16种主流坐标系详解
1. WGS84坐标系
WGS84（世界大地坐标系1984）是全球定位系统（GPS）使用的大地测量系统和地球参考框架。由美国国防部开发，广泛应用于导航、制图和地理信息系统（GIS）。以下是关于WGS84坐标系的一些关键细节：
1.1 椭球体参数： - 长半轴（a）：6378137.0 米 - 扁率倒数（1/f）：298.257223563 - 短半轴（b）：6356752.3142 米 1.2 原点： - 原点位于地球质心，即赤道与本初子午线的交点。 1.3 坐标系： - 经度：从本初子午线向东或向西测量，范围从 -180° 到 +180°。 - 纬度：从赤道向北或向南测量，范围从 -90° 到 +90°。 - 高程：相对于椭球体表面的高度。
2. GCJ-02坐标系（火星坐标）
GCJ-02（火星坐标系）是中国国家测绘地理信息局开发的大地测量系统，用于中国大陆境内的地理空间数据。以下是关于GCJ-02坐标系的一些关键细节：
2.1 椭球体参数： - GCJ-02 使用与WGS84相同的椭球体参数，基于地球椭球体模型。 2.2 偏移算法： - GCJ-02系统对WGS84坐标进行加密和偏移处理，以确保国家地理空间数据安全。 - 偏移算法保密未公开，但在开发中存在多种转换方法。
3. BD-09坐标系（百度坐标）
BD-09（百度坐标系）是百度公司基于GCJ-02（火星坐标系）进一步加密和偏移处理开发的大地测量系统。广泛应用于百度地图、百度导航等百度地理空间服务。以下是关于BD-09坐标系的一些关键细节：
3.1 BD-09 坐标系： - BD-09 来源于GCJ-02坐标系，经过额外的偏移处理。 - 该系统对原始坐标应用加密算法以保护地理空间数据安全。 3.2 偏移算法： - BD-09的具体加密算法未公开，但有第三方实现和逆向工程结果可供使用。
4. CGCS2000坐标系（中国大地坐标系2000）
CGCS2000（中国大地坐标系2000）是中国国家测绘地理信息局（NASG）建立的国家大地测量系统。广泛应用于国家测绘、GIS和导航领域。以下是关于CGCS2000坐标系的一些关键细节：
4.1 参考椭球体参数： - 长半轴（a）：6378137.0 米 - 扁率倒数（1/f）：298.257222101 - 引力常数 GM：3.986004418×10^14 m^3s^-2 - 角速度 ω：7.292115×10^-5 rad s^-1 4.2 原点： - 原点位于地球质心，参考国际地球参考框架（ITRF）。 4.3 坐标系： - 经度：从本初子午线向东或向西测量，范围从 -180° 到 +180°。 - 纬度：从赤道向北或向南测量，范围从 -90° 到 +90°。 - 高程：相对于椭球体表面的高度。
5. UTM坐标系（通用横轴墨卡托）
UTM（通用横轴墨卡托）坐标系是一种基于横轴墨卡托投影的地理坐标系统，它将地球表面划分为多个投影带，每个带覆盖6度经度。UTM坐标系使用米制单位来表示地理位置。
5.1 UTM坐标系特点 5.1.1 分区： - 地球表面被划分为60个经度带，每个带宽6度。 - 带号从西经180度开始，编号从1到60。 - 每个带进一步分为北半球和南半球。 5.1.2 坐标表示： - 东移距：从该带的中央子午线向东测量的距离（米），中央子午线的东移距通常设为500,000米以避免负值。 - 北移距：从赤道向北（北半球）或向南（南半球）测量的距离（米），南半球的赤道北移距设为10,000,000米以避免负值。 5.2 UTM坐标格式 5.2.1 典型的UTM坐标包含以下部分： - 东移距：从该带中央子午线向东的距离（米）。 - 北移距：从赤道向北的距离（米）。 - 带号：表示经度范围，从1到60。 - 纬度带字母：表示纬度范围，从C到X（排除I和O），每个字母带覆盖8度纬度。 5.2.2 示例： 例如，一个UTM坐标： - 东移距：291,065.87 米 - 北移距：4,649,776.22 米 - 带号：33 - 纬度带字母：T
6. ETRS89坐标系
ETRS89（欧洲地球参考系统1989）是适用于欧洲的大地测量坐标系，基于1989年国际地球参考框架（ITRF）决议。ETRS89在欧洲广泛使用，特别是在测绘、制图和地理信息系统（GIS）中。
