摘自http://www.xuebuyuan.com/472278.html
gis坐標系相關概念（一）
前言：近期，本人正著手ae的開發，開發期間在一些原理方面遇到了很多問題。這里，我將貼出一些gis和gps的一些相關概念，主要目的是為了學習，當然，這個肯定大多數不是我敲的了
，一般都是我自己從網上和其他書籍上摘抄而來的，如果有侵犯的地方還請指出，謝謝。希望會有所用很處。
1. 橢球體、基準面及地圖投影
GIS中的坐標系定義是GIS系統的基礎，正確定義GIS系統的坐標系非常重要。GIS中的坐標系定義由基準面和地圖投影兩組參數確定，而基準面的定義則由特定橢球體及其對應的轉換參數確定，因此欲正確定義GIS系統坐標系，首先必須弄清地球橢球體(Ellipsoid)、大地基準面(Datum)及地圖投影(Projection)三者的基本概念及它們之間的關系。
基準面是利用特定橢球體對特定地區地球表面的逼近，因此每個國家或地區均有各自的基準面，我們通常稱謂的北京54坐標系、西安80坐標系實際上指的是我國的兩個大地基準面。我國參照前蘇聯從1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)橢球體建立了我國的北京54坐標系，1978年采用國際大地測量協會推薦的1975地球橢球體建立了我國新的大地坐標系--西安80坐標系，目前大地測量基本上仍以北京54坐標系作為參照，北京54與西安80坐標之間的轉換可查閱國家測繪局公布的對照表。 WGS1984基準面采用WGS84橢球體，它是一地心坐標系，即以地心作為橢球體中心，目前GPS測量數據多以WGS1984為基準。
上述3個橢球體參數如下：
橢球體與基準面之間的關系是一對多的關系，也就是基準面是在橢球體基礎上建立的，但橢球體不能代表基準面，同樣的橢球體能定義不同的基準面，如前蘇聯的Pulkovo 1942、非洲索馬里的Afgooye基準面都采用了Krassovsky橢球體，但它們的基準面顯然是不同的。
地圖投影是將地圖從球面轉換到平面的數學變換，如果有人說：該點北京54坐標值為X=4231898,Y=21655933，實際上指的是北京54基準面下的投影坐標，也就是北京54基準面下的經緯度坐標在直角平面坐標上的投影結果。
2. GIS中地圖投影的定義
我國的基本比例尺地形圖(1:5千，1:1萬，1:2.5萬，1:5萬，1:10萬，1:25萬，1:50萬，1:100萬)中，大于等于50萬的均采用高斯-克呂格投影(Gauss-Kruger)，又叫橫軸墨卡托投影(Transverse Mercator)；小于50萬的地形圖采用正軸等角割園錐投影，又叫蘭勃特投影(Lambert Conformal Conic)；海上小于50萬的地形圖多用正軸等角園柱投影，又叫墨卡托投影(Mercator)，我國的GIS系統中應該采用與我國基本比例尺地形圖系列一致的地圖投影系統。
在MapX中坐標系定義由基準面、投影兩部分參數組成，方法如下：
CoordSys.Set(Type, [Datum], [Units], [OriginLongitude], [OriginLatitude],
[StandardParallelOne], [StandardParallelTwo], [Azimuth], [ScaleFactor],
[FalseEasting], [FalseNorthing], [Range], [Bounds], [AffineTransform])
其中參數：Type表示投影類型，Type為1時地圖坐標以經緯度表示，它是必選參數，它后面的參數都為可選參數；
Datum為大地基準面對象，如果采用非地球坐標(NonEarth)無需定義該參數；
Units為坐標單位，如Units為7表示以米為單位；
OriginLongitude、OriginLatitude分別為原點經度和緯度；
StandardParallelOne、StandardParallelTwo為第一、第二標準緯線；
Azimuth為方位角，斜軸投影需要定義該參數；
ScaleFactor為比例系數；
FalseEasting, FalseNorthing為東偽偏移、北偽偏移值；
Range為地圖可見緯度范圍；
Bounds為地圖坐標范圍，是一矩形對象，非地球坐標(NonEarth)必須定義該參數；
AffineTransform為坐標系變換對象。
