摘要：自“Mapinfo上的GIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”一文在計(jì)算機(jī)世界網(wǎng)上刊登后，有好幾位讀者向我詢(xún)問(wèn)坐標(biāo)系定義與轉(zhuǎn)換方面的問(wèn)題，問(wèn)題可歸結(jié)為

　�。�1） 地圖在Mapinfo上顯示得很好，但在MapX中卻顯示不出來(lái)或顯示得不對(duì)；

　�。�2） GPS定位得到的WGS84坐標(biāo)怎么往北京54坐標(biāo)地圖上轉(zhuǎn)。這些問(wèn)題也是曾經(jīng)困惑我的問(wèn)題，在此我談?wù)勎覀�(gè)人的一些認(rèn)識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，供各位讀者參考，也希望相關(guān)方面的專(zhuān)業(yè)人士能給予糾正及補(bǔ)充。

　　關(guān)鍵詞：GIS 坐標(biāo)系 定義 轉(zhuǎn)換 　　

　　自“Mapinfo上的GIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”一文在計(jì)算機(jī)世界網(wǎng)上刊登后，有好幾位讀者向我詢(xún)問(wèn)坐標(biāo)系定義與轉(zhuǎn)換方面的問(wèn)題，問(wèn)題可歸結(jié)為

　�。�1） 地圖在Mapinfo上顯示得很好，但在MapX中卻顯示不出來(lái)或顯示得不對(duì)；

　�。�2） GPS定位得到的WGS84坐標(biāo)怎么往北京54坐標(biāo)地圖上轉(zhuǎn)。這些問(wèn)題也是曾經(jīng)困惑我的問(wèn)題，在此我談?wù)勎覀�(gè)人的一些認(rèn)識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，供各位讀者參考，也希望相關(guān)方面的專(zhuān)業(yè)人士能給予糾正及補(bǔ)充。

　　1. 橢球體、基準(zhǔn)面及地圖投影

　　GIS中的坐標(biāo)系定義是GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，正確定義GIS系統(tǒng)的坐標(biāo)系非常重要。GIS中的坐標(biāo)系定義由基準(zhǔn)面和地圖投影兩組參數(shù)確定，而基準(zhǔn)面的定義則由特定橢球體及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)確定，因此欲正確定義GIS系統(tǒng)坐標(biāo)系，首先必須弄清地球橢球體（Ellipsoid）、大地基準(zhǔn)面（Datum）及地圖投影（Projection）三者的基本概念及它們之間的關(guān)系。

　　基準(zhǔn)面是利用特定橢球體對(duì)特定地區(qū)地球表面的逼近，因此每個(gè)國(guó)家或地區(qū)均有各自的基準(zhǔn)面，我們通常稱(chēng)謂的北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系實(shí)際上指的是我國(guó)的兩個(gè)大地基準(zhǔn)面。我國(guó)參照前蘇聯(lián)從1953年起采用克拉索夫斯基（Krassovsky）橢球體建立了我國(guó)的北京54坐標(biāo)系，1978年采用國(guó)際大地測(cè)量協(xié)會(huì)推薦的1975地球橢球體建立了我國(guó)新的大地坐標(biāo)系——西安80坐標(biāo)系，目前大地測(cè)量基本上仍以北京54坐標(biāo)系作為參照，北京54與西安80坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換可查閱國(guó)家測(cè)繪局公布的對(duì)照表。 WGS1984基準(zhǔn)面采用WGS84橢球體，它是一地心坐標(biāo)系，即以地心作為橢球體中心，目前GPS測(cè)量數(shù)據(jù)多以WGS1984為基準(zhǔn)。

　　述3個(gè)橢球體參數(shù)如下：橢球體與基準(zhǔn)面之間的關(guān)系是一對(duì)多的關(guān)系，也就是基準(zhǔn)面是在橢球體基礎(chǔ)上建立的，但橢球體不能代表基準(zhǔn)面，同樣的橢球體能定義不同的基準(zhǔn)面，如前蘇聯(lián)的Pulkovo 1942、非洲索馬里的Afgooye基準(zhǔn)面都采用了Krassovsky橢球體，但它們的基準(zhǔn)面顯然是不同的。

