我國的大地參照系主要有兩種：即1954 年北京坐標(biāo)系和80 國家大地坐標(biāo)系店读。

高斯——克呂格投影 指投影方式

是克拉索夫斯基1940 橢球體 指地球橢球體

投影的一個過程圖：

真實地球----〉地球橢球體----->大地參考系耕漱，確定中央經(jīng)線-------〉經(jīng)緯度坐標(biāo)系---（通過各種投影方式）-----〉投影坐標(biāo)系

下面是具體的文章介紹：

1為什么要使用投影

地球橢球體表面是曲面迎吵，而地圖通常要繪制在平面圖紙上，因此制圖時首先要把曲面展為

平面斋否。然而球面是個不可展的曲面堆巧，換句話說，就是把它直接展為平面時旋奢，不可能不發(fā)生破裂

或皺紋。若用這種具有破裂或褶皺的平面繪制地圖雳锋，顯然是不實用的，所以必須采用特殊的方

法將曲面展開羡洁，使其成為沒有破裂或褶皺的平面玷过，于是就出現(xiàn)了地圖投影理論。其基本原理就

是：因為球面上一點的位置決定于它的經(jīng)緯度筑煮，所以實際投影時是先將一些經(jīng)緯線的交點展繪

在平面上辛蚊，再將相同的經(jīng)緯度的點連成經(jīng)線，相同的緯度的點連成緯線真仲，構(gòu)成經(jīng)緯網(wǎng)袋马。有了經(jīng)

緯網(wǎng)以后，就可以將球面上的點秸应，按其經(jīng)緯度展繪在平面上相應(yīng)的位置處虑凛。

許多分析技術(shù)和空間數(shù)據(jù)都是針對二維坐標(biāo)或平面坐標(biāo)設(shè)計，以平面地圖投影的方式來存

儲空間坐標(biāo)软啼，因此很多時候我們都需要利用地圖投影將三維的地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)桑谍。所謂

的地圖投影就是通過特定的數(shù)學(xué)方程式將經(jīng)緯坐標(biāo)（λ，φ）轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)（X祸挪，Y）锣披。從三

維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為二維坐標(biāo)時總會出現(xiàn)扭曲變形，地圖投影就是用來減小這種變形的贿条。

2如何進(jìn)行投影

（1）地理坐標(biāo)系

地理坐標(biāo)系用來描述地球表面三維地物位置雹仿，地物的具體位置由它的經(jīng)緯度坐標(biāo)確定。經(jīng)

緯線一般用度來表示（必要時也用度分秒表示）整以，經(jīng)緯度是從地心到地球表面相應(yīng)的位置的角度

的大小表示的胧辽。在球形系統(tǒng)中，水平的平行線表示東西方向也稱為緯線公黑，垂直的平行線表示南

北方向稱為經(jīng)線票顾，這些包圍著地球的網(wǎng)格稱為經(jīng)緯格網(wǎng)础浮。

兩極之間的處于中間位置的水平軸稱為赤道，也是零度緯線奠骄。豎直軸的零度經(jīng)線也叫做本

初子午線豆同。在大部分坐標(biāo)系統(tǒng)中的本初子午線是指經(jīng)過英國倫敦格林威治的經(jīng)線，其他一些國

家所用的本初子午線有：Bem, Bogota, Paris 等含鳞。以本初子午線與赤道的相交點作為起點（0影锈，0）。

由此地球被劃分為四個象限蝉绷，本初子午線左右兩邊為東西半球鸭廷，赤道上下兩邊為南北半球。

（2）平面坐標(biāo)系

平面坐標(biāo)系是與地理坐標(biāo)系相對的一個概念熔吗，是將橢球面上的點通過地圖投影的方式投影

到（地圖）平面上辆床，分為平面極坐標(biāo)系和平面直角坐標(biāo)系。平面直角坐標(biāo)系按照直角坐標(biāo)原理

確定一點的平面位置桅狠，由原點及通過原點的兩個垂直相交軸組成讼载，這種坐標(biāo)也叫笛卡爾坐標(biāo)或

直角坐標(biāo)。測繪中的直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)中的不同點是中跌，X 軸和Y 軸互換咨堤。

（3）投影坐標(biāo)系統(tǒng)

SuperMap Objects 中投影坐標(biāo)系統(tǒng)由地圖投影方式、投影參數(shù)漩符、坐標(biāo)單位和地理坐標(biāo)系組

成一喘。每一種投影坐標(biāo)系統(tǒng)都對應(yīng)于一種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式。SuperMap Objects 中提供了很多預(yù)定義

的投影坐標(biāo)系統(tǒng)嗜暴，用戶可以根據(jù)需要直接選擇使用凸克，此外，用戶還可以定制自己的投影系統(tǒng)闷沥。

（4）橢球體和球體

人們通常用球體或橢球體來描述地球的形狀和大小触徐，有時為了計算方便，可以將地球看作

一個球體狐赡，但更多的時候是把它看作橢球體撞鹉。一般情況下在地圖比例尺小于1:1,000,000 時，假

設(shè)地球形狀為一球體颖侄，因為在這種比例尺下球體和橢球體的差別幾乎無法分辨鸟雏；而在1:1,000,000

甚至更高精度要求的大比例尺時，則需用橢球體逼近地球览祖。橢球體是以橢圓為基礎(chǔ)的孝鹊，所以用

兩個軸來表述地球球體的大小，即長軸（赤道半徑）和短軸（極地半徑）展蒂。通常情況下又活，人們習(xí)

