CGCS2000坐标系详解：地理坐标、投影坐标及带号判断

简介面向测绘、GIS开发与国土规划等专业场景这份CGCS2000坐标系文件包可直接用于ArcGIS、SuperMap等软件解决缺少标准坐标定义、手工建系易出错的问题也是接替1980西安坐标系的现代大地测量基准。RAR压缩包体积仅70KB共130个文件含65个prj与65个xml覆盖高斯投影3度带和6度带全部分带编号基本覆盖中国常用区域。prj文件供GIS软件直接识别坐标系与投影参数xml文件以结构化方式记录椭球参数、分带规则、中央经线等元数据便于批量导入与参数检查中国区域常用3度带以减小投影变形这套文件完整对应所需的带号。目前已有6467人学习下载使用后可在坐标转换、数据管理、制图输出等工作中直接调用免去重复定义坐标系的繁琐步骤也能避免手动输入带号或椭球参数时出错尤其适合需要统一采用CGCS2000标准的中高级测绘与GIS从业者。 干GIS这行最常被拉去救火的往往不是空间分析而是坐标系问题。尤其这几年CGCS2000全面铺开手里的数据一批写着地理坐标一批写着投影坐标还分3度带、6度带伴随的文件有时是.prj有时是.xml。看起来都像是坐标系定义但真要打开看一眼很多人就卡住了。这篇文章我把这套东西彻底捋一遍从地理坐标和投影坐标的区别讲起到3度带、6度带的判定方法再到PRJ和XML两种格式文件的打开、读取、编辑最后补充几个我在实际数据转换里踩过的坑。适合刚入行的GISer也适合经常和数据打交道的工程师。1. 先想清楚一件事CGCS2000是坐标框架不是简单一个投影1.1 地理坐标和投影坐标是一件事的两种“说法”CGCS20002000国家大地坐标系是我国目前统一使用的大地坐标系。它的名字里虽然带“坐标”但它本身不是一种投影方式而是一整套基于地心参考椭球的坐标框架。在这个框架下最基础的一种坐标就是地理坐标也就是用经度、纬度表示位置单位是度比如东经117.0度、北纬39.0度。这种坐标适合表达位置但不适合拿来直接算面积和距离因为地球表面不是平面。要把经纬度变成平面上的米制坐标就要用地图投影。我国使用最普遍的是高斯-克吕格投影横轴等角切椭圆柱投影投影之后得到平面直角坐标X纵向大致对应南北方向Y横向大致对应东西方向。投影坐标的数值范围通常在几百万左右比如Y500000、X4400000。所以“CGCS2000地理坐标”和“CGCS2000投影坐标”并不是两个坐标系而是同一套大地基准下的两种表达方式。平时判断数据是什么类型最直观的办法是看坐标值。如果属性表里经度纬度在70到140之间单位是度那是地理坐标如果坐标数值是几十万、几百万且单位为米那是投影坐标。ArcMap或QGIS右下角会直接显示当前鼠标位置的坐标格式也可以一眼看出来。这个区分不搞清楚后面一切判断都容易出错。1.2 CGCS2000与WGS84、西安80之间的亲疏关系CGCS2000的参考椭球参数和WGS84非常接近长半轴都是6378137米扁率一个是1/298.257222101一个是1/298.257223563差在末位。同一地面点在这两个坐标系下的坐标差异通常只有几厘米到十几厘米。普通制图、一般工程测量可以直接忽略这个差异但高精度场景不能混用。西安80和北京54就不一样了它们是参心坐标系参考椭球和定位方式都不同和CGCS2000的偏差在几十米到上百米不等且不同地区还有差异。很多存量数据还是西安80跟CGCS2000数据直接叠加会出现明显偏移必须做参数转换。另外要提醒一句文件名叫“CGCS2000”不等于坐标值就真是CGCS2000。有些人把数据另存为shp时顺手选了“CGCS2000”作为坐标系但坐标数值并没有经过真实转换这是“声明”和“实际”不一致的典型情况。遇到可疑数据先看坐标范围、位置对不对别迷信文件名和属性里的标注。2. 3度带还是6度带带号、中央经线与坐标判定2.1 带号、中央经线的换算公式高斯-克吕格投影最常用的分带方式就是3度带和6度带。6度带从0度经线开始每6度划一带3度带从东经1.5度开始每3度划一带。对于任一经度L计算带号的公式是6度带n6 int(L / 6) 1中央经线L0 6 * n6 - 33度带n3 round(L / 3)中央经线L0 3 * n3以北京附近的东经116.4度为例6度带号是20中央经线117度3度带号是39中央经线也是117度所以两套分带在北京地区正好重合。这也解释了为什么有人觉得“3度带和6度带差不多”——某些地区确实一样但在大部分经度位置上差别很明显。比如东经114度6度带走19带中央经线111度离中央经线有3度投影变形会变大而3度带走到38带中央经线114度正好在轴线上。投影坐标中为了避免中央经线以西出现负坐标会给X坐标加500公里假东偏移。所以一条带内X坐标一般是500000左右6位如果坐标系定义中把带号也写进X坐标X会变成8位前两位就是带号例如39带的数据X坐标可能是39512345.67。2.2 拿到坐标第一件事反推它是几度带拿到一份没有明确说明的平面坐标数据我一般按这个顺序反推看X坐标的位数。X是6位如512345.67说明未带带号X是8位如39512345.67前两位就是带号。根据带号估算中央经线。若是6位就按几个候选带号分别计算中央经线再用已知点位经纬度对比。结合坐标Y的大小判断。中国境内Y坐标一般在几百万量级如果异常偏大或偏小多半是带号或坐标系定义有误。如果有已知控制点直接选择一个候选坐标系加载看它和已知点是否重合。举一个真实案例。某项目甲方提供CAD地形图X坐标是8位前两位是39按照3度带39带反推中央经线117度。我拿一个已知经纬度点位117.2E39.1N做验证算出的投影X在500000附近Y在4320000附近完全吻合。但如果按6度带去套中央经线虽然也是117度39带这个带号在6度带体系里对应的是中央经线231度根本不成立。所以看到X前导39基本可以锁定是3度带39带而不是6度带本文还有配套的精品资源点击获取