坐标系统与地图投影--基础知识
★地理坐标与地图投影要点
★地理坐标与地图投影要点地理坐标与地图投影第⼀节地球体⼀、地球体的基本特征地球是⼀个极半径略短、⾚道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体体。
地球重⼒场的原理说明，地球空间任⼀质点，都受到地球引⼒和由于⾃转产⽣离⼼⼒的影响，这两种⼒的作⽤形成合⼒，称为地球重⼒。
铅垂线的⽅向就是重⼒⽅向，但是由于地球的质量不均衡，铅垂线的⽅向既不平⾏也不指向地球质⼼。
和重⼒⽅向线相垂直的，形成了⽆数个曲⾯，每个曲⾯上重⼒位相等，我们把重⼒⾯相等的⾯称为重⼒等位⾯，即⽔准⾯。
⼆、我国主要采⽤的地理坐标1.1954年北京坐标系（Beijing Geodetic Coordinate System，l954）该坐标系是通过与原苏联1942年坐标系联测⽽建⽴的，其原点不在北京，⽽是在苏联普尔科沃。
该坐标系采⽤克拉索夫斯基椭球体（Krasovsky-1940）作为参考椭球体，⾼程系统采⽤正常⾼，以1956年黄海平均海⽔⾯为基准。
2.1980年西安坐标系其⼤地原点设在西安西北的永乐镇，简称西安原点。
椭球体体参数选⽤1975年国际⼤地测量与地球物理联合会第16届⼤会的推荐值。
简称IUGG-75地球椭球体参数或IAG-75地球椭球体。
2000年后的空间数据常采⽤该坐标系。
3.WGS84坐标系（WGS⼀84 Coordinate System）在GPS定位中，定位结果属于WGS-84（世界⼤地坐标系统，G873）坐标系。
该坐标系是使⽤了更⾼精度的VLBL、SLR等成果⽽建⽴的。
坐标系原点位于地球质⼼，Z轴指向BIH1984.0协议地极（CTP）。
⽤于GPS定位系统的空间数据采⽤该坐标系。
第⼆节地图投影⼀、地图投影的基本概念地图投影是实现球⾯向平⾯转换的⽅法。
地图投影的实质，是通过⼀定的数学法则使球⾯坐标与平⾯坐标（或极坐标）建⽴起⼀对⼀的函数关系。
地图投影必然产⽣变形。
长度变形是最主要的变形，它制约着⾓度变形和⾯积变形。
地理坐标系与投影坐标系
地理坐标系与投影坐标系1、地理坐标系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直译为地理坐标系统，是以经纬度为地图的存储单位的。
很明显，Geographic coordinate system是球面坐标系统。
我们要将地球上的数字化信息存放到球面坐标系统上，如何进行艹作呢？地球是一个不规则的椭球，如何将数据信息以科学的方法存放到椭球上？这必然要求我们找到这样的一个椭球体。
这样的椭球体具有特点：可以量化计算的。
具有长半轴，短半轴，偏心率。
以下几行便是Krasovsky_1940椭球及其相应参数。
Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000然而有了这个椭球体以后还不够，还需要一个大地基准面将这个椭球定位。
在坐标系统描述中，可以看到有这么一行：Datum: D_Beijing_1954表示，大地基准面是D_Beijing_1954。
--------------------------------------------------------------------------------有了Spheroid和Datum两个基本条件，地理坐标系统便可以使用。
完整参数：Alias:Abbreviation:Remarks:Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian（起始经度）: Greenwich (0.000000000000000000) Datum（大地基准面）: D_Beijing_1954Spheroid（参考椭球体）: Krasovsky_1940Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000Inverse Flattening: 298.3000000000000100002、接下来便是Projection coordinate system（投影坐标系统），首先看看投影坐标系统中的一些参数。
测绘技术中的地图投影和坐标系统介绍
测绘技术中的地图投影和坐标系统介绍地图投影和坐标系统是测绘技术中非常重要的内容。
在测绘工作中，我们经常需要将地球上的三维地理空间信息转化为二维的平面地图，这就需要借助地图投影来实现。
同时，为了方便对地球上的各个位置进行准确测量和定位，需要使用坐标系统来进行坐标的表示和计算。
下面，本文将对地图投影和坐标系统进行详细介绍。
1. 地图投影地图投影是将地球上的球面地理信息映射到平面地图上的一种方法。
由于地球是一个球体，而纸张是一个平面，所以无法直接将球面地理信息直接展示在平面地图上。
地图投影的目的就是将地球上的三维地理信息投影到二维的平面地图上，以方便理解和使用。
地图投影有很多种类，常见的有等面积投影、等角投影、等距投影等。
不同的地图投影有各自的优势和适用范围。
等面积投影保持地图上各个区域的面积比例，适用于需要准确表示各个区域大小的地图。
等角投影保持地图上各个区域的角度关系，适用于需要准确表示方向和形状的地图。
等距投影保持地图上各个区域的距离比例，适用于需要准确表示距离和比例的地图。
2. 坐标系统坐标系统是用来表示地球上各个位置坐标的一种体系。
地球是一个球体，所以需要使用三维坐标来表示地球上的点。
常用的地球坐标系统有大地坐标系统和空间直角坐标系统。
大地坐标系统是由经度和纬度组成的坐标系统。
经度表示一个点相对于本初子午线的东西方向的角度，纬度表示一个点相对于赤道的南北方向的角度。
大地坐标系统适用于较小范围内的点的表示和定位。
空间直角坐标系统是由X、Y、Z三个坐标轴组成的坐标系统。
X轴指向地球上的某个固定点，通常是本初子午线上的点；Y轴指向地球上的东方；Z轴垂直于地球的表面向上延伸。
