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標(biāo)題: 經(jīng)緯度也分54和80、2000嗎？ [打印本頁(yè)]

作者: 大衛(wèi)休謨 時(shí)間: 2020-3-20 21:53
標(biāo)題: 經(jīng)緯度也分54和80、2000嗎？
經(jīng)緯度也分54和80、2000嗎？這是最近常有人質(zhì)疑的問題。質(zhì)疑者認(rèn)為，經(jīng)緯度是唯一的，因?yàn)椴淮嬖谕队啊Ｖ苯亲鴺?biāo)不是唯一的，因?yàn)橥队胺绞郊皡?shù)不同，則坐標(biāo)也就不同。此文做了回答，回答是否正確？請(qǐng)討論，請(qǐng)?jiān)谖⑿拍┪擦粞浴?br />

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經(jīng)緯度也分54和80、2000嗎？資料來源：互聯(lián)網(wǎng)有區(qū)分，原因是參考橢球的尺寸不一樣，地球中心的原點(diǎn)也不一樣，造成同一地點(diǎn)在不同尺寸和球心下的經(jīng)緯度坐標(biāo)也不一樣，如美國(guó)的GPS系統(tǒng)使用的WGS84，其地球尺寸為長(zhǎng)軸6378137.0,短軸6356752.3142，扁率298.257223563，其球心采用地球質(zhì)心。

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北京54坐標(biāo)系，屬參心坐標(biāo)系，大地原點(diǎn)在蘇聯(lián)的普而科沃，長(zhǎng)軸6378245m，短軸6356863，扁率1/298.3；
西安80坐標(biāo)系，屬參心坐標(biāo)系，大地原點(diǎn)在陜西省徑陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)，長(zhǎng)軸6378140m，短軸6356755，扁率1/298.257；
WGS84坐標(biāo)系是一種國(guó)際上采用的地心坐標(biāo)系。坐標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)心，其地心空間直角坐標(biāo)系的Z軸指向國(guó)際時(shí)間局（BIH）1984.0定義的協(xié)議地極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0的協(xié)議子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z軸、X軸垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系，稱為1984年世界大地坐標(biāo)系。這是一個(gè)國(guó)際協(xié)議地球參考系統(tǒng)（ITRS），是目前國(guó)際上統(tǒng)一采用的大地坐標(biāo)系。長(zhǎng)軸6378137.000m，短軸6356752.314，扁率1/298.257223563。
中國(guó)通常采用北京54，西安80，最新使用CSCG2000，其中的國(guó)家最新出的2000坐標(biāo)系基本接近WGS84 。
先從簡(jiǎn)單說起，假設(shè)地球是正圓的，地球表面上的一點(diǎn)可以用經(jīng)緯度來表示，這時(shí)的經(jīng)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(shí)候。實(shí)際也是如此，地球本來就不是圓的，而是一個(gè)橢圓。關(guān)鍵這個(gè)橢圓并不是唯一的，比如克拉索夫斯基橢球，1975國(guó)際橢球等等。橢球的不同主要由兩個(gè)參數(shù)來體現(xiàn)，一個(gè)是長(zhǎng)半軸、一個(gè)是扁率。之所以會(huì)有不同的橢球體出現(xiàn)，是因?yàn)榈厍蛱罅耍厍虿皇且粋€(gè)正橢球體，一個(gè)橢球體不可能都滿足地球每個(gè)角落的精度要求，在一些邊緣地帶誤差會(huì)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(dāng)?shù)氐木刃枰Ｈ绻阌凶銐虻男枨笠部梢宰远x一個(gè)橢球體。基于以上原因，這時(shí)經(jīng)緯度就不是唯一的了，這個(gè)應(yīng)該很好理解，當(dāng)你使用克拉索夫斯基橢球體時(shí)是一對(duì)經(jīng)緯度，當(dāng)使用另外一個(gè)橢球體時(shí)又是另外一對(duì)經(jīng)緯度。
用經(jīng)緯度表示的是地理坐標(biāo)系，也稱大地坐標(biāo)系。有時(shí)候用地理坐標(biāo)系不夠方便，人們比較習(xí)慣于使用平面坐標(biāo)系，平面坐標(biāo)系用xy表示。
把球體表面的坐標(biāo)轉(zhuǎn)成平面坐標(biāo)需要一定的手段，這個(gè)手段稱為投影。投影方法也不是唯一的，還是為了一個(gè)目的，務(wù)求使當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)最準(zhǔn)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(shuí)有本事而且有那方面的需求也可以自創(chuàng)一套投影方法。
接下來是關(guān)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(biāo)系，是用經(jīng)緯度表示的，也有WGS84 北京54 西安80平面坐標(biāo)系，使用xy表示的。
WGS84的橢球采用國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)第17屆大會(huì)測(cè)量常數(shù)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(guó)際橢球
所以地球表面上一點(diǎn)的這三者大地坐標(biāo)是不一樣的，即經(jīng)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(dāng)然也可以用別的投影，看實(shí)際需要了。
涉及到不同坐標(biāo)系，就會(huì)有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問題。關(guān)于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，首先要搞清楚轉(zhuǎn)換的嚴(yán)密性問題，即在同一個(gè)橢球里的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換都是嚴(yán)密的，而在不同的橢球之間的轉(zhuǎn)換是不嚴(yán)密的。例如，由1954北京坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到1954北京坐標(biāo)系的高斯平面直角坐標(biāo)是在同一參考橢球體范疇內(nèi)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換過程是嚴(yán)密的。由1954北京坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到WGS-84的大地坐標(biāo)，就屬于不同橢球體間的轉(zhuǎn)換。
不同橢球體間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換在局部地區(qū)的采用的常用辦法是相似變換法，即利用部分分布相對(duì)合理高等級(jí)公共點(diǎn)求出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。一般而言，比較嚴(yán)密的是用七參數(shù)的相似變換法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化K。要求得七參數(shù)就需要在一個(gè)地區(qū)需要3個(gè)以上的已知點(diǎn)，如果區(qū)域范圍不大，最遠(yuǎn)點(diǎn)間的距離不大于30Km(經(jīng)驗(yàn)值)，這可以用三參數(shù)，即X平移，Y平移，Z平移，而將X旋轉(zhuǎn)，Y旋轉(zhuǎn)，Z旋轉(zhuǎn)，尺度變化K視為0，所以三參數(shù)只是七參數(shù)的一種特例。
如果不考慮高程的影響，對(duì)于不同橢球體下的高斯平面直角坐標(biāo)可采用四參數(shù)的相似變換法，即四參數(shù)（x平移，y平移，尺度變化m，旋轉(zhuǎn)角度α）。如果用戶要求的精度低于20米，在一定范圍（2＇＊2＇）內(nèi)，就直接可以用二參數(shù)法（ΔB，ΔL）或（Δx，Δy）修正。但在實(shí)際操作中，這也取決于選取的公共點(diǎn)是否合理，并保證其足夠的精度。

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