慣用地球的長軸和地球的扁率來描述地球橢球體苔咪。地球的扁率描述地球的圓扁程度，其值為地

球的長軸與短軸之差與長軸的比柳骄，值越大团赏，地球越扁，值越小耐薯，地球越圓舔清。

由于地球形狀的不規(guī)則性，不同國家在不同的歷史時期對地球進(jìn)行過無數(shù)次測量曲初，導(dǎo)致出

現(xiàn)了大量的橢球體体谒，但是由于沒有一個橢球體能夠準(zhǔn)確的描述地球的整體形狀，所以在應(yīng)用時

應(yīng)該根據(jù)各個國家或地區(qū)的具體情況選擇合適的地球橢球體臼婆。北美大陸較常用克拉克1866 橢

球體(Clarke 1866： 長半軸為6,378,206.4 米抒痒，短半軸為6,356,583.8 米)，而中國常用的橢球體

卻是克拉索夫斯基1940 橢球體(Krasovsky 1940: 長半軸為6378245.0 米颁褂，扁率為0.003352330)故响。

（5）大地參照系

地球橢球體僅僅是描述了地球的大小及形狀，為了更準(zhǔn)確地描述地球上的地物的具體位置痢虹，

需要引入大地參照系被去。大地參照系確定了地球橢球體相對于地球球心的位置主儡，為地表地物的測

量提供了一個參照框架奖唯，確定了地表經(jīng)緯網(wǎng)線的原點和方向。

大地參照系把地球橢球體的球心當(dāng)作原點糜值。一個地區(qū)的大地參照系的地球橢球體或多或少

地偏移了真正的地心丰捷，盡可能好的描述表現(xiàn)該地區(qū)的地表狀況，地表上的地物坐標(biāo)都是相對于

該橢球體的球心的寂汇。目前被廣泛采用的大地參照系是WGS84病往，它被當(dāng)著大地測量的基本框架。

不同的大地參照系適用于不同的國家和地區(qū)骄瓣，一個大地參照系并不適合于所有的地區(qū)停巷，正如

AD27 適用于北美大地， ED50 適用于歐洲大陸榕栏。

3 地圖投影的定義

簡單地講畔勤，地圖投影的實質(zhì)是將地球橢球面上的緯線網(wǎng)按照一定的數(shù)學(xué)法則轉(zhuǎn)移到平面。

具體來說扒磁，由于球面上一點的位置是用地理坐標(biāo)（緯度. ,經(jīng)度λ ）表示庆揪，而平面上點的位置是

用直角坐標(biāo)（縱坐標(biāo)X，橫坐標(biāo)Y）或極坐標(biāo)（極徑ρ 妨托，極角δ ）表示缸榛，所以要想將地球表面

上的點轉(zhuǎn)移到平面上吝羞，必須采用一定的數(shù)學(xué)方法來確定地理坐標(biāo)與平面直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)之間

的關(guān)系。這種在球面和平面之間建立點與點之間函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)方法内颗，稱為地圖投影钧排。

4怎樣選用投影

地圖投影選擇得是否恰當(dāng)，直接影響地圖的精度和實用價值起暮。用不同投影方法建立的經(jīng)緯

線網(wǎng)形式不同卖氨，它們的變形性質(zhì)和變形分布規(guī)律也各不相同。在實際應(yīng)用中负懦，應(yīng)盡可能的使地

圖投影的變形最小筒捺，目前沒有哪一個投影轉(zhuǎn)換方式可以完整、無變形地表達(dá)地球表面現(xiàn)實纸厉。選

擇地圖投影時應(yīng)考慮制圖區(qū)域的范圍系吭、形狀和地理位置以及地圖的用途等幾個因素。

經(jīng)緯度坐標(biāo)系也叫球面坐標(biāo)系颗品，由經(jīng)緯網(wǎng)構(gòu)成肯尺，坐標(biāo)系的原點由零度經(jīng)線的位置確定。經(jīng)度范圍在

± 180°之間躯枢，緯度范圍在± 90°之間则吟。在經(jīng)緯度坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)，不能超過這個坐標(biāo)范圍锄蹂。確定經(jīng)緯度坐

