Gis常识-- 坐标系统(简要)

地球空间参考系统确定地理目标平面位置和高程的平面坐标系和高程系的统称。

地球椭球体：对地球表面形成的球体的数学抽象。

• 1、大地坐标系（地理坐标系）

以参考椭球中心为原点，起始子午面和赤道面为基准面的地球坐标系。使用大地的经度纬度和高度来描述位置。大地经度L 大地纬度B 大地高程H

• 我国的大地坐标系：

1945北京坐标系 1980西安坐标系 中国2008年七月1日启用

• 2000国家大地坐标系：

属于地心坐标系，原点位于整个地球质量的中心，
长半轴：a=6378137m
扁率：f = 1/298.257222101
地心引力常数：GM=3.986004418 * 10^14 m3s-2

• WGS84 坐标系：国际代码EPSG:4326

美国国防部研制的坐标系统，GPS定位结果都属于WGS84地心坐标系。
原点在地球的质心，属于地心坐标系统。
Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向。
X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道交点。
Y轴与Z轴和Z轴构成右手坐标系。

地球椭球面是曲面，我们平时看到的都是平面的，是要使用数学法则把大地坐标系转换到某投影平面上的平面直角坐标系。将立体的地球 通过投影方式 投影到平面我们会得到各种投影坐标来

• 2、地图投影坐标系统

• 地图投影

why需要地图投影：

• 地理坐标为球面坐标，不方便进行距离、方位、面积等参数的量算。
• 地图为平面，符合视觉心理，并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析。
• 地球椭球体为不可展曲面

地图投影的实质：建立地球椭球面上的点的地理坐标(i，j)与平面上对应点的平面坐标（x,y）之间的函数关系。

坐标转换

• 投影的分类：

• 几何投影
• 非几何投影

投影分类

• 典型的投影方式举例：

高斯-克吕格投影：横轴等角切圆柱投影

高斯-克吕格投影

墨卡托投影：
正轴等角投影。属于圆柱投影的一种，由荷兰地图学家墨卡托（G. Mercator）于1569年创拟.

设想一个与地轴方向一致的圆柱切于或割于地球，按等角条件将经纬网投影到圆柱面上，将圆柱面展为平面后，得平面经纬线网。投影后经线是一组竖直的等距离平行直线，纬线是垂直于经线的一组平行直线。各相邻纬线间隔由赤道向两极增大。一点上任何方向的长度比均相等，即没有角度变形，而面积变形显著，随远离标准纬线而增大。该投影具有等角航线被表示成直线的特性，故广泛用于编制航海图和航空图等。

墨卡托投影在切圆柱投影与割圆柱投影中，最早也是最常用的是切圆柱投影。
参考这个小游戏：https://gitee.com/hujiulong/what-is-the-mercator-projection可以实际体验投影过程。

墨卡托投影

了解了投影方式和地理坐标系（大地坐标系）之后，我们就可以来看看平面坐标系了，也就是投影坐标系，他其实是由这两个共同决定的。这个是关键点：

                       投影坐标系 = F（地理坐标系，投影方法）

• 平面坐标：

也叫做投影坐标系，地图投影是将地图从球面（大地基准面）转换到平面的数学变换。由此确定的坐标系一般称为投影坐标系。因此，投影坐标系需要两组参数确定，一组为大地坐标系，另一组为投影参数。

• EPSG：3857:
  伪墨卡托投影，也被称为球体墨卡托，WebMercator。它是基于墨卡托投影的，把 WGS84坐标系投影到正方形。我们前面已经知道 WGS84是基于椭球体的，但是伪墨卡托投影把坐标投影到球体上，这导致两极的失真变大，但是却更容易计算。这也许是为什么被称为”伪“墨卡托吧。另外，伪墨卡托投影还切掉了南北85.051129°纬度以上的地区，以保证整个投影是正方形的。因为墨卡托投影等正形性的特点，在不同层级的图层上物体的形状保持不变，一个正方形可以不断被划分为更多更小的正方形以显示更清晰的细节。很明显，伪墨卡托坐标系是非常显示数据，但是不适合存储数据的，通常我们使用WGS84存储数据，使用伪墨卡托显示数据。

Web Mercator 最早是由Google 提出的，当前已经成为 Web Map 的事实标准。但是也许是由于上面”伪“的原因，最初 Web Mercator 被拒绝分配EPSG代码。于是大家普遍使用 EPSG:900913（Google的数字变形）的非官方代码来代表它。直到2008年，才被分配了EPSG:3785的代码，但在同一年没多久，又被弃用，重新分配了 EPSG:3857 的正式代码，使用至今。Mapbox也采用这种。

• 3、空间坐标转换

大地坐标系的转换：
参数法： 七参数 五参数 三参数方法。。

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