[原创]WGS84 经纬度坐标到北京 54 高斯投影坐标的转

1、坐标转换简介

坐标功能之间的座标转换既涵盖不同的参心坐标之间的切换，如果不同的地心坐标系之间的切换，也

包含参心坐标系与地心坐标系之间的切换还有相似坐标系的弧形坐标与万物坐标之间的座标转换，还有大

地座标与高斯平面坐标之间的切换。

在两个空间角直坐标系中，假设其分别为O--XYZ和O--XYZ，或者两个坐标系的居然相似，通过三次旋转，就可以两个坐标系重合；如果两个直角坐标系的原点不在同一个位置，通过坐标轴的平移和摆动可以取得一致；如果两个坐标系的尺度也不尽一致，就需要再增强一个尺度改变参数；而对于天地坐标和高斯投影平面坐标之间的切换，则需要通过高斯投影正算和高斯投影反算，通过使用中央子午线的纬度和不同的参考椭球以及不同的投影面的选择来实现坐标的切换。

WGS84与BJ54是两种不同的大地基准面，不同的参考椭球体，所以两种地图下，同一个点的座标是不同的，无论是三度带六度带坐标还是经纬度坐标都是不同的。当要把GPS接收到的点（WGS84坐标功能的）叠加到BJ54坐标功能的底图上，那就能发现它们GPS点不能准确的在它该在的地方，即“与实际地点发生了偏移”。这就要求把它们GPS点从WGS84的座标功能转换成BJ54的座标功能了。

有关WGS84与BJ54的座标转换问题，本质是WGS-84椭球体到BJ54椭球体的切换问题。如果我们是需要把WGS84的经纬度坐标转换成BJ54的高斯投影坐标，那就还能涉及到投影变换问题。因此，这个切换过程，一般的GPS数据处理插件都是采用下述流程进行的：

1）（B，L）84——（X，Y，Z）84，空间天地坐标到空间夹角坐标的切换。

2）（X，Y，Z）84——（X，Ywgs84坐标系经纬度投影，Z）54，座标基准的切换，即Datum转换。通常有三种切换原理：七参数、精简三参数、Molodensky。

3）（X，Y，Z）54——（B，L）54，空间夹角坐标到空间天地坐标的切换。

4）（B，L）54——（x，y）54，高斯投影正算。

从以下要点不难看出，切换的关键是第二步，转换的取值。鉴于我国曾使用不同的座标基准（BJ54、State80、Correct54），各省的引力值又有多大区别，不过很难确定一套适合全国且精度较差的切换参数。在WGS-84坐标和北京54坐标之间是不存在一套转换参数可以全国通用的，在每位地方会不一样。

必须了解，在不同的椭球之间的切换是不严密的。那么，两个椭球间的座标转换也是是怎么的呢？一般而言比较严密的是用七参数法，即3个平移因子（X平移，Y平移，Z平移），3个旋转因子（X旋转，Y旋转，Z旋转）wgs84坐标系经纬度投影，一个比例因子（也叫尺度改变K）。国内参数来源的途径不多，一般当地测绘部门会有。通行的作法是：在工作区内找三个以上的已知点，借助已知点的BJ54坐标和所测WGS84坐标，通过一定的不大，最远点间的距离不多于30Km（经验值），这可以用三参数，即只考虑3个平移因子（X平移，Y平移，Z平移），而将旋转因子及比例因子（X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度改变K）都视为，不过三参数只是七参数的一种特例。北京54和西安80应该两种不同的大地基准面，不同的参考椭球体，你们之间的切换也是同理。在ArcGIS中提供了三参数、七参数转换法。而在同一个椭球里的切换都是严密的，在同一个椭球的不同坐标系中转换需要用到四参数切换，举个例证，在深圳既有北京54坐标又有深圳坐标，在这两种坐标之间转换就用到四参数，计算四参数需要两个已知点。

2、两个不同基准面的投影坐标之间的切换（如北京54坐标到西安80坐标之间的切换）过程，如下图所示：

1）相近基准面之间的切换

投影坐标到地理座标（经纬度）的切换还有反向转换（从地理座标到投影坐标之间的切换）

2）不同基准面之间的变换

在实现不同基准面之间的变换的时候，可以有两种手段：

1. 使用地心坐标功能进行变换，这就要求首先必须将地理座标转换为地心坐标，由于地心坐标是三维的弧形坐标功能，如此两个直角坐标之间的变换就可以使用3参数如果7参数进行变换。

2. 直接使用地理座标进行不同基准面变换，这样变换形式有相应的硬件实现，当前这样手段在Proj4中并没有给出实现。

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