地理如何确定坐标系

1. 用坐标表示地理位置 地理坐标怎么表示

（1）选择一个适当的参照点为原点建立直角坐标系，并确定x轴、y轴的正方向；

（2）根据具体问题确定适当的比例尺在坐标轴上标出长度单位；

（3）在坐标平面内画出这些点，并写出各点的坐标和各个地点的名称。

地理坐标是用纬度、经度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系以地轴为极轴，所有通过地球南北极的平面均称为子午面。

地理坐标，就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。

(1)地理如何确定坐标系扩展阅读：

一、地理坐标定义：

子午面与地球椭球面的交线，称为经线或子午线。国际上统一规定以通过英国伦敦格林威治天文台的经线为起始经线（0°），也叫本初子午线。

从起始经线开始，向东、西各以180°计算，向东称东经，向西称西经。所有通过地轴的平面，都和地球表面相交而成为（椭）圆，这就是经线圈，每个经线圈都包括两条相差180度的经线。所有经线都在两极交会，呈南北方向，长度也彼此相等。经差1°在赤道上的纬线长约111km。

所有垂直于地轴的平面与地球椭球面的交线，称为纬线。赤道纬度为零，赤道以北为北纬，以南为南纬，向北向南各分90°。纬度不同的纬线长度不相等。经差1°的纬线弧长为111cosB（km），式中B为纬度。

经纬线相互交织构成经纬网，以经度、纬度表示地面上点的位置的球面坐标称为地理坐标。例如：我国首都北京位于北纬40度和东经116度的交点附近，昆明位于北纬25度和东经103度的交点附近。

由地球椭球体上任一点引一垂直于该点地平线的直线，其与赤道面相交所构成的夹角称为地理纬度。任一点所在经线圈与起始经线圈间的夹角称为该点的地理经度。

地球上或地图上的点位表示为M（L,B）。在地图上以内图廓和经纬网（或分度带）形式表示。在大于1∶10万地形图上，地理坐标网以图廓形式表现，图廓四角注记经纬度数值，内外图廓间绘有分度带。

在小比例尺地图上和小于1∶20万地形图上，一般都直接绘有地理坐标网，并注有相应的经纬度数值，以此确定地区或地面点的地理位置。

二、分类：

（1）天文坐标系

天文坐标系是以铅垂线为基准、以大地水准面为基准面建立的坐标系，它以天文经纬度（λ,ψ）表示地面点在大地水准面上的位置。

其中天文经度λ是观测点天顶子午面与格林尼治天顶子午面间的二面角，地球上定义为本初子午面与观测点之间的二面角；天文纬度ψ定义为铅垂线与赤道平面间的夹角。

（2）大地坐标系

大地坐标系是以椭球面法线为基准线，以参考椭球面为基准面建立的坐标系，它以大地坐标（L,B,h）表示地面点在参考椭球面上的位置。

其中大地经度L为参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的二面角，大地纬度B为参考椭球面上某点的法线与赤道平面的夹角，北纬为正，南纬为负。

为h为大地高，即从观测点沿椭球法线方向到椭球面的距离。我国目前常用坐标系为1954北京坐标系、1980国家大地坐标系以及2000国家大地坐标系（CGCS2000）。

（3）地心坐标系

地心坐标系是地固坐标系的一种，是指以总地球椭球为基准、原点与质心重合的坐标系，它与地球体固连在一起，与地球同步运动。

它以（L,B）来表示点的位置，其中L为地心经度，与大地经度一致；B为地心纬度，指参考椭球面上观测点与椭球质心或中心连线与赤道面之间的夹角。

2. 地理位置怎么定位坐标

地理位置定位坐标的方法如下：

准备材料：电脑、网络

1、在电脑上打开浏览器，在浏览器里打开网络地图网页；

3. 地理坐标是如何建立的

地理坐标是用喊坦经度、纬度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系以地轴为极轴，所有通过地球南北极的平面，均称为子午面。子午面与地球椭球面的交线，称为子午线或经线。所有通过地轴的平面，都和地球表面相交而成为圆，这就是经线圈。一条经线是一个半圆弧。所有垂直于地培渗森轴的平面与地球椭球面的交线，称为纬线。纬线是半径不同的圆，其中半径最大的纬线称为赤道。在地球仪上，通过伦敦格林威治天文台原址的那条经线称为0度经线，也叫本初子午线。在地球仪上，同赤道平行的线叫纬线，纬线指示东西方向，所有纬线长度不相等，纬线标注的度数就是纬度；赤道纬度为零，赤道以北为北纬，以南为南纬。在地球仪上，经纬线相互交织构成经纬网，用经度、纬度表示地面上点配亩的位置叫地理坐标。

