UTM投影与WGS84坐标系统是什么关系

北京54，西安80，wgs84坐标都是是大地坐标，也就是我们通常所说的经纬度坐标，但是它们基于的椭球体不同，我国当前的基本比例尺地形图都是基于北京54和西安80的，而gps接受的定位数据是基于wgs84的。utm是一种投影坐标，是将球面经纬度坐标经过投影算法转换成的平面坐标，即通常所说的xy坐标。

WGS84坐标 是大地坐标系GPS用的那个．

地理坐标 和大地坐标可以在 WGS84坐标系中互相转换．你概念有误．

方里网坐标和大地坐标可以换算．方里网坐标一般是高斯平面坐标系坐标．

广州坐标系是地方坐标线，实质也是北京54的分支，与54的不同点就是高程起算点的不同。现在需要计算的步骤就是先转到54下，然后再转到84下。54转84的步骤复杂，用的较多的是7参数和3参数，也就是已知至少3个同一坐标点在两个坐标系下的准确坐标，通过计算得到相应的参数用于区域内的转换，可以gps实测后的大地基准点得到。《wgs84与北京54坐标系之间的转换》这篇文章很详细

对于坐标系的转换，给很多GPS的使用者造成一些迷惑，尤其是对于刚刚接触的人，搞不明白到底是怎么一回事。我对坐标系的转换问题，也是一知半解，对于没学过测量专业的人来说，各种参数的搞来搞去实在让人迷糊。在我有限的理解范围内，我想在这里简单介绍一下，主要是抛砖引玉，希望能引出更多的高手来指点迷津。

我们常见的坐标转换问题，多数为WGS84转换成北京54或西安80坐标系。其中WGS84坐标系属于大地坐标，就是我们常说的经纬度坐标，而北京54或者西安80属于平面直角坐标。对于什么是大地坐标，什么是平面直角坐标，以及他们如何建立，我们可以另外讨论。这里不多啰嗦。

那么，为什么要做这样的坐标转换呢？

因为GPS卫星星历是以WGS84坐标系为根据而建立的，我国目前应用的地形图却属于1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系；因为不同坐标系之间存在着平移和旋转关系（WGS84坐标系与我国应用的坐标系之间的误差约为80），所以在我国应用GPS进行绝对定位必须进行坐标转换，转换后的绝对定位精度可由80提高到5-10米。简单的来说，就一句话，减小误差，提高精度。

下面要说到的，才是我们要讨论的根本问题：如何在WGS84坐标系和北京54坐标系之间进行转换。

说到坐标系转换，还要罗嗦两句，就是上面提到过的椭球模型。我们都知道，地球是一个近似的椭球体。因此为了研究方便，科学家们根据各自的理论建立了不同的椭球模型来模拟地球的形状。而且我们刚才讨论了半天的各种坐标系也是建立在这些椭球基准之上的。比如北京54坐标系采用的就是克拉索夫斯基椭球模型。而对应于 WGS84坐标系有一个WGS84椭球，其常数采用 IUGG第17届大会大地测量常数的推荐值。WGS84椭球两个最常用的几何常数：长半轴：6378137±2(m)；扁率：1：298257223563

之所以说到半长轴和扁率倒数是因为要在不同的坐标系之间转换，就需要转换不同的椭球基准。这就需要两个很重要的转换参数dA、dF。

dA的含义是两个椭球基准之间半长轴的差；dF的含义是两个椭球基准之间扁率倒数的差。

在进行坐标转换时，这两个转换参数是固定的，这里，我们给出在进行84—〉54，84—〉80坐标转换时候的这两个参数如下：

WGS84>北京54：DA:-108；DF:00000005

WGS84>西安80：DA: -3 ；DF: 0

椭球的基准转换过来了，那么由于建立椭球的原点还是不一致的，还需要在dXdYdZ这三个空间平移参量，来将两个不同的椭球原点重合，这样一来才能使两个坐标系的椭球完全转换过来。而由于各地的地理位置不同，所以在各个地方的这三个坐标轴平移参量也是不同的，因此需要用当地的已知点来计算这三个参数。具体的计算方法是：

第一步：搜集应用区域内GPS“B”级网三个以上网点WGS84坐标系B、L、H值及我国坐标系（BJ54或西安80）B、L、h、x值。（注：B、L、H分别为大地坐标系中的大地纬度、大地经度及大地高，h、x分别为大地坐标系中的高程及高程异常。各参数可以通过各省级测绘局或测绘院具有“A”级、“B”级网的单位获得。）

