地理坐标系VS大地坐标系

直角坐标系和大地坐标系的转换
在地理信息系统和测量领域中，直角坐标系和大地坐标系是两种常用的坐标系统。

直角坐标系是平面直角坐标系，由水平的x轴和垂直的y轴构成，可以用来表示平面上的点的位置，通常以米为单位。

而大地坐标系则是一种用来描述地球上点的位置的坐标系统，通常是经度（Longitude）和纬度（Latitude）的组合。

直角坐标系到大地坐标系的转换
直角坐标系到大地坐标系的转换涉及到高等数学的知识，主要是利用球面三角学的相关技巧。

在进行转换之前，需要知道点在直角坐标系中的坐标值，以及直角坐标系的原点。

然后，可以通过一系列的数学运算，将点的直角坐标值转换为大地坐标系中的经度和纬度。

大地坐标系到直角坐标系的转换
大地坐标系到直角坐标系的转换相对直接一些。

给定一个点的经度和纬度，我们可以利用地球的半径及球面三角学的相关公式，将该点的经度和纬度转换为直角坐标系中的坐标值。

这种转换可以帮助我们将地球表面上的点的位置转换为平面直角坐标系中的表示，便于进行地理信息系统中的测量和计算。

应用
直角坐标系和大地坐标系的转换在地理信息系统、地图制作、导航系统等领域都有着重要的应用。

通过这种转换，我们可以方便地将地球上的点的位置在不同坐标系统之间进行转换，从而实现不同系统之间的数据交换和信息共享。

总的来说，直角坐标系和大地坐标系的转换是地理信息系统和测量领域中的重要技术，对于地球表面上点的位置的表示和计算具有重要意义，能够为人类的地理信息分析和决策提供便利。

大地坐标的测量基准1. 引言大地坐标是地球表面上任意点的经度、纬度和海拔高度的三维坐标系。

为了实施大地测量、地图制作、导航定位等应用，需要建立一个测量基准来确保数据的准确性和一致性。

本文将介绍大地坐标的测量基准以及它在现代测量学中的重要性。

2. 测量基准的定义测量基准可以理解为一个已知点，被用作测量其他点的参考。

对于大地坐标测量，测量基准是地球表面上一个已知位置的点，其经纬度和海拔高度已经精确确定。

3. 多种大地坐标测量基准3.1 地心坐标系（ECEF）地心坐标系（Earth-Centered, Earth-Fixed，ECEF）是一种用于描述地球上任意点位置的坐标系。

它以地球质心作为原点，以固定的坐标轴描述地球上的点的位置。

ECEF坐标系的x、y、z轴分别指向地球上的0度经线经过的点、90度经线经过的点以及北极点。

3.2 大地坐标系（Geodetic Coordinates）大地坐标系是一种描述地球表面上点位置的坐标系，常用的表示方式是经度、纬度和海拔高度。

大地坐标系的原点通常选取在大地测量所使用的基准椭球的中心，通过已知的测量点的经度和纬度，可以确定基准椭球的大小和形状。

3.3 地理坐标系（Geographic Coordinates）地理坐标系是一种描述地球表面上点位置的坐标系，常用的表示方式是经度和纬度。

地理坐标系和大地坐标系的区别在于地理坐标系不考虑海拔高度，只关注经度和纬度。

4. 测量基准的重要性测量基准在大地测量中起到至关重要的作用。

首先，通过使用相同的测量基准，不同的测量者在进行坐标测量时可以得到一致的结果，提高了数据的准确性和可比性。

其次，基于测量基准可以进行坐标的转换和大地测量的精确计算，满足不同应用场景对坐标数据的需求。

例如，在地图制作中，需要将大地坐标转换为墨卡托投影坐标；在GPS导航中，需要将接收到的GPS信号转换为大地坐标。

因此，测量基准是实现这些功能的基础。

5. 测量基准的建立和更新测量基准的建立通常涉及大规模的测量活动和数据处理。

大地测量常用的几大坐标以及转换方式在大地测量学中通常采用的坐标系有大地坐标系，空间直角坐标系，高斯平面直角坐标系等。

在同一参考椭球基准下，大地坐标系，空间直角坐标系，高斯平面直角坐标系是等价的，一一对应的，只是不同的坐标表现形式。

1、大地坐标大地坐标是大地测量的基本坐标系，它是大地测量计算，地球形状大小研究和地图编制等的基础大地坐标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。

大地坐标多应用于大地测量学，测绘学等。

坐标原理：当点在参考椭球面上时，仅用大地经度L和大地纬度B 表示。

大地经度L是通过P点的大地子午面与起始大地子午面（通过格林尼治天文台的子午面）之间的夹角。

规定以起始子午面起算，向东由0°至180°称为东经；向西由0°至180°称为西经。

大地纬度B是通过P点的法线与赤道面的夹角，规定由赤道面起算，由赤道面向北从0°至90°称为北纬；向南从0°到90°称为南纬。

大地高H是地面点沿法线到参考椭球面的距离。

2、空间直角坐标在卫星大地测量中，常采用空间大地直角坐标系来确定地面点的三维坐标。

空间直角坐标系的坐标原点位于参考椭球的中心，Z轴与椭球的旋转轴一致，指向参考椭球的北极; X轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于赤道面上，按右手系与X轴正交成90“夹角。

