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摘要：GIS中的坐标系定义是GIS系统的基础，正确定义GIS系统的坐标系非常重要。在MapInfo地图投影中缺少针对中国很多地区大比例尺和中比例尺的投影方式，通过对MapInfo中Mapinfow.prj文件的研究，以吐鲁番地区为例，添加了高斯-克吕格（Gauss-Krüger）投影，能解决一些大比例尺对变形小的要求。
关键字：地图投影坐标系MapInfo
Abstract: the coordinate system is defined GIS based GIS system, the correct definition of GIS system coordinate system is very important. In the map projection MapInfo lack of many areas in China large scale and medium scale of projection mode, through to the MapInfo Mapinfow. PRJ file research to the turpan, for example, add the gaussian-g LvGe (Gauss-Kruger) projection, can solve some large scale of deformation small request.
Key words: MapInfo map projection coordinate system
中图分类号：G255.4文献标识码：A 文章编号：
一、前言
地球高低不平、极其复杂的自然表面。为研究和工作方便，常将地球近似为为一个旋转椭球体，称为地球椭球体。地球椭球体的表面是一个不可展的曲面，地图以平面方式表示地球表面(全部或一部分)。将地球椭球体上的点的坐标投影到平面坐标的方法称为地图投影。地图投影的种类繁多，不同的投影方式具有不同的形态和变形特征。根据不同的使用目的，可以采用不同的投影方式，一种投影对一种目的是有用的，而对另一种目的则可能不适合。
地图投影的选取决定于地图的应用及其比例尺大小，在桌面数字环境下，用户可对每一个新创建文件进行投影设置和选择。MapInfo以两级目录菜单的形式提供了300多个预定义坐标系，当用户要使用其他坐标系或创建新的坐标系时，还可以通过修改投影参数文件（Mapinfow.prj）来实现。这个数据文件以分行形式记录每一个预定义坐标系的参数表，如坐标系名称、投影代码、基准面代码、坐标单位、原点经度、原点纬度、标准纬线1、标准纬线2、方位角、比例系数等。MapInfo系统定义了50个基准面代码，它们包括了全世界和一些国家采用的基准面。如果用户要采用其他的基准面，并且知道该基准面的数学参数，则可以使用代码在该投影参数文件中定义这个基准面。
虽然现有GIS平台中都预定义有上百个基准面供用户选用，但均没有我们国家的基准面定义。假如精度要求不高，可利用前苏联的Pulkovo 1942基准面(Mapinfo中代号为1001)代替北京54坐标系；假如精度要求较高，如土地利用、海域使用、城市基建等GIS系统，则需要自定义基准面。
二、MAPINFOW.PRJ文件的参数分析
MAPINFOW.PRJ在MapInfo软件的安装目录下，可以用记事本打开文件，它的格式如下：
"--- Longitude / Latitude ---", 0, 0, 0, 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.
"Longitude / Latitude", 1, 0
"Longitude / Latitude (Adindan)p4201", 1, 1
"Longitude / Latitude (Afgooye)p4205", 1, 2
"Longitude / Latitude (AGD 66)p4202", 1, 12
"Longitude / Latitude (AGD 84)p4203", 1, 13
"Longitude / Latitude (Ain el Abd 1970)p4204", 1, 3
"Longitude / Latitude (Anna 1 Astro 1965)", 1, 4
"Longitude / Latitude (Arc 1950)p4209", 1, 5
第一行是投影方式的一级菜单，后面是二级菜单。每行的第一部分是位于引号内的坐标系名称。每一行的第二部分是指定投影的代号。行中其余部分是有关该特定坐标系的参数值。下面一以中国区域等积投影为例进行分析，详细分析各参数的含义。Regional Equal-Area Projections 在MAPINFOW.PRJ文件中的代码如下：
"Equal-Area Projection (China)", 9, 0, 0, 110, 10, 25, 40, 0, 0
表 1 参数说明表
投影 基准面 单位 原点 标准纬线 东伪偏移 北伪偏移
正轴等面积割圆锥 GRS 80基准面 英里 110°E, 10°N 25°N, 40°N 0 0
第一个参数 3 代表投影方式是Albers Equal Area Conic（正轴等面积割圆锥投影，也叫亚尔勃斯投影）；第二个参数 0 代表GRS 80基准面；第三个参数 0 代表单位是英里；第四和第五个是代表原点坐标是 110°E, 10°N；第六和第七个代表两条标准纬线分别为25°N、40°N；最后两个参数是东伪偏移和北伪偏移。Equal-Area Projection (China)的列表（表1）。由于参数的数目繁多，每种参数在《MapInfo参考手册》中都有详细的表格。
高斯-克吕格（Gauss-Krüger）投影在MAPINFOW.PRJ文件需要定义的坐标系参数序列如下： 投影代号(Type)，基准面(Datum)，单位(Unit)， 中央经度(OriginLongitude)，原点纬度(OriginLatitude)， 比例系数(ScaleFactor)， 东伪偏移(FalseEasting)，北纬偏移(FalseNorthing)
三、对MAPINFOW.PRJ文件添加坐标系
3.1我国大地坐标系的参考椭球体与基准面
基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。
