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GIS数据漫谈(五)— 地理坐标系统

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地理坐标系统(GCS)
地理坐标系通过角度测量单位(Unit)、本初子午线(PRIMEM)和基准面(DATUM)来进行定义。地理坐标系下的坐标值为经纬度,所以有时也叫经纬度坐标系。CGCS2000,2000国家大地坐标系。我们很多时候直接用WGS84的坐标来代替CGCS2000坐标。因为CGCS2000的定义与WGS84实质一样,采用的参考椭球非常接近。扁率差异引起椭球面上的纬度和高度变化最大达0.1mm。当前测量精度范围内,可以忽略这点差异。
下面我们就来做两个小实验,来观察一下CGCS2000地理坐标系下的经纬度坐标。实验一CGCS2000坐标系下获取的经纬度和WGS84坐标系下获取的经纬度差距大吗?假设在Google Map上以卫星底图为参考拾取的坐标是 WGS-84 的。由于天地图的坐标系统是CGCS2000的,在天地图上拾取一个点的经纬度来观察。对比看一下:
把CGCS2000的经纬度 39.98180450091385 ,116.4546536945034 在Google Map 上“标注一下”,两者对比如下:
差距不是很大,所以在一般的应用中(定位精度要求不高,差个1m左右无所谓)可忽略 CGCS2000 和 WGS-84 坐标系的区别。但在高德地图不同,因为高德地图采用的是GCJ-02 坐标系(腾讯地图同理),又称火星坐标系 ,它是一种对经纬度数据的加密算法,即加入随机的偏差。实验二从天地图(全国地理信息资源目录服务系统)下载几个区域 1:25w 的矢量数据来进行观察。各分幅的原始数据下载下来的各个图层是 Shapefile 文件。先看看 Shapefile 文件中的 .prj 文件(.prj文件中定义了该数据的坐标系)。
选取四个不同地方的水系面数据进行对比,先把这四个面数据叠加在天地图的卫星底图上。这里用的是QGIS,通过 XYZ Tiles图层加载的天地图卫星底图,再把shp文件叠加加载。












第三个地图有些偏移,坐标位置的偏移有可能是原始数据本身的原因。比如由于区域的特殊性,公开的矢量数据本身就在原始测绘数据的基础上进行了偏移,降低精度。有些时候,第三方的瓦片数据在不同层级(比例尺)下本身也没有处理成“一致”。
总结:
1.两个常用地理坐标系
我国已全面推行使用2000国家大地坐标系。在定位精度不高的应用中(相差1m无所谓的情况下),可认为 CGCS2000 与 WGS-84 没有区别。
2.各互联网地图,各自使用的坐标系根据国家法律法规规定进行了偏移处理
3.经纬度坐标叠加到地图底图上偏移(1)一般情况下是由于经纬度的坐标系和地图底图的坐标系不匹配导致。这种情况,可以通过经纬度坐标转换的方式处理。(2)如果在同一坐标系下还出现偏移,可能是原始数据的问题。
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