什么是坐標(biāo)系？

初中學(xué)得直面直角坐標(biāo)系，是為了精確描述平面上的點(diǎn)的位置。GIS中的坐標(biāo)系的目的就是為了精確描述地球上的點(diǎn)的位置。有了坐標(biāo)系，我們就能描述地球上的點(diǎn)了，比如(經(jīng)度，緯度) (36.12,111.56)。

坐標(biāo)系(地理坐標(biāo)系或投影坐標(biāo)系)為定義真實(shí)世界的位置提供了框架。使用坐標(biāo)系最關(guān)鍵的問題有兩個(gè)：一是要了解使用的是何種投影；二是將正確的坐標(biāo)系信息與數(shù)據(jù)集相關(guān)聯(lián)。坐標(biāo)系有兩種類型 - 地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系。

坐標(biāo)系的類型

GIS 中使用兩種常用的坐標(biāo)系類型： 全局坐標(biāo)系或球坐標(biāo)系，例如經(jīng)緯度。這些坐標(biāo)系通常稱為地理坐標(biāo)系。

基于橫軸墨卡托、亞爾勃斯等積或羅賓森等地圖投影的投影坐標(biāo)系，這些地圖投影(以及其他多種地圖投影模型)提供了各種機(jī)制將地球球面的地圖投影到二維笛卡爾坐標(biāo)平面上。投影坐標(biāo)系有時(shí)稱為地圖投影。

什么是地理坐標(biāo)系？

地理坐標(biāo)系 (GCS) 使用三維球面來定義地球上的位置。

在球面系統(tǒng)中，水平線(或東西線)是等緯度線或緯線。垂直線(或南北線)是等經(jīng)度線或經(jīng)線。

什么是地心坐標(biāo)系

地心坐標(biāo)系不是基于地圖投影的平面坐標(biāo)系。它是一種地理坐標(biāo)系，在此坐標(biāo)系中，地球在一個(gè)從地心開始測(cè)量的右旋 XYZ 坐標(biāo)系(3D 笛卡爾)中被建模為球體或旋轉(zhuǎn)橢球體。

X 軸指向本初子午線、Y 軸位于赤道平面上且與 X 軸成 90°，而 Z 軸則指向北極點(diǎn)。

地心坐標(biāo)系與基于緯度和經(jīng)度的地理坐標(biāo)系類似，均從地球的中心開始測(cè)量角度

什么是投影坐標(biāo)系？

投影坐標(biāo)系在二維平面中進(jìn)行定義。與地理坐標(biāo)系不同，在二維空間范圍內(nèi)，投影坐標(biāo)系的長(zhǎng)度、角度和面積恒定。投影坐標(biāo)系始終基于地理坐標(biāo)系，而后者則是基于球體或旋轉(zhuǎn)橢球體的。

在投影坐標(biāo)系中，通過格網(wǎng)上的 x,y 坐標(biāo)來標(biāo)識(shí)位置，其原點(diǎn)位于格網(wǎng)中心。每個(gè)位置均具有兩個(gè)值，這兩個(gè)值是相對(duì)于該中心位置的坐標(biāo)。一個(gè)指定其水平位置，另一個(gè)指定其垂直位置。這兩個(gè)值稱為 x 坐標(biāo)和 y 坐標(biāo)。采用此標(biāo)記法，原點(diǎn)坐標(biāo)是 x = 0 和 y = 0。

關(guān)于地圖投影

無論將地球視為球體還是旋轉(zhuǎn)橢球體，都必須變換其三維曲面以創(chuàng)建平面地圖圖幅。此數(shù)學(xué)變換通常稱作地圖投影。

理解地圖投影如何改變空間屬性的一種簡(jiǎn)便方法就是觀察光穿過地球投射到表面(稱為投影曲面)上。想像一下，地球表面是透明的，其上繪有經(jīng)緯網(wǎng)。用一張紙包裹地球。位于地心處的光會(huì)將經(jīng)緯網(wǎng)投影到一張紙上。現(xiàn)在，可以展開這張紙并將其鋪平。紙張上的經(jīng)緯網(wǎng)形狀與地球上的形狀不同。地圖投影使經(jīng)緯網(wǎng)發(fā)生了變形。

展平旋轉(zhuǎn)橢球體并不比展平橙皮容易，因?yàn)樗鼤?huì)破裂。用兩種尺寸表示地球表面會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的形狀、面積、距離或方向發(fā)生變形。

地圖投影使用數(shù)學(xué)公式將地球上的球面坐標(biāo)與平面坐標(biāo)關(guān)聯(lián)起來。

不同投影會(huì)引起不同類型的變形。有些投影旨在最大限度地降低一種或兩種數(shù)據(jù)特性的變形。投影可保持要素面積不變，但會(huì)改變其形狀。在下圖中，極點(diǎn)附近的數(shù)據(jù)已被拉伸。

什么是墨卡托 (Mercator) 投影

最初設(shè)計(jì)該投影的目的是為了精確顯示羅盤方位，為海上航行提供保障，此投影的另一功能是能夠精確而清晰地定義所有局部形狀。許多 Web 制圖站點(diǎn)都使用基于球體的墨卡托投影。球體半徑等于 WGS 1984 長(zhǎng)半軸的長(zhǎng)度，即 6378137.0 米。

這是一個(gè)圓柱投影。經(jīng)線彼此平行且間距相等。緯線也彼此平行，但離極點(diǎn)越近，其間距越大。不能顯示極點(diǎn)。

旋轉(zhuǎn)橢球體和球體

地理坐標(biāo)系表面的形狀和大小由球體或旋轉(zhuǎn)橢球體定義。盡管地球最適合用旋轉(zhuǎn)橢球體表示，但有時(shí)將地球視作球體可使數(shù)學(xué)計(jì)算更為簡(jiǎn)便。對(duì)于小比例尺地圖(小于 1:5,000,000)來說，可以將地球假設(shè)為球體。采用這種比例尺時(shí)，在地圖上察覺不出球體與旋轉(zhuǎn)橢球體的區(qū)別。但是，為了保證大比例尺地圖(比例尺為 1:1,000,000 或更大)的精度，必須使用旋轉(zhuǎn)橢球體表現(xiàn)地球的形狀。在這種比例尺中，選擇使用球體還是旋轉(zhuǎn)橢球體取決于地圖的用途以及數(shù)據(jù)的精度。

以下是 1984 世界坐標(biāo)系(WGS 1984 或 WGS84)的旋轉(zhuǎn)橢球體參數(shù)：

a = 6378137.0 meters

b = 6356752.31424 meters

1/f = 298.257223563

什么是 SRID？

空間參考標(biāo)識(shí)符 (SRID) 是與特定坐標(biāo)系、容差和分辨率關(guān)聯(lián)的唯一標(biāo)識(shí)符。

目前有多種公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn) SRID，例如歐洲石油測(cè)繪組 (EPSG) 定義的 SRID。某些數(shù)據(jù)庫和空間類型(如 PostgreSQL 中的 PostGIS 幾何或 SQL Server 中的地理類型)使用預(yù)定義的 EPSG 代碼子集，只可使用具有這些 SRID 的空間參考。

以下列出常用的坐標(biāo)系

地理坐標(biāo)系：GCS_WGS_1984：WKID: 4326 權(quán)限: EPSG

投影坐標(biāo)系：WGS_1984_Web_Mercator_Auxiliary_Sphere：WKID: 3857 權(quán)限: EPSG ，如果是ESRI內(nèi)部使用的話，WKID就變成102100

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的图像坐标球面投影_坐标系统及投影概述的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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