北京54坐標系

北京54坐標系(BJZ54)是指北京54坐標係為參心大地坐標系，大地上的一點可用經度L54、緯度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基橢球為基礎，經局部平差後產生的坐標系。1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯1942年坐標系的延伸。它的原點不在北京而是在前蘇聯的普爾科沃。

雖然後來建立了1980西安坐標系，但時至今日，北京54坐標系仍然是在我國使用較為廣泛的坐標系。

基本介紹

• 中文名：北京54坐標系
• 外文名：Beijing 54 Coordinate System
• 基礎：克拉索夫斯基橢球
• 解釋：通過計算建立了我國大地坐標系
• 長半軸a：6378245m
• 扁率α：1/298.3
• 原點：前蘇聯的普爾科沃

歷史背景

新中國成立以後，我國大地測量進入了全面發展時期，在全國範圍內開展了正規的，全面的大地測量和測圖工作，迫切需要建立一個參心大地坐標系。由於當時的“一邊倒”政治趨向，故我國採用了前蘇聯的克拉索夫斯基橢球參數，並與前蘇聯1942年坐標系進行聯測，通過計算建立了我國大地坐標系，定名為1954年北京坐標系。因此，1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯1942年坐標系的延伸。它的原點不在北京而是在前蘇聯的普爾科沃。

它是將我國一等鎖與原蘇聯遠東一等鎖相連線，然後以連線處呼瑪、吉拉寧、東寧基線網擴大邊端點的原蘇聯1942年普爾科沃坐標系的坐標為起算數據，平差我國東北及東部區一等鎖，這樣傳算過來的坐標系就定名為1954年北京坐標系。

特點

北京54坐標系特點可歸結為：

a．屬參心大地坐標系；

b．採用克拉索夫斯基橢球的兩個幾何參數；

c.大地原點在原蘇聯的普爾科沃；

d．採用多點定位法進行橢球定位；

e．高程基準為 1954年青島驗潮站求出的黃海平均海水面；

f．高程異常以原蘇聯 1955年大地水準面重新平差結果為起算數據。按我國天文水準路線推算而得。

參數

橢球坐標參數如下：

長半軸a=6378245m；

短半軸=6356863.0188m；

扁率α=1/298.3；

第一偏心率平方 =0.006693421622。

缺點

自 P54建立以來，在該坐標系內進行了許多地區的局部平差，其成果得到了廣泛的套用。但是隨著測繪新理論、新技術的不斷發展，人們發現該坐標系存在如下缺點：

1、 橢球參數有較大誤差。克拉索夫斯基橢球差數與現代精確的橢球參數相比，長半軸約大109m。

2、 參考橢球面與我國大地水準面存在著自西向東明顯的系統性的傾斜，在東部地區大地水準面差距最大達+60m。這使得大比例尺地圖反映地面的精度受到影響，同時也對觀測量元素的歸算提出了嚴格的要求。

3、 幾何大地測量和物理大地測量套用的參考面不統一。我國在處理重力數據時採用赫爾默特1900～1909年正常重力公式，與這個公式相應的赫爾默特扁球不是旋轉橢球，它與克拉索夫斯基橢球是不一致的，這給實際工作帶來了麻煩。

4、 定向不明確。橢球短半軸的指向既不是國際普遍採用的國際協定（原點）CIO（Conventional International Origin），也不是我國地極原點JYD1968.0；起始大地子午面也不是國際時間局BIH（Bureau International de I Heure）所定義的格林尼治平均天文台子午面，從而給坐標換算帶來一些不便和誤差。

為此，我國在1978年在西安召開了“全國天文大地網整體平差會議”，提出了建立屬於我國自己的大地坐標系，即後來的1980西安坐標系。但時至今日，北京54坐標系仍然是在我國使用較為廣泛的坐標系。

