6度带与3度带的划分.docx

1、6度带与3度带的划分1我国采用6度分带和3度分带 12.5万及15万的地形图采用6度分带投影即经差为6度从零度子午线开始自西向东每个经差6度为一投影带全球共分60个带用123456767表示即东经06度为第一带其中央经线的经度为东经3度东经612度为第二带其中央经线的经度为9度。 11万的地形图采用3度分带从东经1.5度的经线开始每隔3度为一带用1236767表示全球共划分120个投影带即东经1.5 4.5度为第1带其中央经线的经度为东经3度东经4.57.5度为第2带其中央经线的经度为东经6度我省位于东经113度东经120度之间跨第38、39、40共计3个带其中东经115.5度以西为第38带其

2、中央经线为东经114度东经115.5118.5度为39带其中央经线为东经117度东经118.5度以东到山海关为40带其中央经线为东经120度。 地形图上公里网横坐标前2位就是带号例如15万地形图上的横坐标为20345486其中20即为带号345486为横坐标值。 2当地中央经线经度的计算 六度带中央经线经度的计算当地中央经线经度6当地带号3例如地形图上的横坐标为20345其所处的六度带的中央经线经度为6203117适用于125万和15万地形图。 三度带中央经线经度的计算中央经线经度3当地带号适用于11万地形图。 不管是3度还是6度投影带每一个投影带都是一个独立的坐标系 也就是说他是以0纬度即赤

3、道为纵坐标轴的我国位于北半球故横坐标都为正 以每带中央子午线为横坐标的即位与中央子午线以东纵坐标就为正位于中央子午线以西就为负为了好计算把每个纵坐标都500km成为新的都是正的纵坐标前面加上他的带号。 我国按3度投影带计算的话最大投影带是23带而按6度投影带计算的话最小投影带是24带所以根据纵坐标前的带号我们就知道是什么投影带了小于等于23带是3度投影大于等于24带是6度投影 几种投影的特点及分带方法 几种投影的特点及分带方法 一、只谈比较常用的几种“墨卡托投影”、“高斯-克吕格投影”、“UTM投影”、“兰勃特等角投影” 1 墨卡托Mercator投影 1.1 墨卡托投影简介 墨卡托Merca

4、tor投影是一种等角正切圆柱投影”荷兰地图学家墨卡托Gerhardus Mercator 15121594在1569年拟定 假设地球被围在一中空的圆柱里其标准纬线与圆柱相切接触然后再假想地球中心有一盏灯把球面上的图形投影到圆柱体上再把圆柱体展开这就是一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图。 墨卡托投影没有角度变形由每一点向各方向的长度比相等它的经纬线都是平行直线且相交成直角经线间隔相等纬线间隔从标准纬线向两极逐渐增大。墨卡托投影的地图上长度和面积变形明显但标准纬线无变形从标准纬线向两极变形逐渐增大但因为它具有各个方向均等扩大的特性保持了方向和相互位置关系的正确。 在地图上保持方向和角度

5、的正确是墨卡托投影的优点墨卡托投影地图常用作航海图和航空图如果循着墨卡托投影图上两点间的直线航行方向不变可以一直到达目的地因此它对船舰在航行中定位、确定航向都具有有利条件给航海者带来很大方便。 “海底地形图编绘规范”GB/T 17834-1999海军航保部起草中规定125万及更小比例尺的海图采用墨卡托投影其中基本比例尺海底地形图15万125万1100万采用统一基准纬线30非基本比例尺图以制图区域中纬为基准纬线。基准纬线取至整度或整分。 1.2 墨卡托投影坐标系 取零子午线或自定义原点经线L0与赤道交点的投影为原点零子午线或自定义原点经线的投影为纵坐标X轴赤道的投影为横坐标Y轴构成墨卡托平面直角

6、坐标系。 2 高斯-克吕格Gauss-Kruger投影和UTMUniversal Transverse Mercator投影 2.1 高斯-克吕格投影简介 高斯-克吕格Gauss-Kruger投影是一种“等角横切圆柱投影”。德国数学家、物理学家、天文学家高斯Carl Friedrich auss1777一 1855于十九世纪二十年代拟定后经德国大地测量学家克吕格Johannes Kruger18571928于 1912年对投影公式加以补充故名。设想用一个圆柱横切于球面上投影带的中央经线按照投影带中央经线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件将中央经线两侧一定经差范围内的球面正形投影于圆柱面

