今天給各位分享gis地圖和坐標(biāo)系的知識(shí)，其中也會(huì)對(duì)gis地圖和坐標(biāo)系的關(guān)系進(jìn)行解釋，如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問(wèn)題，別忘了關(guān)注本站，現(xiàn)在開(kāi)始吧！
目錄一覽：
WebGIS中的坐標(biāo)系和瓦片地圖
本文主要介紹坐標(biāo)系和瓦片地圖的相關(guān)知識(shí)， 他們是進(jìn)行WebGIS開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。
坐標(biāo)系分為地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系，他們的定義如下：
地理坐標(biāo)系 （Geographic Coordinate System）：
????是使用三維球面來(lái)定義地球表面位置，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)經(jīng)緯度對(duì)地球表面點(diǎn)位引用的坐標(biāo)系。包括角度測(cè)量單位、本初子午線和參考橢球體三部分。
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投影坐標(biāo)系 （Projection Coordinate System）：
????是使用基于X,Y值的坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)描述地球上某個(gè)點(diǎn)所處的位置。它由地理坐標(biāo)系和投影 *** 兩個(gè)要素所決定。
????地球表面是崎嶇不平的，人們?yōu)榱司_表示地球表面的位置，引入了 旋轉(zhuǎn)橢球體 的概念。即用一個(gè)規(guī)則的旋轉(zhuǎn)橢球體去逼近真實(shí)的地球表面。一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球體的參數(shù)主要有以下三個(gè):長(zhǎng)半軸、短半軸、扁率。定義了這三個(gè)參數(shù)，也就唯一確定了一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球體。
????定義了橢球體的形狀后，還需要確定橢球體的位置。橢球體表面與真實(shí)地球表面存在差異，并且在世界的不同地區(qū)，這種差異也不盡相同。因此橢球體的定位直接決定了地理坐標(biāo)與真實(shí)位置的誤差。橢球體定位就是需要確定 大地基準(zhǔn)面 ，從而確定橢球體與地球的相對(duì)位置。有以下兩類大地基準(zhǔn)面：
????確定了旋轉(zhuǎn)橢球體的 形狀 和 位置 ，那么地理坐標(biāo)系的基礎(chǔ)就確定了。接下來(lái)需要定義地球上任意一點(diǎn)的地理坐標(biāo)表示 *** 。
????地理坐標(biāo)，就是用經(jīng)緯度表示地面點(diǎn)位的球面坐標(biāo)。在大地測(cè)量學(xué)中，對(duì)于地理坐標(biāo)系統(tǒng)中的經(jīng)緯度有三種提法：天文經(jīng)緯度、大地經(jīng)緯度和地心經(jīng)緯度。其中使用較多的是大地經(jīng)緯度，其使用大地坐標(biāo)（L,B,h）表示地面點(diǎn)在橢球面上的位置三個(gè)要素，他們的定義如下：
圖示：
????這樣就完成了地理坐標(biāo)系的定義，地球上任意一點(diǎn)都能獲得經(jīng)緯度坐標(biāo)了。
????在橢球面上表示的地球上物體的坐標(biāo)，會(huì)給實(shí)際使用帶來(lái)一些麻煩。更多的時(shí)候我們希望將地物展現(xiàn)在平面上，這時(shí)就需要引入投影坐標(biāo)系的概念。
????在地球橢球面和平面之間建立點(diǎn)與點(diǎn)之間函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué) *** ，稱為 地圖投影 。
????地圖投影的一般公式為：x = F(λ，φ), y = G(λ，φ)
????確定了投影 *** 后，也就確定了函數(shù)F和G，只要知道地面點(diǎn)的經(jīng)緯度（λ，φ），便可以在投影平面上找到相對(duì)應(yīng)的平面位置（x，y）。
投影 *** 有以下幾類：
????以上兩種 *** 都要進(jìn)行分帶投影。即按一定的間隔選取經(jīng)線作為投影的中央經(jīng)線，中央經(jīng)線兩側(cè)一定范圍內(nèi)的地區(qū)按所選中央經(jīng)線進(jìn)行投影。這樣做的目的是減小投影變形，方便在工程中使用。
具體的投影 *** 請(qǐng)點(diǎn)擊小標(biāo)題查看。
????選擇一個(gè)地理坐標(biāo)系，以及一個(gè)地圖投影 *** ，就唯一確定了一個(gè)投影坐標(biāo)系，從而可以使用平面坐標(biāo)表示地球上物體的位置了。
????在Web地圖領(lǐng)域，使用最為廣泛的坐標(biāo)系統(tǒng)就是 WGS84 Web Mercator 。谷歌地圖、Virtual Earth、Bing Maps、百度地圖、Mapabc、ArcGIS Online等都是采用這種坐標(biāo)系。作為一個(gè)投影坐標(biāo)系，需要兩個(gè)基本的要素，一個(gè)是地理坐標(biāo)系，還有一個(gè)是投影 *** 。我們分別來(lái)看：
????從名字可以看出，WGS84 Web Mercator坐標(biāo)系采用的地理坐標(biāo)系是WGS84坐標(biāo)系，它屬于地心坐標(biāo)系，坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，其基本參數(shù)如下：
