一、萬能地圖下載器中的常用座標系

水經注萬能地圖下載器中的常用的座標系主要包括WGS84經緯度投影、WGS84 Web 墨卡託投影、WGS84 UTM 投影、北京54高斯投影、西安80高斯投影、CGCS2000高斯投影、GCJ02經緯度投影、GCJ02 Web 墨卡託投影、BD09 經緯度投影和BD09 Web 墨卡託投影等。

其中，WGS84、WGS84 Web 墨卡託、GCJ02和BD09是近年來GIS系統（尤其是WebGIS）中的常用座標系，而西安80、北京54和CGCS2000座標是測繪中常用的座標系。

本軟體除了支援常用的座標系外，還支援其它各種地理座標系和投影座標系，當在座標投影轉換時，選擇“更多”可以選擇其它座標系。

對於不同的功能，本軟體所支援的常用座標系略有不同，本文將會對向量匯入匯出、影像匯出大圖、影像匯出瓦片和高程匯出所支援的座標系分別作出說明。

二、向量匯入匯出座標系

向量匯入主要包括匯入下載範圍和匯入向量資料疊加，這兩中匯入方式均支援WGS84經緯度投影、WGS84 Web 墨卡託投影、WGS84 UTM 投影、北京54高斯投影、西安80高斯投影、CGCS2000高斯投影、GCJ02經緯度投影、GCJ02 Web 墨卡託投影、BD09 經緯度投影和BD09 Web 墨卡託投影等。

下圖為匯入沿線路徑時，可選擇的座標投影。

下圖為匯入向量資料時，可選擇的座標投影。

與匯入資料相同，在將向量資料匯出時也可以進行WGS84經緯度投影、WGS84 Web 墨卡託投影、WGS84 UTM 投影、北京54高斯投影、西安80高斯投影、CGCS2000高斯投影、GCJ02經緯度投影、GCJ02 Web 墨卡託投影、BD09 經緯度投影和BD09 Web 墨卡託投影等投影轉換。

三、影像匯出大圖座標系

在下載衛星影像並匯出大圖時，可支援匯出WGS84經緯度投影、WGS84 Web 墨卡託投影、北京54高斯投影、西安80高斯投影、CGCS2000高斯投影、GCJ02 Web 墨卡託投影和BD09 Web 墨卡託投影等，不支援匯出GCJ02經緯度投影和BD09經緯度投影。

四、影像匯出瓦片座標系

在下載衛星影像匯出瓦片時，只可以選擇匯出WGS84經緯度投影、WGS84 Web 墨卡託投影、GCJ02 Web 墨卡託投影和BD09墨卡託投影。

五、高程匯出座標系

在匯出高程時，可支援匯出WGS84經緯度投影、WGS84 Web 墨卡託投影、北京54高斯投影、西安80高斯投影、CGCS2000高斯投影、GCJ02 Web 墨卡託投影和BD09 Web 墨卡託投影等，不支援匯出GCJ02經緯度投影和BD09經緯度投影。

六、常用座標系詳解

（一）WGS84座標系

WGS-84座標系（World Geodetic System一1984 Coordinate System）

一種國際上採用的地心座標系。座標原點為地球質心，其地心空間直角座標系的Z軸指向BIH （國際時間服務機構）1984.O定義的協議地球極（CTP)方向，X軸指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸垂直構成右手座標系，稱為1984年世界大地座標系統。

（二）WGS84 Web墨卡託

Web墨卡託是2005年穀歌在谷歌地圖中首次使用的，當時或更早的Web墨卡託使用者還是稱其為世界墨卡託 World Mercator - Spherical Mercator (unofficial deprecated ESRI)，代號 WKID 54004 （在 EPSG:54004 或 ESRI:54004 中，非官方）。

在2006年，OSGeo在提出的 Tile Map Service (TMS) 標準中使用代號 OSGEO:41001，WGS84 / Simple Mercator - Spherical Mercator (unofficial deprecated OSGEO / Tile Map Service)。

