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編報告

標題: 經緯度也分54和80、2000嗎？ [打印本頁]

作者: 大衛休謨 時間: 2020-3-20 21:53
標題: 經緯度也分54和80、2000嗎？
經緯度也分54和80、2000嗎？這是最近常有人質疑的問題。質疑者認為，經緯度是唯一的，因為不存在投影。直角坐標不是唯一的，因為投影方式及參數不同，則坐標也就不同。此文做了回答，回答是否正確？請討論，請在微信末尾留言。

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經緯度也分54和80、2000嗎？資料來源：互聯網有區分，原因是參考橢球的尺寸不一樣，地球中心的原點也不一樣，造成同一地點在不同尺寸和球心下的經緯度坐標也不一樣，如美國的GPS系統使用的WGS84，其地球尺寸為長軸6378137.0,短軸6356752.3142，扁率298.257223563，其球心采用地球質心。

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北京54坐標系，屬參心坐標系，大地原點在蘇聯的普而科沃，長軸6378245m，短軸6356863，扁率1/298.3；
西安80坐標系，屬參心坐標系，大地原點在陜西省徑陽縣永樂鎮，長軸6378140m，短軸6356755，扁率1/298.257；
WGS84坐標系是一種國際上采用的地心坐標系。坐標原點為地球質心，其地心空間直角坐標系的Z軸指向國際時間局（BIH）1984.0定義的協議地極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0的協議子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸垂直構成右手坐標系，稱為1984年世界大地坐標系。這是一個國際協議地球參考系統（ITRS），是目前國際上統一采用的大地坐標系。長軸6378137.000m，短軸6356752.314，扁率1/298.257223563。
中國通常采用北京54，西安80，最新使用CSCG2000，其中的國家最新出的2000坐標系基本接近WGS84 。
先從簡單說起，假設地球是正圓的，地球表面上的一點可以用經緯度來表示，這時的經緯度是唯一的。那什么情況下是不唯一的呢，就是地球不是正圓的時候。實際也是如此，地球本來就不是圓的，而是一個橢圓。關鍵這個橢圓并不是唯一的，比如克拉索夫斯基橢球，1975國際橢球等等。橢球的不同主要由兩個參數來體現，一個是長半軸、一個是扁率。之所以會有不同的橢球體出現，是因為地球太大了，地球不是一個正橢球體，一個橢球體不可能都滿足地球每個角落的精度要求，在一些邊緣地帶誤差會很大，在赤道附近有適合赤道使用的橢球體，在極圈附近有適合極圈的橢球地，一切都是為了符合當地的精度需要。如果你有足夠的需求也可以自定義一個橢球體。基于以上原因，這時經緯度就不是唯一的了，這個應該很好理解，當你使用克拉索夫斯基橢球體時是一對經緯度，當使用另外一個橢球體時又是另外一對經緯度。
用經緯度表示的是地理坐標系，也稱大地坐標系。有時候用地理坐標系不夠方便，人們比較習慣于使用平面坐標系，平面坐標系用xy表示。
把球體表面的坐標轉成平面坐標需要一定的手段，這個手段稱為投影。投影方法也不是唯一的，還是為了一個目的，務求使當地的坐標最準確。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。誰有本事而且有那方面的需求也可以自創一套投影方法。
接下來是關于WGS84、北京54、西安80的概念
首先有WGS84、北京54、西安80大地坐標系，是用經緯度表示的，也有WGS84 北京54 西安80平面坐標系，使用xy表示的。
WGS84的橢球采用國際大地測量與地球物理聯合會第17屆大會測量常數推薦值
北京54采用的是克拉索夫斯基橢球
西安80采用的是1975國際橢球
所以地球表面上一點的這三者大地坐標是不一樣的，即經緯度是不一樣的。
目前比較流行的是高斯- 克呂格投影和墨卡托投影，當然也可以用別的投影，看實際需要了。
涉及到不同坐標系，就會有坐標轉換的問題。關于坐標轉換，首先要搞清楚轉換的嚴密性問題，即在同一個橢球里的坐標轉換都是嚴密的，而在不同的橢球之間的轉換是不嚴密的。例如，由1954北京坐標系的大地坐標轉換到1954北京坐標系的高斯平面直角坐標是在同一參考橢球體范疇內的坐標轉換，其轉換過程是嚴密的。由1954北京坐標系的大地坐標轉換到WGS-84的大地坐標，就屬于不同橢球體間的轉換。
不同橢球體間的坐標轉換在局部地區的采用的常用辦法是相似變換法，即利用部分分布相對合理高等級公共點求出相應的轉換參數。一般而言，比較嚴密的是用七參數的相似變換法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋轉，Y旋轉，Z旋轉，尺度變化K。要求得七參數就需要在一個地區需要3個以上的已知點，如果區域范圍不大，最遠點間的距離不大于30Km(經驗值)，這可以用三參數，即X平移，Y平移，Z平移，而將X旋轉，Y旋轉，Z旋轉，尺度變化K視為0，所以三參數只是七參數的一種特例。
如果不考慮高程的影響，對于不同橢球體下的高斯平面直角坐標可采用四參數的相似變換法，即四參數（x平移，y平移，尺度變化m，旋轉角度α）。如果用戶要求的精度低于20米，在一定范圍（2＇＊2＇）內，就直接可以用二參數法（ΔB，ΔL）或（Δx，Δy）修正。但在實際操作中，這也取決于選取的公共點是否合理，并保證其足夠的精度。

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