????從名字上可以看出，WGS84 Web Mercator坐標(biāo)系的投影 *** 和Mercator（墨卡托）投影有關(guān)，但是這個(gè)投影 *** 和不是標(biāo)準(zhǔn)的墨卡托投影。他們之間的區(qū)別在于，WGS84 Web Mercator在投影時(shí)將地球橢球當(dāng)做圓球看待，這會(huì)導(dǎo)致本來(lái)是等角投影的墨卡托投影變得不再等角了，而是近似等角，也就是出現(xiàn)角度變形。
????以赤道為標(biāo)準(zhǔn)緯線，以本初子午線為中央經(jīng)線，分別得到X軸和Y軸。兩者的交點(diǎn)設(shè)為原點(diǎn)，規(guī)定緯度向北為正，向南為負(fù)；經(jīng)度向東為正，向西為負(fù)。
對(duì)應(yīng)于經(jīng)緯度的范圍就是：
????討論坐標(biāo)系不得不提到EPSG，EPSG的英文全稱是European Petroleum Survey Group，中文名稱為歐洲石油調(diào)查組織。這個(gè)組織成立于1986年，2005年并入IOGP(International Association of Oil Gas Producers)，中文名稱為國(guó)際油氣生產(chǎn)者協(xié)會(huì)。EPSG對(duì)幾乎所有常用的坐標(biāo)系統(tǒng)都進(jìn)行了編號(hào)，統(tǒng)一了坐標(biāo)系的表示，于是我們經(jīng)常會(huì)看到使用EPSG編號(hào)來(lái)指代某一坐標(biāo)系。
以下是幾個(gè)常用坐標(biāo)系的EPSG編號(hào)和單位：
????至于為何WGS84 Web Mercator有兩個(gè)編號(hào)，這里面還是有一段故事的，可以去 這里 查看。
????查詢?nèi)康腅PSG編號(hào)和詳細(xì)信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn) EPSG官網(wǎng) 。
????互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)，常常通過(guò)采用構(gòu)建瓦片地圖的方式，加快用戶的訪問(wèn)，減少數(shù)據(jù)傳輸量。具體而言，瓦片地圖就是對(duì)投影后的地圖在不同尺度（層）下進(jìn)行切片，每個(gè)尺度得到的地圖切片數(shù)量不同、表示范圍不同、詳細(xì)程度不同，但是圖片的尺寸相同（一般為256*256），最終構(gòu)成一個(gè)“瓦片金字塔“”。根據(jù)用戶所瀏覽的區(qū)域范圍，自動(dòng)確定所要返回的切片層級(jí)，在滿足用戶查詢需求的同時(shí)，保證了地圖傳輸?shù)男省?/p>
????在投影坐標(biāo)系的選擇上，目前主流的地圖服務(wù)提供商基本都選擇的是WGS84 Web Mercator坐標(biāo)系。但是在如何對(duì)投影后的地圖進(jìn)行切片并編號(hào)時(shí)，不同廠商之間存在較大的差異。
????以地圖左上角為原點(diǎn)，X軸向右，Y軸向下，從0開(kāi)始分別進(jìn)行編號(hào)。Z的取值范圍為[0, 18]，在第z級(jí)別，x,y方向的瓦片個(gè)數(shù)均為：2 z 個(gè)，即x,y取值范圍是[0 , 2 z -1]。
????WMTS較為特殊，WMTS中的TileMatrix對(duì)應(yīng)于z，TileRow對(duì)應(yīng)于y，TileCol對(duì)應(yīng)于x。編號(hào)方式和谷歌與O *** 相同。
????以地圖左下角為原點(diǎn)，X軸向右，Y軸向上，從0開(kāi)始分別進(jìn)行編號(hào)。Z的編碼規(guī)則與谷歌地圖相同。
z=1時(shí)，這兩種瓦片的編號(hào)如下圖所示。
????微軟Bing地圖Z的編碼規(guī)則與谷歌相同，同一層級(jí)的瓦片不用XY兩個(gè)維度表示，而只用一個(gè)整數(shù)表示，該整數(shù)服從四叉樹(shù)編碼規(guī)則（QuadTree）。
????百度地圖的瓦片定義的方式比較獨(dú)特，原點(diǎn)的位置在經(jīng)緯度都為0的地方，X向左為正，向右為負(fù)；Y向上為正，向下為負(fù)。切分的方式不像上述3種 *** 在每一級(jí)進(jìn)行二等分，而是通過(guò)定義每一級(jí)的 地圖分辨率 ，確定每一級(jí)應(yīng)該劃分的行列數(shù)。地圖分辨率的表達(dá)式為：2 18-z ，其含義是每個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際長(zhǎng)度。由此，可得每一級(jí)應(yīng)該劃分的行列數(shù)為：2πR/(256*2 18-z )，其中R為地球的半徑，單位是米。
參考：
????本文記錄了與WebGIS相關(guān)的坐標(biāo)系和瓦片地圖的知識(shí)，說(shuō)明了他們直接的相互關(guān)系。希望WebGIS開(kāi)發(fā)者有所幫助。
GIS中坐標(biāo)系與偏移算法總結(jié)
一 大地坐標(biāo)系
1.1 概念
大地坐標(biāo)系是大地測(cè)量中以參考橢球面為基準(zhǔn)面建立起來(lái)的坐標(biāo)系。
大地坐標(biāo)系根據(jù)其原點(diǎn)的位置不同，分為地心坐標(biāo)系和參心坐標(biāo)系。地心坐標(biāo)系的原點(diǎn)與地球質(zhì)心重合，參心坐標(biāo)系的原點(diǎn)與某一地區(qū)或國(guó)家所采用的參考橢球中心重合，通常與地球質(zhì)心不重合。