空间直角坐标系统适用于需要较高精度的大范围点的表示和测量。
除了大地坐标和空间直角坐标，还有一些其他的坐标系统，如UTM坐标系统和高程坐标系统等。
它们针对不同的测绘工作和应用领域，提供了不同的坐标表示方式和计算方法。
3. 地图投影与坐标系统的关系地图投影和坐标系统是密不可分的。
坐标系统与地图投影
地图比例尺
主比例尺（或名义比例尺）：首先将地球缩小为所 选比例尺的地球仪地图，这个地球仪的比例尺就是主 比例尺； 真实比例尺：平面地图上的实际比例尺，当然各处 是不相同的。
地图投影
在地图学中，地图投影就是指建 立地球表面上的点与投影平面上 点之间的一一对应关系。
由于地球椭球体表面是曲面，而地图通常是要绘制在平面图纸上， 因此制图时首先要把曲面展为平面，然而球面是个不可展的曲面， 即把它直接展为平面时，不可能不发生破裂或褶皱。若用这种具有 破裂或褶皱的平面绘制地图，显然是不实际的，所以必须采用特殊 的方法将曲面展开，使其成为没有破裂或褶皱的平面。
绝对高程：地面点到大地水准面的高程 相对高程：地面点到任一水准面的高程
我国的大地控制网
我国面积辽阔，在约 960 万平方公里 的土地上进行测图工作，需要分成若干 单元测区，而且测量的精度又要符合统 一要求，为此，在全国范围内建立统一 的大地控制网。控制网分为平面控制网 和高程控制网。 大地坐标：在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的距离作 为起算边，在这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位（经度、 纬度和方位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，根据起算边的边 长和点位，就可以推算出其他各点的坐标。这样推算出的坐标，称为大地 坐标。
投影变换
——参考椭球体相同
这种转换是非常简单的，只需要用原投影 坐标进行投影反算成大地坐标，然后选用 新投影进行投影即可。
投影变换
——参考椭球体不同
下面我们以beijin54wgs84，采用布尔莎七参数法 准换方法为力进行介绍。
布尔莎七参数模型有3个平移参数，3个旋转参数和一个尺 度参数。
投影变换
由于国际上在推求年代、方法及测定的地区不同，故地球椭球体的元素 值有很多种。
地理坐标系统与地图投影的基本知识
地理坐标系统与地图投影的基本知识地理坐标系统（Geographic Coordinate System，简称GCS）是一个基于球体（地球）或椭球体模型的坐标系统，用于描述地球上任意点的位置。
地理坐标系统采用经度和纬度的坐标来确定位置，以度（°）为单位。
经度是从东经0°到西经180°，纬度是从南纬0°到北纬90°。
它们组成了地球的经线和纬线网格，帮助我们定位和导航。
地理坐标系统里最常用的是WGS84坐标系统，也就是全球定位系统（GPS）所采用的坐标系统。
WGS84使用的是地球的平均水准面，被广泛应用于地球科学、地理信息系统和导航系统等领域。
但是需要注意的是，地理坐标系统描述的是在球体或椭球体上的位置，并没有考虑地球表面上的变形。
在制作地图时，我们通常会面临一个问题，即如何把三维的地球表面展开成平面的地图。
这就涉及到地图投影。
地图投影是将球体或椭球体的表面投影到平面上，以便在平面上显示地球的图像。
地图投影有很多种类型，每一种都有其特定的用途和应用。
最常见的地图投影类型之一是等距投影。
等距投影保持了地球上各个点之间的距离比例，即在地图上等距离的两点在地球上也是等距离的。
其中一种常见的等距投影是墨卡托投影，也称为Web墨卡托投影。
墨卡托投影是一种圆柱投影，将地球的经线和纬线投影成直角网格，非常适合用于制作世界地图等大范围的地图。
墨卡托投影最大的特点是保持了地球上各个点之间的角度，但在高纬度地区会出现形变。
除了等距投影外，还有等面积投影、等角投影等不同类型的地图投影。
等面积投影保持了地球上各个区域的面积比例，而等角投影保持了地球上各个点之间的角度比例。
每种投影都有其优点和缺点，根据地图的具体用途和区域选择适合的投影方式很重要。
在实际应用中，我们经常会遇到从一个坐标系统转换到另一个坐标系统的问题。
这需要用到坐标转换方法。
常见的坐标转换方法包括地理转投影，即从地理坐标系统到地图投影的转换，以及地图转地理，即从地图投影到地理坐标系统的转换。
GIS入门基础知识点
GIS⼊门基础知识点 ⾃从国企辞职以后，找了⼀份关于GIS开发的⼯作，好多从事这个都是地理信息科学⽅⾯的专业。
由于⾃⼰才疏学浅，只能从头⼊门学起，先是⼤致了解公司的业务以及产品，学习⼀下相关地理信息的基础知识。
⾸先今天简单的学习了⼀下地理信息基础知识：1、坐标系统：地理坐标系 平⾯坐标系2、地图投影：圆柱投影 圆锥投影 ⽅位投影 ⾼斯-克吕格投影3、地理空间数据：GIS操作的对象为空间数据数据的组织形式有：⽮量结构 栅格结构3.1、栅格结构：将研究区域划分为⼤⼩均匀紧密相邻的⽹格阵列，每个⽹格作为⼀个像素。
它由⾏，列号定义，并包含⼀个代码，表⽰像素的属性类型或者量值⽐如遥感影像就是典型的栅格结构优点：数据结构简单，空间数据的叠加和组合⼗分⽅便，数字模拟⽅便。
缺点：图形数据量⼤，如果⽤⼤像素减少数据时，精度和信息量受损失。
地图输出不够精美，美欧表达拓扑关系。
投影变换花费时间多。
3.2、⽮量数据结构：Vector Data：在直⾓坐标系中，⽤x,y坐标来表⽰地图图形或者地理实体的数据。
⽮量数据⼀般通过记录坐标的形式来尽可能的将地理实体的空间表现出准确⽆误。
点实体：在⼆维空间中，点实体⽤⼀对坐标x,y来确定位置。
⾯实体优点：⾯向⽬标的，不仅能表达属性编码，⽽且容易定义和操作单个空间实体。
完整的描述拓扑关系。
表⽰地理数据的精确度⾼，图形输出精确美观。
严密的数据结构，数据量⼩。
图形数据和属性数据的恢复更新，综合都能实现。
