坐標(biāo)系、坐標(biāo)參照系、坐標(biāo)變換、投影變換.docx

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1、坐標(biāo)系、坐標(biāo)參照系、坐標(biāo)變換、投影變換在《地圖投影為什么》一文，我大略說了下為什么需要地圖投影，投影坐標(biāo)系需要哪些參數(shù)，這些參數(shù)（如橢球體、基準(zhǔn)等）是做什么的。這篇就深入的談些地圖投影相關(guān)的一些概念，各種定義參考OGC標(biāo)準(zhǔn)《SpatialReferencebyCoordinates》。進(jìn)一步的話會介紹下開源投影庫和商業(yè)軟件投影相關(guān)的知識。坐標(biāo)系（coordinatesystem、CS）：由兩個、三個甚至更多個坐標(biāo)軸，單位標(biāo)度等組成，使得可利用數(shù)學(xué)法則計算距離、角度或其他幾何元素。如坐標(biāo)軸相互垂直的笛卡爾（Cartesian）坐標(biāo)系；坐標(biāo)軸不必相互垂直的仿射（affine）坐標(biāo)系；用經(jīng)緯度

2、、高程來確定點位置的橢球面（ellipsoidal）坐標(biāo)系等。坐標(biāo)參照系（coordinatereferencesystem、CRS）：通過基準(zhǔn)面（datum）與真實世界或者說地球相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系即坐標(biāo)參照系?；鶞?zhǔn)面是橢球體用來逼近某地區(qū)用的，因此各個國家都有各自的基準(zhǔn)面。我們常用的基準(zhǔn)面有：BEIJING1954，XIAN1980，WGS1984等。盡管兩者有所不同，但由于人懶，在GIS中提及坐標(biāo)系一般也指坐標(biāo)參照系。坐標(biāo)參照系有許多主要子類和輔助類，例如地理坐標(biāo)系、投影坐標(biāo)系、地心坐標(biāo)系、時間坐標(biāo)系等。地心坐標(biāo)系（geocentriccs、GEOCCS）：以地球中心為原點，直接用X、Y

3、、Z來進(jìn)行位置的描述，無需模擬地球球面，常用在GPS中。地理坐標(biāo)系（geographiccs、GEOGCS）：帶Datum的橢球面坐標(biāo)系，單位經(jīng)度、緯度，高程用作第三維。參數(shù)：橢球體、基準(zhǔn)面。投影坐標(biāo)系（projectedcs、PROJCS）：平面坐標(biāo)系，單位米、英尺等，它用X(Easting)、Y(Northing)來描述地球上某個點的位置。它對應(yīng)于某個地理坐標(biāo)系，在UML中表示屬于1對多的關(guān)系，1個地理坐標(biāo)系經(jīng)過不同的投影方式可產(chǎn)生多個投影坐標(biāo)系。參數(shù)：地理坐標(biāo)系、投影方式。坐標(biāo)操作（coordinateoperation）：從一個坐標(biāo)參照系到另一個一對一的坐標(biāo)改變(change)。

4、包含坐標(biāo)轉(zhuǎn)換（coordinateconversion）和坐標(biāo)變換（coordinatetransformation），坐標(biāo)轉(zhuǎn)換兩個坐標(biāo)參照系是基于同一個Datum的，而坐標(biāo)變換前后的基準(zhǔn)面不相同。由于歷史原因（？），名字和實際含義混淆著用了，在進(jìn)行坐標(biāo)操作的時候需要注意。上述坐標(biāo)操作的介紹來源于OGC文件，實際上更易于理解的是另外一種分類方法：地理變換和投影變換。地理變換是在地理坐標(biāo)系之間的進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法，基準(zhǔn)可能不同，有三參數(shù)和七參數(shù)法。當(dāng)系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)來自不同的地圖投影，則需要將一種投影的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種投影，這就需要進(jìn)行投影變換。