3、高斯平面直角坐标为了方便工程的规划、设计与施工，我们需要把测区投影到平面上来，使测量计算和绘图更加方便。

而地理坐标是球面坐标，当测区范围较大时，要建平面坐标系就不能忽略地球曲率的影响。

把地球上的点位化算到平面上，称为地图投影。

地图投影的方法有很多，我国采用的是高斯——克吕格投影（又称高斯正形投影），简称高斯投影。

它是由德国数学家高斯提出的，由克吕格改进的一种分带投影方法。

它成功解决了将椭球面转换为平面的问题。

与数学中的平面直角坐标系不同的是，其x轴为纵轴，上(北)为正，Y轴为横轴，右(东)为正，方位角是从北方向为准按顺时针方向计算出的夹角。

空间坐标系分类1. 引言空间坐标系是用来描述和定位物体在空间中位置的数学系统。

它是地理信息系统（GIS）、遥感、导航和测量等领域的基础概念。

在实际应用中，不同的任务需要使用不同类型的空间坐标系。

本文将介绍常见的空间坐标系分类，包括地心坐标系、大地坐标系和投影坐标系。

2. 地心坐标系地心坐标系是以地球为参考对象建立的一种三维坐标系统。

它将地球看作一个理想化的球体，并以地球质心为原点建立直角坐标系。

地心坐标系通常用于天文学、大地测量和卫星导航等领域。

2.1 地心惯性坐标系在地心惯性坐标系中，以地球质心为原点，建立一个固定于宇宙空间的直角坐标系统。

该坐标系统不随时间变化，适用于天体力学研究和卫星轨道计算。

2.2 地心测量坐标系地心测量坐标系是以地球质心为原点，建立一个固定于地球的直角坐标系统。

该坐标系统考虑了地球的形状和重力场的影响，适用于大地测量和地球物理研究。

3. 大地坐标系大地坐标系是以地球表面为参考对象建立的一种三维坐标系统。

它是基于地球椭球体模型和大地测量学原理建立的，用于描述地理位置和测量数据。

3.1 大地水准面大地水准面是一个近似于海平面的参考面，在大部分应用中被作为零高程基准。

在大地水准面上，可以通过经纬度和高程来确定一个点在大地坐标系中的位置。

3.2 大地椭球体模型大地椭球体模型是对地球形状进行近似描述的数学模型。

常用的大地椭球体模型有WGS84、GRS80等，它们通过半长轴、扁率等参数来定义椭球体的形状。

3.3 大地水平坐标系大地水平坐标系使用经度和纬度来表示一个点在水平方向上的位置。

经度表示东西方向上的偏移，纬度表示南北方向上的偏移。

常见的大地水平坐标系有经纬度坐标和UTM坐标。

3.4 大地垂直坐标系大地垂直坐标系使用高程来表示一个点在垂直方向上的位置。

常见的大地垂直坐标系有正高程、椭球高和大地水准面高等。

4. 投影坐标系投影坐标系是将三维空间投影到二维平面上的一种数学变换。

它是为了解决地球表面在平面上展示时产生的形状变形、距离失真等问题而设计的。

地理信息中各种坐标系区别和转换总结地理坐标系（Geographic Coordinate System）是基于地球椭球体的一个球面坐标系，以经度和纬度表示地球表面的位置。

