纬度数据:

      1、"E"表示东经、"W"表示西经、"N"表示北纬、"S"表示南纬。所以上面这个点的位置是在东经和南纬。

      2、根据UTM投影分带的特点我们可以计算出该点所处的中央子午线经度:东经27°。

      3、UTM投影比例(尺度)为0.9996

      4、根据UTM投影坐标轴移动的特点可知:X常数10000000m,Y常数500000m。

    得到上面这些参数之后,可以正式用坐标转换软件来工作了。

    理论上来说:经纬度转换成平面坐标,再将此平面坐标转换成经纬度坐标后,经纬度坐标应保持不变。

    有转换参数的坐标转换

    首先说七参,就是两个空间坐标系之间的旋转,平移和缩放,这三步就会产生必须的七个参数,平移有三个变量Dx,Dy,DZ;旋转有三个变量,再加上一个尺度缩放,这样就可以把一个空间坐标系转变成需要的目标坐标系了,这就是七参的作用。更多干货敬请关注:GIS前沿 如果说你要转换的坐标系XYZ三个方向上是重合的,那么我们仅通过平移就可以实现目标,平移只需要三个参数,如果缩放比例为一,这样就产生了三参数,三参就是七参的特例,旋转为零,尺度缩放为一。 四参数是同一个椭球内不同坐标系之间进行转换的参数,它四个基本项分别是:X平移、Y平移、旋转角和比例,从参数来看,四参数没有高程改正,所以它适用于平面坐标之间的转换。有人会说为什么用RTK(动态GPS)放样时能显示高程?这实质上一种高程拟合的过程,和四参数本身没有关联。 

    使用参数进行坐标转换之前,首先要清楚下面几点: 

      1、四参数适用于小范围坐标转换,一般不超过30平方公里。

      2、大面积坐标转换应采用七参数法.

      3、求取四参数,至少需要2个已知点成果,求取七参数时,至少需要3个已知点成果。

      4、求取七参数采用的点,最好能包括整过目标区域。

      用七参数法和四参数法步骤基本一致

      需要注意的是:在使用COORD MG软件进行有参数平面坐标转换时,不需要再考虑坐标投影、参考椭球参数,因为在计算转换参数时已包含了这些数值。

    补充:"WGS84高程系"这个问题本来不属于这次讲解的范畴,但我还是想着重提出来讲解一下。我在一些设计方案(包括投标文件)和报告中看到"使用WGS84高程系"的描述,这种描述是不正确的。WGS84指的是坐标系的名称,不是高程系,作为技术人员不应该有这样的思维:使用WGS84坐标系的项目,在没有说明高程系的前提下,想当然认为使用的就是WGS84高程系。通常情况下与WGS84坐标系一起使用的高程系为MSL高程系,即海拔高。当然,不排除各个国家和地区有自己的坐标系和高程系,如我国的80西安坐标系,56黄海高程系,但一般都没有WGS84高程系的说法。

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    坐标系

    关于地心坐标系和参心坐标系

    大地坐标系是一种固定在地球上,随地球一起转动的非惯性坐标系。大地坐标系根据其原点的位置不同,分为地心坐标系和参心坐标系。地心坐标系的原点与地球质心重合,参心坐标系的原点与某一地区或国家所采用的参考椭球中心重合,通常与地球质心不重合。我国先后建立的1954年北京坐标系、1980西安坐标系和新1954年北京坐标系,都是参心坐标系。这些坐标系为我国经济社会发展和国防建设作出了重要贡献。但是,随着现代科技的发展,特别是全球卫星定位技术的发展和应用,世界上许多发达国家和中等发达国家都已在多年前就开始使用地心坐标系。 

