什么是火星坐标？GPS是怎样定为坐标的(组图)

开场白

“相同的经纬坐标在地图上会出现偏移”你有遇到过类似的情况吗？各种坐标系之间如何转换？有哪些坐标系？什么是火星坐标？

GPS如何确定坐标

现在世界上有四种卫星定位系统：美国的全球定位系统GPS（Global Positioning System），

俄罗斯的格洛纳斯，

欧盟的伽利略系统，

我国的北斗。

每个系统都有几个部分：板载部分、控制部分和用户部分。每颗卫星在运行时都会发送电磁波信息，包括时间、位置等。用户部分根据定位设备接收到信号，然后求解方程。由于需要更多的解因素，在GPS系统下，一般使用三个卫星信号。只有锁定后才能计算出三差解，即粗略的定位结果。

一、坐标系

常见的坐标系有哪些：

1）GPS 坐标（WGS84）

wgs​​84：WorldGeodetic System 1984，（世界上最流行的基准标准系统），由美国国防部制图办公室在1987年取代当时GPS使用的坐标系统（WGS-72坐标系统）。

WGS-84坐标系的坐标原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议极地方向，X轴指向交点BIH1984.0 和赤道的起始子午平面。

GPS系统直接通过卫星定位得到的坐标，一般由经度和纬度两个参数组成，也称为经度和纬度。由0°经度和赤道决定，地球从格林威治到东西分为180个经度；从赤道出发，也分为南北纬90个。单位是六十进制（度：分：秒，字母表示方向）或十进制（加/减十进制度）。

在googleearth上获取的Google Earth是GPS坐标，采用度分秒的形式，如图：

2）GCJ02

GCJ-02是中国使用最广泛的坐标系。它是中国国家测绘局制定的地理信息系统坐标系。

它是一种对经纬度数据的加密算法，即添加随机偏差就是人为地偏向真实坐标系。根据一种特殊的算法，将真实坐标加密为虚假坐标，而这种偏差不是线性的，所以各地的偏移情况会有所不同。加密的坐标也经常被称为火星坐标系。

国内公布的各种地图系统（包括电子表格），首次使用至少要使用GCJ-02对地理位置进行加密。所有电子地图和导航设备都需要加入国安插件：第一步，地图公司测绘地图。测量完成后发送给国家测绘局，将真实坐标的电子地图加密成“火星坐标”，比如地图是可以发布和分发的，然后才可以处理全球定位系统公司。第二步，所有GPS公司坐标加密点是什么意思，只要需要车载导航和电子地图进行导航，需要在软件中加入国安算法，对从COM口读取的真实坐标信号进行加密转换成国家要求的状态。机密坐标。这样GPS导航仪和导航电子地图就可以完全匹配，GPS可以正常工作。

比如谷歌中国、腾讯、高德都在使用这个坐标系。

3）其他坐标系

一般是GCJ-02通过offset算法得到的。

这个系统根据每个公司不同，坐标系也不同。

例如，土巴、百度、搜狗使用自己的坐标系，与其他坐标系不兼容。百度定位SDK可以返回三个坐标系，分别是bd09、bd09ll和gcj02，其中bd-09可以在百度地图上无偏差显示。bd09ll 百度用gcj02的技术把坐标加密成bd09ll坐标。

现在，你明白了吗：

在各种网络平台，或者高德、腾讯、百度上得到的坐标不是GPS坐标，而是GCJ-02坐标，或者是他们自己的偏移坐标系。

比如你从谷歌地图API、高德地图API、腾讯地图API得到的都是GCJ-02坐标。这三个都是通用的，适用于大多数地图 API 产品及其地图产品。

例外，从百度API获取的坐标为BD-09坐标，仅适用于百度地图相关产品。

特殊情况下，从搜狗API获取的坐标为搜狗坐标，仅适用于搜狗地图相关产品。

例外，在googleearth上获取的Google Earth是GPS坐标，以及度分秒形式的经纬度坐标，在中国是不允许的，必须转换成GCJ-02坐标。

二、坐标格式及转换

1）坐标格式

A. 经度和纬度。这是一个球坐标。对于北京来说，是坐标如(116.388171,39.935961)。比如腾讯、高德、百度都是这样的经纬坐标。谷歌是将经纬度坐标按纬度和经度的相反顺序写入。

所有坐标系的原点都是非洲，如图：

B，墨卡托坐标。它是一个投影坐标，也称为高斯-克鲁格投影。它不是用纬度和经度表示的。数字一般比较大，像这样：(215362.00021333335, 99526.00034912192)，多用于海图和航图坐标加密点是什么意思，墨卡托坐标主要用于后台计算程序的直线距离，加减减法很容易计算，比如搜狗地图API就是直接使用墨卡托支持坐标。