7、。然后将圆柱面沿过南北极的母线剪开展平即获高斯一克吕格投影平面。 高斯一克吕格投影后除中央经线和赤道为直线外其他经线均为对称于中央经线的曲线。高斯-克吕格投影没有角度变形在长度和面积上变形也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在大比例尺地形图中应用可以满足军事上各种需要并能在图上进行精确的量测计算。 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最有效方法。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

8、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度或3度分为六度带或三度带。六度带自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带带号依次编为第 1、26760带。三度带是在六度带的基础上分成的它的中央子午线与六度带的中央子午线和分带子午线重合即自 1.5度子午线起每隔经差3度自西向东分带带号依次编为三度带第 1、267120带。我国的经度范围西起 73东至135可分成六度带十一个各带中央经线依次为75、81、87、6767、117、123、129、135或三度带二十二个。 我国大于等于50万的大中比例尺地形图多采用六度带高斯-克吕格投影三度带高斯-克吕格投影多用于大比例尺测图

9、如城建坐标多采用三度带的高斯-克吕格投影。 2.2 UTM投影简介 UTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”是一种“等角横轴割圆柱投影”椭圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈投影后两条相割的经线上没有变形而中央经线上长度比0.9996。UTM投影是为了全球战争需要创建的美国于1948年完成这种通用投影系统的计算。与高斯-克吕格投影相似该投影角度没有变形中央经线为直线且为投影的对称轴中央经线的比例因子取0.9996是为了保证离中央经线左右约330km处有两条不失真的标准经线。 UTM投影分带方法与高斯-克吕格投影相似是自西经180起每隔经差6度自西向东分带将地球划分为60个投影带。 我国的

10、卫星影像资料常采用UTM投影。 2.3 高斯-克吕格投影与UTM投影异同 高斯-克吕格Gauss-Kruger投影与UTM投影Universal Transverse Mercator通用横轴墨卡托投影都是横轴墨卡托投影的变种目前一些国外的软件或国外进口仪器的配套软件往往不支持高斯-克吕格投影但支持UTM投影因此常有把UTM投影当作高斯-克吕格投影的现象。从投影几何方式看高斯-克吕格投影是“等角横切圆柱投影”投影后中央经线保持长度不变即比例系数为1UTM投影是“等角横轴割圆柱投影”圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈投影后两条割线上没有变形中央经线上长度比0.9996。从计算结果看两者

11、主要差别在比例因子上高斯-克吕格投影中央经线上的比例系数为1 UTM投影为0.9996高斯-克吕格投影与UTM投影可近似采用 XUTM0.9996 X高斯YUTM0.9996 Y高斯进行坐标转换注意如坐标纵轴西移了500000米转换时必须将Y值减去500000乘上比例因子后再加500000。从分带方式看两者的分带起点不同高斯-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带第1带的中央经度为3UTM投影自西经180起每隔经差6度自西向东分带第1带的中央经度为-177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公里高斯-克吕格投影北伪偏移为零UTM北半球投影北伪

12、偏移为零南半球则为10000公里。 2.4 高斯-克吕格投影与UTM投影坐标系 高斯- 克吕格投影与UTM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L0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。为了避免横坐标出现负值高斯- 克吕格投影与UTM北半球投影中规定将坐标纵轴西移500公里当作起始轴而UTM南半球投影除了将纵轴西移500公里外横轴南移10000公里。由于高斯-克吕格投影与UTM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通常在横轴坐标前加上带号如4231898m21655933m其中21即为带号。

13、二、分带方法 1我国采用6度分带和3度分带 12.5万及15万的地形图采用6度分带投影即经差为6度从零度子午线开始自西向东每个经差6度为一投影带全球共分60个带用123456767表示即东经06度为第一带其中央经线的经度为东经3度东经612度为第二带其中央经线的经度为9度。 11万的地形图采用3度分带从东经1.5度的经线开始每隔3度为一带用1236767表示全球共划分120个投影带即东经1.5 4.5度为第1带其中央经线的经度为东经3度东经4.57.5度为第2带其中央经线的经度为东经6度我省位于东经113度东经120度之间跨第38、39、40共计3个带其中东经115.5度以西为第38带其中央经

