GIS坐标系统

最新在看GIS的理论知识，坐标系统这块比较抽象，B站上搜到到一个博主的视频，对这块讲解的比较通俗易懂，这里记录一下：

地理坐标系统

地理坐标系统是地球表面空间要素的定位参照系统。地理坐标系统是由经度和维度定义的。经度和维度都是用角度量的：经度是本初子午线开始向东或向西度量角度，而维度是从赤道平面向北或向南度量角度。

地球的近似表示

•  一级逼近：地球上的水只受重力影响下的静止水面，延申覆盖陆地，这样地球就变成了一个完全被水包围的球了，这就是大地水准面，但是还是无法直接用数学公式表达出来
• 二级逼近：用数据公式简化，使用椭球体表示（长半轴、短半轴、扁率、第一偏心率、第二偏心率），不同时期科学家用不同的技术手段创建了不同的椭球体，如WGS84椭球体、CGCS2000椭球体等
• 三级逼近：加了高程，定义了x、y、z坐标系，确定了原点（可能是质心、也可能是中心）在哪里，但是加了高程之后，虽然更接近地球，又变得不规则了，无法使用数学公式表达

用椭球体太简单，用基准面太复杂，我们使用椭球体去贴基准面，这个时候就牵扯到一个参考的问题。按需决定贴哪里好些：

• 地心大地坐标系：椭球体的原点与地球质心（基准面）重合，WGS84、CGCS2000
• 参心大地坐标系：椭球体的原点不与地球质心重合，Beijing-54、Xian-80

下面我们走一下模拟流程：

1、地球

2、做出来大地水准面

3、依据大地水准面，生成椭球体

4、在椭球体上考虑高程信息，并赋予了x、y、z轴，变成了基准面，中间绿色点为基准面质心

 5、为了更好的拟合地球，且不过于复杂，以然选择椭球体模拟地球，但是这个时候椭球体基于基准面进行一定的移动。红色点椭球体中心，绿色点基准面质心

红点与绿色点重合，则为地心大地坐标系

6、加入我们比较看重基准面红色的这块区域，想让基准面与椭球体更合的贴合

 我们对椭球体移动，这个时候红色、绿色点不重合了，则为参心大地坐标系

 7、有了椭球体，最后我们就可以在椭球体上画坐标了（经纬度）

投影坐标系统

地图投影

地图投影将从球形球体的地理坐标转换到平面位置的地球表面到平面的转换。这个转换过程的结果是以经纬线在平面上系统排列来地理坐标系统。

地图投影有两个突出的有点：

• 地图投影使用二维的纸质或数字地图
• 地图投影可用平面坐标或投影坐标，而不是经纬度。用地理坐标计算会更加复杂。

但是从椭球体到平面的转换总是带有变形，没有一种地图投影是完美的。这就是为什么发展了数百种地图投影用于制图的原因。每种地图投影都保留了某些空间性质，而牺牲了另一些性质。

投影分类

投影可以分为三大类：

• 按变形类型：等角投影、等积投影等
• 按投影面类型：圆锥投影、圆柱投影等
• 按投影面与球面关系：正轴投影、斜轴投影等

三个特征排列组合，就形成了常见了一些投影，如墨卡托投影。