缺点：数据结构复杂，⽮量多边形叠加算法复杂。
4、什么是4D数据？4D:（DRG,DLG,DOM,DEM）通过地理信息系统分析处理得到的DLG,DOM,DEM,DTM等信息产品DOM:数字正射影像图（Digital Orthophoto Map）:利⽤数字⾼程模型对扫描处理的数字化的航空相⽚，遥感影像，经过逐个象元纠正，按图幅范围裁切⽣成的影像数据DOM是需要DEM进⾏⼆次加⼯的，也是4D产品中最为⾼级额产品。
地图投影基础知识知识讲解
一、地图投影的基本问题 二、常见地图投影 三、地图投影的选择与辨认
一、地图投影的基本问题
1 地图投影的概念
地图投影就是在球面与平面之间建立其 经纬度与直角坐标函数关系的数学方法
2 地图投影的变形 3 地图投影的分类 4 地图投影的命名 5 GIS中地图投影的选择与判别
1 地图投影的概念
• 数学上的投影 面1
高斯—克吕格投影 （Gauss-Kruger Projection）
横轴圆柱投影
x y
高斯-克吕格投影原理图
高斯—克吕格投影 （Gauss-Kruger Projection）
高斯投影特征： 中央经线和赤道投影为互相垂直的直线，且为投影 的对称轴 投影后无角度变形，即保角投影 中央经线无长度变形 同一条经线上，纬度越低，变形越大，赤道处最大 同一条纬线上，离中央经线越远，变形越大； 为了保证地图的精度，采用分带投影方法，即将投 影范围的东西界加以限制，使其变形不超过一定的限 度，这样把许多带结合起来，可成为整个区域的投影 在6°带范围内，长度变形线最大不超过0.14%
长度变形、面积变形、角度变形
地图投影变形的图解示例 （摩尔维特投影－等积伪圆柱投影）
长度变形
角度变形
地图投影变形的图解示例
（UTM－横轴等角割圆柱投影）
面积变形和长度变形
投影变形示意图
地图投影——地图投影的变形
地图投影的变形示意
3 地图投影的分类
按承影面的形状分为：方位投影（平面 投影）、圆锥投影Байду номын сангаас园柱投影
空间斜轴墨卡托(SOM)投影
• 该投影是美国针对陆地卫星对地面扫描 图像的需要设计的一种近似等角性质的 投影。
测绘技术中的大地坐标系统与投影坐标系统介绍
测绘技术中的大地坐标系统与投影坐标系统介绍在测绘学中，大地坐标系统和投影坐标系统是两个非常重要的概念。
它们分别用于描述地球表面上点的位置和形状，为测绘工作提供了基本的参考框架。
本文将介绍这两个坐标系统的基本原理、应用范围以及特点。
一、大地坐标系统介绍在测绘学中，大地坐标系统主要用于描述地球上某个点的经度和纬度，以及其高程。
大地坐标系统以地球为基准，将地球表面划分为许多纬度和经度的网络，并以地球自转轴为坐标的原点。
其主要原理是利用地球的赤道和子午线，将地球表面划分为无数个平面，通过角度和距离的测量来确定点的位置。
大地坐标系统的应用非常广泛，涉及到地理信息系统、导航、地震监测等领域。
在地理信息系统中，大地坐标系统被用于描述地图上的点的位置，为地图投影提供基础数据。
在导航系统中，大地坐标系统可以确定车辆、船只等交通工具的精确位置，实现导航功能。
此外，大地坐标系统还可以作为地震监测的参考，通过监测地震震源的位置和震级，提供有关地震分布和强度的信息。
然而，大地坐标系统也存在一些问题。
由于地球的自转速度不均匀且存在岁差预cess，大地坐标系统的参考基准点可能随时间而发生微小的变化，导致测量结果的误差。
此外，大地坐标系统在描述比较小范围的地理现象时，由于地球表面的曲率影响，测量结果也可能存在误差。
二、投影坐标系统介绍投影坐标系统是一种将地球表面上的点投射到平面上的方法。
在测绘学中，投影坐标系统主要用于制作地图，以及计算地球表面上的距离和面积。
投影坐标系统通过选择合适的投影方式和投影平面，将地球表面的三维坐标转换为二维坐标，从而实现对地理现象的描述和测量。
投影坐标系统的选择取决于需要制作的地图的具体用途和区域范围。
常见的投影方法包括等角、等积和等距离投影。
等角投影在保持角度不变的同时，放大了地图上的面积，适用于地图的导航和测量任务。
等积投影在保持地图上的面积不变的同时，可能产生形状的扭曲，适用于制作区域面积较大的地图。
测绘技术中常见的地理坐标系与投影坐标系
测绘技术中常见的地理坐标系与投影坐标系地理坐标系和投影坐标系在测绘技术中起着重要的作用，它们是为了描述地球表面上的点位置而建立的两种坐标系统。
地理坐标系通常用经度和纬度表示，而投影坐标系则将地球表面投影到一个平面上，使用X和Y坐标表示。
本文将详细介绍这两种坐标系的特点和应用。
1. 地理坐标系地理坐标系是一种以地球自转轴和广义纬线为基准，用经纬度来描述地球表面上点的位置的坐标系统。
经度是东西方向上的角度，以经过伦敦的本初子午线为基准，向东为正，向西为负。
纬度是南北方向上的角度，以赤道为基准，向北为正，向南为负。
地理坐标系的优点是直观、简单，适合描述全球范围内的位置信息。
在实际应用中，地理坐标系常用于全球定位系统（GPS）等卫星导航系统、地质勘探、大地测量和地理信息系统（GIS）等领域。
地理坐标系的能力超出了商业领域，也影响到了许多其他行业，例如航空航天、军事和交通规划等。
2. 投影坐标系投影坐标系是为了将地球表面上的点投影到平面上而建立的坐标系统。
由于地球是一个三维的球体，无法完全展开成一个平面。
因此，为了在地图上呈现出地球表面上的点的位置，需要进行一定的变形。
投影坐标系通过一系列数学方法将地球表面投影到平面上，使得点的位置可以用X和Y坐标表示。
不同的投影方法会导致不同形状和大小的变形。
常见的投影类型包括等面积投影、等角投影和等距投影等。
选择适当的投影方法取决于使用地图的目的和地理位置。
例如，在海洋测绘中常使用的墨卡托投影可以保持小范围内的面积比例不变，而麦卡托投影可以保持大范围内的方向和形状比例不变。
投影坐标系的应用广泛，包括地图制图、导航、城市规划、土地利用和资源管理等。
