西安經緯度

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CGJ02、BD09、西安80、北京54、CGCS2000常用坐標系詳解

一、萬能地圖下載器中的常用坐標系

水經注萬能地圖下載器中的常用的坐標系主要包括WGS84經緯度投影、

WGS84Web墨卡托投影、WGS84UTM投影、北京54高斯投影、西安80

高斯投影、CGCS2000高斯投影、GCJ02經緯度投影、GCJ02Web墨卡托投

影、BD09經緯度投影和BD09Web墨卡托投影等。

其中，WGS84、WGS84Web墨卡托、GCJ02和BD09是近年來GIS系

統〔尤其是WebGIS〕中的常用坐標系，而西安80、北京54和CGCS2000坐

標是測繪中常用的坐標系。

本軟件除了支持常用的坐標系外，還支持其它各種地理坐標系和投影坐標系，

當在坐標投影轉換時，選擇“更多”可以選擇其它坐標系。

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對于不同的功能，本軟件所支持的常用坐標系略有不同，本文將會對矢量導

入導出、影像導出大圖、影像導出瓦片和高程導出所支持的坐標系分別作出說明。

二、矢量導入導出坐標系

矢量導入主要包括導入下載范圍和導入矢量數據疊加，這兩中導入方式均支

持WGS84經緯度投影、WGS84Web墨卡托投影、WGS84UTM投影、北

京54高斯投影、西安80高斯投影、CGCS2000高斯投影、GCJ02經緯度投影、

GCJ02Web墨卡托投影、BD09經緯度投影和BD09Web墨卡托投影等。

下列圖為導入沿線路徑時，可選擇的坐標投影。

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下列圖為導入矢量數據時，可選擇的坐標投影。

與導入數據相同，在將矢量數據導出時也可以進行WGS84經緯度投影、

WGS84Web墨卡托投影、WGS84UTM投影、北京54高斯投影、西安80

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高斯投影、CGCS2000高斯投影、GCJ02經緯度投影、GCJ02Web墨卡托投

影、BD09經緯度投影和BD09Web墨卡托投影等投影轉換。

三、影像導出大圖坐標系

在下載衛星影像并導出大圖時，可支持導出WGS84經緯度投影、WGS84

Web墨卡托投影、北京54高斯投影、西安80高斯投影、CGCS2000高斯投

影、GCJ02Web墨卡托投影和BD09Web墨卡托投影等，不支持導出GCJ02

經緯度投影和BD09經緯度投影。

四、影像導出瓦片坐標系

在下載衛星影像導出瓦片時，只可以選擇導出WGS84經緯度投影、WGS84

Web墨卡托投影、GCJ02Web墨卡托投影和BD09墨卡托投影。

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五、高程導出坐標系

在導出高程時，可支持導出WGS84經緯度投影、WGS84Web墨卡托投

影、北京54高斯投影、西安80高斯投影、CGCS2000高斯投影、GCJ02Web

墨卡托投影和BD09Web墨卡托投影等，不支持導出GCJ02經緯度投影和

BD09經緯度投影。

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六、常用坐標系詳解

（一）WGS84坐標系

WGS-84坐標系〔WorldGeodeticSystem一1984CoordinateSystem〕

一種國際上采用的地心坐標系。坐標原點為地球質心，其地心空間直角坐標

系的Z軸指向BIH〔國際時間服務機構〕1984.O定義的協議地球極〔CTP)方

向，X軸指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸垂

直構成右手坐標系，稱為1984年世界大地坐標系統。

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（二）WGS84Web墨卡托

Web墨卡托是2005年谷歌在谷歌地圖中首次使用的，當時或更早的Web

墨卡托使用者還是稱其為世界墨卡托WorldMercator-SphericalMercator

(unofficialdeprecatedESRI)，代號WKID54004〔在EPSG:54004或

ESRI:54004中，非官方〕。

在2006年，OSGeo在提出的TileMapService(TMS)標準中使用代號

OSGEO:41001，WGS84/SimpleMercator-SphericalMercator(unofficial

deprecatedOSGEO/TileMapService)。

2007年8月6日ChristopherSchmidt〔OpenLayers的重要奉獻者之

一〕在通過一次GIS討論中為了在OpenLayers中使用谷歌投影，提出給谷歌

投影〔Web墨卡托〕使用一個統一的代號〔已有如54004、41001之類的代號〕

900913〔也形似Google〕，并與同年9月11日在OpenLayers的

OpenLayers/Layer/中正式使用代號900913。

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〔PopularVisualisationCRS

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/Mercator〕，這也是Web墨卡托正式被EPSG組織承認〔由于Web墨卡托不

是標準的地圖投影，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〕，

投影運算方法代號1024。

至今，EPSG:3857〔WGS84/Pudo-Mercator〕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。最早