我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的1975地球椭球体建立了我国新的大地坐标系¬―西安80坐标系，目前大地测量基本上仍以北京54坐标系作为参照，北京54与西安80坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。 WGS1984基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。
上述3个椭球体在MAPINFOW.PRJ文件中参数如下（表 2）：
表 2MAPINFOW.PRJ文件中参数表
椭球体 代号 年代 长半轴 短半轴 1/扁率
Krassovsky椭球 3 1940 6378245 6356863 298.3
IAG 75椭球 31 1975 6378140 6356755 298.25722101
WGS 84 椭球 28 1984 6378137.000 6356752.314 298.257223563
椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面。
虽然现有GIS平台中都预定义有上百个基准面供用户选用，但均没有我们国家的基准面定义。假如精度要求不高，可利用前苏联的Pulkovo 1942基准面(Mapinfo中代号为1001)代替北京54坐标系；假如精度要求较高，如土地利用、城市基建等GIS系统，则需要自定义基准面。
从Mapinfo中国的URL(http://www.省略)可下载到包含北京54、西安80坐标系，其中定义：
北京54基准面参数为：(3,24,-123,-94,-0.02,0.25,0.13,1.1,0)
西安80基准面参数为：(31,24,-123,-94,-0.02,0.25,0.13,1.1,0)
这样就可以自定义一个基准面参数为“9999”的基准面。当测数据为WGS84坐标数据时，由于北京54和西安80坐标系中有8个参数相同，不同的是参考椭球体参数，由此类推WGS84的基准面参数定义为：
(28,24,-123,-94,-0.02,0.25,0.13,1.1,0)
这样就可以以我国常用的基准面建立坐标系，也可以选择不同的投影方式，以满足系统对精度的要求。
3.2高斯-克吕格（Gauss-Krüger）投影
我国的基本比例尺地形图(1:5千，1:1万，1:2.5万，1:5万，1:10万，1:25万，1:50万，1:100万)中，大于等于50万的均采用高斯-克吕格投影(Gauss-Kruger)，又叫横轴墨卡托投影(Transverse Mercator)；小于50万的地形图采用正轴等角割园锥投影，又叫兰勃特投影(Lambert Conformal Conic)，我国的GIS系统中应该采用与我国基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统。
高斯-克吕格（Gauss-Krüger）投影又叫横轴墨卡托(Transverse Mercator)投影，依椭圆柱作为投影面，并与椭球体相切于一条经线上，该经线即为投影带的中央经线，按等角条件将中央经线东西一定范围内的区域投影到椭圆柱表面上，再展成平面，便构成了横轴等角切椭圆柱投影。
在GIS系统中均采用6°或3°分带的高斯-克吕格投影，因为一般坐标采用的是6°或3°分带的高斯-克吕格投影坐标。高斯-克吕格投影以6°或3°分带，每一个分带构成一个独立的平面直角坐标网，投影带中央经线投影后的直线为X轴(纵轴，纬度方向)，赤道投影后为Y轴(横轴，经度方向)，为了防止经度方向的坐标出现负值，规定每带的中央经线西移500公里，即东伪偏移值为500公里，由于高斯-克吕格投影每一个投影带的坐标都是对本带坐标原点的相对值，所以各带的坐标完全相同，因此规定在横轴坐标前加上带号，如(4231898,21655933)其中21即为带号，同样所定义的东伪偏移值也需要加上带号，如21带的东伪偏移值为21500000米。假如你的工作区位于21带，即经度在120°至126°范围，该带的中央经度为123°。
3.3沈阳地区的分析
沈阳地区位于中国东北部的辽宁境内，经度差为1.4°，经度位于122°26′E 和123°49′E之间。可以采用3°分带的高斯-克吕格投影，其中央经线为123°。
3.4 创建新的坐标系
前面以对各参数做了分析，针对吐鲁番地区建立坐标系，要对MAPINFOW.PRJ文件增加坐标系如下：
自定义基准面9999为：
北京54基准面参数为：(3,24,-123,-94,-0.02,0.25,0.13,1.1,0)
西安80基准面参数为：(31,24,-123,-94,-0.02,0.25,0.13,1.1,0)
WGS84基准面参数为：(28,24,-123,-94,-0.02,0.25,0.13,1.1,0)
需要向MAPINFOW.PRJ文件增加一个列，要有相应要素的新条目。该过程描述如下：
1 在一个文本编辑器或字处理器中打开MAPINFOW.PRJ文件。
2输入代表新坐标系的下列参数：
"--- 沈阳坐标系统---"
"Gauss-Kruger 30 (西安19803°分带)", 8, 9999, 31, 24, -123, -94, -0.02, 0.25, 0.13, 1.1, 0, 7, 123, 0, 1, 30500000, 0
"Gauss-Kruger 30 (北京19543°分带)", 8, 9999, 3, 24, -123, -94, -0.02, 0.25, 0.13, 1.1, 0, 7,123, 0, 1, 30500000, 0
"Gauss-Kruger 30 (WGS19843°分带)", 8, 9999, 28, 24, -123, -94, -0.02, 0.25, 0.13, 1.1, 0, 7, 123, 0, 1, 30500000, 0
3 如果有必要把该条目移到相似坐标系之间的合适位置。
4 保存编辑过的MAPINFOW.PRJ文件。
这样就可以使用自定义的坐标系了，就像MapInfo中提供的坐标系一样。
四、结束语
地图投影在GIS领域中占有重要的地位，通过沈阳地区高斯-克吕格（Gauss-Krüger）投影坐标系的定义，提高系统的投影精度，简化了作业步骤，提高了工作效率，在生产中很有实际意义。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。