2）度分秒坐标到经纬度的转换

比如在GPS记录仪或者google earth上采集到的是113°50’40.45，以60度十进制度分秒的形式，那么应该如何换算呢？

113.8445694444445=113+50/60+40.45/3600

反过来，知道如何将经纬度 113.844569444444 转换成度分秒？

度数=113

点数 = (113.8445694444445-degrees)*60，四舍五入为整数

秒 = (0.8445694444445-分钟*60）*3600

3）GPS点的经纬度坐标的小数点后哪一位精确到米？

十进制度：

经度 0.00001 度（1/100,000 度，0°0’0.036″），在赤道，与地球表面的对应距离约为 1 米，但在北方和南极，是0米。

纬度0.00001度对应于地球表面任何地方到地球表面的距离，也就是1米多一点。

度、分和秒：

对于纬度：一秒 == 30. 8 米，一分钟 ==1. 85 公里。1 度 == 110 公里

对于精度，精度差异随着纬度的增加而减小。赤道附近都一样，其他地方是30.8X纬度的余弦

4）GPS坐标到实际距离的转换

我想知道在谷歌地图中 GPS 坐标到实际距离的转换

例如，从点 p1(28.18745,121.98767) 到 p2(28.129762,121.91891)实际上沿球体的距离是多少？

d=sqrt((x1-x2)*(x1-x2)+(y1-y2)*(y1-y2))

5）坐标偏移

如果你的坐标在变换后仍然有偏移，请考虑以下几个方面。

A.原来的坐标系是错误的，比如以为是GPS坐标，其实已经是GCJ-02坐标了。

解决方法：请确认采集到的数据是哪个坐标系，需要转换到哪个坐标系，然后进行坐标转换。

B.原始坐标不够准确

解决方法：如果您使用的是 GPS 坐标，请确保在收集 GPS 数据时至少找到 4 颗卫星。而GPS数据的准确性还取决于周围建筑物的高度。

如果它最初是 GCJ-02 坐标，您可能会在不同的地图缩放级别看到不同的地方。例如，您在地图级别 4（国家）获取的坐标，当您放大到地图级别 12（街道）时，坐标处于关闭状态。确保选择地图最大缩放级别的坐标。

C、度分秒的概念混淆

比如googleearth上采集到39°31’20.51，那么应该这样转换，31个点就是31/60度，20.51秒就是20. 51 /3600 度，结果是 39 + 31/60 + 20.51/3600 度。

D.经纬度顺序颠倒

有些公司（如高德、百度、腾讯）先用经度，再用纬度，即Point(lng, lat)。但是google坐标的顺序正好相反，就是(lat,lng)。

三、常见问题

1） 说的是“经纬投影”吧？

经度和纬度表示地理坐标系（单位是度），而不是投影坐标系（单位是米）。将两者放在一起显然是不合适的。

2）大地坐标系与地理坐标系有何不同？

大地坐标系和地理坐标系都是以经纬度表示的坐标系，不包含投影信息。在许多情况下，这两个术语是相同的。

3）为什么会有地理坐标系和投影坐标系？

由于经纬度不对应标准长度，无法准确测量距离或面积，也难以在平面地图或计算机屏幕上显示数据。在使用许多（但不是全部）GIS 分析和制图应用程序时，通常需要由投影坐标系提供的更稳定的平面坐标系。与地理坐标系不同，投影坐标系在二维空间内具有恒定的长度、角度和面积。投影坐标系始终基于地理坐标系，地理坐标系基于球体或椭球体。在投影坐标系中，位置由网格上的 x,y 坐标标识，原点位于网格的中心。

4）你通常所说的西安80和北京54是什么？

GIS中坐标系的定义由两组参数决定：基准面和地图投影。基准平面对应于参考椭球体。指其参考椭球。基于这个椭球，我们可以定义一个大地坐标系和一个投影坐标系。只说有一个西安80是不可能确定坐标系的，因为没有说明有没有投影和投影信息。如果不指定投影方式，则认为西安80、北京54的表示是大地坐标，而不是投影平面的直角坐标。

5）什么是高斯投影？

Gauss-Krüger投影属于横向墨卡托投影，可以在小范围内保持形状不变，因此在国内应用广泛，但显然不适合表示小尺度数据。就中国而言，高斯投影一般用于50万以上的尺度，兰伯特投影用于50万以下的尺度。使用的数据不同，具体的投影方式也不同。有些是保持面积不变，有些是保持形状不变。世界上另一种常用的投影是UTM（通用墨卡托投影）。UTM 投影是“等​​角水平轴正割圆柱投影”。圆柱正割地球分为南纬80度和北纬84度两个等高圆。

6）北京54，西安80，WGS84，国2000有什么区别？

54和80本质上是人参坐标系。地球的起源地分别在苏联和西安。原点是参考椭球的几何中心。这样的坐标很难表达高度信息，精度信息不够，正在被淘汰。84和2000本质上是地心坐标系，即以地球质心为坐标系原点。54的椭球长半轴半径为6,378,245米，80的半径为6,378,140米。84 和 2000 坐标系均为 6,378,137 米。国内最新的2000坐标系，据说和WGS84在厘米级是一样的，但是在高纬度和80坐标的误差是十倍以上。

7) Google、Microsoft 和 ArcGIS 提供的地图服务使用哪些坐标系？

现在都统一为WebMercator，即正轴墨卡托投影，UTM（Conventional Mercator）投影和UTM（Conventional Mercator）投影的主要区别是为了方便实现。地球被模拟为球体而不是椭球体，理论上精度差异为0.33%，规模较大时可以忽略。同时纬度范围变成了(-85,85)，无法显示南北两极，但不影响正常使用，也减少了切片数量。

8）ArcGIS 的空间参考坐标系？

ArcGIS的空间参考信息SpatialReference，不仅包含坐标系的定义，还包括公差Tolerance和分辨率Resolution等，通常以Prj文件表示。ArcGIS中的坐标系分为地理坐标系和投影坐标系。投影坐标系还必须包含地理坐标系，反之亦然。