地理坐标系通常使用地理坐标转换模型（如大地测量系统、WGS84等）来计算地球表面上的点的位置。

地理坐标系的优点是可以用来表示全球范围的数据，但缺点是在大范围内计算距离和面积时存在巨大误差。

平面坐标系（Planar Coordinate System）是基于平面上直角坐标系的一种坐标系统，以x和y坐标表示点的位置。

平面坐标系通常使用笛卡尔坐标系来表示地球表面上的点，例如，UTM坐标系将地球表面细分为多个区域并使用不同的投影方式计算点的位置。

平面坐标系的优点是可以更准确地计算距离和面积，但缺点是只适用于特定区域。

投影坐标系（Projected Coordinate System）是一种将三维地理坐标投射到二维平面上的坐标系统，通常用来在平面上显示地球表面的地理信息。

投影坐标系使用投影方法将地球的经纬度坐标转换为平面坐标，以便更好地显示和分析地理数据。

常见的投影坐标系有等角圆锥投影、墨卡托投影、极射赤面投影等。

不同的投影方法适用于不同区域和需求，因此选择适当的投影坐标系对于数据的正确性非常重要。

在进行坐标系转换时，需要考虑从一个坐标系转换到另一个坐标系可能引起的数据变形和误差。

常见的坐标系转换方法有投影转换和转换模型。

投影转换是将地理坐标系转换为平面坐标系或相反的过程，通常使用投影参数和转换公式来进行计算。

转换模型是通过数学模型和参数来进行坐标系转换，例如，大地测量系统（Geodetic Datum）用于将地理坐标转换为不同的投影坐标系。

需要注意的是，在进行坐标系转换时需要考虑坐标系的准确性和转换参数的正确性。

不正确的坐标系转换可能导致数据的位置错误和计算的不准确性。

因此，在进行坐标系转换时应该参考相关的参考资料和专业的软件工具，确保数据的正确性和可靠性。

大地坐标是什么意思
大地坐标，又称为地心坐标或地球坐标，是一种空间坐标系统，用于描述地球
上任意点的位置。

这种坐标系统常用于地图制作、导航、地理定位等领域。

在大地坐标系统中，地球被视为一个椭球体，点的位置则通过经度、纬度和高程三个参数来确定。

经度和纬度
经度和纬度是描述地球表面点位置的基本参数。

经度是指地球表面上某点与本
初子午线的连线所在平面与本初子午线的交点之间的最短弧的长度，以度为单位表示。

纬度是指地球表面上某点与赤道的夹角，以度为单位表示。

通过经度和纬度，可以唯一确定地球表面上的任意一个点。

高程
除了经度和纬度，大地坐标系统还包括高程，用以描述点相对于海平面的垂直
距离。

高程通常以米为单位表示，是地球上点的第三维空间坐标参数。

大地坐标的应用
大地坐标系统广泛应用于地图制作、GPS导航、地理信息系统等领域。

在地图
制作中，大地坐标可以准确描述地图上各个点的位置，帮助人们准确确定地理位置。

在GPS导航中，通过大地坐标，可以实现准确定位和导航功能，为人们的出行提
供了便利。

另外，在地理信息系统中，大地坐标系统也被广泛应用于空间数据的处理和分析。

总结
大地坐标是一种描述地球表面点位置的坐标系统，通过经度、纬度和高程这三
个参数来确定地球上任意点的位置。

这种坐标系统在地图制作、导航、地理信息系统等领域有着广泛的应用，为人们的生活和工作提供了便利。

以上是关于大地坐标是什么意思的简要介绍。

希望可以帮助大家更好地理解和
应用大地坐标这一概念。

地理坐标系通俗讲解
地理坐标系是用来表示地球上任何地点位置的一种坐标系统。

它是一种数学模型，通过经纬度来描述地球表面上的点。

通俗地说，地理坐标系就像是地球的经纬网上的网格，通过这个网格，我们可以确定任何一个地点的位置。

主要要素：
经度（Longitude）：
定义： 经度是指地球表面上东西方向的线，也就是赤道上任意点与本初子午线（通常是通过英国伦敦的子午线）之间的夹角。

范围： 经度的范围是从0°到180°，东经为正值，西经为负值。

纬度（Latitude）：
定义： 纬度是指地球表面上南北方向的线，也就是地球表面到地球中心的夹角。

范围： 纬度的范围是从0°到90°，北纬为正值，南纬为负值。

举例说明：
北京的坐标：
经度： 约为116°东经
纬度： 约为39°北纬
坐标表示：
地理坐标以度（°）为单位表示，分为整数度和小数度。

例如，一个地点的经纬度坐标可能是：39.9042°N, 116.4074°E。

北纬39.9042度，东经116.4074度。

应用：
导航系统： 地理坐标在导航系统中被广泛使用，帮助人们准确定位和规划路线。

地图制作： 地理坐标是制作地图的基础，能够精确地将地球上的各个地点呈现在平面图上。

科学研究： 地理坐标用于气象学、地质学、生态学等科学研究领域，帮助研究者理解自然界的现象和规律。

总体而言，地理坐标系是一个方便且普遍应用的系统，通过它我们能够更好地理解和利用地球表面的各个地点。

「空间大地坐标系与平面直角坐标系转换公式」空间大地坐标系（也称为地理坐标系）和平面直角坐标系（也称为笛卡尔坐标系）之间的转换公式是用于将地球表面上的点的经纬度（或大地坐标）转换为平面直角坐标系中的x、y、z值（或直角坐标）。

这两种坐标系的转换是地理信息系统（GIS）和测量工程中必不可少的一项基础工作。

下面将详细介绍这两种坐标系的特点以及它们之间的转换公式。

一、空间大地坐标系空间大地坐标系是以地球为基准的一种坐标系，用于描述地球表面上的点的位置。

空间大地坐标系是由经度、纬度和高程三个参数确定的，它们分别表示一个点在地球上的经度、纬度和高程（相对于一个参考椭球面）。

经度是指一个点与本初子午线（通常取格林尼治子午线）之间的夹角，可以用度、分、秒（DMS）或小数度（DD）表示；纬度是指一个点与赤道之间的夹角，同样可以用DMS或DD表示；高程是指一个点相对于参考椭球面的高度。

二、平面直角坐标系平面直角坐标系是由直角坐标系的一个特例，它在平面上使用x和y 两个参数来表示一个点的位置。

平面直角坐标系中，原点通常是一个叫做“地理坐标系原点”的基准点，x轴和y轴分别与参考坐标系的经度和纬度方向相对应。

这样，一个点在平面直角坐标系中的位置就可以用x和y 坐标值表示。

三、空间大地坐标系与平面直角坐标系的转换公式空间大地坐标系与平面直角坐标系之间的转换可分为大地坐标到直角坐标的转换和直角坐标到大地坐标的转换两个方向。

这里，我们主要关注大地坐标到直角坐标的转换过程。

大地坐标到直角坐标的转换公式如下：1.计算参考椭球面的参数首先，需要确定参考椭球面的参数，包括椭球长半轴a、扁率f以及椭球表面上任意一点的第一偏心率e。

这些参数通常可以从现有的地理坐标系参数库中获取。

2.计算大地坐标到空间直角坐标的转换设待转换的点在大地坐标系下的经度、纬度、高程分别为(λ,φ,H)，则转换公式如下：X = (N + H) * cosφ * cosλY = (N + H) * cosφ * sinλZ = (N * (1 - e²) + H) * sinφ其中，N是参考椭球面上其中一点的曲率半径，由以下公式计算得到：N = a / (1 - e² * sin²φ)² 的平方根通过这些公式，可以将一个点从大地坐标系转换为平面直角坐标系中的x、y、z值。