14、线为东经114度东经115.5118.5度为39带其中央经线为东经117度东经118.5度以东到山海关为40带其中央经线为东经120度。 地形图上公里网横坐标前2位就是带号例如15万地形图上的横坐标为20345486其中20即为带号345486为横坐标值。 2当地中央经线经度的计算 六度带中央经线经度的计算当地中央经线经度当地带号例如地形图上的横坐标为其所处的六度带的中央经线经度为适用于万和万地形图。 三度带中央经线经度的计算中央经线经度当地带号适用于万地形图。 度度带高斯投影2007-08-01 10:01选择投影的目的在于使所选投影的性质、特点适合于地图的用途同时考虑地图在图廓范围内变形较

15、小而且变形分布均匀。海域使用的地图多采用保角投影因其能保持方位角度的正确。 我国的基本比例尺地形图1:5千1:1万1:2.5万1:5万1:10万1:25万1:50万1:100万中大于等于50万的均采用高斯-克吕格投影Gauss-Kruger这是一个等角横切椭圆柱投影又叫横轴墨卡托投影Transverse Mercator小于50万的地形图采用等角正轴割园锥投影又叫兰勃特投影Lambert Conformal Conic海上小于50万的地形图多用等角正轴圆柱投影又叫墨卡托投影Mercator。一般应该采用与我国基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统。 地图坐标系由大地基准面和地图投影确定大地基准

16、面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近因此每个国家或地区均有各自的大地基准面我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基Krassovsky椭球体建立了我国的北京54坐标系1978年采用国际大地测量协会推荐的IAG 75地球椭球体建立了我国新的大地坐标系-西安80坐标系 目前GPS定位所得出的结果都属于WGS84坐标系统WGS84基准面采用WGS84椭球体它是一地心坐标系即以地心作为椭球体中心的坐标系。因此相对同一地理位置不同的大地基准面它们的经纬度坐标是有差异的。 采用的3个椭球体参数如下源自“全球定位系统测量

17、规范 GB/T 18314-2001” 椭球体 长半轴 短半轴 Krassovsky 6378245 6356863.0188 IAG 75 6378140 6356755.2882 WGS 84 6378137 6356752.3142 椭球体与大地基准面之间的关系是一对多的关系也就是基准面是在椭球体基础上建立的但椭球体不能代表基准面同样的椭球体能定义不同的基准面如前苏联的Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了Krassovsky椭球体但它们的大地基准面显然是不同的。在目前的GIS商用软件中大地基准面都通过当地基准面向WGS84的转换7参数来定义即三个平移参数X、

18、Y、Z表示两坐标原点的平移值三个旋转参数x、y、z表示当地坐标系旋转至与地心坐标系平行时分别绕Xt、Yt、Zt的旋转角最后是比例校正因子用于调整椭球大小。北京54、西安80相对WGS84的转换参数至今没有公开实际工作中可利用工作区内已知的北京54或西安80坐标控制点进行与WGS84坐标值的转换在只有一个已知控制点的情况下往往如此用已知点的北京54与WGS84坐标之差作为平移参数当工作区范围不大时如青岛市精度也足够了。 以32121的高斯-克吕格投影结果为例北京54及WGS84基准面两者投影结果在南北方向差距约63米见下表对于几十或几百万的地图来说这一误差无足轻重但在工程地图中还是应该加以考虑的

19、。 输入坐标度 北京54 高斯投影米 WGS84 高斯投影米 纬度值X 32 3543664 3543601 经度值Y 121 21310994 21310997 高斯-克吕格投影 1高斯-克吕格投影性质 高斯-克吕格Gauss-Kruger投影简称“高斯投影”又名等角横切椭圆柱投影”地球椭球面和平面间正形投影的一种。德国数学家、物理学家、天文学家高斯Carl Friedrichauss1777一 1855于十九世纪二十年代拟定后经德国大地测量学家克吕格Johannes Kruger18571928于 1912年对投影公式加以补充故名。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

20、直线的条件确定函数的形式从而得到高斯一克吕格投影公式。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

21、数据其他各带都能应用因此在大比例尺地形图中应用可以满足军事上各种需要能在图上进行精确的量测计算。 2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最有效方法。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度或3度分为六度带或三度带。六度带自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带带号依次编为第 1、26760带。三度带是在六度带的基础上分成的它的中央子午线与六度带的中央子午线和分带子午线重合即自 1.5度子午线起每隔经差3度自西向东分带带号依次编为