2007年8月6日 Christopher Schmidt （OpenLayers的重要貢獻者之一）在通過一次GIS討論中為了在OpenLayers中使用谷歌投影，提出給谷歌投影（Web墨卡託）使用一個統一的代號（已有如54004、41001之類的代號）900913（也形似 Google），並與同年9月11日在OpenLayers的OpenLayers/Layer/SphericalMercator.js中正式使用代號 900913。

在2008年5月EPSG在6.15版本中正式（可能是谷歌地圖取得了巨大成功）給谷歌地圖投影賦予 CRS 代號 EPSG:3785（Popular Visualisation CRS / Mercator），這也是Web墨卡託正式被EPSG組織承認（由於Web墨卡託不是標準的地圖投影，之前一直沒有被EPSG沒有收錄）。

很快EPSG於2009年2月9號使用新代號 EPSG:3857 代替之前的 EPSG:3785，給谷歌地圖投影方法命名為“公共視覺化偽墨卡託投影”（PVPM），投影運算方法代號 1024。

至今，EPSG:3857（WGS 84 / Pseudo-Mercator） 代號是web墨卡託的正式代號。

在GIS界，離不開 ESRI，Web墨卡託的代號在 ESRI 中也有幾個。最早在 ESRI 的軟體中給Web墨卡託投影的稱號為 102113（WGS 1984 Web Mercator），與 EPSG:3785 對應；後來使用 102100（WGS 1984 Web Mercator Auxiliary Sphere），與 EPSG:3857 對應。

在 ArcGIS 10.0 版本中，ESRI 正式使用 EPSG:3857 替換之前的 EPSG:102100。

總之，Web墨卡託現在的正式官方代號 EPSG:3857，同時 900913、3587、54004、41001、102113、102100 和 3785 等也是指Web墨卡託，雖然他們的具體定義會有一些差別，但他們在數學上是相等的。

Web墨卡託取得了巨大成功，如今主流的Web地圖幾乎都是使用的Web墨卡託，如國外的 Google Maps，OpenStreetMap，Bing Map，ArcGIS 和 Heremaps 等，國內的百度地圖、高德地圖、騰訊地圖和天地圖等也是基於Web墨卡託（由於國內政策的原因，國內地圖會有加密要求，一般有兩種情況，一種是在 Web墨卡託的基礎上經過國家標準加密的國標02座標系，熟稱“火星座標系”；另一種是在國標的02座標系下進一步進行加密，如百度地圖的BD09座標系）。

（三）WGS84 UTM

UTM投影全稱為“通用橫軸墨卡託投影”，英文名稱為Universal Transverse Mercator，該座標系是由美國軍方在1947提出的。雖然我們仍然將其看作與“高斯－克呂格”相似的座標系統，但實際上UTM採用了網格的分帶（或分塊）。除在美國本土採用Clarke 1866橢球體以外，UTM在世界其他地方都採用WGS84。

UTM是由美國製定，因此起始分帶並不在本初子午線，而是在180度，因而所有美國本土都處於0－30帶內。UTM投影採用6度分帶，從東經180度（或西經180度）開始，自西向東算起，因此1帶的中央經線為-177（-180 -(-6)），而0度經線為30帶和31帶的分界，這兩帶的分界分別是-3和3度。緯度採用8度分帶，從80S到84N共20個緯度帶（X帶多4度），分別用C到X的字母來表示。為了避免和數字混淆，I和O沒有采用。UTM的“false easting”值為500公里，而南半球UTM帶的“false northing”為10000公里。

UTM是一種等角橫軸割圓柱投影，圓柱割地球於南緯80度、北緯84度兩條等高圈，被許多國家用作地形圖的數學基礎，如中國採用的高斯-克呂格投影就是UTM投影的一種變形，很多遙感資料，如Landsat和Aster資料都應用UTM投影釋出的。

