地理坐标系统
地理坐标系统
地理坐标系统是地球表面空间要素的定位参照系统。地理坐标系统是由经度和维度定义的。经线和纬线的角度可以用度-分-秒（DMS）、十进制度数（DD）或者弧度（rad）的形式表示。
参考椭球体
与地球形状比较接近的是一个以椭圆短轴旋转而成的扁球，也叫椭球体。基于椭球体的地理坐标被称为大地坐标，它是所有地图制图系统的基础。
大地基准
大地基准是地球的一个数学模型，水平基准作为计算地理坐标、垂直基准作为计算海拔高程的参照或基础。大地水平基准的定义包括大地原点的经纬度、用于计算的椭球参数、椭球体与地球在原点的分离。因此，大地基准和椭球体是密切相关的。基准转换需要对从一个地理坐标系统到另一个地理坐标系统的经纬度值进行再计算。
- 20世纪80年代末以前，美国地图绘制标准椭球体为“克拉克椭球1866”，1927年北美基准面（NAD27）建立在克拉克椭球1866的基础上，其原点位于堪萨斯州。
- 1986年美国国家大地测量局（NGS）引入以GRS80为基础的NAD83基准面。NAF27向NAD83的转换，表示从位置向地心基准的转换。大地基准转换可能导致点位置的漂移，基于相同坐标系但不同基准的数字化图层不能正确配准。
- WGS84（全球大地测量系统1984）是由国家地理空间情报局（NGA）制定的基准。WGS84定义的地球形状和大小与GRS80一致，WGS的第二参数涉及用于不同国家的本地基准。
地图投影
地图投影将球形的球体地理坐标转换到平面的地球表面转换。
- 在平面上测量距离的公式：D=sqrt((x1-x2)2+(y1-y2)2)；
- 在球面上求两点最短距离：cos(d)=sin(a)sin(b)+cos(a)cos(b)cos(c)，d是以度表示的A点和B点之间的角距离，a、b分别是A、B点的纬度，c是A、B点的经度差。
地图投影类型
- 正形投影：任何一点的任何两个方向线夹角与实地相应的角相等；
- 等积投影：以正确的相对大小显示面积；
- 等距投影：沿特定方向的比例尺保持不变；
- 等方位投影：在投影平面上由投影中心向各方向的方位角与实地相等。
地图投影参数
- 标准线指的是投影面与参考椭球的切线或割线。有一条或两条，称标准纬线或标准经线。标准线在投影过程中没有形变，远离标准线导致投影变形。
- 主比例尺或参照球体比例尺是指球体半径和地球半径的比值。主比例尺仅适用于地图投影的标准线。
- 比例系数是标准局部比例尺，即局部比例尺与主比例尺的比值。
- 中心线（中央经线和中央纬线）定义了地图投影的中心或原点。
- 横坐标东移是赋予x坐标值。
- 纵坐标北移是赋予y坐标值。
常用地图投影
横轴墨卡托投影：切圆柱投影，又名高斯-克吕格投影。墨卡托投影用的是标准纬线，横轴墨卡托投影用的是标准经线。两种都是正形投影。
兰伯特正形圆锥投影：适用于东西伸展大于南北伸展的中纬度地区。
阿伯斯等积圆锥投影：要求的参数与前者相同，不同之处在于使等积投影。
等距圆锥投影：又名简单圆锥投影。该投影保留了所有经线和一条或两条标准线上的距离性质。
网络墨卡托：基于球体的墨卡托投影。Google地图和微软虚拟地球应用此投影简化计算。
投影坐标系统
投影坐标系统是基于地图投影建立的。投影坐标系统和地图投影可以交替使用。
通用横轴墨卡托格网系统（UTM格网系统）：将84N到80S的地球表面分成60个带，每个带覆盖6个精度，从180W开始编为第一带，依序编号。每个带又分成南北两个半球。每个UTM分带名称都带有一个号码和一个字母。每个分带都用UTM投影制图，中央经线比例系数0.9996，原点纬线是赤道。
- 例如UTM 10N代表北半球126W和120W之间的区域。
- 基于大地基准NAD83的完整表述是NAD 1983 UTM 10N分带。
通用极射坐标格网系统（UPS格网系统）：覆盖了极地地区，以极点为中心，将极地地区分成一系列100000m2的地区。
国家平面坐标系统（SPC系统）：每个SPC带都有一个地图投影，南北向适用UTM，东西向适用兰伯特正形圆锥投影。SPC带中点以该带西南端的伪原点度量。
公用土地调查系统（PLSS）：是一个土地分区系统，采用镇区和山脉相交线。
坐标系统应用
投影文件：是一个文本文件，储存了数据集所基于的坐标系统的信息。
- 可用于该数据集的投影或重新投影；
- 可输出到基于相同坐标系统的其他数据集。
预定义坐标系统：参数已知或已被软件编码，无需定义参数。如：NAD27，UTM等。
即时（on-the-fly）投影：根据不同坐标系统显示其数据集，软件使用现有投影文件自动将数据集转换成通用坐标系统（显示的第一个数据集的默认坐标系统）。
- 即时投影不会改变数据集本身的坐标系统。