第二步：计算不同坐标系三维直角坐标值。计算公式如下：

X=（N+H）cosBcosL

Y=（N+H）cosBsinL

Z=[N（1-e2）+H]sinB

将影像投影到高斯平面。选择arctoolbox—数据管理工具—投影和变换—栅格—栅格投影。

输入栅格选择要投影的影像。输入坐标系是影像的原始坐标系，不用填写。输出栅格数据集填写输出影像的路径。输出坐标系，要输入我们想生成的坐标系，由于arcmap没有wgs84直接到高斯克吕格的投影方式，我们这里要修改西安80或者北京54 （二者选一个）向高斯克吕格投影的参数，方法如下：

A． 单击选择按钮，在弹出的空间参考属性对话框中（投影坐标系—Gauss Kruger—Beijing1954），找到Beijing 1954 3 Degree GK CM 111E。

B． 双击Beijing 1954 3 Degree GK CM 111E，在弹出的投影坐标系属性中，为了避免与其他投影方式混淆，将名称修改为自己的投影方式，将地理坐标系修改为wgs84（单击“更改”—地理坐标系—world—wgs 84），其他参数不用修改。

C． 修改完之后可以看到，自定义中有了我们自己修改的投影方式。

1、如果是三维空间坐标系的转换，涉及到 WGS84 空间直角坐标（X,Y,Z）和 大地坐标（B、L、H）的相互换算。公式如下

2、如果是二维平面坐标系的转换，涉及到WGS84 平面直角坐标（X，Y） 和 大地坐标 （B、L）的相互换算，即高斯投影正算和反算公式。

以上空间和平面坐标的换算较为复杂，需要一定的坐标系基础理论知识，最好使用相应的专业软件进行转换，且在转换前需要对WGS54 坐标系所采用的参考椭球参数、高斯投影的中央经线进行设置，才能进行坐标的转换。建议使用坐标转换软件COORD 完成坐标转换。

wgs-84坐标系和cgcs2000坐标系分别属于哪类坐标系啊？于历史原因，业内普遍对WGS84坐标系存在一定程度的误解，诸多文献对WGS84坐标系的解释也比较含糊，给测绘、导航、遥感、地信等工作带来一定困扰。本文重点对CGCS2000坐标系与WGS84坐标系的关系和转换问题进行了较详细的总结、归纳和辨析。

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方法/步骤分步阅读

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CGCS2000与WGS84关于坐标系原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。

（1）CGCS2000：国家坐标系

CGCS2000坐标是20000历元的瞬时坐标，用于各种生产活动，强调统一性、规范性、自洽性、稳定性。

（2）WGS84：卫星导航坐标系

WGS84坐标是观测历元的动态坐标，用于导航，强调实时性、动态性。

两者用途不同，特点不同，但都统一于ITRS坐标系，都对准ITRF框架。可通过历元归算、框架转换互相转换。

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参心地固坐标系是通过参考椭球的定向、定位，先将椭球固定在地球上，然后将空间直角坐标系安放在椭球上。CGCS2000与WGS84坐标系都属于地心地固坐标系。地心地固坐标系直接将空间直角坐标系固定在地球上。坐标系的定义和参考框架的实现都与椭球无关。由于经纬度坐标使用起来更方便，因此引入一个椭球，安放在空间直角坐标系上。

（1）WGS84椭球与CGCS2000椭球都来自1980大地测量参考系统GRS80椭球，也都做了微小的改进；

（2）两个椭球仅扁率有微小差异，引起同一点的坐标差异小于0105mm。

因此，在各类软件中如果没有CGCS2000坐标系选项，完全可用WGS84坐标系代替CGCS2000坐标系。在软件中选择一个坐标系，本质上就是选择了该坐标系对应的椭球的参数。

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（1）CGCS2000的实现

CGCS2000通过2000国家GPS大地控制网2500个框架点实现，对准ITRF97框架。

（2）WGS84的实现

WGS84坐标系由26个全球分布的监测站坐标来实现。不同版本的WGS84对应相应的ITRF版本和参考历元。

（3）框架比较

1）CGCS2000实现精度为75px；

2）WGS84(1762)与ITRF符合优于25px。

通过以上比较，一般的结论是CGCS2000和WGS84应该符合在±125px 以内。但是应该注意：

1）这个结论指的是CGCS2000与WGS84参考框架之间的差异，而不是用户的WGS84坐标之间的差异。

2）这个结论不是通过联测WGS84监测站和CGCS2000框架点直接得到的，而是通过与ITRF间接比较，得到的理论差异。

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地心坐标区分为不同坐标系的根本原因在于，实现这些坐标系的参考框架不同，然后才是选用的椭球不同。

