对GIS的一些科普知识(常见的坐标系、GPS精度)

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       GIS：Geographic information system 地理信息系统是位置服务（LBS）的根基。服务少不了地图数据+位置信息。另外导航功能还需要带路权的路线信息。以上信息用于编制地图，对于地图来讲非常重要的一个就是投影方法，因为地球是曲面，地图是平面。进化到了数字时代，数字出版地图都要包含图形数据和坐标数据。而坐标数据是依据坐标系的不同而不同的。
       一：常见的坐标系
       WGS-84:  
       英文http://en.wikipedia.org/wiki/World_Geodetic_System
       中文http://zh.wikipedia.org/wiki/WGS84
       地心坐标系，坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向BIH (国际时间)1984.O定义的协议地球极(CTP)方向，X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系统。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的
WGS84坐标系，长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。 

       北京54
       http://baike.baidu.com/view/760807.htm
       北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。
       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。
北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3；

       西安80
       http://zh.wikipedia.org/zh/%E8%A5%BF%E5%AE%89%E5%9D%90%E6%A0%87%E7%B3%BB
       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，即IAG 75地球椭球体。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）。
       西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101 

       另附：我国常用高程系
       “1956年黄海高程系”，是在1956年确定的。它是根据青岛验潮站1950年到1956年的黄海验潮资料，求出该站验潮井里横按铜丝的高度为3.61 米，所以就确定这个钢丝以下3.61米处为黄海平均海水面。从这个平均海水面起，于1956年推算出青岛水准原点的高程为72.289米。
       国家85高程基准其实也是黄海高程基准，只不过老的叫“1956年黄海高程系统”，新的叫“1985国家高程基准”，新的比旧的低0.029m
       我国于1956年规定以黄海(青岛)的多年平均海平面作为统一基面，为中国第一个国家高程系统，从而结束了过去高程系统繁杂的局面。但由于计算这个基面所依据的青岛验潮站的资料系列（1950年～1956年）较短等原因，中国测绘主管部门决定重新计算黄海平均海面，以青岛验潮站1952年～1979年的潮汐观测资料为计算依据，并用精密水准测量接测位于青岛的中华人民共和国水准原点，得出1985年国家高程基准高程和1956年黄海高程的关系为： 1985年国家高程基准高程=1956年黄海高程-0.029m。1985年国家高程基准已于1987年5月开始启用，1956年黄海高程系同时废止。
       各高程系统之间的关系：
       56黄海高程基准：+0.000
       85高程基准（最新的黄海高程）：56高程基准-0.029
       吴淞高程系统：56高程基准+1.688
       珠江高程系统：56高程基准-0.586
       我国目前通用的高程基准是：85高程基准 
       二、关于GPS精度的一些问题
       实际应用中，GPS接收机统一使用WGS-84。而WGS-84和我国使用的坐标系高程参数不同，会出现沿海得到海拔为负的状况。此情况正常， 不正常的情况应是平面位置的偏移，注意是偏移不是漂移，漂移是随机的，不可避免的。（就好比白噪声）而偏移是人为的。在2000年前，由于选择可用性（Selective Availability，简称SA）的存在，GPS民用几乎是无法实施的。但是2000年5月1日，美国政府停止了SA技术。
       http://en.wikipedia.org/wiki/Error_analysis_for_the_Global_Positioning_System#Selective_availability
       现在呢？这不得不提到一个蛋疼的词GCJ-02。GCJ-02是坐标系的名称，官方称呼叫做“国家保密插件”。它是一个对经纬度坐标进行加密的算法。算法有两个特点：不可逆+非线性。这个加密算法不可求反函数，不可回归。实际过程中体现出就是坐标无法对应到地图上，非加密图+加密位置数据，能对应到原点就有问题了。当然一般的应用也勉强可以，要精度，不可能的了……
       由中国国家测绘局制订的地理信息系统的坐标系统。它是一种对经纬度数据的加密算法，即加入随机的偏差。国内出版的各种地图系统（包括电子形式），必须采用GCJ-02对地理位置进行加密，俗称加偏，这样得到的坐标与实际的坐标(WGS-84)是有一个偏移量的。并通过算法保证最小偏移量>500米。
       明白了吗？所有出版地图，包括了书店里买到的地图册，电子发行的地图文件都是偏移地图，这样用偏移地图+偏移数据，负负得正就对回去了，bingo！（其实国内出版的地图准确叫“示意图”根本不算地图）由于工作需要用到地图的，或者需要用地图进行编制的，拿上单位证件和身份证到测绘局买真实地图去。
       三：解决。怎么办
       已经有人模拟出了地球坐标系 (WGS-84) 到火星坐标系 (GCJ-02) 的转换算法，google "wgtochina_lb" 即可，而对于逆向，只能在小范围内（Google卫星图的“图块”记得吗？）进行纠偏，因为加密是非线性的嘛，代码在本文中找啊。