6.1 ETRS89特点 - ETRS89基于GRS80椭球体，并与国际地球参考系统（ITRS）同步，但固定于欧亚板块，因此会随着时间的推移与国际地球参考框架（ITRF）产生差异。 - 它的定义是为了在整个欧洲提供一个统一的大地测量参考框架，用于跨国GIS应用、环境监测和工程测量。 6.2 椭球体参数 - 长半轴（a）：6378137.0 米 - 扁率倒数（1/f）：298.257222101
7. JGD2011坐标系
JGD2011（日本大地基准2011）是日本的国家大地测量坐标系，基于国际地球参考框架2005（ITRF2005）。引入JGD2011是为了取代JGD2000，旨在提高测量精度并解决地壳运动（特别是2011年东日本大地震）引起的地理坐标变化。
7.1 JGD2011特点 - JGD2011的开发旨在解决地壳运动和地震对大地测量坐标的影响，特别是在2011年东日本大地震之后。JGD2011提供了更精确的大地测量参考。 - JGD2011基于GRS80椭球体模型，与JGD2000类似，参考国际地球参考框架（ITRF），但进行了更新以适应地壳变化。 7.2 椭球体参数 - 长半轴（a）：6378137.0 米 - 扁率倒数（1/f）：298.257222101
8. JGD2000坐标系
JGD2000（日本大地基准2000）是日本于2002年引入的国家大地测量坐标系。它的建立是为了取代旧的日本旧东京坐标系，并提供更适合现代制图和地理信息系统（GIS）的更精确大地测量基准。
8.1 JGD2000特点 - JGD2000基于国际地球参考框架1994（ITRF94）和1980大地测量参考系统（GRS80）椭球体模型。 - 与旧的日本旧东京坐标系不同，JGD2000通过使用全球定位系统（GPS）和现代测量技术提供了更高的精度和一致性。 - JGD2000于2000年成为日本的国家大地测量坐标系，并于2002年正式实施。广泛应用于测绘、GIS、工程项目等。 8.2 椭球体参数 - 长半轴（a）：6378137.0 米 - 扁率倒数（1/f）：298.257222101
9. PRS92坐标系
PRS92（菲律宾参考系统1992）是菲律宾的国家大地测量坐标系，用于菲律宾的测绘、制图和地理信息系统（GIS）。PRS92基于WGS84（世界大地坐标系1984）椭球体，旨在标准化和现代化菲律宾的地理定位系统。
9.1 PRS92特点 - PRS92是菲律宾的国家参考系统，根据1992年的行政命令建立，以取代旧的吕宋基准1911。 - PRS92基于WGS84椭球体，导致其与WGS84的地理定位差异极小。 - 该坐标系广泛应用于菲律宾的土地管理、城市规划、工程测量和环境监测。 9.2 椭球体参数 - 长半轴（a）：6378137.0 米（基于WGS84椭球体） - 扁率倒数（1/f）：298.257223563
10. ED50坐标系
ED50（欧洲基准1950）是20世纪中期在欧洲广泛使用的大地测量坐标系。在欧洲各国的测绘和测量中广泛应用，直到更现代的系统如ETRS89逐渐取代它。
10.1 ED50特点 - ED50基于国际椭球体1924（也称为Hayford椭球体），使用克拉索夫斯基椭球体参数。 - 该坐标系的参考原点位于德国的赫尔默特塔，使其在欧洲广泛应用。 - ED50曾在欧洲大部分地区使用，但随着全球定位系统（GPS）和更现代的系统如WGS84和ETRS89的出现，ED50已逐渐被取代。 10.2 椭球体参数 - 长半轴（a）：6378388.0 米 - 扁率倒数（1/f）：297.0
11. HTRS96坐标系
HTRS96（克罗地亚地球参考系统1996）是克罗地亚使用的大地测量参考系统。它是克罗地亚的国家大地测量坐标系，基于国际地球参考框架1996（ITRF96）和欧洲地球参考系统1989（ETRS89）。HTRS96在克罗地亚的测量和地理信息系统（GIS）中广泛应用。
11.1 HTRS96特点 - HTRS96基于ITRF96和ETRS89参考框架，使用GRS80椭球体模型。 - HTRS96作为克罗地亚的标准参考坐标系，广泛应用于国家测绘、制图和工程项目。 - HTRS96和ETRS89在坐标上非常接近，在大多数情况下可以互换使用。 11.2 椭球体参数 - 长半轴（a）：6378137.0 米 - 扁率倒数（1/f）：298.257222101
