1.空间坐标(球面)主要分为地心坐标和参心坐标,地心坐标:WGS84,国家2000坐标。参心坐标:北京54,西安80,以及地方坐标。
表现方式:大地坐标(L,B,H),空间直角坐标(x,y,z),这两种坐标均基于球面,,前者表现是度,是常见的表现方式,后者单位是米,一般是为同其他坐标进行转换的时候出现。大地坐标和空间直角坐标之间可以相互转换。
2.投影平面,投影后的坐标采用直角坐标系来表示。
表现方式:平面直角坐标(x,y,h),单位是米,平面直角坐标和空间直角坐标虽然表现类似,但是是不同的坐标。常见的投影包括:高斯克吕格投影,墨卡托投影,以及web墨卡托投影。
高斯克吕格投影,我国大中比例尺均采用这种投影。
墨卡托投影:航海图一般采用这种投影。
web墨卡托投影。与墨卡托投影相似,互联网地图采用的投影。
3.常见的数据坐标和投影
GPS数据:一般是wgs84坐标,以大地坐标(经纬度)的形式展示,无投影。
地形图:一般是北京54或者西安80坐标系,以平面直角坐标展现,高斯克吕格投影。
互联网地图:WGS84坐标(谷歌地图,谷歌地球),加密WGS84坐标(对WGS84坐标进行加密,如GCJ-02坐标或者百度地图,web墨卡托投影。
市政管线数据:地方坐标,以平面直角坐标(米)展现,高斯克吕格投影。
4.坐标转换过程
坐标转换涉及到空间坐标,平面坐标以及投影。
1)三维转换:不同椭球体间转换。:wgs84--北京54,WGS84--西安80,西安80-北京54,常用的七参数方法,三参数方法。
2)二维转换:同一椭球体转换:北京54--地方坐标(该地方坐标是基于北京54建立的,常用四参数方法。
不同椭球体之间的坐标转换,需要用空间直角坐标来计算,采用三参数(一个点)或者七参数(三个点),同一椭球体的坐标转换,基于高斯平面坐标来计算,采用四个参数(2个点),如果公共点可以采用最小二乘法拟合,求取最佳参数。
以WGS84坐标转地方坐标系为例,其流程为WSG84--北京54--地方坐标,步骤如下
1)(B,L,H)84--(X,Y,Z)84,空间大地坐标到空间直角坐标转换。
2)(x,y,z)84--(x,y,z)54,坐标基准转换,即datum转换,通常三种转换方法,七参数,简化三参数,molodensky.
3)(x,y,z)54--(B,L,H)54,空间直角坐标到空间大地坐标转换。
4)(b,l)54--(x,y)54,高斯投影正算。
5)(x,y)54--(x0,y0)54,地方坐标转换,常用四参数法。
1,3,4需要的参数都是公开的。2,4参数非公开,可利用同名点求取转换的参数。
步骤二:采用三个参数(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)(一点)或者七参数(三点)
步骤三:采用四参数(两点),如果同名点可以采用最小二乘法拟合,求取最佳参数。
5、 转换工具
坐标转换过程中,坐标转换模型的参数是很关键的,需要找测绘部门购买或者自己计算。找同名点、计算转换参数、利用公式及参数进行坐标计算。
Excel,可以用了计算参数、坐标转换,可以实现批量转换,缺点有时有些公式编写比较困难,最小二乘法比较难实现。利用解一元多次方程,实现参数计算;利用普通公式计算,实现坐标批量转化。
ArcGIS,有投影工具,七参数(X平移,Y平移,Z平移,X旋转,Y旋转,Z旋转,尺度变化K)的坐标转换工具,但是缺少转换参数,缺少参数计算工具。
Matlab,可实现最小二乘法拟合,求取最佳坐标转换参数。
此外,网上有一些坐标转换相关软件,很多实现了坐标转换的所有功能,但是有些软件要收费。
使用excel+arcGIS实现坐标转换。Excel中计算坐标转换参数。ArcGIS中提供了,Beijing_1954_To_WGS_1984工具,高斯投影工具、墨卡托投影工具、任意坐标转换工具(需要自己计算参数)。
测量坐标系转换及COORD转换实例http://sjzhdch.blog.163.com/blog/static/1732330712011112083554744/
使用ArcGIS实现WGS84经纬度坐标到北京54高斯投影坐标的转换http://blog.sina.com.cn/s/blog_a9091a330101aeal.html
ArcGIS中提供的北京54与wgs4坐标转换方法及参数http://blog.3snews.net/space.php?uid=3502&do=blog&id=63595
坐标系统与投影变换及在ARCGIS中的应用
ArcGIS中的地理坐标系转换方法参数(一)
ArcGIS中的地理坐标系转换方法参数(二)