標(biāo)系的要素有兩個：一是大地參照系的確定氓仲，一是中央經(jīng)線的確定。大地參照系確定是在地球橢球體的基

礎(chǔ)上確定的得糜，由于地球是一個不規(guī)則的橢球體敬扛，各個地區(qū)為了更好地擬合該地區(qū)的地面起伏狀況，在進(jìn)行

投影參照系設(shè)置時朝抖，可以選擇不同的地球橢球體和坐標(biāo)參考系統(tǒng)啥箭，地球橢球體確定了地球的長半軸、短半

軸治宣、地球的扁率等參數(shù)急侥，通過確定中央經(jīng)線的位置就可以確定坐標(biāo)原點的位置。

在超圖中：

普通平面坐標(biāo)系：適合于不需要投影和坐標(biāo)變換的地圖侮邀，如CAD 圖形等坏怪；

經(jīng)緯坐標(biāo)系：以實際經(jīng)緯度來表示地球表面的地理位置；

投影坐標(biāo)系：適合于需要在平面坐標(biāo)系統(tǒng)中進(jìn)行顯示和操作的地圖豌拙，也可以對具有不同投

影的多種數(shù)據(jù)源進(jìn)行投影系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換陕悬。

橢球體、基準(zhǔn)面及地圖投影?

GIS中的坐標(biāo)系定義是GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)按傅，正確定義GIS系統(tǒng)的坐標(biāo)系非常重要捉超。GIS中的坐標(biāo)系定義由基準(zhǔn)面和地圖投影兩組參數(shù)確定胧卤，而基準(zhǔn)面的定義則由特定橢球體及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)確定，因此欲正確定義GIS系統(tǒng)坐標(biāo)系拼岳，首先必須弄清地球橢球體(Ellipsoid)枝誊、大地基準(zhǔn)面(Datum)及地圖投影(Projection)三者的基本概念及它們之間的關(guān)系。?

基準(zhǔn)面是利用特定橢球體對特定地區(qū)地球表面的逼近惜纸，因此每個國家或地區(qū)均有各自的基準(zhǔn)面叶撒，我們通常稱謂的北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系實際上指的是我國的兩個大地基準(zhǔn)面耐版。我國參照前蘇聯(lián)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(biāo)系祠够，1978年采用國際大地測量協(xié)會推薦的1975地球橢球體建立了我國新的大地坐標(biāo)系--西安80坐標(biāo)系，目前大地測量基本上仍以北京54坐標(biāo)系作為參照粪牲，北京54與西安80坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換可查閱國家測繪局公布的對照表古瓤。 WGS1984基準(zhǔn)面采用WGS84橢球體，它是一地心坐標(biāo)系腺阳，即以地心作為橢球體中心落君，目前GPS測量數(shù)據(jù)多以WGS1984為基準(zhǔn)。

橢球體與基準(zhǔn)面之間的關(guān)系是一對多的關(guān)系亭引，也就是基準(zhǔn)面是在橢球體基礎(chǔ)上建立的绎速，但橢球體不能代表基準(zhǔn)面，同樣的橢球體能定義不同的基準(zhǔn)面焙蚓，如前蘇聯(lián)的Pulkovo 1942纹冤、非洲索馬里的Afgooye基準(zhǔn)面都采用了Krassovsky橢球體，但它們的基準(zhǔn)面顯然是不同的主届。?

地圖投影是將地圖從球面轉(zhuǎn)換到平面的數(shù)學(xué)變換赵哲，如果有人說：該點北京54坐標(biāo)值為X=4231898,Y=21655933待德，實際上指的是北京54基準(zhǔn)面下的投影坐標(biāo)君丁，也就是北京54基準(zhǔn)面下的經(jīng)緯度坐標(biāo)在直角平面坐標(biāo)上的投影結(jié)果。

GIS中基準(zhǔn)面的定義與轉(zhuǎn)換?

雖然現(xiàn)有GIS平臺中都預(yù)定義有上百個基準(zhǔn)面供用戶選用将宪，但均沒有我們國家的基準(zhǔn)面定義绘闷。假如精度要求不高，可利用前蘇聯(lián)的Pulkovo 1942基準(zhǔn)面(Mapinfo中代號為1001)代替北京54坐標(biāo)系较坛；假如精度要求較高印蔗，如土地利用、海域使用丑勤、城市基建等GIS系統(tǒng)华嘹，則需要自定義基準(zhǔn)面。?

GIS系統(tǒng)中的基準(zhǔn)面通過當(dāng)?shù)鼗鶞?zhǔn)面向WGS1984的轉(zhuǎn)換7參數(shù)來定義法竞，轉(zhuǎn)換通過相似變換方法實現(xiàn)耙厚，具體算法可參考科學(xué)出版社1999年出版的《城市地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化指南》第76至86頁强挫。假設(shè)Xg、Yg薛躬、Zg表示W(wǎng)GS84地心坐標(biāo)系的三坐標(biāo)軸俯渤，Xt、Yt型宝、Zt表示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的三坐標(biāo)軸八匠，那么自定義基準(zhǔn)面的7參數(shù)分別為：三個平移參數(shù)ΔX、ΔY趴酣、ΔZ表示兩坐標(biāo)原點的平移值梨树；三個旋轉(zhuǎn)參數(shù)εx、εy岖寞、εz表示當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系旋轉(zhuǎn)至與地心坐標(biāo)系平行時劝萤，分別繞Xt、Yt慎璧、Zt的旋轉(zhuǎn)角床嫌；最后是比例校正因子，用于調(diào)整橢球大小胸私。?