它使得我们能够更准确地测量和描述地球表面上的各种地理现象和人类活动，并在实践中起着重要的作用。
3. 地理坐标系与投影坐标系的联系和转换地理坐标系和投影坐标系是相互关联的，它们之间可以通过不同的转换方法进行互相转换。
当我们在地球上的某一点给定经纬度时，可以通过投影转换方法将其转换为投影坐标系中的X和Y坐标。
地理坐标系统与投影坐标系统讲解
坐标系统又可分为两大类：地理坐标系统、投影坐标系统。
弄清地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及地图投影(Projection)三者的基本概念及它们之间的关系。
一、地球椭球体(Ellipsoid)地球表面是凸凹不平，是一个无法用数学公式表达的曲面，不能作为测量和制图的基准面。
假想一个扁率极小的椭圆，绕短轴旋转所形成的规则椭球体称之为地球椭球体，其表面是一个规则的数学表面，可以用数学公式表达，所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。
地球椭球体有长半径和短半径之分，长半径(a)即赤道半径，短半径(b)即极半径。
f=（a-b）/a为椭球体的扁率，表示椭球体的扁平程度。
由此可见，地球椭球体的形状和大小取决于a、b、f 。
因此，a、b、f被称为地球椭球体的三要素。
常见的地球椭球体如下：二、大地基准面(Datum)不同的坐标系其实就是所采用的椭球体不同，因此椭球参数不同，原点不同，X Y Z轴不同。
把地球椭球体和基准面结合起来看，如果把地球比做是"马铃薯"，表面凸凹不平，而地球椭球体就好比一个"鸭蛋"，那么按照前面的定义，基准面就定义了怎样拿这个"鸭蛋"去逼近"马铃薯"某一个区域的表面，X、Y、Z轴进行一定的偏移，并各自旋转一定的角度，大小不适当的时候就缩放一下"鸭蛋"，这样通过如上的处理必定可以达到很好的逼近地球某一区域的表面。
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。
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。
北京54坐标系：(BJZ54)，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，它是以前苏联的克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。
坐标系和地图投影是地理信息系统中非常重要的概念
坐标系和地图投影是地理信息系统中非常重要的概念初学者或非专业人士往往容易混淆它们之间的区别。
以下是一些常见的问题和它们的不同之处：坐标系与地图投影的区别：坐标系是定义空间位置的参照框架，它使用数值坐标来描述点在空间中的位置。
常见的坐标系包括地理坐标系、投影坐标系等。
地理坐标系使用经纬度来表示地球表面上的位置，而投影坐标系则是将地球表面投影到一个平面坐标系上。
地图投影是将地球表面或球体表面上的地理信息转换到二维平面上的过程。
地图投影涉及到将三维空间的地理信息转换为二维平面上坐标的过程，这个过程中会涉及到一些变形和误差。
不同的投影方法会导致不同的变形和误差，因此需要根据实际应用需求选择合适的投影方法。
常见错误认识：（1）将坐标系和地图投影混淆：有些初学者或非专业人士可能会将坐标系和地图投影混淆，认为它们是同一个概念。
实际上，坐标系是描述空间位置的参照框架，而地图投影是将地理信息转换到二维平面上的过程。
（2）忽视投影方法的选择：不同的投影方法适用于不同的应用场景。
有些初学者或非专业人士可能会忽视根据实际需求选择合适的投影方法，导致地图出现严重的变形和误差。
（3）对变形和误差的认识不足：地图投影过程中会涉及到一些变形和误差，有些初学者或非专业人士可能会忽视这些变形和误差，导致分析和计算出现偏差。
总之，坐标系和地图投影是两个密切相关的概念，它们在地理信息系统中起着重要的作用。
初学者或非专业人士需要准确理解它们的定义和区别，以更好地应用它们来解决实际问题。
除了上述提到的常见错误认识外，还有一些其他需要注意的问题。
例如，一些初学者可能会将地图投影与地图绘制混淆，认为它们是同一个过程。
实际上，地图投影是将地理信息转换为平面坐标的过程，而地图绘制则是将平面坐标转换为可见的地图图像的过程。
这两个过程是相互独立的，但在地理信息系统中常常会一起使用。
另外，一些初学者还可能会忽视地图投影的局限性。
不同的投影方法具有不同的优点和缺点，没有一种投影方法可以适用于所有情况。
测绘技术地理坐标系统与投影坐标系统选择指南
测绘技术地理坐标系统与投影坐标系统选择指南地理坐标系统（Geographic Coordinate System，简称：GCS）和投影坐标系统（Project Coordinate System，简称：PCS）在测绘技术中都起到至关重要的作用。
正确选择适合的坐标系统对于测绘工作的精度和准确性至关重要。
本文将介绍测绘技术中地理坐标系统和投影坐标系统的基本概念、原理、适用范围和选择指南。
一、地理坐标系统地理坐标系统是一种用经度和纬度来描述地球上点位的方式。
在地理坐标系统中，地球被认为是一个椭球体，并通过经线和纬线来划分地球表面。
经度表示一个点位相对于本初子午线的距离，纬度则表示一个点位相对于赤道的距离。
地理坐标系统的优点是可以准确描述地球上任意点的位置，但是在大规模测绘和计算中，地理坐标系统的计算复杂，不适宜于精确的测绘工作。
二、投影坐标系统投影坐标系统是一种将地球上的三维坐标映射到二维平面上的方式。
由于地球是一个几乎是球形的体，将其映射到平面上会产生一定的畸变。
根据具体测绘需求和地理特征，选择合适的投影坐标系统可以减小这种畸变并提高测绘精度。
常见的投影坐标系统有等角圆锥投影、圆柱投影和平面投影等。
等角圆锥投影将地图投影到圆锥上，再展开成平面；圆柱投影将地图投影到圆柱上，再展开成平面；平面投影则直接将地球表面的小区域投影到一个平面上。