在ESRI的軟件中給Web墨卡托投影的稱號為102113〔WGS1984Web

Mercator〕，與EPSG:3785對應；后來使用102100〔WGS1984Web

MercatorAuxiliarySphere〕，與EPSG:3857對應。

在ArcGIS10.0版本中，ESRI正式使用EPSG:3857替換之前的

EPSG:102100。

總之，Web墨卡托現在的正式官方代號EPSG:3857，同時900913、3587、

54004、41001、102113、102100和3785等也是指Web墨卡托，雖然他

們的具體定義會有一些差異，但他們在數學上是相等的。

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GoogleMaps，OpenStreetMap，BingMap，ArcGIS和

Heremaps等，國內的百度地圖、高德地圖、騰訊地圖和天地圖等也是基于

Web墨卡托〔由于國內政策的原因，國內地圖會有加密要求，一般有兩種情況，

一種是在Web墨卡托的基礎上經過國家標準加密的國標02坐標系，熟稱“火

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星坐標系”；另一種是在國標的02坐標系下進一步進行加密，如百度地圖的

BD09坐標系〕。

（三）WGS84UTM

UTM投影全稱為“通用橫軸墨卡托投影”，英文名稱為Universal

TransverMercator，該坐標系是由美國軍方在1947提出的。雖然我們仍然

將其看作與“高斯－克呂格”相似的坐標系統，但實際上UTM采用了網格的分

帶〔或分塊〕。除在美國本土采用Clarke1866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。UTM投影采用6度分帶，從東經180度

〔或西經180度〕開始，自西向東算起，因此1帶的中央經線為-177〔-180-(-6)〕，

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而0度經線為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個緯度帶〔X帶多4度〕，分別用C到X的字母

來表示。為了防止和數字混淆，I和O沒有采用。UTM的“faleasting”值

為500公里，而南半球UTM帶的“falnorthing”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學基礎，如中國采用的高斯-克呂格投影

就是UTM投影的一種變形，很多遙感數據，如Landsat和Aster數據都應用

UTM投影發布的。

UTM投影將北緯84度和南緯80度之間的地球外表積按經度6度劃分為南

北縱帶(投影帶)。從180度經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)。每個帶再劃分為緯差8度的四邊形。兩條標準緯線距中央經線為

180KM左右,中央經線比例系數為0.9996，UTM北半球投影北偽偏移為零，南

半球則為10000公里。

（四）GCJ02經緯度投影

GCJ-02是由中國國家測繪局〔G表示Guojia國家，C表示Cehui測繪，J

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表示Ju局〕制訂的地理信息系統的坐標系統。

它其實就是對真實坐標系統進行人為的加偏處理，按照特殊的算法，將真實

的坐標加密成虛假的坐標，而這個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。而加密后的坐標也常被大家稱為“火星坐標系統”。

該坐標系的坐標值為經緯度格式，單位為度。

這里的GCJ02經緯度投影，也就是在WGS84經緯度的基礎之上，進行

GCJ-02加偏。

（五）GCJ02Web墨卡托投影

GCJ-02是由中國國家測繪局〔G表示Guojia國家，C表示Cehui測繪，J

表示Ju局〕制訂的地理信息系統的坐標系統。

它其實就是對真實坐標系統進行人為的加偏處理，按照特殊的算法，將真實

的坐標加密成虛假的坐標，而這個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。而加密后的坐標也常被大家稱為“火星坐標系統”。

該坐標系的坐標值為Web墨卡托格式，單位為米。

這里的GCJ02Web墨卡托，也就是在標準Web默卡托的基礎之上，進

行GCJ-02加偏。

（六）BD09經緯度投影

BD09經緯度投影屬于百度坐標系，它是在標準經緯度的基礎上進行

GCJ-02加偏之后，再加上百度自身的加偏算法，也就是在標準經緯度的基礎之

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上進行了兩次加偏。

該坐標系的坐標值為經緯度格式，單位為度。

（七）BD09Web墨卡托影

BD09Web墨卡托屬于百度坐標系，它是在標準Web墨卡托的基礎上進

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

礎之上進行了兩次加偏。

該坐標系的坐標值為Web墨卡托格式，單位為米。

（八）北京54坐標系

中國成立以后，我國大地測量進入了全面發展時期，在全國范圍內開展了正

規的，全面的大地測量和測圖工作，迫切需要建立一個參心大地坐標系。由于當

時的"一邊倒"政治趨向，故我國采用了前蘇聯的克拉索夫斯基橢球參數，并與前

蘇聯1942年坐標系進行聯測，通過計算建立了我國大地坐標系，定名為1954

年北京坐標系。因此，1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯1942年坐標系的

延伸。T.A的原點不在北京而是在前蘇聯的普爾科沃。

自北京54坐標系統建立以來，在該坐標系內進行了許多地區的局部平差，

其成果得到了廣泛的應用。但是隨著測繪新理論·新技術的不斷發展，人們發現

該坐標系存在很多缺點，為此，我國在1978年在西安召開了"全國天文大地網

整體平差會議"，提出了建立屬于我國自己的大地坐標系，即后來的1980西安

坐標系。

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（九）西安80坐標系

1978年4月在西安召開全國天文大地網平差會議，確定重新定位，建立我

國新的坐標系。為此有了1980年國家大地坐標系。1980年國家大地坐標系采

用地球橢球基本參數為1975年國際大地測量與地球物理聯合會第十六屆大會推

薦的數據，即IAG75地球橢球體。該坐標系的大地原點設在我國中部的陜西省

涇陽縣永樂鎮，位于西安市西北方向約60公里。

中華人民共和國大地原點，由主體建筑·中心標志·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，可自動開啟，

