常用坐標(biāo)系詳解
（一）WGS84坐標(biāo)系
WGS-84坐標(biāo)系（World 一1984 ）
一種國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BIH （國際時(shí)間服務(wù)機(jī)構(gòu)）1984.O定義的協(xié)議地球極（CTP)方向，X軸指向BIH 1984.0的零子午面和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)系統(tǒng)。
（二）WGS84 Web墨卡托
Web墨卡托是2005年谷歌在谷歌地圖中首次使用的，當(dāng)時(shí)或更早的Web墨卡托使用者還是稱其為世界墨卡托 World – ( ESRI)坐標(biāo)加密點(diǎn)是什么意思，代號 WKID 54004 （在 EPSG:54004 或 ESRI:54004 中，非官方）。
在2006年，OSGeo在提出的 Tile Map (TMS) 標(biāo)準(zhǔn)中使用代號 OSGEO:41001，WGS84 / – ( OSGEO / Tile Map )。
2007年8月6日 （的重要貢獻(xiàn)者之一）在通過一次GIS討論中為了在中使用谷歌投影，提出給谷歌投影（Web墨卡托）使用一個(gè)統(tǒng)一的代號（已有如54004、41001之類的代號）（也形似 ），并與同年9月11日在的/Layer/.js中正式使用代號 。
在2008年5月EPSG在6.15版本中正式（可能是谷歌地圖取得了巨大成功）給谷歌地圖投影賦予 CRS 代號 EPSG:3785（ CRS / ），這也是Web墨卡托正式被EPSG組織承認(rèn)（由于Web墨卡托不是標(biāo)準(zhǔn)的地圖投影，之前一直沒有被EPSG沒有收錄）。
很快EPSG于2009年2月9號使用新代號 EPSG:3857 代替之前的 EPSG:3785，給谷歌地圖投影方法命名為“公共可視化偽墨卡托投影”（PVPM），投影運(yùn)算方法代號 1024。
至今，EPSG:3857（WGS 84 / -） 代號是web墨卡托的正式代號。
在GIS界，離不開 ESRI，Web墨卡托的代號在 ESRI 中也有幾個(gè)。最早在 ESRI 的軟件中給Web墨卡托投影的稱號為 （WGS 1984 Web ），與 EPSG:3785 對應(yīng)；后來使用 （WGS 1984 Web ），與 EPSG:3857 對應(yīng)。
在 10.0 版本中，ESRI 正式使用 EPSG:3857 替換之前的 EPSG:。
總之，Web墨卡托現(xiàn)在的正式官方代號 EPSG:3857，同時(shí) 、3587、54004、41001、、 和 3785 等也是指Web墨卡托，雖然他們的具體定義會有一些差別，但他們在數(shù)學(xué)上是相等的。
Web墨卡托取得了巨大成功，如今主流的Web地圖幾乎都是使用的Web墨卡托，如國外的 Maps，，Bing Map， 和 等，國內(nèi)的百度地圖、高德地圖、騰訊地圖和天地圖等也是基于Web墨卡托（由于國內(nèi)政策的原因，國內(nèi)地圖會有加密要求，一般有兩種情況，一種是在 Web墨卡托的基礎(chǔ)上經(jīng)過國家標(biāo)準(zhǔn)加密的國標(biāo)02坐標(biāo)系，熟稱“火星坐標(biāo)系”；另一種是在國標(biāo)的02坐標(biāo)系下進(jìn)一步進(jìn)行加密，如百度地圖的BD09坐標(biāo)系）。
（三）WGS84 UTM
UTM投影全稱為“通用橫軸墨卡托投影”坐標(biāo)加密點(diǎn)是什么意思，英文名稱為 ，該坐標(biāo)系是由美國軍方在1947提出的。雖然我們?nèi)匀粚⑵淇醋髋c“高斯－克呂格”相似的坐標(biāo)系統(tǒng)，但實(shí)際上UTM采用了網(wǎng)格的分帶（或分塊）。除在美國本土采用 1866橢球體以外，UTM在世界其他地方都采用WGS84。
UTM是由美國制定，因此起始分帶并不在本初子午線，而是在180度，因而所有美國本土都處于0－30帶內(nèi)。UTM投影采用6度分帶，從東經(jīng)180度（或西經(jīng)180度）開始，自西向東算起，因此1帶的中央經(jīng)線為-177（-180 -(-6)），而0度經(jīng)線為30帶和31帶的分界，這兩帶的分界分別是-3和3度。緯度采用8度分帶，從80S到84N共20個(gè)緯度帶（X帶多4度），分別用C到X的字母來表示。為了避免和數(shù)字混淆，I和O沒有采用。UTM的“false ”值為500公里，而南半球UTM帶的“false ”為10000公里。