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    关于坐标系理解

    先从简单说起,假设地球是正圆的,地球表面上的一点可以用经纬度来表示,这时的经纬度是唯一的。那什么情况下是不唯一的呢,就是地球不是正圆的时候。实际也是如此,地球本来就不是圆的,而是一个椭圆。关于这个椭圆并不是唯一的,比如克拉索夫斯基椭球,1975国际椭球等等。椭球的不同主要由两个参数来体现,一个是长半轴、一个是扁率。之所以会有不同的椭球体出现,是因为地球太大了,地球不是一个正椭球体,一个椭球体不可能都满足地球每个角落的精度要求,在一些边缘地带误差会很大,在赤道附近有适合赤道使用的椭球体,在极圈附近有适合极圈的椭球地,一切都是为了符合当地的精度需要。如果你有足够的需求也可以自定义一个椭球体。基于以上原因,这时经纬度就不是唯一的了,这个应该很好理解,当你使用克拉索夫斯基椭球体时是一对经纬度,当使用另外一个椭球体时又是另外一对经纬度。

    用经纬度表示的是地理坐标系,也称大地坐标系。更多干货敬请关注:GIS前沿 有时候用地理坐标系不够方便,人们比较习惯于使用平面坐标系,平面坐标系用xy表示。

    把球体表面的坐标转成平面坐标需要一定的手段,这个手段称为投影。投影方法也不是唯一的,还是为了一个目的,务求使当地的坐标最准确。所以目前就存在了好多投影方法,比如高斯投影、墨卡托投影等。谁有本事而且有那方面的需求也可以自创一套投影方法。

    关于WGS84、北京54、西安80的概念

    首先有WGS84、北京54、西安80大地坐标系,是用经纬度表示的,也有WGS84、北京54、西安80平面坐标系,使用xy表示的。

    WGS84的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

    北京54采用的是克拉索夫斯基椭球

    西安80采用的是1975国际椭球

    所以地球表面上一点的这三者大地坐标是不一样的,即经纬度是不一样的。

    目前比较流行的是高斯- 克吕格投影和墨卡托投影,当然也可以用别的投影,看实际需要了。

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    关于坐标系转换

    涉及到不同坐标系,就会有坐标转的问题。关于坐标转换,首先要搞清楚转换的严密性问题,即在同一个椭球里的坐标转换都是严密的,而在不同的椭球之间的转换这时不严密的。例如,由1954北京坐标系的大地坐标转换到1954北京坐标系的高斯平面直角坐标是在同一参考椭球体范畴内的坐标转换,其转换过程是严密的。更多干货敬请关注:GIS前沿  由1954北京坐标系的大地坐标转换到WGS-84的大地坐标,就属于不同椭球体间的转换。

    不同椭球体间的坐标转换在局部地区的采用的常用办法是相似变换法,即利用部分分布相对合理高等级公共点求出相应的转换参数。一般而言,比较严密的是用七参数的相似变换法,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,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。

    如果不考虑高程的影响,对于不同椭球体下的高斯平面直角坐标可采用四参数的相似变换法,即四参数(x平移,y平移,尺度变化m,旋转角度α)。如果用户要求的精度低于20米,在一定范围(2'*2')内,就直接可以用二参数法(ΔB,ΔL)或(Δx,Δy)修正。但在实际操作中,这也取决于选取的公共点是否合理,并保证其足够的精度。

    部分内容来源于网络,由GIS前沿整理编辑

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    2000国家大地坐标系转换技术培训(含DLG,DOM,DEM,DRG转换方法及后处理)一篇阅读量高达2百6十多万的关于坐标系和投影的相关知识探讨(附坐标转换工具下载)现有测绘成果转换到2000国家大地坐标系统指南Pix4D航测成图完整教程(空三,点云编辑DSM,正射,质量报告分析...)

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    各种坐标系让人头晕,坐标转换让人头疼

    今天我们来详细讲解下关于坐标转换及坐标系的理解,全是经验之谈希望对你有所帮助,让你对坐标问题不再头疼。

    坐标转换

    每个项目收集到的资料并不一定都是一致的,如坐标类型不同:大地经纬度坐标,平面坐标等,也有可能采用的椭球体不同(坐标系不同)或投影方式不同等等。所以坐标系的相互转换在项目中使用非常普遍,如大地坐标转平面坐标,平面坐标转空间直角坐标,平面坐标转大地坐标等等…目前很多软件都可以对大部份坐标系进行转换,在使用这些软件进行坐标转换时,主要是要设置好坐标转换的相关参数。下面我们就以Coord MG坐标转换软件为例,详细讲解一下坐标转换的过程。