4. 怎么确定一张地形图是采用的什么坐标系

纸质地图，直接查看图例；
电子地图，就可以通过加载到相应的软件查看即可（一般而言，坐标系是常规必须项，应该都具备的）；以ArcGIS为例，将矢量文件加载后，右击“Properties”--“Source”，就可以看到源文件的Coordinate System。

5. 测量坐标系的确定

（一）我国常用的大地坐标系

在大地测量中，通常采用的坐标系有两种：地球坐标系和天球坐标系。地球坐标系是固定在地球上并和地球一起自转和公转，天球坐标系是不和地球一起自转但和地球一起公转的坐标系。地球坐标系又可分为参心坐标系和地心坐标系。参心坐标系是各国为了研究地球一部分表面和大小，在使地面数据归算到椭球各项改正数最小的原则下选择和局部区域的大地水准面最为密合的椭球作为参考椭球建立的坐标系。其定义为：原点位于参考椭球中心O,Z 轴平行于参考椭球的旋转轴，X 轴指向大地起始子午面，Y轴垂直于X OZ 平面，构成右手坐标系。由于参考椭球的中心与地球的质心不一致，参心坐标系又称相对坐标系。地心坐标系的坐标原点O 设在大地体的质量中心，用相互垂直的X,Y,Z 三个轴来表示，X 轴与首子午面与赤道面的交线重合，向东为正；Z 轴与地球旋转轴重合，向北为正；Y轴与XZ 平面垂直构成右手系。我国目前常用的大地坐标系有1954年北京坐标系、1980西安坐标系、WGS84坐标系和2000国家大地坐标系。其中，1954年北京坐标系、1980 西安坐标系属于参心坐标系，WGS84 坐标系、2000国家大地坐标系属于地心坐标系。

1.1954年北京坐标系

1954年北京坐标系为参心大地坐标系，长半轴6378245米，扁率1/298.3，大地上的一点可用经度L54、纬度B54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。

新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，在全国范围内开展了正规的、全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的政治趋向，我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。随着测绘工作的推进，1954年北京坐标系存在的缺陷限制了测绘质量的提高：采用的前苏联克拉索夫斯基椭球参数有较大误差，与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大105米；参考椭球面与我国大地水准面符合较差，自西向东呈明显系统性倾斜，使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响；全国是多个平差网，坐标系总体精度差，个别地方误差达100多米。

新北京54坐标系是在1980西安坐标系基础上将基于1975国际椭球的1980西安坐标系成果数据整体转换为基于克拉索夫斯基椭球的坐标值，并将西安1980坐标系原点平移得到的，新北京54坐标系综合1980西安坐标系和1954年北京坐标系而建，采用多点定位，定向明确，与1980西安坐标系平行，但椭球面与大地水准面不是最佳密合，大地原点与1980西安坐标系相同，但大地起算数据不同，新北京54坐标系与1954年北京坐标系之间并无全国统一参数，只能局部转换。但与1980西安坐标系有统一参数。这种坐标系平常使用率极低。

2.1980 西安坐标系

为了克服1954年北京坐标系存在的缺陷，1982年全国完成天文大地网整体平差，建立了1980西安坐标系。1980西安坐标系原点在我国中部陕西省泾阳县永乐镇，椭球参数采用IUGG1975年大会推荐的参数，长半轴6378140米，扁率1∶298.257，该椭球参数既确定了地球的几何形状又表明了地球的基本物理特征，将大地测量与大地重力的基本参数统一，与天文常数系统中的地球椭球参数完全一致；该坐标系为参心坐标系，椭球短轴Z 轴平行于地球质心指向地极原点方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面，X 轴在大地起始子午面内与Z 轴垂直指向经度0方向，Y轴与Z、X轴成右手坐标系；椭球采用多点定位，椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和最小为原则求解参数，与我国大地水准面吻合较好；基准面采用青岛港验潮站1952～1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）；我国天文大地网平差方案先进、归算严格、成果精度高。由此可见，1980西安坐标系更符合我国国情。从20世纪80年代中期开始，我国完成的基础地理和地形测量，包括目前的标准图幅1∶50000数字地形图、1∶250000数字地形图均采用1980西安坐标系。

3.WGS-84坐标系

WGS-84坐标系（World Geodetic System）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z 轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。WGS-84坐标系，长半轴6378137米，扁率1/298.257223563。

由于采用的椭球基准不一样，并且由于投影的局限性，致使全国各地并不存在一致的转换参数。对于这种转换，一般采用GPS联测已知点，应用GPS软件自动完成坐标的转换。如果条件不许可，但是有足够的重合点，可以进行人工解算。