投影坐标系统的选择应该根据测绘需求来确定。
如果需要测绘的区域较大，例如一个省、一个国家或者整个世界，应该选择合适的圆柱投影或等角圆锥投影。
这样可以在保证地图整体形状相对准确的同时，尽量减小地图上的畸变。
如果需要测绘的区域较小，例如一个城市或者一个县，可以选择平面投影。
平面投影可以在小范围内提供较高的测绘精度，适用于城市规划、地形图和土地利用等工作。
在选择投影坐标系统时，还需要考虑坐标单位。
常见的坐标单位有度、米和英尺等。
选择合适的坐标单位应根据实际工作需求和地理特征来决定。
地理坐标系、大地坐标系与地图投影与重投影详解
地理坐标系、大地坐标系与地图投影与重投影详解一、基本概念首先简单介绍一下地理坐标系、大地坐标系以及地图投影的概念：•地理坐标系：为球面坐标。
参考平面地是椭球面，坐标单位：经纬度；•投影坐标系：为平面坐标。
参考平面地是水平面，坐标单位：米、千米等；•地理坐标转换到投影坐标的过程可理解为投影。
（投影：将不规则的地球曲面转换为平面）从以上三个概念相应到可以涉及到三个问题：•地理坐标系的定义，即参考椭球面的标准，地球是一个不规则的球形，因此若用经纬度去定义地球上的位置，一定会对地球做了相应的抽象。
•投影坐标系的定义，在小范围内可以认为大地是平面的，而整体上来说地球是球形的，因此大地坐标对于不同的地区肯定是不一样的。
一个坐标系肯定会涉及到坐标原点、坐标轴的位置，这也是大地坐标系需要考虑的问题。
•从地理坐标到投影坐标是将不规则的球面展开为平面的过程，因此也是一个将曲面拉平的过程。
从生活经验中可以看出这是一个无法精确处理的问题（例如，在剥桔子的时候，如果不破坏橘子皮是无法从原来的“曲面”展开为平面的），这边涉及到了投影方法的问题针对上面三个问题，本文将一一介绍。
二、对不规则的抽象——地球空间模型地球的自然表面是崎岖不平的，在地理课本上我们会看到对地球形状的描述：地球是一个两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体。
不难看出在地球的自然状态下其表面并不是连续不断的，高山、悬崖的存在，使得地球表面存在无数的凸起和凹陷，因此，对地球表面的第一层抽象，大地水准面即得到了一个连续、闭合的地球表面。
大地水准面的定义是：假设当海水处于完全静止的平衡状态时，从海平面延伸到所有大陆下部，而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的曲面，这就是大地水准面。
它是重力等位面。
在大地水准面的基础上可以建立地球椭球模型。
大地水准面虽然十分复杂，但从整体来看，起伏是微小的，且形状接近一个扁率极小的椭圆绕短轴旋转所形成的规则椭球体，这个椭球体称为地球椭球体。
地图基础必学知识点
地图基础必学知识点1. 经纬度系统：地球可以用经纬度系数来表示位置。
经度是地球表面上任意点的东西方位置，以子午线（经线）为基准；纬度是地球表面上任意点的南北位置，以赤道为基准。
2. 地球的形状：地球不是一个完全的球体，而是略微扁平的椭球体。
这是因为地球自转速度较快，使得地球的赤道半径稍微大于极半径。
3. 地图投影：地球的表面是一个三维的曲面，而地图是平面的。
将地球的曲面投射到平面上的过程称为地图投影。
常见的地图投影方法有墨卡托投影、兰勃托投影、极射方位投影等。
4. 地图比例尺：地图比例尺是地图上距离与实际距离的比值。
比例尺可以表示为一比一万、一比五百等。
比例尺越大，地图上的细节越多。
5. 地理坐标系统：地图上的坐标系统可以用来确定一个点的位置。
常见的地理坐标系统有国家网格坐标系统、地心坐标系统等。
6. 地图符号：地图上使用的符号可以表示不同的地理特征。
常见的地图符号有点符号、线符号、面符号等。
7. 地图要素：地图上展示的各种地理特征，如山脉、河流、城市等，称为地图要素。
地图要素可以分为自然要素和人文要素。
8. 地图投影误差：因为地球的曲面无法完全展开在平面上，所以地图投影会导致一定的误差。
这些误差可以体现为距离变形、角度变形等。
9. 地图方向：地图上的方向通常是以正北方向为参照。
北方向是地球纵向的方向，东方向是指正北方向的右侧，西方向是指正北方向的左侧。
10. 地图制图：地图制图是将地理信息转换为地图的过程。
地图制图通常包括地理数据收集、数据处理、地图设计和地图输出等环节。
这些是地图基础必学的知识点，对于理解和使用地图十分重要。
GIS基础知识-坐标系、投影、EPSG：4326、EPSG：3857
GIS基础知识-坐标系、投影、EPSG：4326、EPSG：3857最近接⼿⼀个GIS项⽬，需要⽤到 PostGIS，GeoServer，OpenLayers 等⼯具组件，遇到⼀堆地理信息相关的术语名词，在这⾥做⼀个总结。
1. ⼤地测量学 (Geodesy)是⼀门量测和描绘地球表⾯的学科，也包括确定地球重⼒场和海底地形。
1.1 ⼤地⽔准⾯ (geoid)是海洋表⾯在排除风⼒、潮汐等其它影响，只考虑重⼒和⾃转影响下的形状，这个形状延伸过陆地，⽣成⼀个密闭的曲⾯。
虽然我们通常说地球是⼀个球体或者椭球体，但是由于地球引⼒分布不均（因为密度不同等原因），⼤地⽔准⾯是⼀个不规则的光滑曲⾯。
虽然不规则，但是可以近似地表⽰为⼀个椭球体，这个椭球体被称为。
⼤地⽔准⾯相对于参考椭球体的⾼度被称为 Undulation of the geoid 。
这个波动并不是⾮常⼤，最⾼在冰岛为85m，最低在印度南部为 −106 m，⼀共不到200m。
下图来⾃，表⽰ EGM96 geoid 下不同地区的 Undulation。
1.2 参考椭球体（Reference ellipsoid）是⼀个数学上定义的地球表⾯，它近似于⼤地⽔准⾯。
因为是⼏何模型，可以⽤长半轴、短半轴和扁率来确定。
我们通常所说的经度、纬度以及⾼度都以此为基础。