空间坐标系分类空间坐标系是地理空间数据中最基本的组成部分之一。

它是用于在地球表面定位地理位置的数学模型。

根据坐标系的定义、用途和数据类型，空间坐标系可以分为多种类型。

一、地心坐标系地心坐标系是以地球质心为原点，建立在地心上的坐标系。

它是地球动力学、测量学、大地水准面计算、游戏开发等领域的基础。

地心坐标系通常以X、Y、Z分别表示三个坐标轴。

二、大地坐标系大地坐标系是以地球椭球体上的一个点为原点的坐标系。

其坐标系基准面和大地水准面平行，用于计算地理数据。

大地坐标系可以分为经纬度坐标系和平面直角坐标系等不同类型。

三、投影坐标系投影坐标系是建立在大地坐标系之上的，用来将三维地理对象投影到二维平面上进行处理和显示。

投影坐标系可以分为等角投影、等积投影、等距投影、圆柱投影、圆锥投影等多种类型。

四、本地坐标系本地坐标系是以某个地理实体为原点的坐标系，如一座建筑、一段道路或一个桥梁等。

本地坐标系通常用于建筑、工程、道路、桥梁等领域的测量和设计，可大大提高数据精度和可靠性。

五、象限坐标系象限坐标系又称笛卡尔坐标系，是直角坐标系的一种。

它将平面分为四个象限，以X轴和Y轴上的正方向作为基准。

象限坐标系主要用于GIS、CAD、图形处理等领域的数据处理和显示。

六、局部坐标系局部坐标系是建立在某个特定地点的坐标系。

它包括经过这个点的三个坐标轴，并根据特定的规则确定了其中一个向量的方向。

局部坐标系主要用于机器人、导航、航空航天、地震学等领域的测量和控制。

总之，不同类型的空间坐标系在地理信息系统、测量学、人工智能等领域中都起着重要的作用。

了解并掌握各种坐标系的特点和应用，将有助于提高地理数据的处理和应用能力。

大地坐标系（Geodetic Coordinate System）是指用来描述地球表面几何形态的坐标系。

它通常由地球的椭球体模型、椭球面的投影方法和地理坐标系三部分组成。

在大地坐标系中，地球的椭球体模型是用来描述地球的几何形态的。

常见的椭球体模型包括北极半径a和极半径b的椭球体、半短轴a和扁率f的椭球体等。

椭球体的投影方法用来将椭球体投影到平面上，常见的投影方法包括普通平面直角坐标系、极射线坐标系等。

地理坐标系是指在投影平面上用来描述地理位置的坐标系，常见的地理坐标系包括WGS84坐标系、GCJ02坐标系等。

大地坐标系主要用于地理信息系统（GIS）、测绘学、地图制作等领域。

它能够准确描述地球表面的几何形态，是用来确定地理位置的重要工具。

地球的椭球体模型是一种三维几何模型，用来描述地球的几何形态。

它是由一个长轴和一个短轴组成的椭圆体，两个极点分别位于地球的南北极点。

在椭球体模型中，椭圆体的两个极点分别为南极点和北极点。

北极点的横纵坐标分别为0°纬度和0°经度，南极点的横纵坐标分别为90°S 纬度和180°经度。

椭圆体的长轴称为极径，短轴称为半短轴。

常见的椭圆体模型包括北极半径a和极半径b的椭圆体、半短轴a和扁率f的椭圆体等。

北极半径a和极半径b的椭圆体是指椭圆体的长轴a和短轴b的比例为a:b，半短轴a和扁率f的椭圆体是指椭圆体的短椭球面的投影方法是指将椭球体投影到平面上的方法。

常见的投影方法包括普通平面直角坐标系、极射线坐标系等。

普通平面直角坐标系是一种常用的投影方法，它将椭球体投影到平面上，并在平面上建立直角坐标系，用来描述地球表面的地理位置。

在普通平面直角坐标系中，坐标轴的原点为投影中心，横轴为经度轴，纵轴为纬度轴。

普通平面直角坐标系常用于地图制作、测绘学等领域。

极射线坐标系是一种将椭球体投影到平面上的方法，它将椭球体投影到一个极点上，然后用极点到投影点的极射线与经度轴的夹角来表示投影点的经度。

地理坐标系的种类
地理坐标系主要包括三种：
1. 全球卫星定位系统坐标系(WGS84)：该坐标系是一种大地坐标系，以地球自转轴和赤道为基准，它对全球的地球表面投影后的坐标统一定义的标准坐标系，由英国、美国、日本等国家共同制定，被广泛应用于全球的地理信息系统。

2. 国际地理网络坐标系(IGRS)：该坐标系是一个世界性的标准坐标系，在欧美国家制定和使用，是大地坐标系的二级标准，也是WGS84的精确发明，它为地理信息系统提供了一种全局的定位方式。

3. 火星坐标系(GCJ-02)：该坐标系是中国国家测绘局研制的大地坐标系的改进版坐标系，它可以把全球的经纬度定位转换成中国的火星坐标，用于国内的定位系统，是一种国家层面的加密标准坐标系。

地球坐标系到地理坐标系的变换矩阵
地球坐标系和地理坐标系是地理信息领域中常用的两种坐标系，两者之间的关系可以通过变换矩阵进行转换。

地球坐标系是以地球上某个固定位置为坐标原点，以地球自转轴和国际日期变更线为坐标轴建立的三维直角坐标系。

而地理坐标系是以地球椭球体为基准，通过对椭球体的数学描述建立的球面坐标系。

地球坐标系到地理坐标系的变换矩阵是一个3*3的矩阵，用于将地球坐标系的三维坐标转换为地理坐标系的球面坐标。

其中，变换矩阵的元素通过对椭球体的
参数进行计算得出。

具体地，变换矩阵中的第一行元素表示地理坐标系中的x、y、z坐标轴在地球坐标系下的方向余弦，第二行元素表示地理坐标系中的x、y、z坐
标轴在地球坐标系下的方向余弦，第三行元素则表示地理坐标系中的x、y、z坐标轴在地球坐标系下的方向余弦。