UTM是一種等角橫軸割圓柱投影，圓柱割地球于南緯80度、北緯84度兩條等高圈，被許多國家用作地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，如中國采用的高斯-克呂格投影就是UTM投影的一種變形，很多遙感數(shù)據(jù)，如和Aster數(shù)據(jù)都應(yīng)用UTM投影發(fā)布的。
UTM投影將北緯84度和南緯80度之間的地球表面積按經(jīng)度6度劃分為南北縱帶(投影帶)。從180度經(jīng)線開始向東將這些投影帶編號，從1編至60(北京處于第50帶)。每個(gè)帶再劃分為緯差8度的四邊形。兩條標(biāo)準(zhǔn)緯線距中央經(jīng)線為180KM左右,中央經(jīng)線比例系數(shù)為0.9996，UTM北半球投影北偽偏移為零，南半球則為10000公里。
（四）GCJ02經(jīng)緯度投影
GCJ-02是由中國國家測繪局（G表示國家，C表示Cehui測繪，J表示Ju局）制訂的地理信息系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。
它其實(shí)就是對真實(shí)坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行人為的加偏處理，按照特殊的算法，將真實(shí)的坐標(biāo)加密成虛假的坐標(biāo)，而這個(gè)加偏并不是線性的加偏，所以各地的偏移情況都會有所不同。而加密后的坐標(biāo)也常被大家稱為“火星坐標(biāo)系統(tǒng)”。
該坐標(biāo)系的坐標(biāo)值為經(jīng)緯度格式，單位為度。
這里的GCJ02經(jīng)緯度投影，也就是在WGS84經(jīng)緯度的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行GCJ-02加偏。
（五）GCJ02 Web 墨卡托投影
GCJ-02是由中國國家測繪局（G表示國家，C表示Cehui測繪，J表示Ju局）制訂的地理信息系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。
它其實(shí)就是對真實(shí)坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行人為的加偏處理，按照特殊的算法，將真實(shí)的坐標(biāo)加密成虛假的坐標(biāo)，而這個(gè)加偏并不是線性的加偏，所以各地的偏移情況都會有所不同。而加密后的坐標(biāo)也常被大家稱為“火星坐標(biāo)系統(tǒng)”。
該坐標(biāo)系的坐標(biāo)值為Web墨卡托格式，單位為米。
這里的GCJ02 Web 墨卡托，也就是在標(biāo)準(zhǔn)Web默卡托的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行GCJ-02加偏。
（六）BD09 經(jīng)緯度投影
BD09經(jīng)緯度投影屬于百度坐標(biāo)系，它是在標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)緯度的基礎(chǔ)上進(jìn)行GCJ-02加偏之后，再加上百度自身的加偏算法，也就是在標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)緯度的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了兩次加偏。
該坐標(biāo)系的坐標(biāo)值為經(jīng)緯度格式，單位為度。
（七）BD09 Web 墨卡托影
BD09 Web 墨卡托屬于百度坐標(biāo)系，它是在標(biāo)準(zhǔn)Web墨卡托的基礎(chǔ)上進(jìn)行GCJ-02加偏之后，再加上百度自身的加偏算法，也就是在Web墨卡托的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了兩次加偏。
該坐標(biāo)系的坐標(biāo)值為Web墨卡托格式，單位為米。
（八）北京54坐標(biāo)系
