前言
地理坐标系和投影坐标系是地理信息系统(GIS)和制图学中用于描述地球表面位置的两种不同的参考系统。它们在使用方式和应用场景上有显著的区别。
1、什么是地理坐标系和投影坐标系?
1.1、地理坐标系
地理坐标系是基于地球的三维球面模型来描述位置的系统。地理坐标系通常使用经度和纬度来表示地球表面的任何一个点。常见的地理坐标系:WGS1984(World Geodetic System 1984)、CGCS2000(China Geodetic Coordinate System 2000)等。
(1)纬度(Latitude):表示一个点相对于赤道的角度,范围是从-90°(南极)到90°(北极)。
(2)经度(Longitude):表示一个点相对于本初子午线的角度,范围是从-180°到180°。
地理坐标系是以地球椭球体或球体模型为基础,适合全球范围的定位,但因为地球表面是曲面的,在较大的范围内使用时可能不够精确。
1.2、投影坐标系
投影坐标系是将地球的三维曲面(通常是椭球体)投影到二维平面上来表示位置的系统。这种转换过程称为地图投影(Map Projection)。常见的投影坐标系墨卡托投影、高斯克吕格投影。
(1)投影方法:通过将地球表面的点投影到一个平面(通常是纸张或屏幕)上,从而将地理坐标转换为平面坐标。常见的投影方法包括墨卡托投影、兰伯特投影、UTM投影等。
(2)平面坐标:在投影坐标系中,位置通常用X(东向)和Y(北向)平面坐标来表示,适用于地图制作和本地区域的测量。
理坐标系虽然对空间位置有利,但难以进行距离、方位、面积的量算,所有需要投影坐标系要计算要素的面积、长度等信息。但它们会引入不同类型的变形(例如形状、面积或距离的变形),因此通常只在特定区域使用。
2、投影坐标系中投影带计算方法
地理坐标系和投影坐标系是相对应的,常见的对应关系
地理坐标系 | 投影坐标系 |
WGS84 | 墨卡托投影 |
CGCS200 | 高斯克吕格投影 |
在进行投影坐标系转换时不同的经度位置的坐标转换参数并不一致,需要根据经度计算具体分带数
(WGS1984-UTM-ZONE-46N)(CGCS2000-3-Degree-GK-CM-105E)
我国基本比例尺地形图多采用高斯-克吕格投影(GK),为减少投影变形,高斯-克吕格投影分为3度或6度带投影。
计算公式:带号=(经度整数位/6)的整数部分+31
方式 | 3度带计算方式 | 6度带计算方式 | |
计算方式 | 带号=(经度+1.5°)/3取整 | 带号=(经度+6°)/6取整 | |
适用范围 | 1:1万比例尺的地形图按3°分带 | 1:2.5万~1:50万比例尺地形图按6°分带 |
例如:汶川县东经102°51′~103°44′、103/6≈17+31=48 即:WGS_1984_UTM_Zone_48N
CGCS2000投影带表示意义
CGCS2000_3_Degree_GK_CM_105E | 3°分带下的35带投影(横坐标没有带号) | |||
CGCS2000_3_Degree_GK_Zone_35 | 3°分带下的35带投影(横坐标有带号) | |||
CGCS2000_GK_CM_105E | 6°分带下的18带投影(横坐标没有带号) | |||
CGCS2000_GK_Zone_18 | 6°分带下的18带投影(横坐标有带号) |
3、前端如何实现投影坐标系转换为CGCS2000地理坐标系?
前端实现坐标系转换最常用的工具是proj4.js工具库。proj4.js是一个 JavaScript 库,用于在 Web 应用程序中执行地理坐标系统的转换。它是 Proj4 的 JavaScript 版本,适用于在浏览器中处理地理空间数据。以下是 Proj4.js 的一些关键特点:
1. 坐标转换:支持在不同的地理坐标系统之间进行转换,比如从 WGS84(常用于 GPS 数据)到 UTM 等。
2. 多种投影支持:与 Proj4 类似,Proj4.js 支持多种地理投影,例如墨卡托投影、兰伯特投影等,可以处理全球或局部的坐标转换需求。
3. 轻量级:作为一个 JavaScript 库,Proj4.js 设计为轻量且高效,适合在 Web 环境中使用,不会显著增加页面的负载。
4. 易于集成:可以与其他 JavaScript 地图库(如 Leaflet.js 和 OpenLayers)一起使用,扩展地图应用的功能。
5.开源:Proj4.js 是开源的,社区支持活跃,可以在 GitHub 上获取代码并贡献。
通过 Proj4.js,开发者可以在 Web 项目中轻松处理地理坐标转换,实现复杂的地理空间功能。proj4官网:PROJ4JS | Proj4js
3.1、根据地区经度计算出分带名称
例如:临沂地区经纬度位于117度左右,通过分带计算公式可以求出临沂地区的分度带为 39度带,则临沂地区对应的CGCS2000对应的高斯克吕格投影坐标系为:CGCS2000 / 3-degree Gauss-Kruger zone 39
(1)在https://epsg.io/ (是一个提供地理空间参考系统信息的在线平台,需要梯子)网站中根据分带名称搜索对应的分带信息和转换参数
(2)找到CGCS2000坐标系的转换参数
3.2、安装proj4.js实现坐标转换
(1)安装
npm install proj4
(2)使用proj4结合上一步中找到的转换参数进行转换得到转换后的数据
// CGCS2000 / 3-degree Gauss-Kruger zone 39
let from_system = "+proj=tmerc +lat_0=0 +lon_0=117 +k=1 +x_0=39500000 +y_0=0 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs +type=crs"
// China Geodetic Coordinate System 2000
let to_system = "+proj=longlat +ellps=GRS80 +no_defs +type=crs";
// transform
let trasnformLnglat = proj4(from_system,to_system,[39624337.6595,3876411.9272]);
// 输出 : [118.36213558429172, 35.00875250]
参考文章
培训一:坐标系与投影、栅格与矢量数据-太原市水利水保科学研究院
高斯克吕格投影分带计算_高斯克吕格投影3度分带-CSDN博客