需要注意的是，在进行地球坐标系到地理坐标系的转换时，还需要考虑地球坐标系和地理坐标系之间的基准面差异以及大地高程的影响。

因此，转换过程还需要进行一些参数的修正，从而得到更加准确的地理坐标系坐标。

总之，地球坐标系到地理坐标系的变换矩阵是地理信息领域中常用的数学工具，能够帮助我们将地球坐标系下的三维坐标转换为地理坐标系下的球面坐标，为地理数据的处理与分析提供了帮助。

在地理空间测量和地图制图领域，空间直角坐标系和大地坐标系是两种常用的坐标系统。

它们各自有着不同的特点和适用范围，对地理空间的描述和定位起着重要作用。

本文将从简单到复杂、由浅入深地探讨空间直角坐标系与大地坐标系的区别，帮助读者更深入地理解这一重要概念。

一、空间直角坐标系空间直角坐标系又称笛卡尔坐标系，是一种以直角坐标系为基础的三维坐标系，用于描述空间中的点和物体位置。

它通常包括了横轴、纵轴和高度轴，分别代表了空间中的东西方向、南北方向和垂直方向。

在空间直角坐标系中，每个点的位置都可以由唯一的三个坐标值来确定，分别代表了该点在三个轴上的投影距离。

二、大地坐标系大地坐标系是一种以地球表面上某一固定点为基准的坐标体系，用于描述地理空间位置。

它通常使用经度和纬度来确定地球上任意点的位置，其中经度表示东西方向的位置，而纬度则表示南北方向的位置。

大地坐标系是基于地球曲面的特性而设计的，能够较为准确地描述地理位置。

三、空间直角坐标系与大地坐标系的区别1.定义和基础：空间直角坐标系是在数学和几何学领域中定义的三维坐标系，用于描述物体在空间中的位置关系；而大地坐标系是地理学和地图制图领域中使用的地理坐标系，用于描述地球表面上的地理位置。

2.坐标表示：空间直角坐标系使用直角坐标系的形式来表示点的位置，通过三个轴上的投影距离来确定点的位置；而大地坐标系使用经度和纬度两个角度值来表示点的位置，通过地球表面上的角度来确定位置。

3.适用范围：空间直角坐标系主要适用于工程学、几何学和物理学等领域，用于描述物体在空间中的位置和运动；而大地坐标系主要适用于地理学、地图制图和导航定位等领域，用于描述地球表面上的地理位置和方位。

4.精度和变形：空间直角坐标系在小范围内具有较高的精度，但在地球尺度上会因为地球曲面的特性而产生较大的变形；而大地坐标系在地球尺度上能够较为准确地描述地理位置，但在小范围内可能会出现精度不高的情况。

