從整體上來(lái)說(shuō)，坐標(biāo)系分為地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系，這些都是什么東東？我們來(lái)好好看看~
學(xué)過(guò)地理的我們都知道，地球是一個(gè)兩極稍扁赤道略鼓的不規(guī)則橢圓球體，且地球表面凸凹不平，有些地方是高山，有些地方是深溝。這樣的地球表面帶來(lái)一個(gè)很大的問(wèn)題，就是地球表面無(wú)法用數(shù)學(xué)公式表達(dá)。
于是聰明的地理學(xué)家們想出了一個(gè)方法：用一個(gè)可以近似表示地球表面的規(guī)則的橢圓來(lái)進(jìn)行地球表面的定位和測(cè)量，這個(gè)規(guī)則的三維球面就是地理坐標(biāo)的參考橢球體。
那么問(wèn)題來(lái)了，世界上只有一種坐標(biāo)系嗎？、
當(dāng)然不是。坐標(biāo)系的種類多到你不想知道。凸凸給大家總結(jié)了幾種常用的坐標(biāo)系：
WGS84坐標(biāo)系
是國(guó)際通用坐標(biāo)系，也叫地球坐標(biāo)系，大名鼎鼎的GPS系統(tǒng)就是采用的WGS84坐標(biāo)系。WGS84坐標(biāo)系對(duì)于具體地方的位置描述可能不如當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系來(lái)的準(zhǔn)確，但是它對(duì)全球范圍內(nèi)的位置估計(jì)更準(zhǔn)確。谷歌地圖（非中國(guó)境內(nèi)）也是采用的WGS84坐標(biāo)系。在進(jìn)行不同坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換的時(shí)候，一般以WGS84坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)坐標(biāo)。
北京54坐標(biāo)系
是建國(guó)初期提出的地理坐標(biāo)系，因此在早期有比較廣泛的運(yùn)用，有一定比例的數(shù)據(jù)使用的是1954北京坐標(biāo)系。從現(xiàn)代的眼光看，它并不能十分準(zhǔn)確地表達(dá)我國(guó)國(guó)境內(nèi)的空間位置。
西安80坐標(biāo)系
由于后期意識(shí)到北京54坐標(biāo)系的不足，我國(guó)1978年4月在西安召開(kāi)全國(guó)天文大地網(wǎng)平差會(huì)議，確定重新定位，建立的我國(guó)新地理坐標(biāo)系，它在中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和科學(xué)研究中發(fā)揮了巨大作用。
2000國(guó)家大地坐標(biāo)系
我國(guó)當(dāng)前最新的國(guó)家大地坐標(biāo)系。2018年，我國(guó)國(guó)土資源系統(tǒng)全面采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，并要求各類國(guó)土資源數(shù)據(jù)向2000國(guó)家大地坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
地方獨(dú)立坐標(biāo)系
許多城市、礦區(qū)基于實(shí)用、方便與科學(xué)的目的，建立了地方坐標(biāo)系。
總結(jié)一下：
地理坐標(biāo)系是用經(jīng)緯度表示的坐標(biāo)系，國(guó)際上通用的地理坐標(biāo)系是WGS84坐標(biāo)系。國(guó)內(nèi)常用的地理坐標(biāo)系有北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、2000國(guó)家大地坐標(biāo)系以及地方坐標(biāo)系；其中，西安80坐標(biāo)系最為常見(jiàn)，也要少部分是北京54坐標(biāo)系，2000國(guó)家大地坐標(biāo)系將是我國(guó)今后的主流坐標(biāo)系。在涉及到不同坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化的時(shí)候，通常是把北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系、2000國(guó)家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為通用的WGS84坐標(biāo)系。
拍平地理坐標(biāo)系
地理坐標(biāo)系說(shuō)到底是個(gè)橢圓體，在曲面上進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的處理分析比較復(fù)雜，顯然不如在一個(gè)平面上進(jìn)行處理來(lái)的簡(jiǎn)單高效，所以在地圖制圖和線性量測(cè)時(shí)我們首先考慮把曲面轉(zhuǎn)化成平面。
