一直以來，總有很多朋友針對地理坐标系、大地坐标系這兩個概念吃不透。近日，在網上看到一篇文章介紹它們，非常喜歡。所以在此轉發一下，希望能夠對制圖的朋友們有所幫助。

地理坐标：為球面坐标。 參考平面地是 橢球面,坐标單位:經緯度

大地坐标：為平面坐标。參考平面地是 水平面,坐标單位：米、千米等

地理坐标轉換到大地坐标的過程可理解為投影。（投影：将不規則的地球曲面轉換為平面）

在ArcGIS中預定義了兩套坐标系：地理坐标系（Geographic coordinate system）投影坐标系（Projected coordinate system）

1、首先理解地理坐标系（Geographic coordinate system），Geographic coordinate system直譯為地理坐标系統，是以經緯度為地圖的存儲單位的。很明顯，Geographic coordinate syst em是球面坐标系統。我們要将地球上的數字化信息存放到球面坐标系統上，如何進行操作呢？地球是一個不規則的橢球，如何将數據信息以科學的方法存放到橢球上？這必然要求 我們找到這樣的一個橢球體。這樣的橢球體具有特點：可以量化計算的。具有長半軸，短 半軸，偏心率。以下幾行便是Krasovsky_1940橢球及其相應參數。Spheroid: Krasovsky_1940

Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000

Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000

Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000

然而有了這個橢球體以後還不夠，還需要一個大地基準面将這個橢球定位。在坐标系統描述中，可以看到有這麼一行：

Datum: D_Beijing_1954表示，大地基準面是D_Beijing_1954。

--------------------------------------------------------------------------------

有了Spheroid和Datum兩個基本條件，地理坐标系統便可以使用。

完整參數：

Alias:

Abbreviation:

Remarks:

Angular Unit: Degree (0.017453292519943299)

Prime Meridian（起始經度）: Greenwich (0.000000000000000000)

Datum（大地基準面）: D_Beijing_1954

Spheroid（參考橢球體）: Krasovsky_1940

Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000

Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000

Inverse Flattening: 298.300000000000010000

2、接下來便是Projection coordinate system（投影坐标系統），首先看看投影坐标系統中的一些參數。

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

從參數中可以看出，每一個投影坐标系統都必定會有Geographic Coordinate System。

投影坐标系統，實質上便是平面坐标系統，其地圖單位通常為米。

那麼為什麼投影坐标系統中要存在坐标系統的參數呢？

這時候，又要說明一下投影的意義：将球面坐标轉化為平面坐标的過程便稱為投影。

好了，投影的條件就出來了：

a、球面坐标

b、轉化過程（也就是算法）

也就是說，要得到投影坐标就必須得有一個“拿來”投影的球面坐标，然後才能使用算法去投影！

即每一個投影坐标系統都必須要求有Geographic Coordinate System參數。關于北京54和西安80是我們使用最多的坐标系

先簡單介紹高斯-克呂格投影的基本知識，了解就直接跳過，我國大中比例尺地圖均采用高斯-克呂格投影，其通常是按6度和3度分帶投影，1:2.5萬－1:50萬比例尺地形圖采用經差6度分帶，1:1萬比例尺的地形圖采用經差3度分帶。具體分帶法是：6度分帶從本初子午線開始，按經差6度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分60個投影帶，帶号分别為1－60；3度投影帶是從東經1度30秒經線開始，按經差3度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分120個投影帶。

為了便于地形圖的測量作業，在高斯-克呂格投影帶内布置了平面直角坐标系統，具體方法是，規定中央經線為X軸，赤道為Y軸，中央經線與赤道交點為坐标原點，x值在北半球為正，南半球為負，y值在中央經線以東為正，中央經線以西為負。由于我國疆域均在北半球，x值均為正值，為了避免y值出現負值，規定各投影帶的坐标縱軸均西移500km，中央經線上原橫坐标值由0變為500km。為了方便帶間點位的區分，可以在每個點位橫坐标y值的百千米位數前加上所在帶号，如20帶内A點的坐标可以表示為YA=20 745921.8m。

在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Beijing 1954目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式：

Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj

Beijing 1954 3 Degree GK Zone 25.prj

Beijing 1954 GK Zone 13.prj

Beijing 1954 GK Zone 13N.prj

對它們的說明分别如下：

三度分帶法的北京54坐标系，中央經線在東75度的分帶坐标，橫坐标前不加帶号

三度分帶法的北京54坐标系，中央經線在東75度的分帶坐标，橫坐标前加帶号

六度分帶法的北京54坐标系，分帶号為13，橫坐标前加帶号

六度分帶法的北京54坐标系，分帶号為13，橫坐标前不加帶号

在Coordinate Systems\Projected Coordinate Systems\Gauss Kruger\Xian 1980目錄中，文件命名方式又有所變化：

Xian 1980 3 Degree GK CM 75E.prj

Xian 1980 3 Degree GK Zone 25.prj

Xian 1980 GK CM 75E.prj

Xian 1980 GK Zone 13.prj

西安80坐标文件的命名方式、含義和北京54前兩個坐标相同，但沒有出現“帶号 N”這種形式，為什麼沒有采用統一的命名方式？讓人看了有些費解。

大地坐标（GeodeticCoordinate）:大地測量中以參考橢球面為基準面的坐标。地面點P的位置用大地經度L、大地緯度B和大地高H表示。當點在參考橢球面上時，僅用大地經度和大地緯度表示。大地經度是通過該點的大地子午面與起始大地子午面之間的夾角，大地緯度是通過該點的法線與赤道面的夾角，大地高是地面點沿法線到參考橢球面的距離。

方裡網:是由平行于投影坐标軸的兩組平行線所構成的方格網。因為是每隔整公裡繪出坐标縱線和坐标橫線，所以稱之為方裡網，由于方裡線同時又是平行于直角坐标軸的坐标網線，故又稱直角坐标網。

在1：1萬——1：20萬比例尺的地形圖上，經緯線隻以圖廓線的形式直接表現出來，并在圖角處注出相應度數。為了在用圖時加密成網，在内外圖廓間還繪有加密經緯網的加密分劃短線(圖式中稱“分度帶”)，必要時對應短線相連就可以構成加密的經緯線網。1：25萬地形圖上，除内圖廓上繪有經緯網的加密分劃外，圖内還有加密用的十字線。

我國的1：50萬——1：100萬地形圖，在圖面上直接繪出經緯線網，内圖廓上也有供加密經緯線網的加密分劃短線。

直角坐标網的坐标系以中央經線投影後的直線為X軸，以赤道投影後的直線為Y軸，它們的交點為坐标原點。這樣，坐标系中就出現了四個象限。縱坐标從赤道算起向北為正、向南為負；橫坐标從中央經線算起，向東為正、向西為負。

雖然我們可以認為方裡網是直角坐标，大地坐标就是球面坐标。但是我們在一副地形圖上經常見到方裡網和經緯度網，我們很習慣的稱經緯度網為大地坐标，這個時候的大地坐标不是球面坐标，她與方裡網的投影是一樣的（一般為高斯投影），也是平面坐标。

文檔來自： 百度文庫，向原作者緻謝，僅供學習交流之用！

更多閱讀：國土空間規劃 GIS在城鄉規劃設計中的應用