22、三度带第 1、267120带。我国的经度范围西起 73东至135可分成六度带十一个各带中央经线依次为75、81、87、6767、117、123、129、135或三度带二十二个。六度带可用于中小比例尺如 1250000测图三度带可用于大比例尺如 110000测图城建坐标多采用三度带的高斯投影。 3高斯-克吕格投影坐标 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

23、将坐标纵轴西移500公里当作起始轴凡是带内的横坐标值均加 500公里。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4231898m21655933m其中21即为带号。 4高斯-克吕格投影与UTM投影 某些国外的软件如ARC/INFO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投影坐标当作高斯-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度、北纬84度两

24、条等高圈该投影将地球划分为60个投影带每带经差为6度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公里比例系数为 1.00158。 高斯-克吕格投影与UTM投影可近似采用 Xutm0.9996 X高斯Yutm0.9996 Y高斯进行坐标转换。以下举例说明基准面为WGS84 输入坐标度 高斯投影米 UTM投影米 Xutm

25、0.9996 X高斯 Yutm0.9996 Y高斯 纬度值X 32 3543600.9 3542183.5 3543600.90.9996 3542183.5 经度值Y 121 21310996.8 311072.4 310996.8-5000000.9996500000 311072.4 注坐标点32121位于高斯投影的21带高斯投影Y值21310996.8中前两位“21”为带号坐标点32121位于UTM投影的51带上表中UTM投影的Y值没加带号。因坐标纵轴西移了500000米转换时必须将Y值减去500000乘上比例因子后再加500000。 单点转换步骤如下 1选择是高斯正转换还是反转换缺省

26、为经纬度转换到高斯投影坐标投影坐标单位为米。 2选择大地基准面缺省北京54如果是GPS定位数据别忘了切换为WGS84。 3选择分带3度或6度 缺省为6度。 4输入中央经度20带114E120E中央经度为117度21带120E126E中央经度为123度。 如正向投影选择经纬度输入数据格式有三个选项缺省为十进制度格式。具体输入方式如下例 格 式 原始纬度值 原始经度值 输入纬度值 输入经度值 十进制度 35.445901 122.997344 35.445901 122.997344 度分 3526.7541 12259.8406 3526.7541 12259.8406 度分秒 352645.2

27、45 1225950.438 352645.245 1225950.438 6正投影按选定格式在“输入”栏输入经纬度值反投影输入以米为单位的X、Y坐标值。 7单击“单点转换”按钮。 8在“输出”栏查看计算结果。 批量转换步骤如下 1准备好需要转换的输入数据文件要求是文本文件分两列第一列纬度值或纵向坐标值第二列经度值或横向坐标值两列之间用空格分开。正向投影时纬度值及经度值格式可以有三种选择缺省当作十进制度处理反向投影时纵向及横向坐标值必须以米为单位。 下例为度分秒格式WGS84的6带正投影输入数据文件 testdata.txt 352645.245 1225950.438 353800.402

28、1230000.378 351600.519 1225959.506 345800.101 1225959.8 343600.336 1230000.26 341400.018 1225959.897 335159.17 1225959.46 333000.08 1230000.28 2选择是高斯正转换还是反转换缺省为经纬度转换到高斯投影坐标投影坐标单位为米。 3选择大地基准面缺省北京54如果是GPS定位数据别忘了切换为WGS84。 4选择分带3度或6度 缺省为6度。 5输入中央经度20带114E120E中央经度为117度21带120E126E中央经度为123度。 6如正向投影选择输入数据文件

29、中的经纬度输入数据格式有三个选项缺省为十进制度格式。 7单击“批量转换”按钮。弹出打开文件对话框输入你的数据文件名。 8输入转换结果文件名单击“保存”后程序开始进行计算。 9打开输出文件查看计算结果结果分五列第一序号第二列输入纬度值或纵向坐标值第三列输入经度值或横向坐标值第四列转换后纬度值或纵向坐标值第五列转换后经度值或横向坐标值。 下例为度分秒格式WGS84的6带正投影转换结果数据文件 result.txt 1 352645.245 1225950.438 3924063.3 21499758.9 2 353800.402 1230000.378 3944871.4 21500009.5 3 351600.519 1225959.506 3904193.8 21499987.5 4 345800.101 1225959.8 3870898.1 21499994.9 5 343600.336 1230000.26 3830228.5 21500006.6 6 341400.018 1225959.897 3789544.4 21499997.4 7 335159.17 1225959.46 3748846.4 21499986.1 8 333000.08 1230000.28 3708205