4.2000国家大地坐标系

为了适应社会经济和科学发展的需要并与国际接轨，我国在2008年又建立了2000国家大地坐标系。经国务院批准，从2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。以地球质量中心为原点的坐标系统，可以大幅度提高测量精度。地心坐标系下，大地控制点的精度比现行参心坐标系的精度提高10倍。目前，利用空间技术得到的定位成果和影像数据都是地心坐标系为参照系，采用地心坐标系可以更好的阐明地球上各种地理物理现象，特别是空间物体的运动。2000国家大地坐标系的原点包括海洋和大气整个地球的质量中心，Z 轴指向历元2000.0地球参考极方向。（在天文学上，历元是为指定天球坐标或轨道参数而规定的某一特定时刻。在天文学和卫星定位中，所获数据对应的时刻也称为历元。）该历元的指向由国际时间局给定的1984.0作为初始指向来推算，定向的时间演化保证相对于地壳不产生残余的全球旋转。X 轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面的交点，Y轴与Z 轴、X 轴构成右手坐标系。长半轴a=6378137米，扁率1/298.257222101，地心引力常数GM=3.98604 418×10¹⁴立方米/秒平方，地球自转角速度ω＝7.292115×10^﹣5弧度/秒，是国际大地测量和物理联合会1979推荐的地球椭球。目前，2000坐标系国家大地控制点数量很少，在很多地区还没有建立大地控制点；现有的海量的测绘数据和基础地理成果采用的是1980西安坐标系，转换为2000坐标系需要有一个过程。有鉴于此，国家对2000坐标系设置了10年的过渡期。

（二）我国的高程系统

高程基准是推算国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据，它包括一个水准基面和一个永久性水准原点。国家高程基准是根据验潮资料确定的水准原点高程及其起算面。目前我国常见的高程系统主要包括1956年黄海高程系、1985国家高程基准、吴凇高程基准、珠江高程基准等。

1.1956年黄海高程系

1956年我国根据基本验潮站应具备的条件选择青岛验潮站作为我国的基本验潮站，它位于我国海岸线中部，没有江河入海口，外海海面开阔，无密集岛屿和浅滩，海底平坦，水深10米左右，验潮井建立在地质结构稳定的基岩上。1956年9月4日国务院批准《中华人民共和国大地测量法式（草案）》首次建立的国家高程基准为1956年黄海高程系统，该原点1956年黄海高程系的计算高程为72.289米。

2.1985国家高程基准

1956年黄海高程系的建立对同一全国高程有重要意义，但是从潮汐变化周期看，1956年黄海高程系采用的验潮资料时间较短，不到一个潮汐变化周期（一个潮汐变化周期是18.61年），资料中含有粗差值。确定1985国家高程基准所依据的验潮资料是1952～1979年青岛验潮站的数据，利用中数法的计算值推算出来的，1987年国家测绘局公布中国高程基准面启用1985国家高程基准，同时废止1956年黄海高程系。由于新发布的国家一等水准网点是以“1985国家高程基准”起算的，各级水准测量、三角高程测量、工程测量尽可能与新发布的一等水准网联测。如果不便于联测，也可采用全国统一的换算关系。我国不同高程系统的换算关系：

“1985国家高程基准”＝“1956年黄海高程”﹣0.029米

“1956年黄海高程”＝“吴凇高程基准”－1.688米

“1956年黄海高程”＝“珠江高程基准”＋0.586米

“珠江高程基准”＝“1985国家高程基准”﹣0.557米

“广州高程基准”＝“1985国家高程系”＋4.26米

“渤海高程”＝“1985国家高程系”﹣3.048米

“波罗的海高程”为前苏联国家高程系统，我国新疆境内尚有部分水文站一直使用该高程系，其与1956年黄海高程的换算关系为：

“波罗的海高程”＝“1956年黄海高程”﹣0.74米

此外，香港目前采取的高程基准为1980年确定的HKPD，为“平均海面“之下约1.23米。台湾高程基准以基隆港平均海水面为高程基准面。

本次矿业权实地核查矿业权证上的标高上限和下限是1956年黄海高程基准，根据矿政管理需要，可以直接看做是1985国家高程基准，不必进行换算。控制点能收集到1985国家高程基准的直接使用，原有控制点使用其他高程基准的，可按上述关系换算。

（三）高斯－克吕格投影和横轴墨卡托投影

由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体，故其表面是一个不可展平的曲面。把地球表面的任意点，利用一定数学法则，转换到地图平面上的理论和方法，称为地图投影。目前常用的投影方法有高斯－克吕格投影、横轴墨卡托投影（正轴等角圆柱投影）等。