四、个人观点和总结空间直角坐标系和大地坐标系是根据不同领域的需求而设计的两种不同坐标体系，各自有着特定的适用范围和特点。

一直以来,总有很多朋友针对地理坐标系、大地坐标系这两个概念吃不透;近日,在网上看到一篇文章介绍它们,非常喜欢;所以在此转发一下,希望能够对制图的朋友们有所帮助;地理坐标：为球面坐标;参考平面地是椭球面,坐标单位:经纬度大地坐标：为平面坐标;参考平面地是水平面,坐标单位：米、千米等地理坐标转换到大地坐标的过程可理解为投影;投影：将不规则的地球曲面转换为平面在ArcGIS中预定义了两套坐标系：地理坐标系Geographic coordinate system投影坐标系Projected coordinate system1、首先理解地理坐标系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_1940Semimajor Axis:SemiminoInverse Flattening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:Prime Meridian起始经度: GreenwichDatum大地基准面: D_Beijing_1954Spheroid参考椭球体: Krasovsky_1940Semimajor Axis: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_KrugerParameters:False_Easting:False_Northing:Central_Meridian:Scale_Factor:Latitude_Of_Origin:Linear Unit: MeterGeographic Coordinate System:Name: GCS_Beijing_1954Alias:Abbreviation:Remarks:Prime Meridian: GreenwichDatum: D_Beijing_1954Spheroid: Krasovsky_1940Semimajor Axis: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;关于北京54和西安80是我们使用最多的坐标系先简单介绍高斯-克吕格投影的基本知识,了解就直接跳过,我国大中比例尺地图均采用高斯-克吕格投影,其通常是按6度和3度分带投影,1:万－1:50万比例尺地形图采用经差6度分带,1:1万比例尺的地形图采用经差3度分带;具体分带法是：6度分带从本初子午线开始,按经差6度为一个投影带自西向东划分,全球共分60个投影带,带号分别为1－60；3度投影带是从东经1度30秒经线开始,按经差3度为一个投影带自西向东划分,全球共分120个投影带; 为了便于地形图的测量作业,在高斯-克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统,具体方法是,规定中央经线为X轴,赤道为Y轴,中央经线与赤道交点为坐标原点,x值在北半球为正,南半球为负,y值在中央经线以东为正,中央经线以西为负;由于我国疆域均在北半球,x值均为正值,为了避免y值出现负值,规定各投影带的坐标纵轴均西移500km,中央经线上原横坐标值由0变为500km;为了方便带间点位的区分,可以在每个点位横坐标y值的百千米位数前加上所在带号,如20带内A点的坐标可以表示为YA=20 ;在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目录中,我们可以看到四种不同的命名方式：Beijing 1954 3 Degree GK CMBeijing 1954 3 Degree GK ZoneBeijing 1954 GK ZoneBeijing 1954 GK Zone对它们的说明分别如下：三度分带法的北京54坐标系,中央经线在东75度的分带坐标,横坐标前不加带号三度分带法的北京54坐标系,中央经线在东75度的分带坐标,横坐标前加带号六度分带法的北京54坐标系,分带号为13,横坐标前加带号六度分带法的北京54坐标系,分带号为13,横坐标前不加带号在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Xian 1980目录中,文件命名方式又有所变化：Xian 1980 3 Degree GK CMXian 1980 3 Degree GK ZoneXian 1980 GK CMXian 1980 GK Zone西安80坐标文件的命名方式、含义和北京54前两个坐标相同,但没有出现“带号+N”这种形式,为什么没有采用统一的命名方式让人看了有些费解;大地坐标GeodeticCoordinate: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;1：25万地形图上,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投影,也是平面坐标;在之前的博文中,为大家介绍过ArcGIS中的地理坐标系和投影坐标系或称大地坐标系,这里面简要的说明了两者的概念及关系;接下来,针对这块的GIS 理论基础,将做个系统全面的介绍,希望为各位带来帮助;1、现实世界和坐标空间的联系任何空间特征都表示为地球表面的一个特定位置,而位置依赖于既定的坐标系来表示;通过统一的坐标系和高程系,可以使不同源的GIS数据叠加在一起显示,以及执行空间分析;2、地球空间模型描述为了深入研究地理空间,需要建立地球表面的几何模型,这是进行大地测量的前提;根据大地测量学的成果,地球表面几何模型可以分为三类：1 第一类是地球的自然表面;2 第二类是相对抽象的面,即大地水准面,可用来代表地球的物理化形状;其中大地水准面包围的球体,叫大地球体,是对地球形体的一级逼近;地球上有71%的海洋面积,因此可以假设当海水处于完全静止的平衡状态时,从海平面延伸到所有大陆下部,而与地球重力方向处处正交的一个连续、闭合的曲面,这就是大地水准面;它是重力等位面;3 第三类是以大地水准面为基准建立起来的地球椭球体模型;大地水准面虽然十分复杂,但从整体来看,起伏是微小的,且形状接近一个扁率极小的椭圆绕短轴旋转所形成的规则椭球体,这个椭球体称为地球椭球体;其表面是一个规则数学表面,可用数学公式表达,所以在测量和制图中用它替代地球的自然表面;地球形体的二级逼近;地球椭球体有长半径a赤道半径和短半径b极半径之分,f为椭圆的扁率;a、b、f是其三要素,决定地球椭球体的形状和大小;各种地球椭球体模型参考椭球体,下面会介绍如下图所示;我国1952年以前采用海福特椭球体,从1953年起采用克拉索夫斯基椭球体; 1978年我国决定采用新椭球体GRS1975,并以此建立了我国新的、独立的大地坐标系,对应ArcGIS里面的Xian_1980椭球体;从1980年开始采用新椭球体GRS1980,这个椭球体参数与ArcGIS中的CGCS2000椭球体相同;地球椭球体视为球体：制作小比例尺地图时小于1:500万,因缩小程度很大,可以把地球视为球体,忽略地球扁率;计算更简单,半径约为6371千米;地球椭球体视为椭球体：制作大比例尺地图时大于1:100万,为保证精度,必须将地球视为椭球体;3、地理坐标系地球的形状与大小确定之后,还必须确定椭球体与大地水准面的相对关系,这项工作称为椭球定位与定向;与大地水准面符合得最好的一个地球椭球体,称为参考椭球体,是地球形体三级逼近;说到这里,我们需要对这几个词汇做区分：球体：小比例尺,视作球体;椭球体/旋转椭球体：大比例尺,两个概念不区分;地球椭球体：限地球椭球体模型;参考椭球体：定位相关,与局部或全局大地水准面最为吻合的椭球体模型;大地基准面大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近;ArcGIS中,基准面用于定义旋转椭球体相对于地心的位置;大地基准面分为地心基准面、区域基准面;地心基准面：由卫星数据得到,使用地球的质心作为原点,使用最广泛的是WGS 1984;区域基准面：特定区域内与地球表面吻合,大地原点是参考椭球与大地水准面相切的点,例如Beijing54、Xian80;每个国家或地区均有各自的大地基准面;我们通常称谓的Beijing54、Xian80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面;相对同一地理位置,不同的大地基准面,它们的经纬度坐标是有差异的;椭球体与大地基准面之间的关系是一对多的关系;因为基准面是在椭球体的基础上建立的,但椭球体不能代表基准面,同样的椭球体能定义不同的基准面;在目前的GIS商用软件中,大地基准面都通过当地基准面向WGS84的转换7参数来定义,即：–三个平移参数ΔX、ΔY、ΔZ表示两坐标原点的平移值;–三个旋转参数εx、εy、εz表示当地坐标系旋转至与地心坐标系平行时,分别绕Xt、Yt、Zt的旋转角;–最后是比例校正因子,用于调整椭球大小;Beijing54、Xian80相对WGS84的转换参数至今也没有公开,实际工作中可利用工作区内已知的北京54或西安80坐标控制点进行与WGS84坐标值的转换,在只有一个已知控制点的情况下往往如此,用已知点的北京54与WGS84坐标之差作为平移参数,当工作区范围不大时,如青岛市10654平方公里,精度也足够了;地理坐标系建立地理坐标系大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系;地面点的位置用经度、纬度、和大地高度表示;大地坐标系可分为参心大地坐标系和地心大地坐标系;参心大地坐标系：指经过定位与定向后,地球椭球的中心不与地球质心重合而是接近地球质心;区域性大地坐标系;是我国基本测图和常规大地测量的基础;如Beijing54、Xian80;地心大地坐标系：指经过定位与定向后,地球椭球的中心与地球质心重合;如CGCS2000、WGS84;建立地理坐标系的过程如下：i. 