區別

1980西安坐標系

1978年4月在西安召開全國天文大地網平差會議，確定重新定位，建立我國新的坐標系。為此有了1980年國家大地坐標系。1980年國家大地坐標系採用地球橢球基本參數為1975年國際大地測量與地球物理聯合會第十六屆大會推薦的數據。該坐標系的大地原點設在我國中部的陝西省涇陽縣永樂鎮，位於西安市西北方向約60公里，故稱1980年西安坐標系，又簡稱西安大地原點。基準面採用青島大港驗潮站1952－1979年確定的黃海平均海水面（即1985國家高程基準）。

區別

西安80坐標系與北京54坐標系其實是一種橢球參數的轉換作為這種轉換在同一個橢球里的轉換都是嚴密的，而在不同的橢球之間的轉換是不嚴密，因此不存在一套轉換參數可以全國通用的，在每個地方會不一樣，因為它們是兩個不同的橢球基準。

北京54和西安80是兩種不同的大地基準面，不同的參考橢球體，因而兩種地圖下，同一個點的坐標是不同的，無論是三度帶六度帶坐標還是經緯度坐標都是不同的。

轉換原理方法

西安80坐標系與北京54坐標系的坐標轉換，一般而言比較嚴密的是用七參數布爾莎模型，即X平移，Y平移，Z平移，X旋轉（WX），Y旋轉（WY），Z旋轉（WZ），尺度變化（DM）。要求得七參數就需要在一個地區需要3個以上的已知點。如果區域範圍不大，最遠點間的距離不大於 30Km（經驗值），這可以用三參數，即X平移，Y平移，Z平移，而將X旋轉，Y旋轉，Z旋轉，尺度變化面DM視為0。

MAPGIS平台方法

方法如下（MAPGIS平台中）：

第一步：向地方測繪局（或其它地方）找本區域三個公共點坐標對（即54坐標x，y，z和80坐標x，y，z）；

第二步：將三個點的坐標對全部轉換以弧度為單位。（選單：投影轉換/輸入單點投影轉換，計算出這三個點的弧度值並記錄下來）

第三步：求公共點求操作係數（選單：投影轉換/坐標系轉換）。如果求出轉換係數後，記錄下來。

第四步：編輯坐標轉換係數。（選單：投影轉換/編輯坐標轉換係數。）最後進行投影變換，“當前投影”輸入80坐標系參數，“目的投影”輸入54坐標系參數。進行轉換時系統會自動調用曾編輯過的坐標轉換係數

arcview坐標轉換方法

在gis中，把遙感影像圖數位化成shp檔案後，放到GPS沒有坐標投影，和GPS點位的地方根本就不一致，這個小問題可以用arcview來解決，關鍵在於坐標轉換。下面的方法可以把西安80轉換成WGS84，也可以用北京54轉換成WGS84（World Geodetic System 1984，是為GPS全球定位系統使用而建立的坐標系統。），當然也可以把WGS84轉換成另外兩個坐標系。

首先打開arcview→extensions，然後在file選單底下就有個arcview projection utility按鈕，點擊進去，在這邊就可以對沒有定義投影的檔案定義了，如果已經有投影的在坐標系統屬性段中會顯示，像本例演示的檔案就是沒有坐標系統的。選擇需要轉換或定義的檔案，點擊下一步。

出現下面這個選單，對於沒有定義坐標系的檔案，coordinate system type 是可以選擇的，這邊我需要把檔案定義成平面坐標系，那么就選擇projected，如果你的檔案有坐標系了，那么這個選項是不能選擇的。然後在底下的name中選擇投影，這邊我需要把我的檔案轉換成西安80坐標系，可是這裡沒有，那么我就選擇custom進行自定義，下面的單位選擇米。

然後開始自定義投影內容，因為西安80採用的是IAG 75地球橢球體，東西偏差為500000，然後在base projection中選擇高斯克里格基準，定義中央經線為120。點擊下一步。然後出現個對話框，確定下即可。

然後開始轉換坐標系，剛才目的是定義沒有投影的檔案，之後是要把剛剛定義的平面坐標轉換成GPS中使用的WGS84坐標。然後點擊下一步就完成了。