1.高斯－克吕格投影

高斯－克吕格投影（Gauss-Krüger projection）简称“高斯投影”，又名“等角横切椭圆柱分带投影”，属于地球椭球面和平面间正形投影的一种。由德国数学家、物理学家、天文学家高斯（1777～1855）于19世纪20年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格（1857～1928）于1912年对投影公式加以补充。该投影按照投影带中央子午线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，得到高斯－克吕格投影公式。投影后，除中央子午线和赤道为直线外，其他子午线均为对称于中央子午线的曲线。设想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按上述投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球面正形投影于椭圆柱面。将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即为高斯投影平面。取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标X 轴，赤道的投影为横坐标Y轴，构成高斯－克吕格平面直角坐标系。

高斯－克吕格投影在长度和面积上变形很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大之处在投影带内赤道的两端。由于其投影精度高，变形小，而且计算简便（各投影带坐标一致，只要算出一个带的数据，其他各带都能应用），因此通常在大比例尺地形图中应用，能在图上进行精确的量测计算。高斯－克吕格投影分带：按一定经差将地球椭球面划分成若干投影带，这是高斯投影中限制长度变形的有效方法。分带时既要控制长度变形使其不大于测图误差，又要使带数不致过多以减少换带计算工作，据此原则将地球椭球面沿子午线划分成经差相等的瓜瓣形地带，以便分带投影。通常按经差6°或3°分为6°带或3°带（图4-1）。

图4-1 高斯－克吕格投影分带示意图

国家规定1∶250000以下比例尺地形图采用60带投影，1∶10000以上地形图采用3°带投影。6°带自0°子午线起每隔经差6°自西向东分带，带号依次编为第1、2、…、6°带。3°带是在6°带的基础上分成的，它的中央子午线与6°带的中央子午线和分带子午线重合，即自1.5°子午线起每隔经差3°自西向东分带，带号依次编为3°带第1、2、…、120带。我国的经度范围西起73°东至1350，可分成6°带11个，各带中央经线依次为75°、81°、87°、…、117°、123°、129°、135°，或3°带22个。高斯－克吕格投影是按分带方法各自进行投影，故各带坐标成独立系统。以中央经线投影为纵轴（X），赤道投影为横轴（Y），两轴交点即为各带的坐标原点。纵坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负。我国位于北半球，纵坐标均为正值。横坐标如以中央经线为零起算，中央经线以东为正，以西为负，横坐标出现负值，使用不便，故规定将坐标纵轴西移500千米当做起始轴，凡是带内的横坐标值均加500千米。由于高斯－克吕格投影每一个投影带的坐标都是对本带坐标原点的相对值，所以各带的坐标完全相同，为了区别某一坐标系统属于哪一带，在横轴坐标前加上带号，如（4231898米，21655933米），其中21即为带号，4231898米即为点到赤道的弧长，655933米－500000米为点离开中央子午线123°的弧长。

高斯直角坐标系与数学中的笛卡尔坐标系不同，如图4-2所示。高斯直角坐标系纵坐标为X 轴，横坐标为Y轴，α叫做方位角，坐标象限为顺时针划分四个象限。角度起算是从X 轴的北方向开始，顺时针计算。这些定义都与数学上和计算机软件的定义不同。这样的做法是为了将数学上的三角和解析几何公式直接用到测量的计算上。

图4-2 高斯直角坐标系与笛卡尔坐标系的比较

2.横轴墨卡托投影

某些国外的软件如ArcINFO 或国外仪器的配套软件如多波束的数据处理软件等，往往不支持高斯－克吕格投影，但支持UTM 投影，因此常有把UTM 投影坐标当做高斯－克吕格投影坐标提交的现象。UTM 投影全称为“通用横轴墨卡托投影”，是等角横轴割圆柱投影（高斯－克吕格为等角横轴切圆柱投影），圆柱割地球于南纬80°、北纬84°两条等高圈，该投影将地球划分为60个投影带，每带经差为6°，已被许多国家作为地形图的数学基础。UTM 投影与高斯投影的主要区别在南北格网线的比例系数上，高斯－克吕格投影的中央经线投影后保持长度不变，即比例系数为1，而UTM 投影的比例系数为0.9996。UTM 投影沿每一条南北格网线比例系数为常数，在东西方向则为变数，中心格网线的比例系数为0.9996，在南北纵行最宽部分的边缘上距离中心点大约363千米，比例系数：1.00158。高斯－克吕格投影与UTM 投影可近似采用X_UTM＝0.9996×X_高斯，Y_UTM=0.9996×Y_高斯进行坐标换算。UTM投影自西经180°起每隔经差6°自西向东分带，第1带的中央经度为﹣1770，因此高斯－克吕格投影的第1带是UTM的第31带。此外，两投影的东伪偏移都是500千米，高斯－克吕格投影北伪偏移为零，UTM 北半球投影北伪偏移为零，南半球则为10000千米。

