地理坐标系与投影坐标系区别与联系

地理坐标系与投影坐标系区别

空间参考中主要包含大地水准面、地球椭球体、投影坐标系等几部分内容。地图投影就是把地球表面的任意点，利用一定数学法则，转换到地图平面上的理论和方法，一般有两种坐标系来进行表示，分别是地理坐标系和投影坐标系。如下图所示，描述了地理坐标系与投影坐标系之间的关系。

参考椭球体

表1 常见的参考椭球体及其参数

椭球名称	长半轴（米）	短半轴（米）	扁率的倒数
Clarke1866	6378206.4	6356583.79999898	294.9786982
Bessel1841	6377397.155	6356078.965	299.1528434
International 1924	6378388	6356911.9	296.9993621
Krassovsky 1940	6378245	6356863.01877305	298.2997381
IAG75	6378140	6356755.28815753	298.257
GRS 1980	6378137	6356752.31414036	298.257222101
WGS 1984	6378137	6356752.31424518	298.257223563
CGCS2000	6378137	6356752.31414036	298.257222101

基准面

基准面是在特定区域内与地球表面极为吻合的椭球体。

基准面 = 椭球体 + 本初子午线

表2 常见基准面

基准面名称	描述	EPSG
China 2000	椭球体：CGCS2000 本初子午线：格林尼治0°	EPSG:1043
World Geodetic System 1984	椭球体：WGS 84 本初子午线：格林尼治0°	EPSG:6326
Xian 1980	椭球体：IAG 1975 本初子午线：格林尼治0°	EPSG:6610
Beijing 1954	椭球体：Krassovsky 1940 本初子午线：格林尼治0°	EPSG:6214
North American Datum 1927	椭球体：Clarke 1866 本初子午线：格林尼治0°	EPSG:6267
North American Datum 1983	椭球体：GRS 1980 本初子午线：格林尼治0°	EPSG:6269

地理坐标系

地理坐标系 = 基准面 + 本初子午线 + 角度测量单位

表3 常见地理坐标系

地理坐标系名称	描述	EPSG
Beijing 1954	基准面：Beijing 1954 本初子午线：格林尼治 0° 角度单位：0.0174532925199433弧度单位：度	EPSG:4214
Xian 1980	基准面：Xian 1980 本初子午线：格林尼治 0° 角度单位：0.0174532925199433弧度单位：度	EPSG:4610
WGS 84	基准面：WGS 1984 本初子午线：格林尼治 0° 角度单位：0.0174532925199433弧度单位：度	EPSG:4326
China Geodetic Coordinate System 2000	基准面：China 2000 本初子午线：格林尼治 0° 角度单位：0.0174532925199433弧度单位：度	EPSG:4490
North American 1927	基准面：North American 1927 本初子午线：格林尼治 0° 角度单位：0.0174532925199433弧度单位：度	EPSG:4267
North American 1983	基准面：North American 1983 本初子午线：格林尼治 0° 角度单位：0.0174532925199433弧度单位：度

投影方法

表4 常见的4种投影方法

投影方法	描述	适用范围
Albers投影（等积正割圆锥投影）		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。
Lambert兰伯特投影（等角正割圆锥投影）		全球1:100万地形图的数学基础，适用于小于1：100万（包括1：100万)的地图。
墨卡托投影，Mercator（等角正切圆柱投影）		恒定方位线是直的，有助于导航。
高斯-克吕格（横向墨卡托，等角横切圆柱投影）		我国主要采用该投影，适用于1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万、1:25万、1:50万比例尺的地形图。

表5 高斯-克吕格（Gauss Kruger）与通用横轴墨卡托（UTM）区别

	高斯-克吕格（Gauss Kruger）	通用横轴墨卡托（UTM）

东偏移量	500000	500000
北偏移量	0	0
起始纬度	0	0
比例因子	1	0.9996
线性单位	米	米

高斯-克吕格和 UTM 投影都是横向圆柱投影。在高斯-克吕格图中，横向圆柱与中央子午线相切，而在 UTM 图中横向圆柱切割是椭球的，这将导致在距中央子午线约 180 公里处有两个穿透圆，它们被投影成真实的长度。UTM 中的中央经线以 0.9996 的比例因子投影。

投影坐标系

投影坐标系 = 地理坐标系 + 投影方式 + 线性单位

表6 常见投影坐标示例

投影坐标系名称	描述
Beijing 1954 3 Degree GK CM 117E	地理坐标系：Beijing 1954 投影方式：3度带高斯克吕格，以117度为中央子午线单位：米
Xian 1980 GK Zone 19 （坐标加带号）	地理坐标系：Xian 1980 投影方式：6度带高斯克吕格，以19*6-3=111度为中央子午线单位：米
CGCS2000 GK CM 117E	地理坐标系：China Geodetic Coordinate System 2000 投影方式：6度带高斯克吕格，以117度为中央子午线单位：米

参考资料：

科学网—八类地图常用的投影方法 - 杨峰峰的博文 (sciencenet.cn)

List of map projections - Wikipedia

高斯-克鲁格映射和 UTM 映射有什么区别？ | 下萨克森州地理信息和州测量局 (niedersachsen.de)

CGCS2000 - EPSG:1024

《GDAL源码剖析与开发指南》

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