选择一个椭球体：Krasovsky_1940椭球体;ii. 椭球定位与定向利用“Datum:D_Beijing_1954”大地基准面将这个椭球定位;ArcGIS中这4个地理坐标系的定义如下：我国常用高程系大地控制的主要任务是确定地面点在地球椭球体上的位置,这种位置包括两个方面：一是点在地球椭球面上的平面位置,即经度和纬度；二是确定点到大地水准面的高度,即高程;高程控制网的建立,必须规定一个统一的高程基准面;我国利用青岛验潮站1950～1956年的观测记录,确定黄海平均海水面为全国统一的高程基准面,并在青岛观象山埋设了永久性的水准原点;以黄海平均海水面建立起来的高程控制系统,统称“1956年黄海高程系”;1987年,因多年观测资料显示,黄海平均海平面发生了微小的变化,由原来的变为,国家决定启用新的高程基准面,即“1985年国家高程基准”;高程控制点的高程也发生微小的变化,但对已成图上的等高线的影响则可忽略不计;国家高程控制网是确定地貌地物海拔高程的坐标系统;按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网;目前提供使用的1985国家高程系统共有水准点成果114041个,水准路线长度为416619．1公里;4、地图投影投影实质将地球椭球面上的点映射到平面上的方法,称为地图投影;为什么要进行投影–地理坐标为球面坐标,不方便进行距离、方位、面积等参数的量算;–地球椭球体为不可展曲面;–地图为平面,符合视觉心理,并易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析;投影的实质：经纬度坐标—> 笛卡儿平面直角坐标系建立地球椭球面上经纬线网和平面上相应经纬线网的数学基础,也就是建立地球椭球面上的点的地理坐标λ,φ与平面上对应点的平面坐标x,y之间的函数关系如下图;当给定不同的具体条件时,将得到不同类型的投影方式;投影分类地球椭球表面是一种不可能展开的曲面,要把这样一个曲面表现到平面上,就会发生裂隙或褶皱;在投影面上,可运用经纬线的“拉伸”或“压缩”通过数学手段来加以避免,以便形成一幅完整的地图;但不可避免会产生变形;地图投影的变形通常有：长度变形、面积变形和角度变形;在实际应用中,根据使用地图的目的,限定某种变形; 按变形性质分类：–等角投影：角度变形为零Mercator–等积投影：面积变形为零Albers–任意投影：长度、角度和面积都存在变形其中,各种变形相互联系相互影响：等积与等角互斥,等积投影角度变形大,等角投影面积变形大;从投影面类型划分：–横圆柱投影：投影面为横圆柱–圆锥投影：投影面为圆锥–方位投影：投影面为平面从投影面与地球位置关系划分为：–正轴投影：投影面中心轴与地轴相互重合–斜轴投影：投影面中心轴与地轴斜向相交–横轴投影：投影面中心轴与地轴相互垂直–相切投影：投影面与椭球体相切–相割投影：投影面与椭球体相割投影选择选择地图投影时,主要考虑因素–制图区域的范围、形状和地理位置主要因素–地图的用途、出版方式及其他特殊要求投影选择实例–世界地图,主要采用正圆柱、伪圆柱和多圆锥投影;在编绘世界航线图、世界交通图与世界时区图时也采用墨卡托投影;–中国出版的世界地图多采用等差分纬线多圆锥投影;–对于半球地图,东、西半球图常选用横轴方位投影；南、北半球图常选用正轴方位投影；水、陆半球图一般选用斜轴方位投影;–在东西延伸的中纬度地区,一般采用正轴圆锥投影,如中国与美国;–在南北方向延伸的地区,一般采用横轴圆柱投影或多圆锥投影,如智利与阿根廷;投影参数：标准线–概念：投影面与参考椭球的切线或割线;分为标准纬线与标准经线;–特点：没有变形,也称主比例尺;中心线–概念：是指中央经线原点经线与中央纬线原点纬线,用来定义图投影的中心或者原点;–特点：一般会有变形;小结：–实现等角、等面积、等距离同时做到的投影不存在;–投影方式有多种多样,一个国家或地区依据自己所处在的经纬度、幅员大小以及图件用途选择投影方式; –在大于1：10万的大比例尺图件中,各种投影带来的变形可以忽略;我国常用地图投影我国基本比例尺地形图1：100万、1：50万、1：25万、1：10万、1：5万、1：万、1：1万、1：5000除1：100万以外均采用高斯-克吕格Gauss-Kruger 投影横轴等角切圆柱投影,又叫横轴墨卡托Transverse Mercator投影为地理基础;1：100万地形图采用兰伯特Lambert投影正轴等角割圆锥投影,其分幅原则与国际地理学会规定的全球统一使用的国际百万分之一地图投影保持一致;海上小于50万的地形图多用墨卡托Mercator投影正轴等角圆柱投影;我国大部份省区图以及大多数这一比例尺的地图也多采用Lambert投影和属于同一投影系统的Albers投影正轴等积割圆锥投影;1 高斯-克吕格Gauss-Kruger投影横轴等角切圆柱投影–我国规定1:1万、1:万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺的地形图均采用高斯克吕格投影;–该投影在英美等国家被称为横轴墨卡托投影–横轴等角切圆柱投影离开中央子午线越远,变形越大赤道是直线,离开赤道的纬线是弧线,凸向赤道没有角度变形长度和面积变形很小–北京54和西安80投影坐标系的投影方式–高斯投影特点：中央子午线长度变形比为1在同一条经线上,长度变形随纬度的降低而增大,在赤道处为最大在同一条纬线上,长度变形随经差的增加而增大,且增大速度较快在6带范围内,长度最大变形不超过%通过分带控制变形：– 6°分带用于1：万~1：50万比例尺地图起始于初子午线格林威治,按经差6度为一个投影带自西向东划分,全球共分60个投影带;我国范围可分成11个6度带;– 3°分带用于大于1：1万比例尺地图始于东经1°30′,按经差3度为一个投影带自西向东划分,全球共分120个投影带;我国范围可分成22个三度带;–坐标系原点为每个投影带的中央经线与赤道交点为了便于地形图的测量作业,在高斯-克吕格投影带内布置了平面直角坐标系统,具体方法是,规定中央经线为X轴,赤道为Y轴,中央经线与赤道交点为坐标原点,x值在北半球为正,南半球为负,y值在中央经线以东为正,中央经线以西为负;由于我国疆域均在北半球,x值均为正值,为了避免y值出现负值,规定各投影带的坐标纵轴均西移500km,中央经线上原横坐标值由0变为500km;为了方便带间点位的区分,可以在每个点位横坐标y值的百千米位数前加上所在带号;2 兰伯特Lambert投影正轴等角割圆锥投影–适用于小于1：100万包括1：100万的地图;–最适用于中纬度的一种投影;它类似于Albers投影,不同之处在于其描绘形状比描绘面积更准确;–由于我国位于中纬度地区,中国地图和分省地图经常采用割圆锥投影Lambert或Albers投影：中国地图的中央经线常位于东经105度两条标准纬线分别为北纬25度和北纬47度–各省的参数可根据地理位置和轮廓形状初步加以判定;例如甘肃省的参数为：中央经线为东经101度两条标准纬线分别为北纬34度和41度–投影方法：圆锥投影通常基于两条标准纬线,从而使其成为割投影;超过标准纬线的纬度间距将增加;这是唯一常用的将两极表示为单个点的圆锥投影;也可使用单条标准纬线和比例尺因子定义;如果比例尺因子不等于,投影实际上将变成割投影;3 阿伯斯Albers投影正轴等积割圆锥投影–也称“双标准纬线等积圆锥投影”,为阿伯斯Albers拟定;投影区域面积保持与实地相等;–最适合于东西方向分布的大陆板块,不适合南北方向分布的大陆板块;–在处理显示400万、100万的全国数据时为了保持等面积特性,经常采用Albers投影;4墨卡托Mercator投影正轴等角圆柱投影–由墨卡托于1569年专门为航海目的设计的;–设计思想是令一个与地轴方向一致的圆柱切于或割于地球,将球面上的经纬网按等角条件投影于圆柱表面上,然后将圆柱面沿一条母线剪开展成平面;–广泛应用于航海,航空的重要投影;5、投影坐标系地图投影是将地图从球面大地基准面转换到平面的数学变换;由此确定的坐标系一般称为投影坐标系;投影坐标系统是由大地基准面和地图投影两组参数确定的平面坐标系统;要想正确确定投影坐标系,首先必须弄清地球椭球体Ellipsoid、大地基准面Datum及地图投影Projection三者的基本概念及它们之间的关系;6、总结通过前面一系列的介绍内容,希望读者能够了解、掌握一下内容：①地球空间模型描述–地球自然表面、大地水准面、地球椭球体模型②地理坐标系的建立–参考椭球体、大地基准面、地理坐标系–我国常用地理坐标系、高程系③地图投影–投影实质、投影变形、投影分类–我国常用地图投影：Beijing54、Xian80、CGCS2000、WGS 1984 ④投影坐标系–大地基准面+ 地图投影– ArcGIS中投影坐标系定义。

