1、 空間坐標（球面）

地心坐標：WGS84，國家2000坐標。

參心坐標：北京54，西安80，地方坐標。

表示方式: 大地坐標（L,B,H）；空間直角坐標（x,y,z）。這兩種坐標都是基於球面的，前者單位是度，是常見的表示方式，後者單位是米，一般是為了同其他坐標進行轉化時才出現。大地坐標和空間直角坐標之間可以相互轉化，其轉化公示及參數是公開。

2、 投影（平面）

為了測繪及製圖展示等需求，常把球面坐標投影到平面上，就需要用到地圖投影，投影后的坐標採用平面直角坐標來表示。

表示方式: 平面直角坐標（x,y,h），單位是米。這裡的平面直角坐標和空間直角坐標雖然表示類似，但是他們是不同的坐標。常見投影包括：高斯克里格投影、墨卡托投影、web墨卡托投影。

高斯克里格投影：像撥開的橘子瓣，我國大中比例尺地圖均採用這種投影。

墨卡托投影：像棋盤，航海圖一般採用這種投影。

web墨卡托投影：與墨卡托投影類似，互聯網地圖採用的投影。墨卡托投影與web墨卡托投影關係詳見博文。

3、 常見數據的坐標和投影

GPS數據：一般是WGS84坐標，以大地坐標（經緯度）的形式展現，無投影。

地形圖：一般是北京54或西安80坐標，以平面直角坐標（米）展現，高斯克里格投影。

互聯網地圖：WGS84坐標（google earth、google map）、加密WGS84坐標（對WGS84坐標進行加密，如GCJ-02坐標或百度坐標），web墨卡托投影。

市政管線數據：地方坐標，以平面直角坐標（米）展現，高斯克里格投影。

4、 坐標轉換過程

坐標轉換涉及到空間坐標、平面坐標及投影。

1）三維轉換：不同橢球體間轉換，例如：WGS84<——>北京54, WGS84<——>西安54, 西安54<——>北京54。常採用七參數法、三參數法。

2）二維轉換：同一橢球體下轉換，如：北京54<——>地方坐標（該地方坐標是基於北京54建立的），常採用四參數法。

不同橢球體的坐標轉換，需要用空間直角坐標來計算，採用三參數（1個點）或七參數（3個點）；同一橢球體的坐標轉換，基於高斯平面坐標來計算，採用四參數（2個點），如果公共點多可以採用最小二乘法擬合，求取最佳參數。

以WGS84坐標轉地方坐標係為例，其流程為：WGS84——>北京54——>地方坐標，詳細步驟如下：

1）（B，L，H）84——（X，Y，Z）84，空間大地坐標到空間直角坐標的轉換。

2）（X，Y，Z）84——（X，Y，Z）54，坐標基準的轉換，即Datum轉換。通常有三種轉換方法：七參數、簡化三參數、Molodensky。3）（X，Y，Z）54——（B，L，H）54，空間直角坐標到空間大地坐標的轉換。4）（B，L）54——（x，y）54， 高斯投影正算。 5）（x，y）54——（x0，y0）54，地方坐標轉換，常用四參數法。

上述1-5步驟中，所有的轉換公式都是公開的，但是轉換參數有些是公開的，有些是非公開的。

公開參數步驟：1、3、4步驟需要的參數都是公開的。

待解參數步驟：2、4的參數是非公開的，需要找測繪部門去轉換申請，或利用同名點求取轉換的參數，步驟2，採用三參數（1個點）或七參數（3個點）；步驟4，採用四參數（2個點），如果同名點多可以採用最小二乘法擬合，求取最佳參數。

坐標轉換公開的參數：同一空間坐標系統，大地坐標和直角坐標的轉換，空間坐標進行變換為投影坐標的參數。

坐標轉換非公開的參數：不同空間坐標系統，各坐標之間的轉化。

WGS84坐標轉地方坐標流程圖（圖片來自宏大測繪的博客）

地方坐標轉大地坐標流程圖（蔣小軍,2010）

5、 轉換工具

坐標轉換過程中，坐標轉換模型的參數是很關鍵的，需要找測繪部門購買或者自己計算。找同名點、計算轉換參數、利用公式及參數進行坐標計算。

Excel，可以用了計算參數、坐標轉換，可以實現批量轉換，缺點有時有些公式編寫比較困難，最小二乘法比較難實現。利用解一元多次方程，實現參數計算；利用普通公式計算，實現坐標批量轉化。

ArcGIS，有投影工具，七參數的坐標轉換工具，但是缺少轉換參數，缺少參數計算工具。

Matlab，可實現最小二乘法擬合，求取最佳坐標轉換參數。

此外，網上有一些坐標轉換相關軟體，很多實現了坐標轉換的所有功能，但是有些軟體要收費。

使用excel+arcGIS實現坐標轉換。Excel中計算坐標轉換參數。ArcGIS中提供了， Beijing_1954_To_WGS_1984工具，高斯投影工具、墨卡托投影工具、任意坐標轉換工具（需要自己計算參數）。

6、 相關參考資料

北京54和西安80投影坐標系，高斯-克呂格投影http://blog.csdn.net/evilmojo/article/details/2825206

測量坐標系轉換及COORD轉換實例http://sjzhdch.blog.163.com/blog/static/1732330712011112083554744/

使用ArcGIS實現WGS84經緯度坐標到北京54高斯投影坐標的轉換 http://blog.sina.com.cn/s/blog_a9091a330101aeal.html

ArcGIS中提供的北京54與wgs4坐標轉換方法及參數 http://blog.3snews.net/space.php?uid=3502&do=blog&id=63595

坐標系統與投影變換及在ARCGIS中的應用http://blog.csdn.net/jax_lee/article/details/6764516

ArcGIS中的地理坐標系轉換方法參數（一）http://blog.csdn.net/kikitamoon/article/details/18408695

ArcGIS中的地理坐標系轉換方法參數（二）http://blog.csdn.net/kikitamoon/article/details/18496239

註：本博文於2014-10-10 ，原發表於3snews博客http://blog.3snews.net/space.php?uid=6955280&do=blog&id=70349

由於博客丟失賬戶，因此轉移到自己的知乎上。

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