这里注意坐标系实现的参考框架与对准的参考框架（ITRF）不是一个概念。

（1）地基框架与天基框架

1）CGCS2000坐标系的参考框架主要是国内的2500个GPS控制点。WGS84的参考框架是26个全球分布的GPS监测站，这些都属于地基参考框架。

2）WGS84监测站精度可达25px，但用户无法联测。监测站坐标用来计算GPS星历。广播星历、精密星历构成了WGS84的天基参考框架。

（2）相对定位与绝对定位

1）各种相对定位（实时动态定位RTK、差分定位、静态定位、常规控制测量）是以地面框架点坐标作为起算数据的，都直接使用地基参考框架。

2）而绝对定位（精密单点定位、码伪距单点定位）则是以卫星星历（精密、广播）作为起算数据的，使用卫星星历作为天基参考框架。

卫星星历是利用地面监测站的卫星跟踪数据计算得到的。

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通过坐标系定义和实现上的比较，认为 CGCS2000和WGS84是相容的、一致的。最常见的问题是：一个点的WGS84和CGCS2000坐标差多少？通常所说的这两个坐标系差几厘米的含义，其实指的是CGCS2000与WGS84参考框架的理论差异，而不是用户坐标之间的差异。

（1）一般情况下，WGS84坐标是观测历元，而CGCS2000坐标是20000历元。当前，两个历元相差超过19年，由于地壳运动，坐标相差约06m（每年约75px）。

（2）即便同在20000历元，如果WGS84坐标是米级精度，CGCS2000坐标是厘米级精度，不能说米级精度坐标和厘米级精度坐标只差几厘米。

（3）ITRF2014与ITRF97的差异，在20000历元约为125px，在20200历元约为375px。WGS84坐标精度为米级，一般不考虑框架差异。

因此，不能一概而论，也不能说只差几厘米。

一个点的WGS84和CGCS2000坐标差异主要来自：历元（框架）不同、精度不同、实现不同。归算到20000历元的WGS84坐标和CGCS2000坐标可不做区分。区别在于精度不同、实现方式不同。（此处暂不考虑速度场的误差、高程变化对历元归算的影响。）

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“实现不同”有两个层次的含义：

1）坐标系的实现不同，包括CGCS2000框架点与WGS84监测站不同，以及对准的ITRF框架不同。

2）坐标的实现不同，包括观测方式不同、约束平差所用的起算数据不同，解算方式不同，施测单位不同等等。

例如一条基线，两次测量的长度不同，就是这条基线长度的两次不同实现。在实践中，用户常常对不同单位提供的同一组控制点的坐标有差异存在困惑。例如，甲局与乙局测出来坐标，即便在同历元（框架）、同精度的前提下，也必然是不同的。引入了“实现不同”的概念后，就可以合理的解释这些坐标之间的区别了。

既然是同精度的坐标，也就没有优劣之分。使用时可以不做区分；也可以依据项目要求，按需使用；可以通过坐标转换，使其统一；也可以对两套坐标加权平均，以提高坐标精度。同样，WGS84和CGCS2000的XYZ坐标都统一于ITRS坐标系。在20000历元、同精度的前提下，仅有实现的差别。

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1)df不引起大地经度变化;

2)df引起大地纬度的变化范围为0(赤道和两极至0105mm(B= 45°);

3)df引起大地高的变化范围为0(赤道)到0105mm(两极);

4)df引起椭球面上正常重力的变化范围为0(两极)到0016×10- 8ms- 2(赤道)。

显而易见,在当前的测量精度水平(坐标测量精度1mm,重力测量精度1×10- 8ms- 2),由两个坐标系的参考椭球的扁率差异引起同一点在WGS84和CGCS2000坐标系内的坐标变化和重力变化是可以忽略的。

鉴于在坐标系定义和实现上的比较,我们可以认为,CGCS2000和WGS84是相容的;在坐标系的实现精度范围内,CGCS2000坐标和WGS84坐标是一致的。

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如果涉及到WGS84和CGCS2000坐标系之间的转换，可以使用水经注万能地图下载器，在导出矢量的时候可以选择WGS84和CGCS2000等多种坐标系。

地方经纬度是采样当地坐标系计算出来的经纬度

WGS84经纬度是采用WGS-84坐标系所换算出来的经纬度,该坐标系是目前GPS所采用的坐标系统,是一个地心地固坐标系统WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立,于1987年取代了当时GPS所采用的精度较低的WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统采用椭球参数为：a= 6378137m,f =1/298257223563

一般地方坐标系都是某个城市进行规划和测绘所用的内部坐标系,具有保密性,它的相关参数和控制点一般不对外公布,但有换算公式与国家坐标系或者其它通用坐标系进行换算

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