    无转换参数的坐标转换

    坐标常用转换参数包括:三参数、四参数和七参数,很多时候在未进行野外工作时无法得到以上几种参数。现在我们谈到的无转换参数,并不是说它不需要转换参数,实际上在确定源坐标系和目标坐标系采用的参考椭球体参数时,已经确定了其转换关系,这里我们认为它是一种"隐性转换参数"。因为这种隐性转换参数是把地球作为一个规则的椭球体推算得来的,它的长短半轴在同一个坐标系中取值是固定的,而实际上地球的表面是很不规则的,因此把一个坐标系中的坐标值在无转换参数的前提下转换成另一个坐标系中的坐标值,肯定会存在误差,误差的大小根据所处的位置,地形起伏,投影方式的变化而变化。

    下面我们举例讲解一下无转换参数的坐标转换:

    假定在津巴有某一点在使用WGS84参考椭球时的经纬度坐标是29°48′E, 20°31′S,现在需将此点坐标转换为ARC50坐标系下的平面直角坐标,其中投影方式为UTM投影。

    转换前我们需要分析一下经纬度数据:

    1、"E"表示东经、"W"表示西经、"N"表示北纬、"S"表示南纬。所以上面这个点的位置是在东经和南纬。

    2、根据UTM投影分带的特点我们可以计算出该点所处的中央子午线经度:东经27°。

    3、UTM投影比例(尺度)为0.9996。

    4、根据UTM投影坐标轴移动的特点可知:X常数10000000m,Y常数500000m。

    得到上面这些参数之后,可以正式用坐标转换软件来工作了。

    理论上来说:经纬度转换成平面坐标,再将此平面坐标转换成经纬度坐标后,经纬度坐标应保持不变。

    有转换参数的坐标转换

    首先说七参,就是两个空间坐标系之间的旋转,平移和缩放,这三步就会产生必须的七个参数,平移有三个变量Dx,Dy,DZ;旋转有三个变量,再加上一个尺度缩放,这样就可以把一个空间坐标系转变成需要的目标坐标系了,这就是七参的作用。更多干货敬请关注:GIS前沿 如果说你要转换的坐标系XYZ三个方向上是重合的,那么我们仅通过平移就可以实现目标,平移只需要三个参数,如果缩放比例为一,这样就产生了三参数,三参就是七参的特例,旋转为零,尺度缩放为一。 四参数是同一个椭球内不同坐标系之间进行转换的参数,它四个基本项分别是:X平移、Y平移、旋转角和比例,从参数来看,四参数没有高程改正,所以它适用于平面坐标之间的转换。有人会说为什么用RTK(动态GPS)放样时能显示高程?这实质上一种高程拟合的过程,和四参数本身没有关联。

    在使用参数进行坐标转换之前,首先要清楚下面几点:

    1、四参数适用于小范围坐标转换,一般不超过30平方公里。

    2、大面积坐标转换应采用七参数法。

    3、求取四参数,至少需要2个已知点成果,求取七参数时,至少需要3个已知点成果。

    4、求取七参数采用的点,最好能包括整过目标区域。

    用七参数法和四参数法步骤基本一致

    需要注意的是:在使用COORD MG软件进行有参数平面坐标转换时,不需要再考虑坐标投影、参考椭球参数,因为在计算转换参数时已包含了这些数值。

    补充:"WGS84高程系"这个问题本来不属于这次讲解的范畴,但我还是想着重提出来讲解一下。我在一些设计方案(包括投标文件)和报告中看到"使用WGS84高程系"的描述,这种描述是不正确的。WGS84指的是坐标系的名称,不是高程系,作为技术人员不应该有这样的思维:使用WGS84坐标系的项目,在没有说明高程系的前提下,想当然认为使用的就是WGS84高程系。通常情况下与WGS84坐标系一起使用的高程系为MSL高程系,即海拔高。当然,不排除各个国家和地区有自己的坐标系和高程系,如我国的80西安坐标系,56黄海高程系,但一般都没有WGS84高程系的说法。

