[科普中国]-北京54坐标系

历史背景

新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，在全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。

它是将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点的原苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部区一等锁，这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系。

特点北京54坐标系特点可归结为：

a．属参心大地坐标系；

b．采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；

c.大地原点在原苏联的普尔科沃；

d．采用多点定位法进行椭球定位；

e．高程基准为 1954年青岛验潮站求出的黄海平均海水面；

f．高程异常以原苏联 1955年大地水准面重新平差结果为起算数据。按我国天文水准路线推算而得。

参数椭球坐标参数如下：

长半轴a=6378245m；

短半轴=6356863.0188m；

扁率α=1/298.3；

第一偏心率平方 =0.006693421622。

缺点自 P54建立以来，在该坐标系内进行了许多地区的局部平差，其成果得到了广泛的应用。但是随着测绘新理论、新技术的不断发展，人们发现该坐标系存在如下缺点：

1、 椭球参数有较大误差。克拉索夫斯基椭球差数与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m。

2、 参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+60m。这使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响，同时也对观测量元素的归算提出了严格的要求。

3、 几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。我国在处理重力数据时采用赫尔默特1900～1909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的，这给实际工作带来了麻烦。

4、 定向不明确。椭球短半轴的指向既不是国际普遍采用的国际协议（原点）CIO（Conventional International Origin），也不是我国地极原点JYD1968.0；起始大地子午面也不是国际时间局BIH（Bureau International de I Heure）所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便和误差。

为此，我国在1978年在西安召开了“全国天文大地网整体平差会议”，提出了建立属于我国自己的大地坐标系，即后来的1980西安坐标系。但时至今日，北京54坐标系仍然是在我国使用较为广泛的坐标系。

与西安80坐标系的区别1980西安坐标系1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。

区别西安80坐标系与北京54坐标系其实是一种椭球参数的转换作为这种转换在同一个椭球里的转换都是严密的，而在不同的椭球之间的转换是不严密，因此不存在一套转换参数可以全国通用的，在每个地方会不一样，因为它们是两个不同的椭球基准。

北京54和西安80是两种不同的大地基准面，不同的参考椭球体，因而两种地图下，同一个点的坐标是不同的，无论是三度带六度带坐标还是经纬度坐标都是不同的。1

转换原理及方法西安80坐标系与北京54坐标系的坐标转换，一般而言比较严密的是用七参数布尔莎模型，即X平移，Y平移，Z平移，X旋转（WX），Y旋转（WY），Z旋转（WZ），尺度变化（DM）。要求得七参数就需要在一个地区需要3个以上的已知点。如果区域范围不大，最远点间的距离不大于 30Km（经验值），这可以用三参数，即X平移，Y平移，Z平移，而将X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化面DM视为0。2

MAPGIS平台方法方法如下（MAPGIS平台中）：

第一步：向地方测绘局（或其它地方）找本区域三个公共点坐标对（即54坐标x，y，z和80坐标x，y，z）；

第二步：将三个点的坐标对全部转换以弧度为单位。（菜单：投影转换/输入单点投影转换，计算出这三个点的弧度值并记录下来）

第三步：求公共点求操作系数（菜单：投影转换/坐标系转换）。如果求出转换系数后，记录下来。

第四步：编辑坐标转换系数。（菜单：投影转换/编辑坐标转换系数。）最后进行投影变换，“当前投影”输入80坐标系参数，“目的投影”输入54坐标系参数。进行转换时系统会自动调用曾编辑过的坐标转换系数

arcview坐标转换方法在gis中，把遥感影像图数字化成shp文件后，放到GPS没有坐标投影，和GPS点位的地方根本就不一致，这个小问题可以用arcview来解决，关键在于坐标转换。下面的方法可以把西安80转换成WGS84，也可以用北京54转换成WGS84（World Geodetic System 1984，是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。），当然也可以把WGS84转换成另外两个坐标系。3

首先打开arcview→extensions，然后在file菜单底下就有个arcview projection utility按钮，点击进去，在这边就可以对没有定义投影的文件定义了，如果已经有投影的在坐标系统属性段中会显示，像本例演示的文件就是没有坐标系统的。选择需要转换或定义的文件，点击下一步。

出现下面这个菜单，对于没有定义坐标系的文件，coordinate system type 是可以选择的，这边我需要把文件定义成平面坐标系，那么就选择projected，如果你的文件有坐标系了，那么这个选项是不能选择的。然后在底下的name中选择投影，这边我需要把我的文件转换成西安80坐标系，可是这里没有，那么我就选择custom进行自定义，下面的单位选择米。

然后开始自定义投影内容，因为西安80采用的是IAG 75地球椭球体，东西偏差为500000，然后在base projection中选择高斯克里格基准，定义中央经线为120。点击下一步。然后出现个对话框，确定下即可。

然后开始转换坐标系，刚才目的是定义没有投影的文件，之后是要把刚刚定义的平面坐标转换成GPS中使用的WGS84坐标。然后点击下一步就完成了。