中國成立以后，我國大地測量進(jìn)入了全面發(fā)展時(shí)期，在全國范圍內(nèi)開展了正規(guī)的，全面的大地測量和測圖工作，迫切需要建立一個(gè)參心大地坐標(biāo)系。由于當(dāng)時(shí)的”一邊倒”政治趨向，故我國采用了前蘇聯(lián)的克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并與前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系進(jìn)行聯(lián)測，通過計(jì)算建立了我國大地坐標(biāo)系，定名為1954年北京坐標(biāo)系。因此，1954年北京坐標(biāo)系可以認(rèn)為是前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系的延伸。T.A的原點(diǎn)不在北京而是在前蘇聯(lián)的普爾科沃。
自北京54坐標(biāo)系統(tǒng)建立以來，在該坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行了許多地區(qū)的局部平差，其成果得到了廣泛的應(yīng)用。但是隨著測繪新理論·新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)該坐標(biāo)系存在很多缺點(diǎn)，為此，我國在1978年在西安召開了”全國天文大地網(wǎng)整體平差會議”，提出了建立屬于我國自己的大地坐標(biāo)系，即后來的1980西安坐標(biāo)系。
（九）西安80坐標(biāo)系
1978年4月在西安召開全國天文大地網(wǎng)平差會議，確定重新定位，建立我國新的坐標(biāo)系。為此有了1980年國家大地坐標(biāo)系。1980年國家大地坐標(biāo)系采用地球橢球基本參數(shù)為1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會第十六屆大會推薦的數(shù)據(jù)，即IAG 75地球橢球體。該坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)設(shè)在我國中部的陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，位于西安市西北方向約60公里。
中華人民共和國大地原點(diǎn)，由主體建筑·中心標(biāo)志·儀器臺·投影臺4部分組成。
主體為7層塔樓式圓頂建筑，高25.8米，半球形玻璃鋼屋頂，可自動(dòng)開啟，以便天文觀測。中心標(biāo)志是原點(diǎn)的核心部分，用瑪瑙做成，半球頂部刻有”十”字線。T.A被鑲嵌在穩(wěn)定埋入地下的花崗巖標(biāo)石外露部分的中央，永久穩(wěn)固保留，”十”字中心就是測量起算中心，坐標(biāo)為東經(jīng)108度55分，北緯34度32分，海拔417.20米。儀器臺建在中心標(biāo)志上方，為空心圓柱形，高21.8米，頂部供安置測量儀器用。
（十）坐標(biāo)系
2000中國大地坐標(biāo)系(China 2000，)，又稱之為2000國家大地坐標(biāo)系，是中國新一代大地坐標(biāo)系，21世紀(jì)初已在中國正式實(shí)施。
20世紀(jì)50年代，為滿足測繪工作的迫切需要，中國采用了1954年北京坐標(biāo)系。1954年之后，隨著天文大地網(wǎng)布設(shè)任務(wù)的完成，通過天文大地網(wǎng)整體平差，于20世紀(jì)80年代初中國又建立了1980西安坐標(biāo)系。1954北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系在中國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用。
隨著情況的變化和時(shí)間的推移，上述兩個(gè)以經(jīng)典測量技術(shù)為基礎(chǔ)的局部大地坐標(biāo)系，已經(jīng)不能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)特別是空間技術(shù)發(fā)展，不能適應(yīng)中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)需要。中國大地坐標(biāo)系的更新?lián)Q代，是經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)、社會發(fā)展和科技發(fā)展的客觀需要。