　　地圖投影是將地圖從球面轉(zhuǎn)換到平面的數(shù)學(xué)變換，如果有人說(shuō)：該點(diǎn)北京54坐標(biāo)值為X=4231898，Y=21655933，實(shí)際上指的是北京54基準(zhǔn)面下的投影坐標(biāo)，也就是北京54基準(zhǔn)面下的經(jīng)緯度坐標(biāo)在直角平面坐標(biāo)上的投影結(jié)果。

　　2. GIS中基準(zhǔn)面的定義與轉(zhuǎn)換　　

　　雖然現(xiàn)有GIS平臺(tái)中都預(yù)定義有上百個(gè)基準(zhǔn)面供用戶(hù)選用，但均沒(méi)有我們國(guó)家的基準(zhǔn)面定義。假如精度要求不高，可利用前蘇聯(lián)的Pulkovo 1942基準(zhǔn)面（Mapinfo中代號(hào)為1001）代替北京54坐標(biāo)系；假如精度要求較高，如土地利用、海域使用、城市基建等GIS系統(tǒng)，則需要自定義基準(zhǔn)面。

　　GIS系統(tǒng)中的基準(zhǔn)面通過(guò)當(dāng)?shù)鼗鶞?zhǔn)面向WGS1984的轉(zhuǎn)換7參數(shù)來(lái)定義，轉(zhuǎn)換通過(guò)相似變換方法實(shí)現(xiàn)，具體算法可參考科學(xué)出版社1999年出版的《城市地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化指南》第76至86頁(yè)。假設(shè)Xg、Yg、Zg表示W(wǎng)GS84地心坐標(biāo)系的三坐標(biāo)軸，Xt、Yt、Zt表示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的三坐標(biāo)軸，那么自定義基準(zhǔn)面的7參數(shù)分別為：三個(gè)平移參數(shù)ΔX、ΔY、ΔZ表示兩坐標(biāo)原點(diǎn)的平移值；三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)εx、εy、εz表示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系旋轉(zhuǎn)至與地心坐標(biāo)系平行時(shí)，分別繞Xt、Yt、Zt的旋轉(zhuǎn)角；最后是比例校正因子，用于調(diào)整橢球大小。 　　

　　MapX中基準(zhǔn)面定義方法如下： Datum.Set（Ellipsoid，ShiftX，ShiftY，ShiftZ，RotateX，RotateY，RotateZ，ScaleAdjust，PrimeMeridian） 其中參數(shù)：Ellipsoid為基準(zhǔn)面采用的橢球體；ShiftX，ShiftY，ShiftZ為平移參數(shù)；RotateX，RotateY，RotateZ為旋轉(zhuǎn)參數(shù)；ScaleAdjust為比例校正因子，以百萬(wàn)分之一計(jì)；PrimeMeridian為本初子午線經(jīng)度，在我國(guó)取0，表示經(jīng)度從格林威治起算。

　　美國(guó)國(guó)家測(cè)繪局（National Imagery and Mapping Agency）公布了世界大多數(shù)國(guó)家的當(dāng)?shù)鼗鶞?zhǔn)面至WGS1984基準(zhǔn)面的轉(zhuǎn)換3參數(shù)（平移參數(shù)），可從http://164.214.2.59/GandG/wgs84dt/dtp.html 下載，其中包括有香港Hong Kong 1963基準(zhǔn)面、臺(tái)灣 Hu-Tzu-Shan 基準(zhǔn)面的轉(zhuǎn)換3參數(shù)，但是沒(méi)有中國(guó)大陸的參數(shù)。 　　

　　實(shí)際工作中一般都根據(jù)工作區(qū)內(nèi)已知的北京54坐標(biāo)控制點(diǎn)計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，如果工作區(qū)內(nèi)有足夠多的已知北京54與WGS84坐標(biāo)控制點(diǎn)，可直接計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的7參數(shù)或3參數(shù)；當(dāng)工作區(qū)內(nèi)有3個(gè)已知北京54與WGS84坐標(biāo)控制點(diǎn)時(shí)，可用下式計(jì)算WGS84到北京54坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)（A、B、C、D、E、F）：x54 = AX84 + BY84 + C，y54 = DX84 + EY84 + F，多余一點(diǎn)用作檢驗(yàn)；在只有一個(gè)已知控制點(diǎn)的情況下（往往如此），用已知點(diǎn)的北京54與WGS84坐標(biāo)之差作為平移參數(shù)，當(dāng)工作區(qū)范圍不大時(shí)精度也足夠了。

　　從Mapinfo中國(guó)的URL（

　　3. GIS中地圖投影的定義