12. GDM2000坐标系
GDM2000（马来西亚大地基准2000）是马来西亚使用的大地测量坐标系。GDM2000基于国际地球参考框架2000（ITRF2000）和GRS80椭球体模型。引入该坐标系是为了取代较早的马来亚基准1948（MD48），以提高地理数据的准确性和一致性。
12.1 GDM2000特点 - GDM2000是马来西亚的国家参考坐标系，广泛应用于测绘、制图、工程项目和地理信息系统（GIS）。 - 该坐标系基于ITRF2000，使用GRS80椭球体模型，使其与全球标准WGS84非常接近。 - GDM2000提供了更高的测量精度，并考虑了地壳运动，确保了地理信息的准确性。 12.2 椭球体参数 - 长半轴（a）：6378137.0 米 - 扁率倒数（1/f）：298.257222101
13. Clarke 1880 椭球体
Clarke 1880 是由亚历山大·罗斯·克拉克于1880年定义的大地测量椭球体模型。该椭球体模型是19世纪和20世纪初许多国家测绘和测量的基础，特别是在殖民时期。Clarke 1880椭球体已被各种地理坐标系采用，尤其是在非洲、南美洲和印度次大陆的旧测量系统中。
13.1 Clarke 1880特点 - Clarke 1880 是一个大地测量椭球体模型，为定义和转换地理坐标提供了地球形状的近似。 - 该模型在不同国家和地区有所变化，从而产生了特定区域的坐标系，如 Clarke 1880 (RGS)、Clarke 1880 (IGN) 等。 13.2 椭球体参数 - 长半轴（a）：6,378,249.145 米 - 扁率倒数（1/f）：293.465
14. BJ54坐标系（北京54坐标系）
BJ54（北京1954坐标系）是中国于1954年建立的国家大地测量参考坐标系。BJ54坐标系基于1940年由苏联定义的克拉索夫斯基1940椭球体模型。BJ54在中国大陆的测绘和制图中被广泛使用，取代了更早的地理基准。
14.1 BJ54坐标系特点 - 参考椭球体：克拉索夫斯基1940椭球体 - 基准点：BJ54坐标系的原点位于北京永定门。 14.2 克拉索夫斯基1940椭球体参数 - 长半轴（a）：6,378,245.0 米 - 扁率倒数（1/f）：298.3 - 扁率（f）：1/298.3 ≈ 0.003352329869259135 - 短半轴（b）：6,356,863.019 米 - 短半轴可通过公式 b = a × (1 − f) 计算得出。
15. Indian 1975坐标系
Indian 1975 是一种地理坐标系，主要在东南亚地区使用，尤其是在泰国。它基于1940年由苏联引入的克拉索夫斯基1940椭球体模型。Indian 1975坐标系在泰国的测量和地理信息系统（GIS）中广泛使用。
15.1 Indian 1975坐标系特点 - 参考椭球体：克拉索夫斯基1940椭球体 - 基准点：基准点和原点与印度次大陆的大地测量基准相关，但针对东南亚地区的使用进行了特定调整。
16. BJ2000坐标系（北京2000坐标系）
BJ2000（北京2000坐标系）是中国于2000年建立的国家大地测量坐标系，旨在取代早期的BJ54（北京1954）和其他区域大地测量基准。BJ2000基于CGCS2000（中国大地坐标系2000）参考框架，与国际地球参考框架（ITRF）兼容，并得到全国高精度大地测量网络的支持。广泛应用于测绘、地理信息系统（GIS）、导航和空间科学等领域。
16.1 BJ2000坐标系特点 - 参考椭球体：CGCS2000椭球体（与国际大地测量参考系统中的GRS80椭球体相同）。 - 基准点：通过国家大地控制网和CGCS2000框架统一定义。 - 时间基准：历元2000.0（公历日期：2000年1月1日）。 - 精度：作为大地测量参考系统，提供厘米级精度。 16.2 CGCS2000椭球体参数 - 长半轴（a）：6,378,137.0 米 - 扁率倒数（1/f）：298.257222101 - 扁率（f）：1/298.257222101≈0.003352810681182319 - 短半轴（b）：6,356,752.31414 米 短半轴可通过公式 b=a×(1−f) 计算得出。