W G S-84坐标系与2000大地坐标系的区别-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIANWGS-84坐标系目录编辑本段WGS-84的定义：原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH（1984.0）定义的地极（CTP）方向，即国际协议原点CIO，它由IAU和IUGG共同推荐。

X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z,X轴构成右手坐标系。

WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会测量常数推荐值，采用的两个常用基本几何参数。

WGS-84是修正NSWC9Z-2参考系的原点和尺度变化，并旋转其参考子午面与BIH定义的零度子午面一致而得到的一个新参考系，WGS-84坐标系的原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。

它是一个地固坐标系。

介绍WGS-84采用的椭球是国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推荐值，其四个基本参数公式长半径：a=6378137±2（m）；地球引力和地球质量的乘积：GM=3986005×108m3s-2±0.6×108m3s-2；正常化二阶带谐系数：C20=-484.16685×10-6±1.3×10-9；地球重力场二阶带球谐系数：J2=108263×10-8地球自转角速度：ω=7292115×10-11rads-1±0.150×10-11rads-1 编辑本段意义：建立WGS-84世界大地坐标系的一个重要目的，是在世界上建立一个统一的地心坐标系。

[1]参考资料1《GPS定位原理及应用》/JPKC2007/CSU/02GPSjpkch/jiao-an/2.2.htm 2000国家大地坐标系目录相关介绍一、基本参数二、采用2000国家大地坐标系的必要性三、采用2000国家大地坐标系的意义四、对国民经济的影响五、我院应对新坐标系统的保障配套工作这是我国当前最新的国家大地坐标系，英文名称为China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为CGCS2000。