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以便天文觀測。中心標志是原點的核心部分，用瑪瑙做成，半球頂部刻有"十"

字線。T.A被鑲嵌在穩定埋入地下的花崗巖標石外露部分的中央，永久穩固保留，

"十"字中心就是測量起算中心，坐標為東經108度55分，北緯34度32分，

海拔417.20米。儀器臺建在中心標志上方，為空心圓柱形，高21.8米，頂部

供安置測量儀器用。

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（十）CGCS2000坐標系

2000中國大地坐標系(ChinaGeodeticCoordinateSystem2000，

CGCS2000)，又稱之為2000國家大地坐標系，是中國新一代大地坐標系，21

世紀初已在中國正式實施。

20世紀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

標系。1954年之后，隨著天文大地網布設任務的完成，通過天文大地網整體平

差，于20世紀80年代初中國又建立了1980西安坐標系。1954北京坐標系和

1980西安坐標系在中國的經濟建設和國防建設中發揮了巨大作用。

隨著情況的變化和時間的推移，上述兩個以經典測量技術為基礎的局部大地

坐標系，已經不能適應科學技術特別是空間技術發展，不能適應中國經濟建設和

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國防建設需要。中國大地坐標系的更新換代，是經濟建設、國防建設、社會發展

和科技發展的客觀需要。

以地球質量中心為原點的地心大地坐標系，是21世紀空間時代全球通用的

基本大地坐標系。以空間技術為基礎的地心大地坐標系，是中國新一代大地坐標

系的適宜選擇。地心大地坐標系可以滿足大地測量、地球物理、天文、導航和航

天應用以及經濟、社會發展的廣泛需求。歷經多年，中國測繪、地震部門和科學

院有關單位為建立中國新一代大地坐標系作了大量基礎性工作，20世紀末先后

建成全國GPS一、二級網，國家GPSA、B級網，中國地殼運動觀測網絡和許

多地殼形變網，為地心大地坐標系的實現奠定了較好的基礎。中國大地坐標系更

新換代的條件也已具備。

2000中國大地坐標系符合ITRS(國際地球參考系統)的如下定義：

1)原點在包括海洋和大氣的整個地球的質量中心；

2)長度單位為米(sI)。這一尺度同地心局部框架的TCG(地心坐標時)時間坐

標一致；

3)定向在1984．0時與BIH(國際時間局)的定向一致；

4)定向隨時間的演變由整個地球的水平構造運動無凈旋轉條件保證。

以上定義對應一個直角坐標系，它的原點和軸定義如下：

1)原點：地球的質量中心；

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系。

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CGCS2000的參考橢球為一等位旋轉橢球。等位橢球(或水準橢球)定義為其

橢球面是一等位面的橢球。CGCS2000的參考橢球的幾何中心與坐標系的原點

重合，旋轉軸與坐標系的Z軸一致。參考橢球既是幾何應用的參考面，又是地

球外表上及空間正常重力場的參考面。

等位旋轉橢球由4個獨立常數定義----CGCS2000參考橢球的定義常數是：

長半軸a=6378137.0m；

扁率f=1/298.257222101；

地球的地心引力常數(包含大氣層)GM=3986004.418×E8m3s-2；

地球角速度w=7292115.0×E-11radS-1。

（十一）1985國家高程基準

我國于1956年規定以黃海(青島)的多年平均海平面作為統一基面，叫"1956

年黃海高程系統"，為中國第一個國家高程系統，從而結束了過去高程系統繁雜

的局面。但由于計算這個基面所依據的青島驗潮站的資料系列〔1950年～1956

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年〕較短等原因，中國測繪主管部門決定重新計算黃海平均海面，以青島驗潮站

1952年～1979年的潮汐觀測資料為計算依據，叫"1985國家高程基準"。

我國的水準原點位于青島觀象山。T.A由1個原點5個附點構成水準原點網。

在"1985國家高程基準"中水準原點的高程為72.2604米。這是根據青島驗潮站

1985年以前的潮汐資料推求的平均海面為零點的起算高程，是國家高程控制的

起算點。

由于國家水準原點實際高程并非為海拔0米，經國家測繪局批準，由專家精

確移植水準原點信息數據，在青島銀海大世界內建起了"中華人民共和國水準零

點"。

水準零點標志雕塑，高6米，重10余噸，底座像一個鉛錘，寓意老一輩測

量人工作的辛苦，頂部地球儀上有6個小圓球，寓意世界上6個著名的海拔原

點。在零點雕塑的下面是一個觀測井，觀測井的底部設有一個價值不菲的巨大的

紅色瑪瑙球，這個球體的頂平面就是我們國家海拔0米的地方。

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