以地球質(zhì)量中心為原點(diǎn)的地心大地坐標(biāo)系，是21世紀(jì)空間時(shí)代全球通用的基本大地坐標(biāo)系。以空間技術(shù)為基礎(chǔ)的地心大地坐標(biāo)系，是中國新一代大地坐標(biāo)系的適宜選擇。地心大地坐標(biāo)系可以滿足大地測量、地球物理、天文、導(dǎo)航和航天應(yīng)用以及經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的廣泛需求。歷經(jīng)多年，中國測繪、地震部門和科學(xué)院有關(guān)單位為建立中國新一代大地坐標(biāo)系作了大量基礎(chǔ)性工作，20世紀(jì)末先后建成全國 GPS一、二級網(wǎng)，國家GPS A、B級網(wǎng)，中國地殼運(yùn)動(dòng)觀測網(wǎng)絡(luò)和許多地殼形變網(wǎng)，為地心大地坐標(biāo)系的實(shí)現(xiàn)奠定了較好的基礎(chǔ)。中國大地坐標(biāo)系更新?lián)Q代的條件也已具備。
2000中國大地坐標(biāo)系符合 ITRS(國際地球參考系統(tǒng))的如下定義：
1)原點(diǎn)在包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心；
2)長度單位為米(sI)。這一尺度同地心局部框架的TCG(地心坐標(biāo)時(shí))時(shí)間坐標(biāo)一致；
3)定向在1984．0時(shí)與 BIH(國際時(shí)間局)的定向一致；
4)定向隨時(shí)間的演變由整個(gè)地球的水平構(gòu)造運(yùn)動(dòng)無凈旋轉(zhuǎn)條件保證。
以上定義對應(yīng)一個(gè)直角坐標(biāo)系，它的原點(diǎn)和軸定義如下：
1)原點(diǎn) ：地球的質(zhì)量中心；
2)Z軸：指向IERS參考極方向；
3) X軸：IERS參考子午面與通過原點(diǎn)且同z 軸正交的赤道面的交線；
4)Y軸：完成右手地心地固直角坐標(biāo)系。
的參考橢球?yàn)橐坏任恍D(zhuǎn)橢球。等位橢球(或水準(zhǔn)橢球)定義為其橢球面是一等位面的橢球。的參考橢球的幾何中心與坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合，旋轉(zhuǎn)軸與坐標(biāo)系的Z軸一致。參考橢球既是幾何應(yīng)用的參考面，又是地球表面上及空間正常重力場的參考面。
等位旋轉(zhuǎn)橢球由4個(gè)獨(dú)立常數(shù)定義—-參考橢球的定義常數(shù)是：
長半軸a=.0m；
扁率f=1/298.；
地球的地心引力常數(shù) (包含大氣層)GM = .418×E8m3s-2；
地球角速度w=.0×E-11 rad S-1。
（十一）1985國家高程基準(zhǔn)
我國于1956年規(guī)定以黃海(青島)的多年平均海平面作為統(tǒng)一基面，叫”1956年黃海高程系統(tǒng)”，為中國第一個(gè)國家高程系統(tǒng)，從而結(jié)束了過去高程系統(tǒng)繁雜的局面。但由于計(jì)算這個(gè)基面所依據(jù)的青島驗(yàn)潮站的資料系列（1950年～1956年）較短等原因，中國測繪主管部門決定重新計(jì)算黃海平均海面，以青島驗(yàn)潮站1952年～1979年的潮汐觀測資料為計(jì)算依據(jù)，叫”1985國家高程基準(zhǔn)”。
我國的水準(zhǔn)原點(diǎn)位于青島觀象山。T.A由1個(gè)原點(diǎn)5個(gè)附點(diǎn)構(gòu)成水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)。在”1985國家高程基準(zhǔn)”中水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.2604米。這是根據(jù)青島驗(yàn)潮站1985年以前的潮汐資料推求的平均海面為零點(diǎn)的起算高程，是國家高程控制的起算點(diǎn)。
由于國家水準(zhǔn)原點(diǎn)實(shí)際高程并非為海拔0米，經(jīng)國家測繪局批準(zhǔn)，由專家精確移植水準(zhǔn)原點(diǎn)信息數(shù)據(jù)，在青島銀海大世界內(nèi)建起了”中華人民共和國水準(zhǔn)零點(diǎn)”。
水準(zhǔn)零點(diǎn)標(biāo)志雕塑，高6米，重10余噸，底座像一個(gè)鉛錘，寓意老一輩測量人工作的辛苦，頂部地球儀上有6個(gè)小圓球，寓意世界上6個(gè)著名的海拔原點(diǎn)。在零點(diǎn)雕塑的下面是一個(gè)觀測井，觀測井的底部設(shè)有一個(gè)價(jià)值不菲的巨大的紅色瑪瑙球，這個(gè)球體的頂平面就是我們國家海拔0米的地方。