| 地理坐标系和投影坐标系的认识 | 您所在的位置：网站首页 › 纽约的地理坐标是多少 › 地理坐标系和投影坐标系的认识 |
地理坐标系和投影坐标系的认识
|
地理坐标系和投影坐标系的认识
1.前言2.坐标系2.1 引入2.2 地理坐标系2.3 投影坐标系
3.总结
前言：初学地图学的时候可能会觉得有些抽象，测量学中也有涉及，一上来就有诸多概念：椭球体、大地水准面、大地坐标系、平面控制网、基准面、参心坐标系等，我们今天不讨论这些乱七八糟的概念，核心就为了讲清楚什么是地理坐标系，什么是投影坐标系。
1.前言
内容转载《地理坐标系和投影坐标系的认识》 初学地图学的时候可能会觉得有些抽象，测量学中也有涉及，一上来就有诸多概念：椭球体、大地水准面、大地坐标系、平面控制网、基准面、参心坐标系等，我们今天不讨论这些乱七八糟的概念，核心就为了讲清楚什么是地理坐标系，什么是投影坐标系。事实证明但凡涉及数学，问题往往会变得抽象，并不是问题本身抽象，而是需要花费一定的时间去了解并理解他。化抽象为具体。而且科学上一个事物的产生，目的或多或少都是为了简化和解决问题，方便科学，而不是故作高深，这一点希望大家明白。地理坐标系和投影坐标系看似在ArcGIS等地理软件上设置的并不是很多，但是一旦触及这类知识，许多操作者会变得手足无措，诸如地图偏移、底图丢失、基础操作等一系列问题无法解决。故为了让广大的ArcGIS、ENVI的软件使用者和地理、测绘等专业的同行了解坐标系这一重要的地图属性，本文参考诸多专业资料，想让各位更容易理解这一重要概念，故作此文。 2.坐标系 2.1 引入 在介绍坐标系之前，各位不妨想一想，为什么要搞坐标系这一个东西出来，大家很容易想到坐标系是为了方便定位的，从我们初中就介绍了平面直角坐标系（笛卡尔直角坐标系）。而在地理学中，坐标系是为了在三维的球体中定位的，比如说我想知道你的准确位置，你给你所在的经纬度即可。但由于各国的测绘技术和水平不一，同时国情不同参考的坐标系不同，故有多种不同的参考的坐标系。但是无论以什么参照都要涉及两个重要的概念：地理坐标系、投影坐标系。 2.2 地理坐标系地理坐标系（Geographic Coordinate System）即用三维的球体来表示。其单位就是度、分、秒。 但是由于测量学的发展故出现了几个版本，有不同的椭球体作为地球的参考，故有不同的地理坐标系。 值得注意的是美国的WGS84（World Geodetic System 1984也称为世界大地坐标系），是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。截至2012年，一共经历了四次的精度提升。也可以说是目前世界上最为精确的地理坐标系。 我国的CGCS2000与WGS84坐标系非常相近。 由于从他们的坐标系定义来看其原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的。它所采用的参考椭球也非常相近，赤道半径、地球自转速度α、地心引力常数GM均相等。只有椭球扁率存在的微小差异，仅在赤道上导致1mm误差。 示例：从这张地图的数据框中可以知道坐标系的信息。 地理坐标系:GCS_WGS_1984（GCS是地理坐标系的简称，此处GCS_WGS_1984表示的是用的是美国WGS84的地理坐标系） 基准面: D_WGS_1984 本初子午线: Greenwich（以格林威治为本初子午线） 角度单位: Degree（度） 投影坐标系（ProjectedCoordinate System）。由于地理坐标系是三维的，为了能在平面上表示就需要投影，我们所有看到的平面地图几乎都是经过地理坐标系投影的投影坐标系。 本质上由三维立体到二维平面的转换。也就是说在ArcGIS操作中要出现长度这一度量单位，必须要有投影坐标系这一属性。在转换时也必会出现不同程度的变形。 由于投影的方式不同其效果也不同，故有如下等方式的投影。这里涉及到一个重要概念“地图投影”，其目的就是让三维的球体以二维平面的形式表示出来，故在不同地方，为了精度，就有不同的投影方式。 常见的有高斯-克吕格投影和墨卡托投影，这些投影也各有特点。其数学原理上的推导可详见毛赞猷《新编地图学教程第三版》这里不再赘述。 其信息中也可以看到投影之后的坐标系。 最后我们来总结一下： 1.坐标系的出现是为了更方便地描述具体的位置 2.地理坐标系描述的是地球这个球体，其单位是度分秒。地理坐标系参考的是椭球体。 3.投影坐标系描述的是平面地图，其单位即长度单位米等。 这篇文章主要讲地理坐标系和投影坐标系的概念原理，而在实际操作时又会出现分度带和具体的投影坐标系，如何猜测具体的坐标系并加以转换，这涉及到具体的操作，姑且作为上篇吧。 参考文献 [1]新编地图学教程 第3版_毛赞猷 [2]科学网—ArcGIS中的坐标系：基本概念和常用操作 - 李郎平的博文 (sciencenet.cn) [3]地理坐标系https://desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/10.7/map/projections/about-geographic-coordinate-systems.htm（ArcGIS Pro官网 ） |
众所周知，我们身处的地球并不是一个完美的球体，而是一个椭球体，但也接近一个完美的球体了。不论是从极半径和赤道半径的比值来看（6357/6387=0.99530），还是扁率来看“（赤道半径-极半径）/赤道半径=1/298”，其比值越趋于0，则越趋于球体。
地理坐标系由三个参数来定义：角度单位（Angular Unit）、本初子午线（Prime Meridian）和大地测量系统（Datum）。其大地测量系统本质就是地球这个椭圆的测量，由于测量技术等原因，其参考的椭球体目前主要有3个版本： 
不论有多少版本地理坐标系，其参考的椭球体都是上述的一个。从ArcGIS可以看到，每个地区都有不同的地理坐标系，这里只讲国内经常遇见的地理坐标系。 
自建国以来，中国于上世纪50年代和80年代分别建立了1954年北京坐标系和1980西安坐标系，2000国家大地坐标系（China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000），这三种。且CGCS2000是我国当前最新的国家大地坐标系。
示例：经过投影之后，这里范围的单位就由°转换成了m。
【本文地址】
| 今日新闻 |
| 推荐新闻 |
| 专题文章 |