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    坐标系关于地心坐标系和参心坐标系

    大地坐标系是一种固定在地球上,随地球一起转动的非惯性坐标系。大地坐标系根据其原点的位置不同,分为地心坐标系和参心坐标系。地心坐标系的原点与地球质心重合,参心坐标系的原点与某一地区或国家所采用的参考椭球中心重合,通常与地球质心不重合。我国先后建立的1954年北京坐标系、1980西安坐标系和新1954年北京坐标系,都是参心坐标系。这些坐标系为我国经济社会发展和国防建设作出了重要贡献。但是,随着现代科技的发展,特别是全球卫星定位技术的发展和应用,世界上许多发达国家和中等发达国家都已在多年前就开始使用地心坐标系。 

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    关于坐标系理解

    先从简单说起,假设地球是正圆的,地球表面上的一点可以用经纬度来表示,这时的经纬度是唯一的。那什么情况下是不唯一的呢,就是地球不是正圆的时候。实际也是如此,地球本来就不是圆的,而是一个椭圆。关于这个椭圆并不是唯一的,比如克拉索夫斯基椭球,1975国际椭球等等。椭球的不同主要由两个参数来体现,一个是长半轴、一个是扁率。之所以会有不同的椭球体出现,是因为地球太大了,地球不是一个正椭球体,一个椭球体不可能都满足地球每个角落的精度要求,在一些边缘地带误差会很大,在赤道附近有适合赤道使用的椭球体,在极圈附近有适合极圈的椭球地,一切都是为了符合当地的精度需要。如果你有足够的需求也可以自定义一个椭球体。基于以上原因,这时经纬度就不是唯一的了,这个应该很好理解,当你使用克拉索夫斯基椭球体时是一对经纬度,当使用另外一个椭球体时又是另外一对经纬度。

    用经纬度表示的是地理坐标系,也称大地坐标系。更多干货敬请关注:GIS前沿 有时候用地理坐标系不够方便,人们比较习惯于使用平面坐标系,平面坐标系用xy表示。

    把球体表面的坐标转成平面坐标需要一定的手段,这个手段称为投影。投影方法也不是唯一的,还是为了一个目的,务求使当地的坐标最准确。所以目前就存在了好多投影方法,比如高斯投影、墨卡托投影等。谁有本事而且有那方面的需求也可以自创一套投影方法。

    关于WGS84、北京54、西安80的概念

    首先有WGS84、北京54、西安80大地坐标系,是用经纬度表示的,也有WGS84、北京54、西安80平面坐标系,使用xy表示的。

    WGS84的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

    北京54采用的是克拉索夫斯基椭球

    西安80采用的是1975国际椭球

    所以地球表面上一点的这三者大地坐标是不一样的,即经纬度是不一样的。

    目前比较流行的是高斯- 克吕格投影和墨卡托投影,当然也可以用别的投影,看实际需要了。

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    关于坐标系转换

    涉及到不同坐标系,就会有坐标转的问题。关于坐标转换,首先要搞清楚转换的严密性问题,即在同一个椭球里的坐标转换都是严密的,而在不同的椭球之间的转换这时不严密的。例如,由1954北京坐标系的大地坐标转换到1954北京坐标系的高斯平面直角坐标是在同一参考椭球体范畴内的坐标转换,其转换过程是严密的。更多干货敬请关注:GIS前沿  由1954北京坐标系的大地坐标转换到WGS-84的大地坐标,就属于不同椭球体间的转换。

    不同椭球体间的坐标转换在局部地区的采用的常用办法是相似变换法,即利用部分分布相对合理高等级公共点求出相应的转换参数。一般而言,比较严密的是用七参数的相似变换法,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,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。

    如果不考虑高程的影响,对于不同椭球体下的高斯平面直角坐标可采用四参数的相似变换法,即四参数(x平移,y平移,尺度变化m,旋转角度α)。如果用户要求的精度低于20米,在一定范围(2'*2')内,就直接可以用二参数法(ΔB,ΔL)或(Δx,Δy)修正。但在实际操作中,这也取决于选取的公共点是否合理,并保证其足够的精度。

    来源:GIS前沿

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