地理坐标系与投影坐标系的区别.doc

经常碰到这两个概念：Geographic coordinate system和projected coordinate sys tem 1、首先理解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 syst em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，如何进行操作 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_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 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: Greenwich (0.000000000000000000) Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 2、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。 Projection: Gauss_Kruger Parameters: False_Easting: 500000.000000 False_Northing: 0.000000 Central_Meridian: 117.000000 Scale_Factor: 1.000000 Latitude_Of_Origin: 0.000000 Linear Unit: Meter (1.000000) Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954 Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000) Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 从参数中可以看出，每一个投影坐标系统都必定会有Geographic Coordinate System。 投影坐标系统，实质上便是平面坐标系统，其地图单位通常为米。 那么为什么投影坐标系统中要存在坐标系统的参数呢？ 这时候，又要说明一下投影的意义：将球面坐标转化为平面坐标的过程便称为投影。 好了，投影的条件就出来了： a、球面坐标 b、转化过程（也就是算法） 也就是说，要得到投影坐标就必须得有一个“拿来”投影的球面坐标，然后才能使用算法 去投影！ 即每一个投影坐标系统都必须要求有Geographic Coordinate System参数。3、我们现在看到的很多教材上的对坐标系统的称呼很多，都可以归结为上述两种投 影。其中包括我们常见的“非地球投影坐标系统”。）： _大地坐标（Geodetic Coordinate）:大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。地面点P的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高H表示。当点 在参考椭球面上时，仅用大 地经度和大地纬度表示。大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角，大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角， 大地高是地面点沿法线到参考椭球面的距离。方里网:是由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网。因为是每隔整公里绘出坐标纵线和坐标横线，所以称之为方里网，由于方 里线同时 又是平行于直角坐标轴的坐标网线，故又称直角坐标网。在1：1万1：20万比例尺的地形图上，经纬线只以图廓线的形式直接表现出来，并在图角处注出相应度数。为了在用图时加密成 网，在内外图廓间还绘有加密经纬网的加密分划短线(图式中称“分度带”)，必要时对应短线相连就可以构成加密的经纬线网。1：2 5万地形图上，除内图廓上绘有经纬网的加密分划外，图内还有加密用的十字线。 我国的1：50万1：100万地形图，在图面上直接绘出经纬线网，内图廓上也有供加密经纬线网的加密分划短线。直角坐标网的坐标系以中央经线投影后的直线为X轴，以赤道投影后的直线为Y轴，它们的交点为坐标原点。这样，坐标系中就出现了四 个象限。纵坐标从赤道算起向北为正、向南为负；横坐标从中央经线算起，向东为正、向西为负。虽然我们可以认为方里网是直角坐标，大地坐标就是球面坐标。但是我们在一副地形图上经常见到方里网和经纬度网，我们很习惯的称经 纬度网为大地坐标，这个时候的大地坐标不是球面坐标，她与方里网的投影是一样的（一般为高斯），也是平面坐标地理坐标系统和投影坐标系统 常用的坐标系为地理坐标系（Geograpic Coordinate System,简称GCS）和投影坐标系（Projected Coordinate System，简称PCS）。 一、地理坐标系统 地理坐标系统（GCS）用一个三维的球面来确定地物在地球上的位置，地面点的地理坐标有经度、纬度、高程构成。地理坐标系统与选择的地球椭球体和大地基准面有关。椭球体定义了地球的形状，而大地基准面确定了椭球体的中心。 下面是“1954北京坐标系”地理坐标系统的空间参考描述： Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000) Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 其中Angular Unit：Degree（0.017453292519943299）这行信息描述了该坐标系统的单位，此处为度。 Datum: D_Beijing_1954这行信息描述了坐标系统的大地基准面，此处为北京1954大地基准面，其坐标原点在原苏联西部的普尔科夫。 后面几行信息描述了椭球体的参数，包括长、短半轴长度以及偏心率。 二、投影坐标系统 投影坐标系统是根据某种映射关系，将地理坐标系统中由经纬度确定的三维球面坐标投影到二维的平面上所使用的坐标系统。在该坐标系统中，点的位置是由(x,y,z)坐标来确定的。由于投影坐标是将球面展会在平面上，因此不可避免会产生变形。这些变形包括3种：长度变形、角度变形以及面积变形。通常情况下投影转换都是在保证某种特性不变的情况下牺牲其他属性。根据变形的性质可分为等角投影、等面积投影等。 我国的基本比例尺地形图（1：5千，1：1万，1：2.5万，1：10万，1：25万，1：50万，1：100万）中，大于或等于1：50万均采用高斯-克吕格投影（Gauss_Kruger），又叫横轴墨卡托投影（Transverse Mercator）；1：100万的地形图采用正轴等角圆锥投影，又叫兰勃特投影（Lambert Conformal Conic）；海上小于50万的地形图多用正轴等角圆柱投影，又叫墨卡托投影（Mercator）。在开发GIS系统中应该采用与我国基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统。 下面是“1954北京坐标系” 投影坐标系统的空间参考描述：Projection: Gauss_KrugerFalse_Easting: 500000.000000False_Northing: 0.000000Central_Meridian: 99.000000Scale_Factor: 1.000000Latitude_Of_Origin: 0.000000Linear Unit: Meter (1.000000)Geographic Coordinate System: GCS_Beijing_1954Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 其中Projection: Gauss_Kruger这行描述了投影的类型，表示当前投影为高斯-克吕格投影。False_Easting: 500000.000000表示坐标纵轴向西移动了500