⼀⽅⾯，我们对地球形状的测量随着时间迁移⽽不断精确，另⼀⽅⾯，因为⼤地⽔准⾯并不规则，地球上不同地区往往需要使⽤不同的参考椭球体，来尽可能适合当地的⼤地⽔准⾯。
历史上出现了很多不同的参考椭球体，很多还仍然在使⽤中。
国内过去使⽤过“北京54”和“西安90”两个坐标系，其中北京54使⽤的是克拉索夫斯基（Krasovsky）1940的参考椭球，西安80使⽤的是1975年国际⼤地测量与地球物理联合会第16届⼤会推荐的参考椭球。
当前世界范围内更普遍使⽤的是WGS所定义的参考椭球。
2. 坐标系（coordinate system）有了参考椭球体这样的⼏何模型后，就可以定义坐标系来进⾏描述位置，测量距离等操作，使⽤相同的坐标系，可以保证同样坐标下的位置是相同的，同样的测量得到的结果也是相同的。
地理坐标系和投影坐标系
1、什么是地理坐标系?空间坐标：空间坐标是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标。
地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。
空间坐标的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。
一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。
参考椭球一旦确定，则标志着空间坐标已经建立。
WGS－84坐标系：WGS－84 坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。
坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和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。
这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。
2. 什么是地图投影?地图投影：就是把地球椭球面上的点、线(即经纬线)投影在平面图纸上。
它是研究把地球椭球体面上的经纬网按照一定的数学法则转绘到平面上的方法及其变形问题。
地图投影的方法有几何法和解析法。
几何法是以平面、圆柱面、圆锥面为承影面，将曲面（地球椭球面）转绘到平面（地图）上的一种古老方法，这种直观的透视投影方法有很大的局限性。
解析法是确定球面上的地理坐标与平面上3. 投影坐标系将球面坐标转化为平面坐标的过程称为投影。
投影坐标系的实质是平面坐标系统，地图单位通常为米。
投影坐标系在二维平面中进行定义。
与地理坐标系不同，在二维空间范围内，投影坐标系的长度、角度和面积恒定。
投影坐标系始终基于地理坐标系，即：“投影坐标系=地理坐标系+投影算法函数“。
对应点的直角坐标之间的函数关系。
地图投影和坐标系统
地图投影和坐标系统在ArcGIS中，每一个dataset都有一个坐标系统。
它的目的是在一个通用的坐标框架例如map中集成其它地理数据图层。
坐标系统允许你将datasets集成到地图中，同时也做各种各样集成分析的操作，例如叠加不同数据源和坐标系统的图层。
什么是坐标系？坐标系允许地理数据集使用通用的位置来集成。
坐标系是一个参考系统用于代表地理要素的位置，影像以及观测点，例如通用框架下的GPS点。
每一个坐标系统都由以下几部分来定义：（1）它的测量框架要嘛是地理的（球面坐标，从地球中心开始测量）或者是平面的（地理坐标被投影到二维的平面）（2）测量单位（投影坐标一般是feet或者是meters，而球面坐标系一般是经纬度坐标）（3）地图投影的定义是为投影坐标系的（4）其它的测量系统属性，例如大地椭球体，大地水准面以及投影坐标等其它的一个或者多个水平面，中央经线以及可能的X,Y偏移量等。
坐标系统的类型：GIS中一般使用两种通用的坐标系统：（1）球体坐标系，例如经纬度。
这通常称为地理坐标系统。
（2）根据某种地图投影，例如横轴Mercator，Alber等面投影，或者是Robinson投影，投影坐标系统。
所有的这些都提供了各种机制将地球表面投影成二维的平面系。
投影坐标系统一般称为地图投影。
更详细的内容，请参照：地理参考和投影坐标系统投影系统（不论是地理还是投影）提供了定义真实世界坐标的框架。
在ArcGIS中，坐标系统用于自动将其它来显示目录的数据集集成到一个通用的数据集中做投影分析用。
ArcGIS自动集成坐标系统是Known的数据集ArcGIS中所有地理数据集都有一个定义好的坐标生活经验统允许他们在地球表面上定位。
如果你的数据集有一个定义好的坐标系统，那么ArcGIS就会自动将你的数据集跟其它的进行动态投影用于显示，3D可视以及分析等。
如果数据集本身不含有空间参考，那么它们就不能很好地集成。
你需要事先定义它。
什么是ArcGIS中的空间参考？ArcGIS中的空间参考是一系列的参数用于定义投影系统以及其它的空间属性。
测绘技术初学者必学教程
测绘技术初学者必学教程随着科技的进步和社会的发展，测绘技术在现代社会中发挥着极其重要的作用。
测绘技术的应用领域广泛，不仅涉及到城市规划、土地利用、工程建设等方面，还在环境保护、国土资源管理、航空航海、军事等领域起到关键的作用。
对于初学者来说，掌握测绘技术的基本知识和技能是非常重要的。
本文将围绕测绘技术初学者必学的教程展开论述。
一、测绘技术的概述测绘技术是以地理空间数据为基础，运用一定的理论、仪器设备和方法，对地球或其他天体表面进行测量、记录和表达的一门技术。
测绘技术的核心任务是准确获取和控制地理空间数据，以支持地理信息的管理、应用和决策。
测绘技术的发展为我们提供了获取真实可靠的地理信息的手段，对于促进社会、经济发展和改善人们生活质量具有重要意义。
二、测绘技术的基础知识1. 坐标系统和地图投影在测绘技术中，坐标系统和地图投影是非常重要的基础知识。
坐标系统用于描述地球上的地理位置，包括经度、纬度和高度等。
