GIS坐标系与地图投影

GIS坐标系定义与划分

GIS坐标系可以说是GIS的灵魂，任何GIS的展示都离不开一种坐标系。通常GIS坐标系可以分为空间直角坐标系、空间大地坐标系和平面直角坐标系。按照ESRI的划分方式又可以将GIS坐标系划分为地理坐标系、投影坐标系，其实这两种划分方式只是名称不一样而已，本质意义都是一样的，这里我们以ESRI的命名来对GIS坐标系进行讲解。

（1）地理坐标系（geographic coordinate system）

ESRI的地理坐标系是地心坐标系的一种，以地球质心作为坐标系的原点，东西方向为经度方向，南北方向为纬度方向，地球上的点与本初子午线在经度方向上的夹角就是该点的经度，该点在纬度方向上与赤道的夹角为纬度，其实就是经纬度坐标系，以经度和纬度来表示地球上任意一点的坐标。

为了定义该坐标系需要引出椭球体的概念，在测量和制图中就用旋转椭球体来代替大地球体，这个旋转椭球体通常称为地球椭球体，简称椭球体。它是一个规则的数学表面，所以人们视其为 地球体的数学表面。定义椭球体有三个重要参数，长轴半径(赤道半径)a,短轴半径（极半径）b,和椭球扁率α，其中α= （a-b）/a。因此对于定义一个椭球体需要两个参数，第三个参数可以通过已知的两个参数求出。

另外一个重要的概念就是基准面，基准面是用特定的椭球体来逼近特定区域的椭球体，对于一个已知的椭球体，可以通过平移(x,y,z)、旋转（x,y,z）和放缩得到一个新的椭球体，这个椭球体就是基准面。也就说，基准面是通过一个已知的椭球体（两个参数定义）和7个参数定义。因此，椭球体和基准面是1对多的关系。举例：WGS84、北京54都定义了一种椭球体，北京54所使用的是克拉索夫斯基椭球，而北京54坐标系的基准面则是克拉索夫斯基椭球加上当地的7个转换参数所