UTM投影將北緯84度和南緯80度之間的地球表面積按經度6度劃分為南北縱帶(投影帶)。從180度經線開始向東將這些投影帶編號，從1編至60(北京處於第50帶)。每個帶再劃分為緯差8度的四邊形。兩條標準緯線距中央經線為180KM左右,中央經線比例係數為0.9996，UTM北半球投影北偽偏移為零，南半球則為10000公里。

（四）GCJ02經緯度投影

GCJ-02是由中國國家測繪局（G表示Guojia國家，C表示Cehui測繪，J表示Ju局）制訂的地理資訊系統的座標系統。

它其實就是對真實座標系統進行人為的加偏處理，按照特殊的演算法，將真實的座標加密成虛假的座標，而這個加偏並不是線性的加偏，所以各地的偏移情況都會有所不同。而加密後的座標也常被大家稱為“火星座標系統”。

該座標系的座標值為經緯度格式，單位為度。

這裡的GCJ02經緯度投影，也就是在WGS84經緯度的基礎之上，進行GCJ-02加偏。

（五）GCJ02 Web 墨卡託投影

GCJ-02是由中國國家測繪局（G表示Guojia國家，C表示Cehui測繪，J表示Ju局）制訂的地理資訊系統的座標系統。

它其實就是對真實座標系統進行人為的加偏處理，按照特殊的演算法，將真實的座標加密成虛假的座標，而這個加偏並不是線性的加偏，所以各地的偏移情況都會有所不同。而加密後的座標也常被大家稱為“火星座標系統”。

該座標系的座標值為Web墨卡託格式，單位為米。

這裡的GCJ02 Web 墨卡託，也就是在標準Web默卡託的基礎之上，進行GCJ-02加偏。

（六）BD09 經緯度投影

BD09經緯度投影屬於百度座標系，它是在標準經緯度的基礎上進行GCJ-02加偏之後，再加上百度自身的加偏演算法，也就是在標準經緯度的基礎之上進行了兩次加偏。

該座標系的座標值為經緯度格式，單位為度。

（七）BD09 Web 墨卡託影

BD09 Web 墨卡託屬於百度座標系，它是在標準Web墨卡託的基礎上進行GCJ-02加偏之後，再加上百度自身的加偏演算法，也就是在Web墨卡託的基礎之上進行了兩次加偏。

該座標系的座標值為Web墨卡託格式，單位為米。

（八）北京54座標系

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座標系。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引數，並與前蘇聯1942年座標系進行聯測，通過計算建立了我國大地座標系，定名為1954年北京座標系。因此，1954年北京座標系可以認為是前蘇聯1942年座標系的延伸。T.A的原點不在北京而是在前蘇聯的普爾科沃。

自北京54座標系統建立以來，在該座標系內進行了許多地區的區域性平差，其成果得到了廣泛的應用。但是隨著測繪新理論·新技術的不斷髮展，人們發現該座標系存在很多缺點，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座標系，即後來的1980西安座標系。

（九）西安80座標系

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，建立我國新的座標系。為此有了1980年國家大地座標系。1980年國家大地座標系採用地球橢球基本引數為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資料，即IAG 75地球橢球體。該座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。

中華人民共和國大地原點，由主體建築·中心標誌·儀器臺·投影臺4部分組成。

主體為7層塔樓式圓頂建築，高25.8米，半球形玻璃鋼屋頂，可自動開啟，以便天文觀測。中心標誌是原點的核心部分，用瑪瑙做成，半球頂部刻有"十"字線。T.A被鑲嵌在穩定埋入地下的花崗岩標石外露部分的中央，永久穩固保留，"十"字中心就是測量起算中心，座標為東經108度55分，北緯34度32分，海拔417.20米。儀器臺建在中心標誌上方，為空心圓柱形，高21.8米，頂部供安置測量儀器用。

（十）CGCS2000座標系

2000中國大地座標系(China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000)，又稱之為2000國家大地座標系，是中國新一代大地座標系，21世紀初已在中國正式實施。