地图投影则是将地球的表面展平到二维地图上的过程，常用的地图投影方式有等经纬度投影、兰勃特投影、墨卡托投影等。
初学者需要了解不同的坐标系统和地图投影方式，以便能够正确理解和使用测绘数据。
2. 测量方法和仪器设备在测绘技术中，测量方法和仪器设备是必不可少的工具。
测量方法包括直接测量和间接测量两种方式，直接测量是通过测量仪器直接获取地理空间数据，例如全站仪、GPS等；间接测量则是通过已知的测量数据和数学模型来计算未知点的位置和形状，例如三角测量法和水准测量法等。
初学者应该了解不同的测量方法和仪器设备的原理和使用方法，并进行实际操作和实践。
3. 数据处理与分析测绘技术获取的地理空间数据通常需要进行处理和分析，以便从中提取有效的信息。
数据处理与分析包括数据编辑、变换、配准、纠正等环节，通过使用专业的地理信息系统软件，可以对测绘数据进行精确的处理和分析。
初学者应该熟悉地理信息系统软件的基本操作和常用功能，如数据导入、显示设置、属性查询和空间分析等。
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空间参照系统和地图投影导读：正如上一章所描述的，一个要素要进行定位，必须嵌入到一个空间参照系中，因为GIS所描述是位于地球表面的信息，所以根据地球椭球体建立的地理坐标（经纬网）可以作为所有要素的参照系统。
因为地球是一个不规则的球体，为了能够将其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，必须进行坐标变换。
本章讲述了地球椭球体参数、常见的投影类型。
考虑到目前使用的1：100万以上地形图都是采用高斯——克吕格投影，本章最后又对该种投影类型和相关的地形图分幅标准做了简单介绍。
1．地球椭球体基本要素1．1地球椭球体1．1．1地球的形状为了从数学上定义地球，必须建立一个地球表面的几何模型。
这个模型由地球的形状决定的。
它是一个较为接近地球形状的几何模型，即椭球体，是由一个椭圆绕着其短轴旋转而成。
地球自然表面是一个起伏不平、十分不规则的表面，有高山、丘陵和平原，又有江河湖海。
地球表面约有71%的面积为海洋所占用，29%的面积是大陆与岛屿。
陆地上最高点与海洋中最深处相差近20公里。
这个高低不平的表面无法用数学公式表达，也无法进行运算。
所以在量测与制图时，必须找一个规则的曲面来代替地球的自然表面。
当海洋静止时，它的自由水面必定与该面上各点的重力方向（铅垂线方向）成正交，我们把这个面叫做水准面。
但水准面有无数多个，其中有一个与静止的平均海水面相重合。
可以设想这个静止的平均海水面穿过大陆和岛屿形成一个闭合的曲面，这就是大地水准面（图4-1）。
图4-1：大地水准面大地水准面所包围的形体，叫大地球体。
由于地球体内部质量分布的不均匀，引起重力方向的变化，导致处处和重力方向成正交的大地水准面成为一个不规则的，仍然是不能用数学表达的曲面。
大地水准面形状虽然十分复杂，但从整体来看，起伏是微小的。
它是一个很接近于绕自转轴（短轴）旋转的椭球体。
所以在测量和制图中就用旋转椭球来代替大地球体，这个旋转球体通常称地球椭球体，简称椭球体。
1．1．2地球的大小关于地球椭球体的大小，由于采用不同的资料推算，椭球体的元素值是不同的。
现将世界各国常用的地球椭球体的数据列表如下：表4-1：各种地球椭球体模型椭球体名称年代长半轴（米）短半轴（米）扁率白塞尔(Bessel) 1841 6377397 6356079 1：299.15克拉克(Clarke) 1880 6378249 6356515 1：293.5克拉克(Clarke) 1866 6378206 6356584 1：295.0海福特(Hayford) 1910 6378388 6356912 1：297克拉索夫斯基1940 6378245 6356863 1：298.3 I．U．G．G 1967 6378160 6356775 1：298.25埃维尔斯特(Everest) 1830 6377276 6356075 1：300.81．1．3椭球体的半径地球椭球体表面是一个规则的数学表面。
椭球体的大小，通常用两个半径：长半径a和短半径b，或由一个半径和扁率来决定。
扁率α表示椭球的扁平程度。
扁率的计算公式为：α=（a-b）/a。
这些地球椭球体的基本元素a、b、α等，由于推求它的年代、使用的方法以及测定的地区不同，其结果并不一致，故地球椭球体的参数值有很多种。
中国在1952年以前采用海福特（Hayford）椭球体，从1953-1980年采用克拉索夫斯基椭球体。
随着人造地球卫星的发射，有了更精密的测算地球形体的条件。
1975年第16届国际大地测量及地球物理联合会上通过国际大地测量协会第一号决议中公布的地球椭球体，称为GRS（1975），中国自1980年开始采用GRS（1975）新参考椭球体系。
由于地球椭球长半径与短半径的差值很小，所以当制作小比例尺地图时，往往把它当作球体看待，这个球体的半径为6371公里。
1．1．4高程地面点到大地水准面的高程，称为绝对高程。
如图2所示，P0P0'为大地水准面，地面点A和B到P0P0'的垂直距离H A和H B为A、B两点的绝对高程。
地面点到任一水准面的高程，称为相对高程。
如图2中，A、B两点至任一水准面P1P1'的垂直距离H A'和H B'为A、B两点的相对高程。
图4-2：地面点的高程我国的大地控制网我国面积辽阔，在约960万平方公里的土地上进行测图工作，需要分成若干单元测区，而且测量的精度又要符合统一要求，为此，在全国范围内建立统一的大地控制网。
控制网分为平面控制网和高程控制网。
大地坐标：在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的距离作为起算边，在这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各点的坐标。