（四）矿业权实地核查坐标系的确定

本次矿业权实地核查测量采用1980西安坐标系，1985国家高程基准。所有实测成果提供3°带成果，坐标横跨两带的提供面积较大的一带成果。主要基于以下考虑：

（1）1954年北京坐标系是前苏联1942年坐标网在中国的延伸，和现代通用的椭球体参数差别大，全国是多个网分区平差，分区提供成果。其长轴和现代地球椭球误差达100多米，坐标系总体精度差。特别是各网的接边处，其最大接边误差可达10多米，使用1954年北京坐标系是当时的历史条件决定的，现在不宜再继续采用。

（2）1980西安坐标系采用国际IUGG（国际大地测量和地球物理学联合会）推荐的1975椭球体，更加符合科学技术的发展。与1979年推荐椭球除了长轴小了3米，其他3个参数值完全一致。采用了JYD1968.0固定平极作为地极坐标原点，用光学观测技术确定的地极参考系的精度大致为±0.1″。椭球面与似大地水准面在我国境内最为密合。

（3）现有的权威基础地理数据全部采用1980西安坐标系。从20世纪80年代末我国测绘工作开始采用1980西安坐标系，国家测绘局2000年以来提供的1∶10000、1∶50000基础地理数据库为1980西安坐标系，尤其是对矿政管理至关重要的行政区划勘界成果均采用1980西安坐标系。另外在矿政管理的审批中，有关的规划图件及已经启动的全国第二次土地调查等工作也都采用1980西安坐标系。在所有矿业权都进行实测的大前提下，采用1980西安坐标系和1954年北京坐标系的测量工作量基本上是一样的。同时，通过本次实测还可求出各矿业权范围这两种坐标系的精确转换参数，为统一的坐标转换奠定基础。

（4）采用2000国家大地坐标系的条件尚不成熟，将来由1980西安坐标系转换为2000坐标系是比较容易的。

（5）1956年黄海高程系已经废止，国家测绘局不再提供1956年黄海高程系的高程。

6. 如何在地形图上确定地面点的空间坐标

在有经纬度线与等高线标注的地图上，才有可能确定一个地面点的确定的空间坐标。在地图上对照对已有经纬线的偏离程度以及对相邻两等高线间的位置，读出该点的空间位置（经纬度及海拔高度），经常使用地图的有专用的比例尺可以直接量度出数据。
或者，在地图上决定一点作为坐标原点，按左东右西、上北下南的规矩建立坐标系，然后确定其他店对应原点的坐标位置。得到点的相对坐标。

7. 怎么看地理坐标

赤道以北为北半球，赤道以南为南半球，东西半球分界线以20°W，160°E的经线圈划分，20°W向东到160°E为东半球，20°W向西到160°E为西半球。

地理坐标，就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。

子午面与地球椭球面的交线，称为经线或子午线。国际上统一规定以通过英国伦敦格林威治天文台的经线为起始经线（0°），也叫本初子午线。从起始经线开始，向东、西各以180°计算，向东称东经，向西称西经。

所有通过地轴的平面，都和地球表面相交而成为（椭）圆，这就是经线圈，每个经线圈都包括两条相差180度的经线。所有经线都在两极交会，呈南北方向，长度也彼此相等。经差1°在赤道上的纬线长约111km。

所有垂直于地轴的平面与地球椭球面的交线，称为纬线。赤道纬度为零，赤道以北为北纬，以南为南纬，向北向南各分90°。纬度不同的纬线长度不相等。经差1°的纬线弧长为111cosB（km），式中B为纬度。

8. 地理坐标系

地理坐标系，是使用三维球面雀御来定义地球表面位置，以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系。

一顷答岩个地理坐标系包括角度测量单位、本初子午线和参考椭球体三部分。在球面系统中，水平线是等纬度线或纬线。垂直线是等经度线或经线。

地理坐标系依据其所选用的本初子午线、参考椭举粗球的不同而略有区别。地理坐标系可以确定地球上任何一点的位置。首先将地球抽象成一个规则的逼近原始自然地球表面的椭球体，称为参考椭球体，然后在参考椭球体上定义一系列的经线和纬线构成经纬网，从而达到通过经纬度来描述地表点位的目的。需要说明的是经纬地理坐标系不是平面坐标系，因为度不是标准的长度单位，不可用其直接量测面积长度。