相應高斯-克呂格投影、蘭勃特投影、墨卡托投影需要定義的坐標系參數序列如下：
http://www.xuebuyuan.com/472278.html高斯-克呂格：投影代號(Type)，基準面(Datum)，單位(Unit)，中央經度(OriginLongitude)，原點緯度(OriginLatitude)，比例系數(ScaleFactor)，東偽偏移(FalseEasting)，北緯偏移(FalseNorthing)蘭勃特: 投影代號(Type)，基準面(Datum)，單位(Unit)，中央經度(OriginLongitude)，原點緯度(OriginLatitude)，標準緯度1(StandardParallelOne)，標準緯度2(StandardParallelTwo)，東偽偏移(FalseEasting)，北緯偏移(FalseNorthing)墨卡托: 投影代號(Type)，基準面(Datum)，單位(Unit)，原點經度(OriginLongitude)，原點緯度(OriginLatitude)，標準緯度(StandardParallelOne)
在城市GIS系統中均采用6度或3度分帶的高斯-克呂格投影，因為一般城建坐標采用的是6度或3度分帶的高斯-克呂格投影坐標。高斯-克呂格投影以6度或3度分帶，每一個分帶構成一個獨立的平面直角坐標網，投影帶中央經線投影后的直線為X軸(縱軸，緯度方向)，赤道投影后為Y軸(橫軸，經度方向)，為了防止經度方向的坐標出現負值，規定每帶的中央經線西移500公里，即東偽偏移值為500公里，由于高斯-克呂格投影每一個投影帶的坐標都是對本帶坐標原點的相對值，所以各帶的坐標完全相同，因此規定在橫軸坐標前加上帶號，如(4231898,21655933)其中21即為帶號，同樣所定義的東偽偏移值也需要加上帶號，如21帶的東偽偏移值為21500000米。假如你的工作區位于21帶，即經度在120度至126度范圍，該帶的中央經度為123度，采用Pulkovo 1942基準面，那么定義6度分帶的高斯-克呂格投影坐標系參數為：(8，1001，7，123，0，1，21500000，0)。
3.
WGS84與C80坐標系：
任何一項測量工作都離不開一個基準，都需要—個特定的坐標系。例如，在常規大地測量中，各國都有自己的測量基準和坐標系(如我國的1980年國家大地坐標系C80)。由于GPS是全球性的定位導航系統，其坐標系統也必須是全球性的。為了使用方便，它是通過國際協議確定的，稱為協議地球坐標系( Conventional TerrestrialSystem—CTS)。目前，GPS測量中所使用的協議地球坐標系統稱為WGS—84世界大地坐標系(Wor1d GeodeticSystem)。屬于地心坐標系 ，它是美國國防局為進行GPS導航定位于1984年建立的地心坐標系，1985年投入使用
。
WGS-84坐標系的幾何意義是：坐標系的原點位于地球質心，z軸指向（國際時間局）BIH1984.0定義的協議地球極(CTP)方向，x軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點，y軸通過右手規則確定。
WGS-84地心坐標系可以與1954北京坐標系或1980西安坐標系等參心坐標系相互轉換，其方法之一是：在測區內，利用至少3個以上公共點的兩套坐標列出坐標轉換方程，采用最小二乘原理解算出7個轉換參數就可以得到轉換方程。其中7個轉換參數是指3個平移參數、3個旋轉參數和1個尺度參數。
舉個例子，野外采集gps數據，數據是用大地坐標表示的，也就是用經緯度和高程表示。而采集的數據要在地圖上顯示出來，就需要將經緯度轉化為平面坐標，也就是通常說的x,y坐標。因為我國地形圖一般采用高斯投影，所以通常轉化成高斯平面坐標顯示到地圖上。而在經緯度向平面坐標轉化的過程中，需要用到橢球參數，因此要考慮所選的坐標系，我國常用的坐標系有北京54，西安80，WGS-84坐標系，不同的坐標系對應的橢球體是不一樣的，這里你可能會不明白根橢球體有啥關系，是這樣的，我們所說的地理數據都是為了描述大地水準面上的某一個點，而大地水準面是不規則的，我們用一個規定的橢球面去擬合這個水準面，用橢球面上的點來近似表示地球上的點。每個國家地理情況不同，采用的橢球體也不盡相同。北京54坐標系采用的是克拉索夫斯基(Krassovsky)橢球體，而西安80采用的是IAG 75地球橢球體。