20世紀50年代，為滿足測繪工作的迫切需要，中國採用了1954年北京座標系。1954年之後，隨著天文大地網布設任務的完成，通過天文大地網整體平差，於20世紀80年代初中國又建立了1980西安座標系。1954北京座標系和1980西安座標系在中國的經濟建設和國防建設中發揮了巨大作用。

隨著情況的變化和時間的推移，上述兩個以經典測量技術為基礎的區域性大地座標系，已經不能適應科學技術特別是空間技術發展，不能適應中國經濟建設和國防建設需要。中國大地座標系的更新換代，是經濟建設、國防建設、社會發展和科技發展的客觀需要。

以地球質量中心為原點的地心大地座標系，是21世紀空間時代全球通用的基本大地座標系。以空間技術為基礎的地心大地座標系，是中國新一代大地座標系的適宜選擇。地心大地座標系可以滿足大地測量、地球物理、天文、導航和航天應用以及經濟、社會發展的廣泛需求。歷經多年，中國測繪、地震部門和科學院有關單位為建立中國新一代大地座標系作了大量基礎性工作，20世紀末先後建成全國 GPS一、二級網，國家GPS A、B級網，中國地殼運動觀測網路和許多地殼形變網，為地心大地座標系的實現奠定了較好的基礎。中國大地座標系更新換代的條件也已具備。

2000中國大地座標系符合 ITRS(國際地球參考系統)的如下定義：

1)原點在包括海洋和大氣的整個地球的質量中心；

2)長度單位為米(sI)。這一尺度同地心區域性框架的TCG(地心座標時)時間座標一致；

3)定向在1984．0時與 BIH(國際時間局)的定向一致；

4)定向隨時間的演變由整個地球的水平構造運動無淨旋轉條件保證。

以上定義對應一個直角座標系，它的原點和軸定義如下：

1)原點 ：地球的質量中心；

2)Z軸：指向IERS參考極方向；

3) X軸：IERS參考子午面與通過原點且同z 軸正交的赤道面的交線；

4)Y軸：完成右手地心地固直角座標系。

CGCS2000的參考橢球為一等位旋轉橢球。等位橢球(或水準橢球)定義為其橢球面是一等位面的橢球。CGCS2000的參考橢球的幾何中心與座標系的原點重合，旋轉軸與座標系的Z軸一致。參考橢球既是幾何應用的參考面，又是地球表面上及空間正常重力場的參考面。

等位旋轉橢球由4個獨立常數定義----CGCS2000參考橢球的定義常數是：

長半軸a=6378137.0m；

扁率f=1/298.257222101；

地球的地心引力常數 (包含大氣層)GM = 3986004.418×E8m3s-2；

地球角速度w=7292115.0×E-11 rad S-1。

（十一）1985國家高程基準

我國於1956年規定以黃海(青島)的多年平均海平面作為統一基面，叫"1956年黃海高程系統"，為中國第一個國家高程系統，從而結束了過去高程系統繁雜的局面。但由於計算這個基面所依據的青島驗潮站的資料系列（1950年～1956年）較短等原因，中國測繪主管部門決定重新計算黃海平均海面，以青島驗潮站1952年～1979年的潮汐觀測資料為計算依據，叫"1985國家高程基準"。

我國的水準原點位於青島觀象山。T.A由1個原點5個附點構成水準原點網。在"1985國家高程基準"中水準原點的高程為72.2604米。這是根據青島驗潮站1985年以前的潮汐資料推求的平均海面為零點的起算高程，是國家高程控制的起算點。

由於國家水準原點實際高程並非為海拔0米，經國家測繪局批准，由專家精確移植水準原點資訊資料，在青島銀海大世界內建起了"中華人民共和國水準零點"。

水準零點標誌雕塑，高6米，重10餘噸，底座像一個鉛錘，寓意老一輩測量人工作的辛苦，頂部地球儀上有6個小圓球，寓意世界上6個著名的海拔原點。在零點雕塑的下面是一個觀測井，觀測井的底部設有一個價值不菲的巨大的紅色瑪瑙球，這個球體的頂平面就是我們國家海拔0米的地方。