而這些需求誕生了投影坐標(biāo)系。投影坐標(biāo)系是將三維的地理坐標(biāo)系投影到二維平面上，形成投影坐標(biāo)系，就是地理坐標(biāo)系+投影過(guò)程。投影坐標(biāo)系是用距離單位表示的坐標(biāo)系，如米。
投影的方法多種多樣，以下是一些投影轉(zhuǎn)換的方法：
既然有多重地理坐標(biāo)系，投影坐標(biāo)系當(dāng)然也有很多，常用的有：
UTM投影坐標(biāo)系
WGS84地理坐標(biāo)系常采用UTM投影坐標(biāo)系。如何確定一個(gè)地區(qū)的UTM投影帶數(shù)？UTM投影是從180度經(jīng)線開(kāi)始向東每6°為一個(gè)投影帶，我國(guó)從西到東一共跨過(guò)了11個(gè)投影帶，每個(gè)投影帶的經(jīng)度范圍如下圖，根據(jù)這張圖我們就能很容易判斷一個(gè)地點(diǎn)的UTM投影帶，以上海為例，上海的經(jīng)度約為東經(jīng)121°，從下圖可知其位于51度帶。
我國(guó)UTM投影帶的分布情況
高斯-克呂格投影坐標(biāo)系
這是中國(guó)常用的坐標(biāo)系。我國(guó)的地形圖有如下基本比例尺：1:5千，1:1萬(wàn)，1:2.5萬(wàn)，1:5萬(wàn)，1:10萬(wàn)，1:25萬(wàn)，1:50萬(wàn)，1:100萬(wàn)。其中，大于等于1:50萬(wàn)的地形圖均采用高斯-克呂格投影，因此，我們平時(shí)接觸到的cad地形圖均為高斯-克呂格投影，絕大多數(shù)為北京54高斯-克呂格投影或者西安80高斯-克呂格投影，知道了這個(gè)知識(shí)大家是不是就能在ArcGIS中定義cad文件的坐標(biāo)啦。
高斯-克呂格投影坐標(biāo)系又分為3°分帶高斯-克呂格投影坐標(biāo)系和6°分帶投影坐標(biāo)系，其中，1:2.5萬(wàn)，1:5萬(wàn)，1:10萬(wàn)，1:25萬(wàn)，1:50萬(wàn)這幾個(gè)比例尺的地形圖采用6°分帶，而1:1萬(wàn)及大于1:1萬(wàn)的圖采用3°分帶。概括來(lái)說(shuō)，6°帶用于中小比例尺測(cè)圖，3°帶用于大比例尺測(cè)圖，城建坐標(biāo)多采用3°帶的高斯投影，因此，我們?cè)谄綍r(shí)項(xiàng)目中接觸到的基地CAD文件多為3°帶高斯投影，大家可以直接用3°帶來(lái)定義坐標(biāo)。3°分帶高斯-克呂格投影從1.5°經(jīng)線開(kāi)始向東每3°為一個(gè)投影帶。
我國(guó)橫跨22個(gè)投影帶，每個(gè)投影帶的經(jīng)度范圍如下圖，根據(jù)這張圖我們就能很容易判斷一個(gè)地點(diǎn)的高斯投影帶。以北京為例，北京的經(jīng)度約為東經(jīng)116°，其位于39度帶。（后面直接操作部分會(huì)給大家詳細(xì)講解如何定義CAD文件的高斯投影）.
此外，我國(guó)1：100萬(wàn)地形圖采用蘭勃特投影，這個(gè)使用較少，大家可以忽略。
我國(guó)高斯-克呂格投影帶的分布情況
道理我都懂，但是我還是看不懂投影坐標(biāo)系的名字怎么辦？
投影坐標(biāo)系的名字其實(shí)分成三部分：它所使用的地理坐標(biāo)系+以幾度分的投影帶+所在的投影帶。由于投影帶有兩種表示方法：
1.以zone來(lái)表示;
2.以中央經(jīng)線來(lái)表示。
所以下面我們就這兩種表達(dá)方法分別進(jìn)行舉例說(shuō)明：
以Zone表達(dá)投影帶
在ArcGIS中，我們可以看到西安80坐標(biāo)系下，有這樣一系列的投影坐標(biāo)系：
以Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_30投影坐標(biāo)系為例，這些數(shù)字是什么意思呢？
以中央經(jīng)度表示投影帶
同樣是地理坐標(biāo)系是西安80坐標(biāo)系的例子：
以Xian_1980_3_Degree_GK_CM_102E投影坐標(biāo)系為例，Xian_1980_3_Degree與上面的例子含義都一樣CM_102E表示的是中央經(jīng)線（也就是投影帶的中線）是東經(jīng)102度。
3．
國(guó)內(nèi)的另類坐標(biāo)
用于保密的特殊算法
在我國(guó)，出于安全考慮，所有的公開(kāi)的電子地圖、導(dǎo)航設(shè)備，都需要加入國(guó)家保密插件，它是對(duì)真實(shí)坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行人為的加偏處理，按照特殊的算法，將真實(shí)的坐標(biāo)加密成虛假的坐標(biāo)。
這個(gè)加偏并不是線性的加偏，所以各地的偏移情況都會(huì)有所不同，而加密后的坐標(biāo)也常被人稱為火星坐標(biāo)系統(tǒng)（GCJ02，國(guó)內(nèi)大部分的在線地圖都是采用的火星坐標(biāo)系，而百度地圖采用的是百度坐標(biāo)（BD09），百度坐標(biāo)是在火星坐標(biāo)的基礎(chǔ)上又經(jīng)過(guò)加偏處理產(chǎn)生的。
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