坐标系统

坐标系统，是描述物质存在的空间位置（坐标）的参照系，通过定义特定基准及其参数形式来实现。坐标是描述位置的一组数值，按坐标的维度一般分为一维坐标（公路里程碑）和二维坐标（笛卡尔平面直角坐标、高斯平面直角坐标）、三维坐标（大地坐标、空间直角坐标）。

坐标系统

• 类型
  • 地理坐标系（未投影）
    • 球面坐标系
    • 纬度和经度（角度）
    • 性质：在GIS系统中显示为平面坐标系统，存在（投影）误差。
  • 投影坐标系（投影的）
    • 将球面坐标转化为平面坐标
    • 包括一组数学方程（投影）
  • 两者关系
    • ：投影坐标系都是建立在一个特定的地理坐标系统的基础之上，即投影坐标系包含地理，不完整的坐标系可以没有投影坐标系，但必须有地理坐标系。
• 空间参照
  • 每一个地理数据集（geographic data set）需要包含一个关于它的坐标系统（coordinate system）的完整描述，从而能够准确的展示和分析数据。
    • 地理坐标系（如果投影存在）
      • 投影类型（Projection）
      • 投影参数（Projection parameters）
• 基准面
  • 定义基准面
    • 1. Sphere: 球体
    • 2. Spheriod: 椭球体
      • 考虑自转因素
    • 3. Geoid: 大地水准面
      • 考虑重力因素
      • 平均海水面(重力等位面)向陆地延伸
    • 4. Datum：基准面
  • 大地水准面：
    • 以理想水准面作为基准面面向大陆延申，穿过陆地、岛屿，最终形成的封闭曲面。
  • 基准面：是用来拟合大地水准面的一个椭球体
    • 本地基准面(Local Datum)：北京54
    • 地心基准面(Earth-Centered Datum)：在全球尺度上进行最佳拟合：WGS-84
  • 基准面和地理坐标系关系：在基准面的基础上定义地理坐标系(GCS)。
  • 投影和基准面关系：每一个投影都是建立在基准面基础上。
• 投影
  • 含义：将地球表面的点投影到平面上。
  • 类型
    • 圆柱投影
      • 保持方向和形状（赤道不变），但是会损失距离和面积。
    • 圆锥投影
      • 保持距离和面积（中高纬度和沿纬度·变形小），但是会损失方向和形状。
    • 方位投影
      • 保持距离和面积，但是会损失方向和形状。切线不变，适合于极地区域
  • 变形：方向、形状、距离、面积。
  • 投影参数
    • 中央子午线 (Central meridian）
    • 参考纬度
    • 假东与假北
    • 坐标单位 (Coordinate units)
      • 投影之后，x-y 值的单位从度改变到米（或英尺 等）。
  • 常用投影坐标系统
    • 等积矩形投影（ArcGIS常用）
    • UTM, 通用横轴墨卡托（等角圆柱投影）
    • 州平面坐标系