1.2 常用的參心坐標(biāo)系與地心坐標(biāo)系
北京54 參心坐標(biāo)系（參心坐標(biāo)系）
西安80 參心坐標(biāo)系（參心坐標(biāo)系）
cgcs2000 地心坐標(biāo)系（地心坐標(biāo)系）
wgs84 地心坐標(biāo)系（地心坐標(biāo)系）
我國(guó)先后建立的1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系和新1954年北京坐標(biāo)系，都是參心坐標(biāo)系。這些坐標(biāo)系為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)作出了重要貢獻(xiàn)。
但是，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，特別是全球衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家和中等發(fā)達(dá)國(guó)家都已在多年前就開(kāi)始使用地心坐標(biāo)系。
國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)自2008年7月1日啟用我國(guó)的地心坐標(biāo)系——2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS-2000），同時(shí)要求用8-10年的時(shí)間，完成現(xiàn)行國(guó)家大地坐標(biāo)系向20000國(guó)家大地坐標(biāo)系的過(guò)渡和轉(zhuǎn)換。過(guò)渡期結(jié)束，將停止提供現(xiàn)行國(guó)家大地坐標(biāo)系下的測(cè)繪成果。
參考：
2018年7月1日起全面使用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，西安80和北京54坐標(biāo)系正式退出歷史舞臺(tái)
wgs84是為GPS全球定位系統(tǒng)使用而建立的坐標(biāo)系統(tǒng)；gps設(shè)備采集的數(shù)據(jù)均為wgs84坐標(biāo)系。
1.3 不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換
arcgis 軟件中計(jì)算完成，參考:[arcgis坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與投影]( ）
二 坐標(biāo)投影
2.1 投影后的坐標(biāo)形式
原始經(jīng)緯度:120.0397529296875,30.229220825195313
墨卡托投影后:13362764.171082955,3533048.2025558753
參考： arcgis js api：web墨卡托(3857)轉(zhuǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)(4326)
2.2 投影的目的
方便工程測(cè)量、二維圖展示便于理解。
2.3 根據(jù)不同需求使用不同的投影算法
例如： 墨卡托投影后的二維圖導(dǎo)致了地球兩極被拉寬，不適用于工程測(cè)量，但適合用作普通二維圖的展示。而大比例尺的工程測(cè)量圖對(duì)局部區(qū)域內(nèi)精度要求高，而采用高斯克里格投影。
三 gcj02偏移算法（國(guó)家測(cè)繪局，被戲稱為火星坐標(biāo)）
注意 這是偏移算法，而不是單獨(dú)的一個(gè)坐標(biāo)系。習(xí)慣上人們將加了偏移算法的坐標(biāo)稱為gcj02坐標(biāo)。經(jīng)偏移算法處理的地圖數(shù)據(jù)偏差一般為 300~500 米。
3.1 在我們國(guó)家發(fā)布的互聯(lián)網(wǎng)地圖按法律規(guī)定需要經(jīng)過(guò)偏移算法加偏移。
例如高德地圖、騰訊地圖。
3.2 百度地圖在gcj02基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次加偏移，稱為bd09坐標(biāo)
3.3 天地圖是否加偏移？
天地圖采用cgcs2000坐標(biāo)。
發(fā)布在互聯(lián)網(wǎng)上的天地圖并不一定都是加偏移，未加偏移的地圖做了特殊處理，很多涉密地理信息在地圖上找不到。
3.4 使用了加偏移的地圖如何進(jìn)行g(shù)is開(kāi)發(fā)
對(duì)疊加到地圖上的數(shù)據(jù)同樣加偏移，實(shí)現(xiàn)與底圖吻合。
參考： WGS84坐標(biāo)與不同加密算法之間轉(zhuǎn)換
更多參考：
你必須知道的地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系
arcgis坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與投影變換
在GIS實(shí)踐中為什么選擇地圖投影和坐標(biāo)系
因?yàn)橐环貓D有自己的地圖投影和坐標(biāo)系，不同的國(guó)家、地區(qū)會(huì)選用不同的地圖投影和坐標(biāo)系來(lái)繪制地圖，例如我國(guó)選用的投影和坐標(biāo)系無(wú)法應(yīng)用于其他國(guó)家，譬如日本，否則日本地圖會(huì)顯得很小，微不足道。因此，在GIS實(shí)踐中選擇適合的投影和坐標(biāo)系，達(dá)到強(qiáng)調(diào)、突出某些特征的效果。如有問(wèn)題，可參照《地圖投影》
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