这样推算出的坐标，称为大地坐标。
我国1954年在北京设立了大地坐标原点，由此计算出来的各大地控制点的坐标，称为1954年北京坐标系。
我国1986年宣布在陕西省泾阳县设立了新的大地坐标原点，并采用1975年国际大地测量协会推荐的大地参考椭球体，由此计算出来的各大地控制点坐标，称为1980年大地坐标系。
我国高程的起算面是黄海平均海水面。
1956年在青岛设立了水准原点，其他各控制点的绝对高程都是根据青岛水准原点推算的，称此为1956年黄海高程系。
1987年国家测绘局公布：中国的高程基准面启用《1985国家高程基准》取代国务院1959年批准启用的《黄海平均海水面》。
《1985国家高程基准》比《黄海平均海水面》上升29毫米。
1．2地图比例尺1．2．1比例尺表示法地图比例尺通常认为是地图上距离与地面上相应距离之比。
地图比例尺可用下述方法表示。
1）数字比例尺这是简单的分数或比例，可表示为1：1000000或1/1000000，最好用前者。
这意味着，地图上（沿特定线）长度1毫米、1厘米或1英寸（分子），代表地球表面上的1000000毫米、厘米或英寸（分母）。
2）文字比例尺这是图上距离与实地距离之间关系的描述。
例如，1：1000000这一数字比例尺可描述为“图1毫米等于实地1公里”。
3）图解比例尺或直线比例尺这是在地图上绘出的直线段，常常绘于图例方框中或图廓下方，表示图上长度相当于实地距离的单位。
4）面积比例尺这关系到图上面积与实地面积之比，表示图上1单位面积（平方厘米）与实地上同一种平方单位的特定数量之比。
1．2．2比例系数表明确定的比例尺与实际比例尺数值之间的关系叫做比例系数（SF）。
可以这样理解比例系数，首先将地球缩小为所选比例尺的地球仪地图；然后将该球形地图转换为平面地图。
上述平面地图的数字比例尺就是地球仪的比例尺，叫做主比例尺（或名义比例尺）；真实比例尺就是平面地图上的实际比例尺，当然各处是不相同的。
比例系数可按下式计算：SF=实际比例尺/主比例尺。
该公式表明，比例系数是实际比例尺与单位（1）主比例尺之比。
当比例系数为2时，实际比例尺为主比例尺的两倍。
比例系数只在小比例尺世界地图上比较明显。
在大比例尺地图上，各处的比例系数对于1只有很小的变化。
2．坐标系所谓坐标系，包含两方面的内容：一是在把大地水准面上的测量成果化算到椭球体面上的计算工作中，所采用的椭球的大小；二是椭球体与大地水准面的相关位置不同，对同一点的地理坐标所计算的结果将有不同的值。
因此，选定了一个一定大小的椭球体，并确定了它与大地水准面的相关位置，就确定了一个坐标系（图4-3）。
图4-3：现实世界和坐标空间的联系2．1地理坐标地球除了绕太阳公转外，还绕着自己的轴线旋转，地球自转轴线与地球椭球体的短轴相重合，并与地面相交于两点，这两点就是地球的两极，北极和南极。
垂直于地轴，并通过地心的平面叫赤道平面，赤道平面与地球表面相交的大圆圈（交线）叫赤道。
平行于赤道的各个圆圈叫纬圈（纬线）（Parallel），显然赤道是最大的一个纬圈。
通过地轴垂直于赤道面的平面叫做经面或子午圈（Meridian），所有的子午圈长度彼此都相等。
（图4-4）图4-4：地球的经线和纬线2．1．1纬度（Latitude）设椭球面上有一点P（图4-4），通过P点作椭球面的垂线，称之为过P点的法线。
法线与赤道面的交角，叫做P点的地理纬度（简称纬度），通常以字母φ (fai Phi) 表示。
纬度从赤道起算，在赤道上纬度为0度，纬线离赤道愈远，纬度愈大，至极点纬度为90度。
赤道以北叫北纬、以南叫南纬。
2．1．2经度（Longitude）过P点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面所夹的二面角，叫做P点的地理经度（简称经度），通常用字母λ(拉姆达 Lambda)表示。
国际规定通过英国格林尼治天文台的子午线为本初子午线（或叫首子午线），作为计算经度的起点，该线的经度为0度，向东0-180度叫东经，向西0-180度叫西经。
2．1．3地面上点位的确定地面上任一点的位置，通常用经度和纬度来决定。
经线和纬线是地球表面上两组正交（相交为90度）的曲线，这两组正交的曲线构成的坐标，称为地理坐标系。
地表面某两点经度值之差称为经差，某两点纬度值之差称为纬差。
例如北京在地球上的位置可由北纬39°56'和东经116°24'来确定。
2．2平面上的坐标系地理坐标是一种球面坐标。
由于地球表面是不可展开的曲面，也就是说曲面上的各点不能直接表示在平面上，因此必须运用地图投影的方法，建立地球表面和平面上点的函数关系，使地球表面上任一点由地理坐标（φ、λ）确定的点，在平面上必有一个与它相对应的点，平面上任一点的位置可以用极坐标或直角坐标表示。
2．2．1平面直角坐标系的建立在平面上选一点O为直角坐标原点，过该点O作相互垂直的两轴X’OX和Y’OY而建立平面直角坐标系，如图5所示。
直角坐标系中，规定OX、OY方向为正值，OX、OY方向为负值，因此在坐标系中的一个已知点P，它的位置便可由该点对OX与OY轴的垂线长度唯一地确定，即x=AP，y=BP，通常记为P(x，y)。
2．2．2平面极坐标系（Polar Coordinate）的建立平面极坐标系图4-5：平面直角坐标系和极坐标系如图5所示，设O’为极坐标原点，O’O为极轴，P是坐标系中的一个点，则O’P称为极距，用符号ρ (柔 Rho) 表示，即ρ=O’P。
∠OO’P为极角，用符号δ (德尔塔 Delte) 表示，则∠OO’P=δ。
极角δ由极轴起算，按逆时针方向为正，顺时针方向为负。
极坐标与平面直角坐标之间可建立一定的关系式。
由图5可知，直角坐标的x轴与极轴重合，二坐标系原点间距离OO’用Q表示，则有：X=Q–ρcosδY=ρsinδ2．3直角坐标系的平移和旋转2．3．1坐标系平移如图4-6所示，坐标系XOY与坐标系X’O’Y’相应的坐标轴彼此平行，并且具有相同的正向。